제2롯데월드 123층 건물은 500㎏/㎠ 으로 지어졌네요
■ 개 요 건설산업에 있어서 노동인력 부족의 해소와 공사현장의 노동재해감소, 품질확보, 공기단축 등 생산성의 향상을 도모하기 위해 건물의 자동화 시공시스템이 일본의 건설업계를 중심으로 개발되어 실제공사에 적용하고 있다. 현재 일본에서 개발된 자동시공 시스템은 사무소, 호텔 등 반복작업이 많은 고층 철골조 건물을 대상으로 軀體공사, 마감 및 설비공사에 적용하고 있으며, 이들 시스템은 건설공사의 자동화·기계화 기술과 名種 部品生産의 공업화 및 시스템화 공법이 함께 구성된 복합화 공법과 컴퓨터를 중심으로한 관리기능이 통합되어 구성되어 있다.
■ 시스템의 구성 시스템의 구성은 그림1과 같은 SCF(Super Construction Factory), 자동창고, 자동반송기구로 구성되어 있다.
(1) SCF SCF는 비, 바람 등 기후의 영향을 받지 않고 전천후 시공이 가능하도록 옥상과 벽을 가진 쉘터의 역할 뿐만 아니라 건물조립을 위한 Factory Automation(FA) 장치이다. SCF는 실제 건물과 같은 수와 폭의 기둥을 가지고, 각 기둥에는 리프트업(Lift-Up) 기구가 장치되어 있다. 리프트업 기구는 SCF전체를 구조적으로 지지하고 또한 공정이 진행됨에 따라 SCF를 한층씩 상승시키는 역할을 지니고 있다. SCF 내부에는 천장주행 크레인이 설치되어 시공층 全城의 揚重작업을 한다. 또 천장주행 크레인에서 철골조입 로보트와 용접로보트 등 각종 작업로보트가 장치되어 철골 및 공업화 부품의 조립과 용접등의 작업을 자동으로 실시한다. 이와같이 각종 로봇의 제어, 시공정밀도의 관리 등 작업전체를 관리·제어하는 조종실은 SCF의 최상층에 설치되어 있다.
(2) 자동 창고 자동창고는 공장생산된 철골기둥, 보, 바닥판, 외벽판넬 및 각종 유니트 등의 부재를 보관하는 장소이다. 창고내에는 수평·수직 양방향의 동작이 가능한 크레인이 설치되어 프로그램에 따라 자동적으로 필요부재를 선택하여 자동반송차로 운반한다
(3) 자동반송기구 자동창고에서 SCF까지 필요로 하는 부재 및 부품을 프로그램에 의해 자동반송하는 기구로서 자동반송차(수평운반)와 자동반송 엘리베이타(수직운반)로 구성되어 있다.
■ 시공프로세스 기초공사 또는 지하공사를 완료한 후 시스템을 적용하는 첫 번째 층에 건물조립의 FA장치인 SCF를 설치한다. 여기에 자동반송기구를 조합시켜 다음과 같은 施工手順으로 각 공정을 자동시공한다.
① 철골기둥 설치 수직 방향의 반송 엘리베이타에 의해 시공층에 운반되어진 철골기둥은 SCF의 천장주행 크레인에 장치된 기둥조립 로봇로 소정의 위치까지 수평운반한다. 이와 동시에 기둥 위치의 기프트업기구를 위로 밀어 올리고 여기서 생긴 공간에 기둥조립 로봇을 이용하여 기둥을 정확하게 설치한 다음 리프트업기구로 철골상부를 고정시켜 취치를 정확하게 맞춘 상태에서 용접을 실시한다.
② 기둥 철골용접 천정주행 크레인에 부착된 용접로보트에 의해 아래층 철골기둥과 용접접합 한다.
③ 철골보 설치 기둥부재와 같이 반송엘리베이타에 의해 시공층으로 운반된 철골보는 SCF 천장주행 크레인에 장착된 보조립로보트에 의해 소정의 위치에 설치한다.
④ 외장재 부착 외장재(PC판, 금속장막벽 등)는 SCF에 설치된 호이스트 크레인(Hoist Crane)으로 부착하고 이러한 경우 원터치로 부착 가능한 외장재를 사용한다.
⑤ 내부 프리패브 유니트설치 천장주행 크레인에 장치된 명중 장비를 이용하여 설비기기, 유니트 룸, 칸막이 등 프리패브 유니트를 상부바닥판을 설치하기 전에 설치한다.
⑥ 바닥판 설치 가둥, 보와 마찬가지로 반송엘리베이터에 의해 시공층에 운반해온 바닥판은 SCF 천장주행크레인에 장치된 바닥판 부착로보트에 의해 소정의 위치에 설치한다.
⑦ SCF 리프트업 이상과 같은 작업을 종료한 후 리프트업 기구를 이용하여 SCF 전체를 한층씩 상승시킨다. 이와 같은 공정을 반복함으로써 연속시공으로 건물을 완성시키게 된다. 최상층에 도달한 SCF 구조체는 본체 건물의 최상층으로서 사용된다. 본 시스템은 공사관리를 위해 컴퓨터 통합 관리시스템을 이용하여 시공에 필요한 각종 정보의 작성과 자동기계의 기기상태 혹은 이동상황, 작업실적, 시공관리정보, 각종 품질검사정보 등을 리얼타임으로 파악하고, 적절한 자재·노무관리부터 공정·안전·품질관리까지 각 업무를 효율적을 실시하며 또한 기기의 운행계획과 운전상황의 모니터, 가동데이타의 수집·분석 등 다가적인 기능도 가지고 있다. 이와 같이 자동시공 시스템의 개발은 전천후 작업환경, 적층공법을 통한 고소작업의 해소, 기계화·자동화에 의한 작업의 효율화, 설비·마감재료의 부품화 등의 실현과 현장관리의 컴퓨터 활용을 더욱 가속화하여 건축생산의 합리화를 도모하고 있다.
고강도 콘크리트 국내·외 활용현황 및 경제성
한양대학교 건축공학과 교수 신성우
1. 고강도 콘크리트 개발현황
1.1 구조물의 과거, 현재, 미래
초초고층 구조물의 등장 (500M∼4,000M)
현대사회는 도시집중화에 따른 인구 과밀화와 시설의 집중이 이루어지고 있으며, 이중 건설분야에 뚜렷이 나타나는 현상은 구조물의 초고층화, 대형화(장지간 교량, 극저온 탱크, 체육관) 그리고 특수화(해양, 지하공간 구조물, 원자력구조물 등) 경향이며 이에 상응하는 재료성능향상, 구조 및 설계기술개발 및 시공능력 향상을 요구하고 있다.
세계적인 고층건물 분야는 1880년대 이후, 미국이 주도해 오고 있다. 철골구조물인 경우 10층 전후로 시작하여 1890년대 20층, 1913년에는 57층, 1931년에는 102층 381m의 엠파이어스테이트빌딩을 거쳐, 1974년에는 443m의 110층 시어즈 타워에 이르러 절정에 달하였다. 철근콘크리트 구조물의 초고층은 조금 늦게 시작되어 1958년 38층, 1962년에 50층 아메리카 호텔, 1976년에 74층 262m의 Water Tower Place 등이 세워진 바 있으며, 최근에는 시카고에 108층 472m의 사우스 더번 빌딩을 150여층으로 변경하여 건축할 예정에 있다.
지금까지 건축된 대부분의 고층 건물들이 미주지역에 편중되어 있었지만 최근에는 홍콩(Central Plaza 빌딩, 78층 374m, 1992년), 중국, 싱가포르(Raffles city, 223m, 72층, 1986년), 말레이시아(페트로나스 타워, 453m, 92층, 1996년), 태국 등 아시아 지역에서도 많은 초고층건물들이 계획되거나 시공이 진행 중에 있는데, 중국의 경우 상하이에 101층 높이의 월드파이낸션 센터는 이미 건물을 짓기 위한 기초공사를 마친 상태이며, 홍콩에서는 높이 579m로 현재 세계 최고층 건물인 말레이시아의 페트로나스 타워보다 120m이상 높은 건물을 세울 것으로 계획하고 있다. 그리고 브라질의 상파울로에서는 피라미드 모양의 103층 높이의 빌딩건설을 계획 중에 있으며, 인도에서는 224층, 677m의 인디아 타워를 2008년 완공목표로 계획하고 있으다. 또한 이웃나라 일본에서는 최근에 196층 1000m의 Sky City, 500층 2001m에 달하는 에어로폴리스 2001, The Mile High Dream(170층, 860m) 등의 연구를 통하여 점차 초고층화되어 가는 현대건축의 경향을 나타내고 있으며 이러한 계획들은 머지 않은 21세기에는 현실화될 것이며, 21세기 중반에는 4,000m의 초초고층 구조물이 등장할 것으로 보인다.
우리나라의 고층빌딩으로는 1978년의 37층 138m의 롯데호텔, 1980년대의 63빌딩 249m(지상 60층, 지하 3층)과 한국종합무역센타 229m(지상 55층, 지하 2층) 등을 꼽을 수 있으며, 최근에 이르러 102층의 도곡동 삼성전자 Project는 취소되었으나, 다시 도곡동에 Tower Palace Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ(60∼80층)로 건설 또는 추진 중에 있으며, 대우 부산 수영만 Project나, 부산 롯데 Project 등이 일부 변경되어 추진되고 있다. 그리고 서울 도심에 최고 350m까지 건물을 신축할 수 있도록 용적률이 완화되는 등 국내에서도 초고층 건물의 요구가 크게 증대되고 있다.
1.2 고강도 콘크리트의 필요성
근래 각국에서 50층 이상의 초고층 철근콘크리트(R/C) 구조물의 등장과 더불어 중, 저층의 경우에도 장지간 스팬을 요구하는 건축이나 토목 구조물에 대한 요구가 급증하고 있다. 이때 사용되는 콘크리트강도는 (설계기준강도 fck, Fc, f’c) 대개 450∼500kgf/㎠ 정도를 사용하고 있으며, 100층의 경우 800∼1,000kgf/ ㎠의 사용이 보편화되어 있으며 이에 관한 연구 및 시공지침 그리고 구조설계법 등이 발간되고 있다. 고강도 콘크리트는 고층구조물에서 매우 유효하게 사용되는 구조재료로서, 강도증가에 따라 높은 하중을 부담하고 단면이 축소되는 장점으로 현재까지 많은 발전을 하여 왔다.고강도 콘크리트는 일부 선진외국에서 지난 20여 년 간에 걸쳐 급속히 발전하여 왔는데 현재 고강도 콘크리트를 가장 많이 쓰고 있는 미국에서는 1950년대에는 350kg/㎠이상이면 고강도로 간주되었으며, 아직도 미국내 일부분에서는 이 350kgf/㎠이상이 물리적으로나 심리적 한계로 여겨지고 있다. 이후 1960년대에는 420kgf/㎠에서 520kgfm2정도가 상업용으로 이용되어 왔으며, 1970년초에는 630kgf/㎠의 콘크리트가 Chicago지역을 중심으로 생산되어왔다. 1980년대에는 770kgf/㎠의 콘크리트를 사용한 건축물(Chicago Merchantile Exchange)이 1982년 완공되었으며, 1987년에는 시애틀의 Two Union Square 건물에 1330kgf/㎠까지 타설되었으며, 1988년에는 시카고에 78층의 311 South Waker Drive Building이 건설되었다. 그리고 1996년에는 말레이시아의 페트로나스 타워(92층, 453m)에 큐브강도로 800kgf/㎠까지의 고강도 콘크리트가 사용되어 차츰 고층 구조물에의 응용이 활발해지고 있으며 전세계적으로 초고층 건물의 계획과 시공이 활발해지고 있는 현재 시점에서 고강도 콘크리트의 사용은 급속히 증가할 것으로 기대되고 있다.현재 국내에서는 사무소 건축물만이 아니라 주거용 아파트 건축물도 초고층화가 이루어지고 있으며, 새로운 주거형태로 초고층의 대규모 주상복합건물들이 세워지고 있다. 이러한 초고층 구조물에 보통강도 콘크리트를 사용할 경우 건물자중의 증가로 저층부에서 기둥, 벽체와 같은 수직 부재의 단면이 커지게 되고, 고층부에서는 수평하중(바람, 지진 등) 증가에 따른 수평변위(Side sway)가 증가하여 구조물의 안전성과 사용성에 심각한 영향을 줄 수 있으며, 부재 단면의 증대로 인한 사용 면적의 감소로 구조물의 경제성이 떨어지게 되는 단점이 있다. 이러한 단점을 극복하기 위하여 초고층 건물의 수직부재에는 단면의 축압축성능이나 휨성능이 우수한 고강도 콘크리트를 사용하고 건물의 자중증가에 큰 영향을 미치는 수평부재에는 고강도 경량콘크리트를 사용한다면 콘크리트의 고품질화에 따른 내구성 증진 이외에도 높은 압축강도로 인한 부재단면의 축소와 그로 이한 자중감소의 효과를 기할 수 있으며, 휨성능 증가로 수평변위의 감소 및 콘크리트 초기강도의 증진에 따른 조기 거푸집 탈형 등을 기할 수 있다. 또한 경제적인 측면에서 보더라도 단위면적에 따른 철강재와의 부가가치가 30:1에 달하고 있어 강재를 사용할 경우보다 훨씬 경비의 절감을 기대할 수 있어 다양한 수직, 수평구조시스템을사용하게 되는 초고층 구조물의 주요구조부재에 고강도 콘크리트 및 고강도 경량콘크리트의 사용을 통하여 적절한 구조물의 안전성과 경제성 및 내구성을 확보할 수 있다.
1.3 고강도 콘크리트의 정의
1.3.1 압축강도상의 정의
구조체에 사용되는 콘크리트의 성능을 평가하기 위한 가장 중요한 기능중의 하나가 압축강도이며 이는 구조설계에 요구되는 설계기준강도(fck) 혹은 기준압축강도로 표시되고 있다. 이때 설계기준강도는 재령 28일의 압축강도를 기준으로 하며, 국내에서는 KS 2405에서 요구하는 표준양생된 원통형(15×30cm) 공시체를 기준으로 하고 있다. 각국에서는 이러한 설계기준강도에 대하여 구조 및 시방적용을 위한 범위를 두고 있는데 이는 각국의 지진크기, 골재종류 및 사회적 배경 등에 따라서 콘크리트 강도 확보방안이 차이가 나기 때문이며 자세한 내용은 표 1과 같다. 고강도 콘크리트는 보통 콘크리트보다 강도가 높은 콘크리트를 뜻하는 것이나 그 의미는 시대와 지역에 따라 많은 차이가 있다. 즉, 1950년대에는 압축강도 350kgf/㎠(5,000psi)이상을, 그리고 1960년대 부터는 420kgf/㎠(6000psi)이상을 고강도 콘크리트로 분류하였다. 한편 미국 콘크리트학회 고강도 콘크리트 분과위원회(Committee 363)는 1984년 보고서를 통해 고강도 콘크리트의 제조에 관한 주의사항과 함께 보통중량 콘크리트(normal weight concrete)는 420kgf/㎠, 그리고 경량 콘크리트(light weight concrete)는 280kgf/㎠ 이상을 고강도로 분류하였으며, 최근에는 보통중량의 콘크리트 경우 210kgf/㎠을, 그리고 고강도 콘크리트는 420kgf/㎠ 이상으로 사용압축강도의 상한선을 두지 않고 있으며, 보통중량 콘크리트로서 압축강도 1,050kgf/㎠이상을 초고강도 콘크리트(ultra high strength concrete)로 구분하고 있다.그러나 ACI 318-95에는 최소 전단보강설계 경우 700kgf/㎠ 이상인 경우 보강비를 2배 이상하도록 하고 있는 점이 특이하나, 대체로 강도의 상한선을 두지 않고 실험등의 검정에 의해 이용하도록 하고 있다. 일본의 경우 건축에서는 270kgf/㎠이상 그리고 360kgf/㎠이하를 그리고 토목에서는 600 800kgf/㎠정도를 고강도로 정의하고 있으며, 건축물에서는 600kgf/㎠이상 사용시 건축센타 심의위원회의 허가 후 사용하도록 규정하고 있다. 국내의 경우는 고강도 콘크리트 적용을 위한 많은 변화가 시도되었는데 그중 극한강도 구조설계법에서 구조용 콘크리트의 정의를 1988년에는 보통중량 콘크리트 경우 150kgf/㎠ 이상, 그리고 420kgf/㎠ 이하로 제한하고 있어 420kgf/㎠ 이상을 사용할 경우 일부 제약이 따랐으나 1994년 개정판에서 상한선을 삭제하고 구조용 콘크리트의 강도를 180kgf/㎠를 이상으로 채택함으로써 고강도 콘크리트의 이용이 활발하게 되었다. 또한 건축공사 표준시방서에서도 1986년판에는 고강도 콘크리트 정의를 270∼360kgf/㎠ 이하로 하고 있으나 1994년판에는 이를 300kgf/㎠ 이상으로 개정하였으며, 시공을 위한 구체적인 지침도 보완되었다. 그리고 1999년 개정된 콘크리트 표준시방서에서는 400kgf/㎠이상을 고강도 콘크리트 정의하고 있다.
1.4 고강도 콘크리트의 사용현황
1.4.1 국외 현황 초고층 철근콘크리트 골조는 세계 대도시에 세워져 왔는데, 근래의 특징으로는 지진의 규모가 크게 분류되는 대도시에서도 사용성이나 경제성 때문에 콘크리트골조의 사용이 증가되고 있는 추세에 있어 고강도 콘크리트의 활용은 보다 증가될 추세이다. 다음은 고강도 콘크리트의 이용이 활발한 주요 선진국에서의 적용현황과 사용상의 특징이다. 1) 미 국
1950년초 미국에서는 20층 정도가 콘크리트 건물로서는 가장 고층이었으나 1975년에 74층의 Water Tower Place에 630kg/㎠을 사용함으로써 세계에서 최고의 고강도를 사용한 최고층 콘크리트건물이 세워짐으로 콘크리트건물의 고강도화에 획을 그을 수 있게 되었다. 이후 1979년 일리노이 대학 시카고 캠퍼스에서 High Strength Concrete Workshop이 개최되어 고강도 콘크리트 사용 특히 역학적 측면에서 불명확한 부분에 관하여 많은 연구결과가 발표되었으며, 향후 필요한 연구내용에 대한 제안이 있었다. 이후 1984년에는 고강도 콘크리트 분과위원회(ACI 363)에서 제조, 구조 및 시공전반에 관한 종합보고서가 제시되었다. 그림 1은 9개의 건물을 보여주고 있는데, Two Prudential Plaza를 제외하곤 완공시에는 세계에서 가장 높은 콘크리트 건물들이다. 여기에서 보더라도 콘크리트 건물높이의 증가는 콘크리트강도와 함께 더불어 왔음을 알 수 있으며, 9개 건물중 7개가 Chicago지역에 있는 점이 흥미롭다. 최근에는 700kgf/㎠ 이상의 초고강도 콘크리트가 등장하고 있는데 그림 2는 800kgf/㎠ 이상 콘크리트가 지난 4∼5년 사이에 아틀란과 클레블랜도, 미네아폴리스, 뉴욕 등 미국 전역에 확산되고 있으며 지진구역이 UBC code로 규모 3정도인 시애틀까지 이용되고 있다. 800kgf/㎠ 이상의 콘크리트는 New York시의 Trump Palace(68층)에 875kgf/㎠, 그리고 미네아 폴리스시의 Daln Bosworth Tower에 980kgf/㎠을 사용하고 있다. Trump Tower는 고유동성을 고려함으로 철골조로 예정된 기간보다 6개월 정도 가능하였다. 지금까지 건축물에 이용된 최고의 콘크리트 강도는 1300kgf/㎠의 초고강도 콘크리트가 시애틀의 Two Union Sqvare (Skilling Ward Magnusson Barkshive Inc., 구조설계자)에 62층(230m) 복합기둥(composite column)에 사용되었다. 이는 고성능 감수제외에도 낮은 물시멘트비(W/C=0.22), 품질 양호한 시멘트와 높은 시멘트량, 작고(10mm) 품질 좋은 골재, 그리고 실리카퓸(25% 정도 강도 증가) 때문에 가능하였으며, 이때의 설계강도는 28일 아니고 56일을 기준하였다. 이때 1300kgf/㎠ 강도는 강도(Strength)의 목적이외에도 436, 500kgf/㎠까지의 탄성계수에 의한 극도로 큰 강성(stiffness) 요구사항 때문에 제조되었다. 이러한 높은 강성의 요구는 시애틀의 경우 이 커서 철골조인 경우 고층부분의 사람이 흔들림에 의해 업무가 어려운 정도여서 강성이 큰 초고강도 콘크리트를 사용하게끔 되었다.
2) 캐 나 다
1988년 5월 캐나다 정부는 10∼15개의 연구센터(Networks of Excellence)에 대하여 향후 4년간에 걸쳐 약 2억 4천만달러의 연구비를 투자하여 자연과학 및 공학, 의학, 사회과학 등의 분야에 집중적인 연구수행 계획을 선포하였다. 이러한 연구프로그램의 목적은 국가적으로 중요한 장기적인 연구 프로젝트에 대하여 캐나다 최고의 연구자들을 유도하는데 있으며, 그 실행방법으로서 전 캐나다에 걸쳐 회사, 산업체, 정부 및 대학을 연결하는 연구센터를 설립하는 것이었다. 이러한 선포이후 6개월 동안 연구응모를 실시하였으며, 그 결과 캐나다에서 158개의 연구제의가 모집되었고, 또한 여기에 포함된 연구자의 수는 4000명에 달하였다. 그후 제의된 연구내용은 국제적인 전문가에 의해 평가되어 최종적으로는 15개의 제의가 선택되었는데, 이중 5개가 의학분야이며, 3개가 전자분야이고 나머지가 우주공학, 펄프 및 제지, 해양공학 등인데 토목공학 분야로서는 유일하게 고성능 콘크리트 연구센터(Network of Centre of Excellence on High-Perfor- mance Concrete)가 설립되게 되었다. 고성능 콘크리트 센터에 대한 연구자금 지원은 1990년 6월 1일부터 시작되었으며 4년에 걸쳐 약 48억원($6 Million)이 투자되며 이중 1/4은 기자재 구입비에 해당된다. 이후 1994년도에는 2단계 4개년 계획이 착수되어 Concrete Canada라는 이름아래 기존에 개발된 기술을 산업체로 이전하기 위한 Technology Transfer에 주요 목적을 두고 활동하였다. 이와 같은 내용을 정리하면 다음과 같다.
■ 1단계 (Phase 1 : 1990 1994)
·고성능 콘크리트 센터(NCE on HPC)의 구성
전 캐나다에 걸쳐 7개 대학 및 2개의 콘설팅 회사로부터 11명의 주요 연구자로 구성되어 있으며 재료, 구조 및 시공 등의 3개 그룹으로 나뉘어져 있다. 인원구성에 따른 세부 연구사항은 다음과 같다.
재료그룹(Materials Group - 6명) - Concrete Materials & Microstructure- Grous & Rock Materials - Physical Chemistry - Concrete Microstructure- Fiber Reinforced Concrete & Impact Strength - Durability
구조그룹(Structural Group - 3명) - Structural Properties of Reinforced Concrete - Structural Research & Safety Requirements- Bond Strength & Seismic Research
시공그룹(Construction Group - 2명)
- Use of HPC in Construction- HPC Shotcrete
·연구내용
(1) 신소재 건물재료 개발 (Development of a New Generation of Building Materials) 기본적인 재료과학 및 실험기법에 관한 연구로서 시멘트/콘크리트 미세구조, 물리화학적 성분 및 이를 토대로 한 강도, 인성, 염분 및 동해에 대한 내구성을 향상시키며, 전성 및 다공성을 감소시키는 내용 등을 포함하고 있다.
2) 고강도 콘크리트 구조의 설계 (Design of High-Strength Concrete Structures) 단순 및 복잡한 하중 조건하에서 고강도 콘크리트의 구조적 거동을 검토하는 연구로서 휨응력 블록계수, Confinement 효과, 부착 및 정착, 최소 철근비, 신뢰성 등의 내용을 포함하고 있다.
(3) 생산품 및 기술개발 (Development of Products and Techiques) 고성능 콘크리트를 사용한 신제품 개발 연구로서, 프리스트레스 PC부재, 건축의장재, 세라믹, 그래나이트 및 알루미늄의 대체품, 실링 및 정착 그라우트 등에 고성능 콘크리 트를 사용하는 내용을 포함하고 있으며, 시공을 위한 신기술 개발, 선자격 인정제도 및 고성능 Shortcreting 등의 내용을 포함하고 있다.
■ 2단계 (Phase 2 : 1994 1998)
1994년에 Phase 2가 연방 정부에 의해 다시 결정되었으며 “Concrete Canada”라는 이름으로 10중 8번째로 채택되었다. 총연방 정부 재정은 4년간 35.5억($ 5.5 Million)이 결정되었는데 이는 기존 Phase 1의 14개 Network중 10개만이 2단계에 계속 과제로 채택되었다. Concrete Canada는 4개의 프로젝트로 대별되었으며, 특징적인 것은 연구 결과의 산업체 이전을 위한 조직 개편이 주목을 끈다. 1997년에 본 센타에서는 압축강도 3,000kgf/㎠의 초고강도 콘크리트를 개발하여 Sherbrooke교량에 실제 적용하였으며, 1998년에는 8,000kgf/㎠까지 개발-발표하여 미래 초고강도화의 주역으로 자리매김하고 있다.
■ 적용현황
캐나다는 1964년 몬트리올 지역의 Place Victoria에 420kgf/㎠을 최초로 사용한 후 1987년 코론시에 있는 Scotia Plaza(68층)에 700kgf/㎠의 설계압축강도를 사용한 최초 건물을 세웠다. 이 건물은 고로슬래그를 사용한 세계 최초 건물이다. 이때 평균압축강도는 934kgf/㎠이고 표준편차가 65kgf/㎠이었으며 제조는 Dry Mixer 기법을 사용하였다.
3) 유럽지역 유럽지역은 콘크리트의 성능향상 일환으로 FIP/CEB에서 1990년 High Strength Concrete State of The Art Report를 발간하여 유럽지역을 중심으로 지침서를 발간하였으며, 각국별 추진내용은 다음과 같다.
·노르웨이는 가장 고강도 콘크리트를 많이 활용하고 있는데 이는 북해(North sea)에 콘크리트 해양 플랫폼이 세워짐으로 내구성이 좋은 고강도 콘크리트를 대상으로 1970년대 이후 활발하게 되었다. 1970년 초에는 28일 강도가 400 450kgf/㎠까지 사용된 후 1980년대에는 450 600kg/㎠인 콘크리트가 사용되었다. 여기서 사용되는 시멘트는 주로 5종에 가까운 시멘트를 그리고 펌프 향상을 위해서 실리카흄을 사용하는 것이 흥미롭다. 노르웨이는 이외에도 고속도로와 교량에 마모율이 큰 600 700kgf/㎠의 고강도 콘크리트를 적극적으로 사용하고 있다.
·영국에서는 고강도 콘크리트에 관한 지침이 아직 없으나 1976년 시멘트협회와 시멘트 혼화제협회가 공동으로 유동화 콘크리트에 관한 보고서를 작성하여 주로 유동성 확보에 중점을 두고 있는데 이는 프리캐스트 콘크리트분야에 사용되고 있으며, 특히 세계 최대의 석유 Platform인 니니안 석유 Platform에는 22개의 P.C. 단위체가 모두 우수한 내구성 및 시공성의 필요성에 의해 고강도 콘크리트가 사용되었다. 이때 물-시멘트비는 30%, 슬럼프 값은 20cm, 그리고 Melamin계의 고성능 감수제를 사용하였다.
·독일의 경우는 초기에는 유동성의 증진을 목적으로 개발되어 왔으나 근래에는 고강도 콘크리트의 응용이 활발하게 증가되고 있다. 적용은 건물의 슬래브에 콘크리트를 타설하거나 원자력 발전소 등에 500kg/㎠이상의 압축강도를 사용하고 있으며, 고강도 콘크리트의 90%이상이 유동화 콘크리트로 제조되고 있다. 이를 위하여 1974년에 서독 철근 콘크리트협회 위원회에서 유동화 콘크리트의 제조와 시공에 관한 지침이 작성되었다.
·프랑스에는 현재 규준으로 400kgf/㎠까지 제한하고 있지만 1985년에 라데빵스 Arche에 600kg/㎠을 사용하였다. 이외에도 Ile De Re와 Sylans Viaduct교량에 600 700kgf/㎠을 사용하고 있어 근래에 규정을 850kgf/㎠까지 사용하도록 개정중이며, 1996년 4차 High Performance Concrete Congress를 파리에서 개최하여 이 분야의 활성화에 크게 기여하고 있으며, 대표적 건설회사인 뷰이그는 Concrete Canada와 함께 초초강도 콘크리트를 개발하고 있다.
4) 일 본 일본에서 최근 10년간 철근콘크리트 골조에서 채택되는 골조 형식은 고층 벽식 라멘구조형식으로 주로 주거용 공동주택을 위해 사용되고 있다. 일본에서 철근콘크리트 건축물은 지진 때문에 15 18층 이하로 층수 제한이 되다가 근래에 고강도 콘크리트의 개발 및 시공 기술수준의 향상에 힘입어 30 40층 고층아파트까지 세우고 있으며, 최근에는 고층공동주택의 대부분에 활용하고 있고, RC조 초고층 주택이 전체 주택형식의 66.4%를 차지하고 있는 등 점차 RC조 주택이 크게 확대되고 있다. 이와 같이 초고층 주거시설에 철근콘크리트구조를 적용할 경우에는 사용성과 내구성의 장점 이외에도 다음과 같은 장점이 있다.
가. 철골조보다 공기가 빠르다. 나. 철골조보다 경제성이 뛰어나다. 다. 층고를 줄일 수 있다. 라. 주거성능 즉, 진동과 소음에 강하다. 마. 화재시에 유리하다.
일본에서의 특징은 고강도 콘크리트 이외에도 고강도 철근의 이용이 활발해 지고 있는데 이는 콘크리트 강도의 상승에 따른 철근 강도 상승이외에도 내진성 때문에 접합 부분 등에 철근의 과밀을 해소시키려는 경향으로 보인다. 1975년에 건축공학회에서 ‘고강도 콘크리트 설계지침서’를 발간한 후 건설성 주간에 의해 산 학 관 합동으로 1988년에 수립된 새로운 철근 콘크리트 5개년 계획을 수립한 후 1993년에 최종 보고서를 제출하여 1200kg/㎠의 초고강도 콘크리트 응용을 위한 기틀을 마련하고 있으며, 이러한 구체적인 내용은 다음과 같다.
가. 명 칭 : 철근 콘크리트조 건물의 초경량, 초고층화 기술의 개발 (New R.C. 연구개발)
나. 연구목적 : 초고강도 콘크리트 구조시스템 개발에 있음 (1) 고강도 콘크리트 제조, 품질관리 및 시공기술 개발 (2) 고강도 콘크리트에 부응하는 고강도 철근의 실용화 (3) 고강도 재료를 사용하는 부재의 구조적 거동 및 설계법 개발
다. 목표강도 : (1) Fc = 300 1,200kgf/㎠ (2) Fy = 4,000 12,000kgf/㎠
라. 연구체계 : 국토개발 기술연구센타를 중심으로 New RC연구조정위원회 아래에 고강도콘크리트, 고강도 철근, 구조성능, 설계분과, 그리고 공법분과 등 5개 분과를 두고 있으며 이는 일본 건축학회의 New RC연구위원회와 연구 협력을 하도록 되어 있다. 상기의 연구결과를 1993년 3월에 전 5권으로 발표하였으며, 근래 오오사카에 600kgf/㎠의 고강도를 설계에 반영하고 있다. 더욱이 일본은 초고층 주거용인 경우 콘크리트의 이용이 급증하고 있어 480kgf/㎠ 이상이 1991년에만 35개에 달하는 등 그의 이용이 급증하고 있다.
5) 아시아 지역 홍콩에서는 700kgf/㎡을, 그리고 대부분의 동남아시아에서는 400 500kgf/㎡을 여러 곳에 이용하고 있으며 삼성건설에서 시공한 세계 최고높이의 건축구조물인 말레이지아 페트로나스타워는 Column강도로 800kgf/㎡을 사용하고 있다. 북한에 건설된 평양 유경 Hotel(105층)도 R.C.조로서 콘크리트강도를 500kgf/㎡정도 사용한 것으로 보고되고 있어 아시아 국가내에서는 국내의 콘크리트 수준이 매우 뒤져 있음을 보여 주고 있다.
1.4.2 국내현황
국내 건축물에 대한 고강도 콘크리트의 응용은 대부분의 고층 구조물이 건축주들의 선입관념에 따라 철골조와 철골-철근 콘크리트 골조로 이루어지고 있는 현황에서 고강도 콘크리트 개발은 1980년 중반까지는 지지부진하여 왔으나 1985년에 준공된 럭키 Twin Tower는 30층 이상의 고층 사무실(골조-Tubular R.C.구조)에 설계기준강도 280kgf/㎠의 압축강도를 갖는 콘크리트를 사용한 국내 최초 건축물이 되었다. 이후에도 한일건설의 랜드로바, (주)신성의 영등포 지점, (주)대우의 한국 신용유통 등에 300kgf/㎠의 고강도 콘크리트가 사용되었으나 Post-Tension 구조물용이나 유동성 확보 등의 측면에서 사용된 것이었고 고강도 콘크리트의 최대 이점인 고층 건물에서의 수직부재 응용측면에서는 미흡한 실정이었다. 이렇게 지지부진한 고강도 콘크리트의 개발은 1990년에 신도시에서 초고층 아파트(20∼30층)의 출현으로 아파트 하부벽체의 단면증대 및 고층 펌핑을 위한 유동성 확보 등의 측면과 콘크리트 가수(加水)방지를 위한 대책 등에 관심이 고조되기 시작하였다. 이에 따라 1990년 산학 협동(삼성종합건설-한양대)으로 삼성분당시범단지 초고층 아파트 109동(28층)의 전 지하층에 500kgf/㎠/28일(610kgf/㎠/년)의 고강도 콘크리트가 최초로 시험 시공되었다. 이때에는 콘크리트 내부의 수화열 측정, 레미콘 수송에 따른 경시변화 조절방안, 타설 및 양생방안 그리고 구조역학적 문제점 등이 검토되었으며, APT 내부에 시험용 실험벽(Dummy Wall)을 설치하여 코아채취, 수직부등변위, 수화열 등을 측정하여 고강도 콘크리트의 실용화를 위한 각종 자료를 축적하였다. 1991년에는 삼성산본 고층 APT(15층)의 13층 벽체에 같은 강도가 시험시공되었는데 이때에는 수화열 경감을 위한 Fly-Ash사용, 고층펌프성상 등이 주로 검토되었다. 이후 1992년에는 보-기둥 분리타설에 따른 접합부 시공 및 구조성능시험과 고강도 콘크리트에 관한 최초의 국내용 시공지침서가 발간되었으며 이를 위한 의견수렴으로 공청회가 개최되어 차츰 이 분야의 저변확대를 위한 노력이 산학 협동으로 계속되어 왔다. 1993년에 와서는 설계기준강도 420kgf/㎠ 그리고 시공강도 500kgf/㎠를 목표로 삼성생명 양재사옥(지상 6층)에 시공하여 설계에서 시공까지 완료한 최초의 골조구조 건축구조물이 되었다. 이후에는 (주)대우 진해현장 3층 건물이 700kgf/㎠으로 시험시공되었으며, 1994년에 한양대팀은 대방동 삼성주상복합건물에 270, 350, 420kgf/㎠을 구조설계에 반영되고, 700kgf/㎠과 1200kgf/㎠이 시험시공되어 초고강도 콘크리트의 응용을 위한 길잡이가 되었다. 이외에도 1995년에 우성 도곡동 캐릭터 199(38층) 전지하층에 420kgf/㎠까지를 구조설계에 반영하여 고강도 콘크리트의 실용화를 촉진하였으며, 근래에는 일부 건설회사 연구소(현대, 두산, 금호, 우성, 한국중공업, POSEC)와 레미콘 회사(고려산업, 쌍용, 아주, 진성, 동양 등)에서 이에 관한 활발한 연구 및 투자를 하고 있어 조만간 국내에서도 400kgf/㎠∼600kgf/㎠의 강도에 대하여 많은 실용화가 있을 것으로 전망된다. 다음 표 3과 4에는 국내에서 고강도 콘크리트를 사용한 건축 및 토목구조물의 현황이 나타나 있다.
2. 제조, 시공 및 품질관리
2.1 일반사항
일부 선진외국에서의 고강도 시공실례가 문헌을 통하여 많이 소개되고 있으나, 이들의 생산 및 시공기술이 각 제조회사의 기밀로 되어 있고, 그의 시공방법 등도 일반강도 콘크리트와 다른 점이 있다. 이외에도 이들의 기술도입에는 제반조건이 따르며 도입되더라도 국내의 시멘트, 골재, 혼화제 등의 품질이 외국제품과 일부차이가 나며 국내시공수준과 차이가 나기 때문에 문제가 될 수 있어, 국내 실정에 적합한 제조방법과 시공기술 및 역학적 연구가 절실한 시점에 와 있다. 국내에서도 이의 필요성에 따라 일부대학과 건설기술연구소에서 고강도 콘크리트에 관한 연구를 꾸준히 하고 있으나 아직 구체적 실례는 많지 않으며, 더우기 미국이나 일본에서와 같은 표준제조와 시공규준이 아직 제정되어있지 않은 실정이다.국내에서의 고강도 콘크리트 생산 및 시공을 위하여 필자의 미국과 국내에서의 경험 그리고 선진 각국의 기술을 참조하여 여기에 기술하고자 한다.
2.2 계획된 배합, 타설, 다지기, 양생
강도 콘크리트의 배합과 타설, 다지기 그리고 양생은 미리 계획된 시공계획에 따라 적절히 이루어져야 하며 콘크리트 품질이 균일하게 되도록 하여야 한다.
(1) 배합 고강도콘크리트는 배치플랜트나 중앙식 믹서, 트럭믹서 또는 양쪽에서 공동으로 배합할 수 있으며, 배합과정은 건설부 건축공사 표준시방서에서 권장하고 있는 방법에 따라 실시한다. 믹서의 성능을 결정하기 위해서는 일정한 기간동안 배합한 표본을 추출하여 일련의 균질성 시험을 실시하여야 하며, 고강도 콘크리트의 경우 시멘트량이 많고, 단위수량이 적으며, 굵은골재의 크기가 작아 일반콘크리트보다 배합하는데 더 어려움이 발생한다. 필요한 배합시간은 10∼30% 정도 증가되나 믹서의 성능에 따라 결정되며, 일반적으로 건설부 시방서의 지침에 따르면 된다.
(2) 물-결합재 비 초고강도 콘크리트를 얻기 위해서는 물/결합재비를 낮게 하는데 대개 27%∼30% 범위내로 한다. 이때 물/결합재비가 적으면 시공성이 저하되므로 고성능 감수제를 사용하여 슬럼프값을 증가시킬 수 있으며, 따라서 워커빌리티를 개선시킬 수 있다. 국내에서 400∼500kgf/㎠사이의 고강도 발현을 위하여는 33%∼38%사이의 물/결합재비가 권장될 수 있으나 반드시 사전 시험배합이 이루어져야 하며, 특히 현장투여시 함수량과 표면수량의 측정후 최종배합이 결정되어야 한다.
(3) 재료투입 순서 일반 콘크리트와 비슷하나 재료의 투입순서, 시기등을 달리하여 고성능 감수제의 효율을 높이도록 시도를 해 보는 것이 좋으며, 특히 A.E.감수제의 관계에 주의를 기울여야 하고 고성능 감수제를 투여하는 장치가 배처(Batcher)에 마련되어야 한다.
(4) 운반 여러가지 방법과 장비에 의해 운반될 수 있지만 가능한 슬럼프 손실을 피하기 위하여 신속히 운반되어야 하며, 운반중의 콘크리트 온도, 비빔으로부터의 경과시간, 고성능 감수제의 종류에 따라 별도계획을 수립하여야 한다.하절기에는 슬럼프 감소지연을 위한 지연형 고성능 감수제가 추천되고 있다.
(5) 타설 고강도 콘크리트의 타설을 위하여 버킷이나 펌프가 많이 이용되고 있는데 이는 타설량, 타설높이 등에 따라 세심하게 결정되어야 한다. 펌프시에는 펌프관의 굽힘이 최소화되도록 하여야 하며, 타설장소와 작동기는 직접 연결되도록, 그리고 연속적인 펌프가 이루여져야 하며 높은 부분에 고압펌프할 경우에는 펌프압력의 계산에 주의하여야 한다.
(6) 다지기 유동성이 좋은 고강도 콘크리트는 다른 감수제와 달리 골재의 분리가 일어나기 쉬우므로 철근등이 밀접하게 배근된 경우에 다지기를 할 경우 세심한 주의가 필요하다. 대개 1개소에 긴 진동을 주지않고, 내부진동기의 삽입간격을 좁게하며, 진동시간을 짧게 하는 것이 좋다. 현장 타설시에는 충분한 진덩기를 준비하여야하며 이때 작업에 필요한 3대의 진동기에 1대 꼴로 비상용 진동기를 비치하여야 한다.
(7) 양생 고강도의 발현에 수화열이 많이 발생되므로 충분한 수분양생이 특히 하절기에 있어야 하며, 동절기에는 보온양생이 이루어져야 한다. 수분을 공급하기 위해서는 배합시에 습기를 유지하는 피막양생에 비해 추가로 물을 공급하는 습윤양생(Ponding, Spray, Wet Burlap 등)이 효율적일 수 있다. 주차장이나 교량상판 같이 강도보다 내구성이 우선되는 경우에는 노출표면의 양생방법을 결정하는 것이 중요하다.
2.3 높은 내부 수화열 방지
고강도 콘크리트의 제조에는 높은 시멘트량과 더불어 미세한 시멘트 입자가 사용되기 때문에 콘크리트 내부에 높은 수화열을 발생시키는데 국내에서 수행된 실험결과에 의할 것 같으면 40×60cm기둥에 86℃(외기온도=32℃)까지 온도가 상승하는 것으로 나타났다. 이러한 급격한 내부온도를 외부면과의 온도차이에 의해 콘크리트에 온도 균열 등을 발생시키므로 세심한 주의가 필요하다.
2.4 새로운 거푸집
거푸집은 콘크리트 타설시 연직하중, 수평하중 및 콘크리트의 측압에 안전하게 설계되어야 하며, 유해한 누수가 없고 용이하게 떼어낼 수 있어야 하며, 제거시에는 콘크리트에 손상을 주지 않아야한다. 또한 지지대는 띠장, 멍에, 쐐기, 철선, 볼트 등의 긴결재를 충분히 사용하여야 한다. 특히 고강도의 경우는 유동성이 크므로 측압에 대한 면밀한 계획이 수립되어야 하며 거푸집 조기 제거는 콘크리트 양생의 불리한 점 때문에 80kgf/㎠정도의 강도에서 제거되도록 ACI 363에서는 권하고 있다. 초기의 습윤양생이 길수록 고강도가 얻어지고 습윤기간과 거푸집의 존치기간과는 불가분의 관계가 있으므로 고강도 콘크리트는 존치기간이 길수록 좋다. 그러나 실제공사에서는 경제성을 무시할 수 없으므로 거푸집 제거 후 충분한 수분과 온도를 공급할 수 있는 보완조치가 필요하다. 이외에도 거푸집의 재질도 강도발현에 중요함으로 가능한 견고하고 수분침투가 되지 않는 것으로 선택되어야 한다.
2.5 시험배치(Trial Batch)
고강도 콘크리트는 실험실 배합이외에도 가능한 한 현장 시험배합을 거쳐야 한다. 이는 현장에서의 단위수량과 콘크리트의 생산 및 타설여건이 실험실과는 많이 차이가 나기 때문에 실제 현장에서 사용될 장비와 인력을 사용하여 반복시험배치를 통하여 실용성과 품질이 평가될 수 있도록 실시되어야 한다.
2.6 강도시험방법
고강도 콘크리트에서는 압축강도의 측정이 매우 중요한 관심사항이다. 압축강도의 측정은 KS F 2405의 표준시험방법에 의해서 이루어져야 한다. 압축강도 측정에 영향을 미칠수도 있는 강도시험기는 계측의 정확성, 수직과 수평의 강성, 안전성, 기기작용점의 일치, 가력판의 형태, 구좌가력판의 거동을 관찰하여야 한다. 콘크리트는 강도가 커질수록 시험방법 및 시편제작에 따른 오차의 정도가 커진다. 일반 콘크리트에서 시험결과에 거의 영향을 주지 않는 요인도 고강도 콘크리트에서는 심각한 결과를 초래할 수 있다. 또한 시편의 크기도 문제점이 된다. 비록 고강도 콘크리트를 주로 사용하는 지역에 위치한 시험실은 시험기기의 용량을 늘릴 수 있다 하더라도, 다른 여러 실험실에서는 시편의 표준 크기인 ф15×30cm실린더를 사용하여 고강도 콘크리트를 시험하기에는 시험기의 성능이 부작합한 경우가 많다. 그러나 KS에서의 규정은 이러한 표준크기의 시편에 대한 강도 결과를 기준으로 설정하고 있기때문에, 이러한 문제점을 해결하기 위해서는 ф15×30cm표준 실린더와 ф10×20cm의 작은 실린더에 대한 강도의 상관관계를 밝힘으로써, 작은 실린더를 고강도 콘크리트의 시험시편으로 사용가능하게 할 수 있다. 플래스틱이나 양철로 만든 몰드나 판지를 이용하여 KS규정에 따라 제작한 콘크리트시편은 강철몰드로 만든 시편보다 강도가 어느정도 떨어지게 된다. 실제 일반 콘크리트는 주로 플래스틱 몰드를 사용하여 제작되는데 고강도 콘크리트에 사용하는 것도 무방하다. 다만, 플래스틱 몰드의 재사용은 허용되지 않는다.고강도 콘크리트에서 시험강도는 시편의 마감조건에 따라 크게 변화된다. 고강도의 캡핑컴파운드는 3mm의 균일한 두께로 사용되어야 한다. 캡핑을 위한 다른 방법으로 KS마감조건에 따라 실린더의 끝단면을 회전 연마반으로 갈아서 시험할 수 있으나, 이 방법은 시험단가가 높아지는 단점이 있다. 또한 이 방법을 사용할 경우 콘크리트가 강도를 획득하는 중에서 시편을 갈기가 어렵기 때문에 시편 제작후 1∼2일이 경과한 다음에 이루어져야 한다. 압축시험기는 KS규정에 만족해야 하며, 고강도 콘크리트에서 시험기의 강성은 압축강도의 측정에 크게 영향을 미친다. 또한 시험기기는 매 6개월마다 점검하여 보정하여야 한다.
2.7 품질관리
고강도 콘크리트의 압축강도 측정에서 가장 중요한 부분의 하나는 콘크리트의 재령이다. 많은 연구에 의해 고강도 콘크리트는 재령 28일 이후에도 압축강도가 계속 증진됨을 보여주고 있다. 고강도 콘크리트는 주로 고층구조물에서 사용되는데 구조물의 하단부분은 1년 혹은 그 이상의 시간까지 완전한 자중이 작용하지 않기 때문에 압축강도 시험기간을 연장하는 것도 합당하다.콘크리트의 경우 요구되는 강도성능을 만족하려면, 콘크리트의 평균강도가 설계강도보다 높아야 하며, 목표강도를 초과하는 정도는 변동계수나 표준편차로 나타나듯, 예상변화에 따라 그리고 압축강도 시험결과값이 낮은 경우를 어느 정도 허용하느냐에 따라 다르다. 연구결과에 의하면 압축강도 350 kgf/㎠에서 480kgf/㎠의 범위에서 표준편차가 일정하게 되므로 콘크리트의 평균강도가 증가함에 따라 변동계수는 실제로 줄어든다. 고강도 콘크리트의 평가는 표 5와 같이 최고 15%의 변동계수 허용범위를 갖으며, 강도 할증량의 최대값이 84kgf/㎠을 넘지 않아야 한다. 고강도 콘크리트 배합설계 후 공시체 대한 압축강도 실험 시리즈의 평균값이 배합강도보다 크거나 같고 그중 어느 것도 배합강도보다 35kgf/㎠이하로 떨어지는 것이 없는 경우 그 콘크리트의 강도수준이 만족된 것으로 한다.
3. 경제성 평가
3.1 고강도 콘크리트의 이점
고강도 콘크리트의 이점은 고강도화에 따른 단면의 축소와 그에 따른 구조체 자중의 감소, 그리고 고내구성 및 고성능 감수제의 사용에 따른 유동성의 증진으로 고품질의 콘크리트가 가능하는 등 다음과 같은 많은 이점이 있다.
1) 단면감소 - 유효사용 면적 증대 2) 자중감소 - 단면축소에 따른 자중감소로 내진등 설계시에 유리 3) 층고단축 - 고강도화로 보의 춤 등이 작아져 층고가 단축될 수 있다. 4) 시공능률 향상 - 유동성 증진으로 콘크리트 타설이나 펌프성능이 향상됨 5) 진동의 감소 - 진동기의 사용없이도 작업이 용이 6) 공기단축 - 조기강도의 발현으로 거푸집 제거시기가 단축되며 단면이 일정함으로 거푸집 회전기간이 단축됨 7) 노무량감소 - 시공의 용이성 때문에 작업 노무량이 감소될 수 있음
이러한 고강도 콘크리트는 결국 경제적인 평가로 나타나는데 이는 다음 3가지로 정리될 수 있다.
1) 높은 강도/단위경비 - 제조가격 상승에 비하여 강도 증가비율이 큼 2) 높은 강도/단위무게 - 강도의 증가에 비하여 중량의 증가가 미미함 3) 높은 강성/단위경비 - 제조가격 상승에 비하여 탄성계수의 증가로 강성의 증대율이 큼 이외에도 고강도 콘크리트는 강도의 증가에 따른 크리프 계수(Specipic Creep)의 감소로 고층건물에 사용시 수직부등 변위를 막을 수 있어 큰 이점으로 생각되어진다.
3.2 고강도 콘크리트의 경제적 변수
고강도 콘크리트의 경제성을 평가하기 위해서는 다음과 같은 변수를 고려할 수 있다.
1) 기획입지조건 및 건축물의 기능, 용적률 및 실사용 면적
2) 설계 가. 기본요인 : 평면, 건축물의 층수 및 높이, 스팬 및 층고 나. 외적요인 : 축하중 및 횡하중 등의 하중 종류 휨/압축/전단응력 및 좌굴 등 특수한 내구성 요구사항 다. 내적요인 : 콘크리트의 강도, 부재의 크기(단면적), 철근의 강도 및 철근비
3) 시공 공사비용, 공사기간, 기능인력 및 장비의 활용, 재료의 가격 및 조달, 품질관리
4) 유지관리 안전성, 내구성, 유지관리 보수비용
철근콘크리트협회..http://www.chulcon.or.kr/ 가시면.. 고강도 콘크리트 국내·외 활용현황 및 경제성에 관해 있습니다. |