포스트텐션과 철골스트러트를 이용하여 ... 가설공법 (건설신기술 제 608호) 설명

포스트텐션과 철골스트러트를 이용하여 건축 경사벽체 구조물을 시공하기 위한 가설공법

- 건설신기술 제 608호 -


■ 기술개발자 : 쌍용건설주식회사(대표이사 김병호) 
■ 주 소 : 서울시 송파구 신천동 7-23 (Tel. 02-3433-7728) 
■ 홈페이지 : http://ssyenc.com(이메일 : ycu1213@ssyenc.com)
■ 보호기간 : 2010. 06. 15 ～ 2013. 06. 14 (3년)

□ 신기술의 내용

가. 신기술의 범위 및 내용

(1) 범위
경사구조물과 수직구조물의 시공과정에 따라 콘크리트 벽체 내부에 단계적으로 포스트텐션을 적용하고, 각 구조물간에 철골스트러트로 연결함으로써 구조적인 상호보완관계를 통하여 건축 경사벽체 구조물을 시공하기 위한 가설공법

(2) 내용
이 기술은 서로 마주보고 있는 경사구조물과 수직구조물의 시공과정에 따라 콘크리트 벽체 내부에 단계적으로 포스트텐션을 적용하고, 각 구조물간에 철골스트러트로 연결함으로써 구조적인 상호보완관계를 가지게 되며, 철골스트러트와 구조물간의 접합부에 설치된 유압장치를 사용하여 설치시나 해체시의 변위를 줄이는 등 구조적 안정성의 확보를 통하여 건축 경사벽체 구조물을 시공하기 위한 가설공법이다.

나. 신기술의 시공절차 및 방법

(1) 원리

① 경사구조물의 전도되는 응력 및 변위를 줄이기 위해 경사벽체 내부에 포스트텐션 긴 장재를 설치함. ② 경사구조물 하중 일정부분을 수직구조물로 분담시키기 위해 철골스트러트를 설치함.③ 철골스트러트로 전달된 하중이 수직벽체에도 작용하기 때문에 수직벽체에도 포스트 텐션 긴장재를 설치함.④ 철골스트러트와 포스트텐션의 상호보완을 고려한 건축경사벽체구조물 지지 가설공법

(2) 시공방법

① 포스트텐션 공법

a. 트랜스퍼트러스가 완성되기 전까지 시공단계에서 경사진 벽체의 응력을 설계하중이내로 컨트롤하기 위해 벽체내부에 설치한다.

b. 벽체의 인장력이 발생하는 구간에 강연선을 설치하고 긴장시켜 벽체의 인장력을 포스트텐션이 분담한다.

c. 수직벽체에 벽체 당 6개의 긴장재(tendon)를 설치하여 8층에서 시작해 6개층마다 2개의 긴장재를 긴장시키고, 경사벽체에는 벽체 당 12개의 긴장재를 설치하여 5층에서 시작해 3개층마다 2개의 긴장재를 긴장시킨다.

d. 하중은 최대인장하중의 75%를 작용시키며, 23～27층의 트랜스퍼트러스 MainFrame 설치 후 경사벽체의 긴장재에 작용된 인장력을 제거한다.

② 철골스트러트 공법

철골스트러트는 경사구조물 하중의 일부를 수직구조물로 전달시키는 것이다. 반복적인 구조해석검토 결과, 가장 효율적인 구성이 3단 철골스트러트였으며 효율을 더 높이기 위해 선하중(Pre-Loading)을 철골스트러트 각각의 단부에 작용시킨다. 철골스트러트는 23～27층의 트랜스퍼트러스 Main Frame 설치 완료후 해체한다.


□ 국내외 건설공사 활용실적 및 전망

가. 활용실적 

적용현장 개 요	공 사 명	Marina Bay Sands IR. Hotel
	발 주 자(감 리 자)	Marina Bay Sands
	공사금액	전체공사금액 : S$1,032,000,000 (신기술공사금액 : S$ 4,358,000)
	시공규모	지하3층～지상57층 3개 Tower (여기서, 23층 트랜스퍼 트러스 설치전 구조적 안전성을 위한 포스트텐션과 철골스트러트 신기술 적용)
	현장위치(주 소)	Marina Bay, Singapore
	공사 기간	총 공사기간 2007.12.～2010.05.총 880일(예정)신기술공사완료(2007.12~2009.05)
현장설명	현장특징	싱가폴 Marina Bay Sands IR 프로젝트는 2,600객실 규모의 호텔, 54,000명이 수용가능한 컨벤션센터, 아시아 최대규모의 카지노, 2개의 2,000석 규모의 극장, 연꽃모양의 박물관, 그리고 쇼핑센터, 지하철역으로 이루어진 복합리조트 사업이다. 당사가 수행하는 호텔은 63빌딩의 약 2배에 가까운 23,400m2 부지에 57층 호텔 3개동, 지상 약 200m 높이에 3개동을 연결하는 약 12,000m2 규모의 옥상공원(Sky Park), 그리고 저층부를 연결하는 아트리움(Atrium)으로 구성된다.
	신기술적용성	본 신기술이 적용된 현장은 싱가폴의 Marina Bay Sands IR Hotel이며, 경사진 비정형 형태의 초고층 구조물이다. 이 구조물은 지하3층, 지상57층으로 구성되어 있지만 2층에서 22층은 수직벽체와 경사벽체로 이루어진 두개의 구조물 분리되어 있다. 최대 52도의 과도한 경사로 인해 공사 중 과도한 건물변위로 건물의 손상 및 사용성을 저하시킬 수 있다. 특히 총 27개월의 촉박한 공사기간을 고려하면 추가 가설지지공법에 따른 공기지연을 최소로 하여야 했다.이 구조물에 본 신기술을 적용하여 시공중∙후 구조물의 안정성을 확보하고 발주처에 서 제시한 공사기간을 성공적으로 맞출수 있었다.

나. 향후 활용전망
국내외 난이도 높은 비정형 초고층 건축물 건설시장이 확대되는 추세로서, 본 신기술은 비정형 초고층건축의 설계 및 시공에 유용한 공법으로 활용성이 크며 초고층 비정형 건축공사에 대한 선진기술력으로 평가된다.


□ 기술적․경제적 파급효과

가. 기술적 파급효과

(1) 국내외 기술과 수준 비교
포스트텐션을 이용하여 구조물을 지지하는 구조는 있으나 철골스트러트와 포스트텐션의 상호보완작용을 고려하여 시공 중 건물을 지지하는 가설공법이 적용된 사례가 없다. 이 신기술은 건축 경사벽체 구조물 시공 시, 공사기간을 매우 단축시키며 원가를 절감시키면서도 구조적으로 안전한 공법이다.

(2) 건설시장에 미칠 파급효과
본 신기술은 국내외 난이도 높은 비정형 초고층 건축물 건설 확대에 따른 초고층 건축 시공에 관한 기술력을 확보하여, 형태가 자유롭고 고난이도 구조물을 구현하는데 용이하게 사용될 수 있다. 특히, 비정형 건축물 가설지지공사에 대한 효과적인 기술력을 확보하고 초고층 시장의 기술개발을 촉진시킬 수 있는 우수한 매개체가 될 것이다.

(3) 국내외 기술 대비 경쟁력
해외의 건축물 시장도 국내와 마찬가지로 개성있고 랜드마크적인 형태로 확장되고 있음을 고려하면, 해외의 난이도가 높은 건축물의 수주 및 건설에 크게 기여할 수 있는 고급기술로 인정을 받을 수 있을 것이다.

나. 경제적 파급효과

(1) 설계단가

품명 및 규격	금 액	비 고
1. 신기술	3,645,953,485 원
1-1 포스트텐션 공법	1,787,039,698 원	m당 195,647 원
1-2 철골스트러트 공법	1,858,913,787 원	ton당 3,058,883 원

(2) 공사비

신기술		비교기술(철골가시설공법)		공사비절감
물 량	포스트텐션 : 9,134 m철골 : 607 ton	물 량	철골 2,113 ton	약 10억원
합 계	3,645,953,485 원	합 계	4,618,916,576 원

 
(3) 공사기간

신기술		비교기술(철골가시설공법)		공사절감
설치공사기간	15일	설치공사기간	33일	63일 공기절감
해체공사기간	15일	해체공사기간	60일

 

(4) 유지관리비
건축 경사벽체를 지지하는 가설공법이므로, 가설 철골스트러트는 해체되고 포스트텐션 텐던은 하중을 제거한 후 벽체에 매립된다. 따라서 특별한 유지관리비가 발생하지 않는다.

(5) 환경부하 저감, 시장확대, 고용창출, 타산업 활성화 등 간접효과
비정형 건축물의 시공을 용이하게 할 수 있는 공법이 개발됨으로서 설계자의 비정형 건축물에 대한 설계의 자유로움이 넓어지고, 그에 따라 비정형건축물 시장이 더욱 확대될 것이며 이와 함께 고급건설인력의 고용창출효과가 있을 것이다

쌍용건설