건축 기초공사의 종류와 방식 및 지정공사

[김근생]

지정 및 기초

지정 및 기초공사 
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지정이란 건축물과 같은 구조체를 지지하기 위한 기초 슬래브의 하부를 지칭함과 동시에 

이를 위한 공사의 의미도 포함하고 있다. 

구조물에 접한 지반이 이것을 지지하기에 충분한 강도의 강성을 가지고 있으면 그 저변의 깊이까지 굴착하여  바닥면을 고른 후 자갈이나 잡석을 다진 다음 버팀콘크리트 치기를 한다.

 지반이 상부구조를 지지할 만한 내력을 갖지 못했을 때는 말뚝을 박거나 지반 개량 공사를 하기도 하며, 이것을 가리켜 지정공사라 한다. 

그위에 기초공사를 하게 되는데 ①콘크리트 슬래브기초(Slab on Glade), ②기둥기초 (Pier)--독립기초, ③줄기초(Wall Foundation), ④전체 지하실 기초 (Full Basement)등 4종류로 대별할 수 있다. 
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1. 지정공사 

지정공사는 지반의 지내력이 모자라는 경우 파일 항타를 하거나 지반개량 공사를 하게 되나, 일반적으로는 흙파기를 한 후 자갈이나 잡석과 모래를 깔고 다진 후에 버팀콘크리트를 친다. 

(1) 모래지정공사
기초파기 밑에 소정의 모래를 펴 깔고, 두께 30m의 충분한 물다짐을 한다. 기초파기의 주위는 물의 유동, 모래의 유실 및 분산을 방지하기 위해 흙막이를 고려해야 한다. 

(2) 자갈지정공사
자갈의 크기는 45㎜ 내외의 자갈이나 막자갈로 그 틈새는 가는 자갈 또는 왕사, 석분 등으로 채워 사용한다. 기초파기 밑바닥에 자갈을 깔 경우 도면에 의한 두께를 하여야 하나 일반적으로 최소 60㎜ 이상으로 하며 25㎏ 내외의 달고로 충분히 다진다. 

(3) 잡석지정공사
잡석지정 공사에 쓰는 잡석은 경질이고 알맞은 크기의 둥근돌을 깨드려 사용할 수 있다. 잡석사이의 사춤자갈(틈박이자갈)및 잡석다짐 위에 고르는 자갈 또는 모래 반섞인 자갈을 쓴다. 잡석을 한 켜로 세워서 큰 틈이 없게 깔고, 잡석 틈새에는 사춤자갈을 채워 다진다. 자갈지정과 마찬가지로 충분한 다짐을 하여야 한다. 

2. 기초공사 

(1) 콘크리트 슬라브 기초 (Slab on Glade)

콘크리트 슬라브 기초는 땅위를 잘 고르고 그 위에 콘크리트 슬라브를 기초 겸 건물의 바닥으로 

사용하는 방법이다. 

조립식 가설 건물 건축에 많이 쓰이는 방법으로 미국식 목조주택에는 많이 쓰이지는 않는다.

 벽체의 밑부분이 지면에서 부터  가까이 약 15∼20㎜정도 띠어져 있게 되므로 비가 오면 빗물이

 튀어 벽체 밑부분이 부식하기 쉬우므로 간이 건물이나 임시 건물에 많이 쓰이게 된다.

---지면(기본 마당등에 일반 바닥면)에서 보통 200미리전후  떨어져 있으므로 ---작게 떨어졌다는 것이랍니다.

 슬라브 가장자리에 슬라브를 접어 보강한 부분의 깊이는 동결선 밑으로 되도록 하여야 한다. 

또한 필요한 급배수 배관을 미리 설치한 후에 바닥 콘크리트를 타설해야 한다. 

(2) 기둥기초 (Pier) ---독립기초

기둥기초는 다음에 설명하는 줄기초나 전체 지하실 기초와 달리 크지 않은 규모의 집이나 기초 콘크리트 공사가 불편한 산간 오지에 집을 지을 경우 편리한 방법이다.

 기둥기초도 2가지로 분류할 수 있는데 첫째는 현장에서 타설하는 방법과 P.C를 만들어 현장에서 구덩이를 파서 기초저판을 만들고 그위에 P.C기둥을 세우 므로써 기초공사가 되는 방법을 말한다. 

이방법은 공사비도 저렴할 뿐만 아니라 거푸집 및 레미콘 차량의 이동없이 콘크리트 기초공사가 끝난다는 의미에서 아주 간편한 방법이다.

 단 규모가 큰 건물일 경우 기초하중을 받아 내기 위하여는 기둥기초가 여러 개 설치 되어야 하는 불편한 점과 기초기둥의 상판이 수평되게 하는데 특별한 주의를 기울여야 한다. 

기둥기초의 기초판은 현장에서 구덩이를 파게 되는데 그 크기는 지내력과 상 부하중을 고려하여 크기를 정하게 되며 흙속에 묻히게 되므로 그 모양이 직사각형이 아니어도 되며 기초판 옆 부분에 거푸집을 안 대어도 되고 작업하기 편한 모양으로 하면 되는데, 그림4에서 보는 바와 같이 원형구덩이 모양으로 하는 것이 일반적이고 그 기초판에 두께 또한 상부하중에 따라 그 두께를 결정한다. 그 기초판에는 철근을 보강하고 현장에서 콘크리트를 타설하면 된다. 기초판 위에 기둥기초(Pier)를 수직으로 세우는 방법은 그림5를 참조하면 된다. 

(3) 줄기초 (Wall Foundation)

이 줄기초는 가장 많이 쓰이는 방법으로 콘크리트 기초판 위에 부력벽 을 쌓아 만든 줄기초와 철근 콘크리트 벽체를 를 타설하여 만드는 기초의 2종류가 있다. 

기초판의 폭은 지반의 지내력과 상부하중에 의하여 계산되어 결정 되어야 하나 목조주택인 경우 층수가 2층 정도라면 그 폭을 60∼80㎝ 정도로 하고 그 두께도 20~30㎝로 하며 배근도 D10또는 D13을 20㎝에서 30㎝간격으로 배근하게 된다. 

또 한가지  습윤지역일시 줄기초 외부 기초판옆에 유공배수관을 묻어 건물 주위가 잘 배수 되로록 하여 건물 내부지반에 습기가 차지 않게 만드는 것은 중요한 일이다.

 지하실이 설치되는 경우에는 지하벽체가 브럭벽인 것 보다는 콘크리트 옹벽으로 하고 그 외부에 꼭 유공배수관을 설치하여 지하실 외부 옹벽 주위의 흙이 습기가 차지 않도록 하여야 하며 이것을 꼭 시공되어야 한다. 

유공배수관으로는 유공 THP관이나 유공흄관을 매설 하며 굵기는 집의 크기와 주변 지질의 15∼30㎝ 정도의 유공배수관이 많이 쓰인다. 지면에 간단한 줄 기초를 할 경우에는 간이  기초 판을 시공할 수 있다. 

(4) 전체 지하실 기초 (Full Basement)

전체 지하실 기초는 건물에 지하층이 있는 경우로 1층 바닥전부분에 지하층이 있거나 일부에 지하층이 있는 경우로 그 지하실 옹벽에 기초판을 전체 설치하여 시공하는 방법이다. 

이 경우는 지반이 약할 경우에 많이 쓰이며 통기초(Mate Foundation)라고 한다. 물론 그 두께와 배근을 구조계산에 의하여 작성된 구조 도면에 표시 한 대로 시공하여 한다. 

1] 기초의 종류

기초의종류를 구조설계기준에서 정의한 바로는 다음과 같다.

독립기초	기둥으로부터의 축력을 독립으로 지반 또는 지정에 전달토록 하는 기초
복합기초	2개 또는 그 이상의 기둥으로부터의 응력을 하나의 기초판을 통해 지반 또는 지정에 전달토록 하는 기초
줄기초, 연속기초	벽 또는 일련의 기둥으로부터의 응력을 띠모양으로 하여 지반 또는 지정에 전달토록 하는 기초
온통기초	상부구조의 광범위한 면적 내의 응력을 단일 기초판으로 연결하여 지반 또는 지정에 전달토록 하는 기초.

주택의 경우에 많이 쓰이는 기초방식은 줄기초와 온통기초(보통매트(mat)콘크리트기초)방식인데 상부 정의에서와 같이 상부 구조의 하중이 어느 쪽으로 전달되는 것에 따라 결정된다.

기둥에 의해 하중이 전달되는 경우에는 독립기초로, 조적조(벽돌조)나, 경량철골조(조립식), 목구조등과 같이 주로 벽체로 하중이 전달되는 경우에 줄기초를 주로쓴다. 기둥방식이라도 1층 주택같은 큰하중이 없는 경우는 줄기초를 사용하여도 무방하다. 온통기초는 상부구조 방식과 상관없이 적용가능하다.

건축허가에 의하여 건축하는 주택이라면 건축사가 설계를 하게 되므로 설계도에 자세하게 나와있다. 그대로 시공하면 되겠지만, 신고에 의하여 건축하는 주택이라면 신고도면에는 기초도면이 필요없으므로 별도의 비용을 들여 기초도를 그리지 안는한은 건축주가 직접 방식을 결정 할 수밖에 없다. 별도로 시공업체를 선정하여 공사를 하더라도 어느정도 상식이 있어야 제대로 감독을 할 수 있을 것이다. 가장 기본적인 선에서의 설명임.

1) 줄기초

대표적인 기초 방식이다. 내력벽에 따라 길게 기초를 배치한다. 주로 건물의 외벽에 따라 설치하는 것이 보통이다.

 

- 기초판 길이 치수 대략 600mm

- 기초판두께 치수 대략 300~400mm

- 기초벽은 치수 대략 150~200mm

- 기초판 주근은 보통 13mm 또는16mm

- 옹벽철근은 보통 10mm 또는13mm

- 옹벽철근은 단배근인 경우도 많다

(그림설명에서는 복배근)

2)독립기초

- 기초판 길이 치수 (별도계산필요)

- 기초판두께 치수(별도계산필요)

- 기둥벽은 치수 (별도계산필요)

- 기초판 주근은 보통 16mm ~ 25mm

- 기둥 주철근은 보통 16mm ~ 25mm

- 기둥 부철근은 보통 10mm ~ 13mm

3) 온통기초

- 기초판 치수,두께 ( 1층 바닥면적대로 또는 그이상, 두께 보통300mm이상~일정높이 )

- 기초판 철근은 가로,세로로 깔고 상, 하 복배근 : 철근 10mm ~ 19mm

- 그림3-1: 온통기초의 원래 모양 ( 집모양 정도의 면적에 치수 높이만 결정하면 됨 )

- 그림3-2: 온통기초의 변형 ( 부동선 문제로 인하여 온통기초의 높이가 1m이상으로 늘어난다면 건축비가 크게 오르게 된다 , 보통 주택이라면 300, 400mm 정도의 두께라면 충분하다. 온통기초는 부동선 아래에 적당두께로 설치하고 1층 바닥의 계획고까지는 옹벽을 설치하여 바닥높이를 맞춘 예이다. 줄기초방식과도 비슷한 모양인데 비용면에서는 훨씬 많이 든다고 볼수 있다. 단, 공기를 줄이는 효과는 있다.

2 ] 기초의 시공법

가장 대표적으로 쓰이고 있는 줄기초 방식에 대하여 설명하기로 한다.

먼저 기초 공사전 G.L(기준바닥높이)을 결정해야 한다.

거의 모든 땅은 울퉁불퉁 하기 마련이고 터파기시 파낸흙을 주변으로 넘기다 보면 도대체 어디가 G.L인지 분간이 안갈때도 있다. 주변의 아무곳이라도 손상의 우려가 없는 부분에 락카칠을 하든가 해서 정하면 된다. 그 다음 부터는 터파기시, 되메우기시 건물외부 마무리시 그부분을 기준높이로 하여 공사를 하면 된다. 이 기준바닥높이를 표시한 것을 밴치마크라고 한다.

1) 터파기요령

터파기의 깊이는 G.L(기준바닥높이)에서부터 기초판 하부까지의 깊이를 결정하고 또 지정(버림콘크리트 또는 잡석채울시)의 깊이까지를 합하여 결정한다.

터파기폭은 기초판 하부의 치수+작업공간치수를 합하여 결정하여야 하는데 넓게 할수록 작업성이 좋아지기는 하나 장비의 작업량은 많아진다. 터파기상부의 폭은 하부의 폭 보다 훨씬 더 여유를 주어야 한다 보통 경사각 0,3H로 하는경우가 많은데 터파기 깊이의 30%를 더 넓게 한다는 예기이고 양쪽이므로 60%정도를 의미한다

1. 터파기규격

그림4를 기준으로 설명하면 터파기 깊이는 기초바닥 까지 95cm + 버림콘크리트 5cm = 1m 로 한 것이고,

터파기 넓이는 기초하부 넓이 60cm + 한쪽당 거푸집작업공간 60cm씩두개= 1.8m

상부넓이는 터파기 경사각 0.3H 두개로 60cm더해서 = 2.4m 로 한것이다

2. 장비(포크레인)사용요령

터파기전 먼저 규준틀이나 땅자체에 미리 표시해둔 건물 기준선을 기준으로 양쪽 옆으로 얼마를 팔 것인지를 직접, 횟가루 또는 적색락카 등으로 표시를 해주어야 한다. 아무리 유능한 장비기사라도 말로대충 얼마 파라고 해서는 똑바로 작업이 이루어지지 않는다. 그림에서의 경우라면 중심선 양 옆으로 1.2m 씩 떨어진곳에 표시를 해주면 된다. 정확한 치수를 맞출 필요은 없다 대충 어느 정도의 라인인지 알게만 하고 다음은 장비기사의 실력에 맡길 수밖에 없다.

일단 어느한 부분을 파다보면 터파기 기준 바닥에 이른다 이것을 확인하는 방법으로는 레벨기가 가장 많이 쓰인다. 기준바닥에 이른 후 부터는 표시해준 라인대로 계속 터파기를 해 나가는데 될 수 있으면 1m 이내의 사이로 계속 레벨확인을 해준다면 좋은 터파기 결과를 얻을수 있다. 보통 작업이 잘 될 경우에의 오차는 5cm 이내로 본다. 만약 오차가 10cm를 넘는다면 기초작업시 많은 어려움이 따를 수밖에 없을 것이다. 또 그만큼 오차를 잡기 위해서는 콘크리트 두께가 두꺼워 진다.

보통 30평에서 60평정되는 규모주택의 터파기 작업은 1일 이내로 보면된다.

2) 기초거푸집(형틀공사)

1.기초판

터파기 후 지반을 잘 다지고 (잡석깔고다지는경우도있음) 난후 5cm~6cm정도로 버림콘크리트 친다. 버림콘크리트가 굳으면 바로 먹놓기 작업에 들어가면 되는데 일단 지표면에 있는 규준틀에 표시해둔 표시대로 실을 띄우면 중심선자리를 바로 찿을수 있다.

- 추를 이용하여 바닥까지 내린다음에 표시하여준다.

- 표시대로 중심먹을 친 다음, 기초가 600이므로 양쪽으로 300씩 벌려 다시 표시하여 먹을 놓으면 된다.

  그림과 같이 설명한 것은 먹놓는 개념을 예기한것이고 실제로 이런 방법으로 먹놓기 하기는 쉽지만은 않다. 일단 규준틀로부터 실을 띄우기 위해서는 터파기한 흙이 걸리지 않게끔 처리하여야 하고 보통 2라인 정도의 규준틀라인은 바로 실을 띄우면 되지만 나머지 라인들은 다시 상부에서 실을 띄을수 있는 규준틀을 설치하여야 실을 띄을수 있다.

실제로 사각형의 기초터파기라면 이런방법으로 해도 크게 시간이 걸리는 것은 아니다. 하지만 모양이 조금씩 꺽이는 부분이 많아 지면 상당히 복잡스러워 진다. 복잡한 먹놓기에는 각도기계를(트렌지스터) 쓰는게 훨씬 빠르고 정확하다. 실을 띄울 필요도 없어지고 정확한 직각을 지상에서 터파기라인을 보면서 표시 시킬수 있다.

-  먹선을 따라 5cm정도의 일반각재를 콘크리트 못으로 박아서 고정시킨다. (일명 메모도)

-  600*1200짜리 유로폼을 옆대기 하여 대고 하부 구멍에서 각재로 못박아 고정함.

-  600짜리 플렛타이로 걸어 유로폼을 잡아준다.

-  기초의 길이가 길때는 강관파이프를 후프로 고정시켜서 유로폼을 잡는다.

-  일반각재,삼승각등을 이용해 거푸집을 고정시켜준다.

-  기초상부의 레벨을 표시한후 실로 띄워 표시해준다.

보통 기초공사시에는 유로폼을 주로쓴다. 강성이 강하고 조립해체,하기가 쉽고 전용(여러번쓸수있는것)이 가능하기 때문이다.

2.기초옹벽

일단 기초판 콘크리트 타설이 끝나고 굳으면 바로 기초 옹벽작업에 들어간다.

기초판은 중심선을 기준으로 똑같이 양쪽으로 치수를 나누어 시공하면 간단하지만 기초옹벽부터는 상부 구조에 약간의 신경을 써야 한다.

무조건 중심선기준이 아닌, 외벽치수에 맞추어야 하기 때문이다.

외벽치수는 상부 구조물의 구조에 따라 달라 지는데 간단히 3가지 정도로만 소개하자면 아래의 그림과 같다.

 

- 모든 주택의 기초옹벽의 외벽은 상부벽체의 골조 외벽치수에 맞추는 것이 정석이다.

- 목조주택의 경우에는 외부마감재의 마감선은 1층바닥기초하부로 하는 것이 좋다.

바닥기초가 상부 외벽보다 튀어나오면 우수처리상 문제가 발생될 소지가 많다.

외부마감재를 타고 내려오는 물이 기초와의 조인트를 통하여 1층바닥으로 들어와 누수의 원인이 될 소지가 많기 때문이다.

- 일반적 도면기준(중심선)을 보면 거의 10cm의 배수로 되어있다. 예) 9.6m는 9,600 , 10m는 10,000 상부그림에서는 기초옹벽 외부치수가 상부보다 20mm정도로 줄어있는데, 이것은

기초공사의 특성상 10cm의 배수가 아닐 경우 시공상 어려움점이 많기 때문이다.

한면이 중심선에서 5cm커져 있으므로 양쪽으로는 10cm가 커지는 꼴이다.

이것은 모든 가설재의 치수가 10cm의 배수이므로 기초공사의 용이성을 위함이다.

또 기초 거푸집 공사를 아무리 잘 하더라도 보통 외부로 1~2cm정도로 치수가 커지는 것을 흔히 볼수 있다. 콘크리트 타설후 배부른 현상이라고도 하는데 콘크리트는 자체의 자중이 워낙 크므로 타설시 측압이 발생하여 거푸집이 밀리는데 이런식으로 밀린상태에서 경화가 되면 애초 치수 보다 커지는 현상이 발생하는 것이다.

☞ 생 콘크리트의 하중은 1m3당 2.3톤 / 철근 콘크리트는 2.4톤 이다.

철재의 하중은 1m3당 7.85톤 / 보통흙,모래는 1.5톤~1.7톤

예를 들어 15톤 덤프트럭의 적재용량은 15루배(m3)이다 이는 1.5톤흙을 10m3적재할수 있는 정도의 용량으로 보기 때문이다.

 

- 조립식(경량철골조)주택의 경우 주요구조방식은 기둥,보 방식이다.

철재기둥을 세우고 지붕은 경량트러스로 보를 거는 형식인데, 기초공사시는 기둥중심선이 아닌 벽체 중심선 기준으로 시공하는 것이 좋다. 벽체 자체가 주요구조부는 아니지만 마감상 목조와 마찮가지로 외벽기준으로 하부기초벽을 맞추는 것이 정석이다.

- 벽체의 두께가 10cm이면 상부골조와 기초골조가 시공상 5cm씩으로 맞추는 것이 정상인데 이럴경우에는 하부 기초공사시 배부름 현상에 각별히 유의 하여야 한다. 또는 상부의 골조를 중심선에서 1~2cm정도로 외부로 밀어준다면 기초공사시의 부담은 좀 줄어들 수 있다.

- 어떤 경우에 보면 1층 골조 외벽선보다 기초를 아주 넉넉히 넓히고 골조 및 마감공사 후 남는 기초부분을 방수 처리 하는 경우도 있는데 ,진짜 각별히 주의 하지 않으면 꼭 누수의 원인이 되는 가장 큰 이유중의 하나이기도 하다.

- 외벽 판넬을 시공하기 위하여는 바닥에 U-BAR라는 철물을 대고 그 사이에 판넬을 끼우는 방식이 보편적이다. U-BAR하부에 그림과 같은 물흘림BAR를 설치한다면 외벽누수에 대하여 훨씬 안심할 수 있을 것이다.

 

- 조적조 주택의 내벽구조부는 외부 적벽돌이 아닌 내부 시멘트 벽돌이다.

그러므로 내부 벽돌 중심으로 외측치수에 맞추어 기초를 한다.

- 외부 적벽돌은 마감재 개념으로 이해 하면 되는데 워낙 하중이 있기 때문에 하부에 별도의 기초를 달아매어 주던가 아니면 그림과 같이 아예 하부기초판에서부터 쌓기를 하는 방법을 써주어야 나중의 크랙(틈벌어짐)현상등을 그나마 줄여 줄수 있다.  ☞ 벽돌의 1m3당 2.3톤으로 본다. 규격은 57*90*19mm이다.

3. 바닥기초

기초옹벽공사후 벽체 거푸집 제거후 기초 안쪽으로 되메우기를 한다.

이때,전기인입선,수도인입선 매립작업 및 설비 배수배관공사를 실시하여야 한다.

전기,설비 공사후 기초철근 배근후 바닥콘크리트 타설하면 된다.

- 되메우기후 흙을 충분히 다진다.

- 잡석층을 주어 지정을 주기도 하는데 지반이 단단한 경우 구지 할 필요는 없다.

- 지표에서 습기가 올라오는 것을 방지하기 위하여 PE필름을 두겹정도 깔아준다. - 철근배근은 보통 10mm 또는 13mm철근으로 20~30cm 간격으로 깐다.

- 일반적인 바닥두께는 15cm이상으로 한다. 

1층 바닥은 기초하고는 개념이 약간 틀리다. 기초는 건물 전체 하중이 지속적으로 작용하고 있는 상태이고 1층바닥은 1층바닥자체의 무게와 1층의 적재하중만이 작용하는 있는 개념이므로 기초로 볼수는 없다.

아무리 되메우기후 다지기를 잘 하였다고 하여도 시간이 지남에 따라 골조하부와 지반과는 경미한 틈새가 생기게 되고 결국 1층바닥은 슬라브(기둥과기둥으로 지지되는 넓은판) 개념으로 볼 수밖에 없는 것이다.

그러므로 지간(기둥과기둥사이)거리가 중요하다. 그림과 같이 줄기초 간격이 양쪽모두 6,7m를 넘어가게 되면 결국 1층 바닥 슬라브는 상당히 넓은 지간거리의 구조체가 된다. 그러므로 이런 지간간격을 줄여주기 위하여 보강기초를 준다.

그림에서 보면 외벽이 아닌 중앙부에 설치한 줄기초가 이런 보강역활을 해주는 경우이다. 아울러 줄기초 간의 강성을 높여주는 중요한 역할을 담당하게 되므로 지간간격이 6,7m를 넘어가는 경우라면 처음 터파기 전부터 검토하여 기초판 공사시 적용해야 할 사항이다.

 

줄기초를 늘여 1층바닥을 보강하는 방법외에 그림8-3과같이 중앙부에

기둥역활을 할수 있는 기초박스를 주어 슬라브를 보강하는 방법도 있다.

보통 바닥면적 30,40평 정도의 면적이라면 이 방법을 쓰는 것이 훨씬 경제적일 것이다.