철근콘크리트 구조 대림 압구정 아크로빌 아파트 리모델링 구조 설명

리모델링 정의

기존 건물의 구조적, 기능적, 미관적, 환경적 성능이나 에너지 성능을 개선하여 생산성과 쾌적성 및 건강을 향상 시킴으로서 건물의 가치를 상승 시키고 경제성을 높이는 것입니다. 리모델링의 정의 법령상 정의로는 건축물의 노후화를 억제하고 기능 향상을 위해서 대수선하거나 일부 증축하는 행위라고 명시하고 있습니다. 재건축과 가장 큰 차이점으로는 바로 기존 골조를 그대로 써서 활용하고, 고객의 필요성에 맞춰서 모든것을 완전히 변화시키고 신축하는것으로 노후 아파트의 고질적 안전 문제를 리모델링을 하여 안전하고 안심할 수 있는 아파트로 변화 하는 방법입니다. 최근에는 아파트 재건축에 대한 법적인 절차가 까다로워 지고 용적률과 층에서 대한 완화를 받기 어려운 경우에 리모델링을 하고자 하는 곳이 많습니다. 특히 1기 신도시의 경우에는 재건축을 포기하고 리모델링에 대해 수요가 늘어나고 있는 모습입니다.

 

대림 압구정 아크로빌 개요

24년 경과한 현대건설 독신사원 기숙사 용도로 사용하고 있던 철근콘크리트구조 건물을 세대 병합하고, 계단실 엘레베이터실을 신설 및 증축하여 80형대 대형 아파트로 공사를 진행했습니다.

• 건축규모
• 연면적 : 16,954,62m2 (5,128.77평)
• 세대수 : 56세대 (81평형 4세대, 85평형 52세대)
• 건축규모 : 지하1층, 지상14층
• 발주처 : (주) 한국토지신탁
• 설계자 : (주)희림건축, (주)전우엔지니어링구조기술사사무소
• 감리자 : (주)한미파슨스
• 시공사 : 대림산업주식회사, 현대리모델링 (주) 공동도급
• 공사기간 : 2002.08.24 ~ 2004.02.28
• 구조형식

-구조 : 철근콘크리트조

수직부재 : 철근콘크리트 기둥(코어부는 벽식)

수평부재 : Flat Plate 슬래브

기초형식 : 독립 파일 기초

• 준공년도 : 1978년
  
  

 

출처 : 대림 아크로빌 아파트 리모델링 전 후 전경 이미지

좌측에 있는 이미지는 대림 아크로빌 아파트의 리모델링 전의 이미지로 1978년 준공한 기존 기숙사 건물입니다. 특징으로는 중복도를 중심으로 두고 앞 뒤로 10.5평 남짓의 작은 평형대의 방들이 붙어 있는 형태였습니다. 이런 기숙사 건물 중간의 벽체를 허물고 우측에 보이는 이미지의 아파트, 85평형의 52세대와 82평형 4세대의 넓은 면적의 고급 아파트의 모습으로 바뀌게 되었다는 점입니다.

 

구조 및 평면도

위에 설명한 전의 도면을 살펴보면 10.5평형의 기숙사의 용도로 사용되어진 건축물로 455세대가 이용을 하는 형태였습니다. 그 후에는 엘리베이터와 코어의 복도를 앞으로 증축하고 1호,2호,3호,4호로 각 세대에 맞게 엘리베이터를 계획했습니다. 한 층에 4세대가 살고 있는 집에 엘리베이터가 4대 계획된 엄청난 모습을 보여주고 있습니다. 다음에는 구조를 살펴보겠습니다. 

 

기본 설계에서는 마이크로파일 40tf/EA의 파일내력을 가진 파일 476개(EA)가 설계되어 있어 476개가 계획되어 있었습니다. 실제로 공사를 하는 단계인 실시설계에서는 마이크로 파일 40tf/EA의 파일내력을 가진 381개의 파일과 보강 Rock Anchor 파일인 40tf/EA의 내력을 가진 파일 111개를 설계구조로 잡아 합계 492개의 파일을 계획했습니다. 하지만 변경된 설계에서는 마이크로 앵커 파일을 종류 별로 40tf/EA 내력 39개, 60tf/EA 내력 26개, 120tf/EA 내력 130개로 합계 195개의 파일로 변경하여 계획하였습니다.

기존의 기숙사의 비내진 구조물을 내진 보강하는 등 기존 구조물의 많은 부분에 대한 설계변경 및 보수 보강이 필요했던 것으로 보입니다. 리모네이션과 리모델링 공사를 위한 주요 구조변경 사항과 철거 및 보강공사는 다음과 같습니다.

• 지하 1층 기둥 보강 : 외장 석공사용 샛기둥 신설로 변경
• 1층 기둥 보강 : 외장 석공 사용 샛기둥 신설로 변경
• 비상계단 철거 후 외부 벽 (wail) 증타
• 벽체신설
• Eleavtor Core 설치
• 계단실 및 내부 Slab 철거 후 Core wall 설치

기둥 중타 보강 부위에는 말 그대로 기둥에 보강을 하여 내력에 대한 구조 보강을 진행했습니다. 그리고 벽체 보강부위에서는 내력벽으로 구조에서 건물의 무게인 하중을 직접 벽체를 보강하여 이미지2에서 굵게 보이는 부위에 벽체 보강을 진행하여 노후되어 있는 건축물의 구조가 리모델링 이후에도 안전할 수 있도록 해주는 과정을 거쳤습니다. 기준층 전면으로는 발코니 보강을 진행하고 기준층 슬라브에서는 신설 부위에 대해서 구조를 보강하여 더욱 안전한 건축물을 짓기 위해서 진행한 과정을 살펴 볼 수 있습니다.

 

코아 신설 부위

이미지를 살펴보시면 회색의 네모박스인 계단 신설 부위 2개와 4개의 엘리베이터 신설 부위를 확인할 수 있습니다.

(1) 코아 벽체 신설

-엘리베이터실

엘리베이터실은 세대 당 1개소 총 4개소를 후면 발코니 뒷편에 증축하였습니다. 기존 하나 밖에 없던 엘리베이터를 뒷편에 증축하므로서 내부공간을 더욱 넓게 사용할 수 있고 더욱 안전하고 늘어난 개수의 엘리베이터를 가질 수 있게 해줬습니다. 기초의 인장력과 압축을 동시에 받을 수 있는 마이크로 앵커 파일로 시공하였고 기존 구조체와의 연결은 후면 발코니 일부를 철거 후 보강 재시공하여 연결하였습니다.

 

-계단실

계단실은 2세대 당 1개소로 총 2개소를 기존 구조체의 슬래브 일부를 철거한 후에 하부에서 상부로 벽체를 신설하여 시공하였습니다. 기초는 엘리베이터실과 동일한 마이크로 앵퍼 파일로 시공을 진행하여 구조에 대한 보강을 해주어 더욱 안전한 건물이 될 수 있도록 하였습니다.

현장적용

기존 건물의 후면에 설치되는 엘리베이터 코아는 신축과 동일하게 시공하였습니다. 또한 기존 건물과의 접합부는 후면 발코니로 연결하였습니다. 건물내부에 설치되는 계단실 부분의 슬래브 신구 접합부위 디테일은 코아에 벽체를 감싸주고 기준 철근에 신설 철근을 700정도로 접합할 수 있도록하여 겹침이음길이 410정도로 하여 계단실 벽체와 함께 접합할 수 있도록 해줍니다.

내진벽체 신설 및 보강

기존 벽체 증타공법으로 내진벽체 보강을 진행할 수 있는데 벽체 증타공법은 기존 벽체의 표면을 거칠게 처리한 후 고접착용 혼화재를 사용하고 케미컬앵커를 시공하여 Dowel Bar 역할을 하게 함으로써 신설되는 부위와 기존의 콘크리트 일체화하여 벽체 두께를 증가 시키는 공법입니다.

벽체 신설

수직근 연결을 위하여 수직근 매 간격마다 천공할  경우 상당히 시간이 소요되므로 벽체 수직의 상하 연결은 일정한 간격으로 코아를 천공하여 수직 연결철근을 천공된 코아에 집중 배근하여 연결하고 수평근은 좌,우측에 기둥이 있는 경우 케미컬 앵커를 시공하여 연결합니다. 콘크리트 타설은 천공된 코아를 이용하여 슬래브 상부에서 top-down 공법에서 기둥 타설과 유사한 방법으로 타설해야합니다.

 

현장적용

내진보강을 위하여 건물 내부에 벽체를 신설할 경우 벽체 시공뿐만 아니라 기초 보강도 어려우므로 건물 외부에서 기초 공사가 가능하도록 외벽을 증타하여 내진 강성을 우선 확보해야합니다. 증축하는 엘리베이터 코어 벽체와 평면 계획상 건물 내부에 배치되는 계단실 벽체의 강성을 최대한 활용한 후에 부족한 벽량은 공사가 비교적 쉬운 부분에 배치합니다. 내진보강을 위한 벽체 증타는 건물의 좌우측 외벽에 적용하였고, 내진벽의 신설은 단변 방향으로는 건물의 중앙에 1개소, 장변 방향으로는 4개소를 배치하였습니다. 상하 슬래브 사이에 삽입되는 벽체는 슬래브에 코어 벽체 길이 방향으로 천공한 후 수직 연결철근을 집중 배근하여 상하 벽체를 연결하였고, 벽체 수직근은 PC구조와 같이 벽체 내부에서만 배근, 수평근 인접 기둥에 Anchoring하여 연결 시공하였습니다.

기초보강으로는 기존 기초와 연결하여 보강하는 부위는 기초판 측면에 전단 보강근으로 보강하고, 상부면은 Chipping하여 철근 배근 후 콘크리트를 추가로 타설하여 보강하였습니다.

전면 발코니는 추가 하중이 작용하여 기둥 단면 증대와 함께 철거 후 보강 재시공하도록 설계하였습니다.  보강 범위가 크고 작업이 어려워서 발코니 재하시험을 통하여 확장형으로 변경하는데 문제가 없음을 확인하고 외장 돌마감 하중은 발코니 전면에 별도의 샛기둥을 설치하여 부담하였습니다.

후면 발코니 보강

신설 엘리베이터 코어와 기존 구조물의 연결부인 후면 발코니는 휨력에 대한 다이아프램 거동을 위하여 철거 후 보강 재시공을 하였고 발코니 신구 접촉부의 연결보강을 위하여 접합 부위의 두께를 변경하였습니다. 엘리베이터 벽체에 지지되어 발코니 하중에 저항하도록 RC보 시공을 진행하였습니다. 

결론

기존의 사원 기숙사의 세대를 병합하고 평면을 변경하여 대형 아파트로 변경한 프로젝트로 기존의 비내진 구조물을 내진 보강하는 등 기존 구조물의 많은 부분에 대한 설계변경 및 보수 보강 작업이 필요합니다. 주거환경의 개선 및 구조물의 안전성 확보가 필요한 공사 시스템 구축과정에서 가장 중요한 구조물의 안전진단 및 보수, 보강 등 많은 부분에서 시행착오가 있었는데 이를 해결하는 과정에서 관련기술의 축척과 효율적인 리모델링 수행을 위한 기술적인 부분에 대한 의미가 있었습니다.

각주 및 참고 문헌
1. 방중석, 이도범 구조시스템 소개 리노베이션, 리모델링 공사사례 - 대림압구정 아크로빌
2. 임호진, 이도범, 이병찬 '국내 리모델링 현황' , 콘크리트학회지 제 15권 4호, 2003호
3. 이병찬, '리모델링의 설계 및 시공상 유의사항' 건축 리모델링, (사) 한국물가협회 편, 2003.7.