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문제 정의
- 이러한 건축물을 시공하고 있는 당사에서는 이미 같은 도곡동 단지 내에 있는 타워팰리스 I 과 II를 통하여 필요한 기술력을 확보하였으며, 여기서 얻은 자신감을 가지고 좀, 더 진일보된 시공기술의 개발 및 공정관리 기법을 적용함으로써 국내에서 가장 빠르며, 선진 미국과도 동일한 속도로 공사를 추진하는 기록을 달성하고 있다. 본 고 에서는 초고층 건축물인 타워팰리스 in에 적용된 첨단 시공기술 및 엔지니어링 기술을 소개하여 향후 계속되어 질 초고증 건축물의 시공과 기술개발에 도움이 되고자, 한다.
가설 설정
- 초고중 건죽물의 시공에서 가장 중요한 요소는 전체공 사기간이라고 할 수 있는데, 당 현장에서는 전체공사기간 을 33개월로 설정하였고(그림 1. 전체공정표 참조) 이를 층 당 소요일수로 계산하면 층 당 13.4일이라는 시공속 도가 된다.<표 2.
제안 방법
- 당 현장에서는 내화피복보다 Curtain Wall을 선 시공 하여 가설비용을 절감하였고 Up-Up 공법으로 Out Rigger 부위를■"후속공사로習유도하여艾공기단축에 기여하였다.
- 참조)과 P.C Link Beam(그림 10. 참조)을 적용하여 층 별 최단기간인 3-Day Cycle을 실현하였고, 후속공정도 동일한 속도로 공사를 추진하여 공조공사 전체를 3-Day Cycle로 유도하는 초고층 공정관리 기법을 정립 하였다.
- Concrete Placing Boom 은 SCHWING 사의 KVM 31/27 기종을 사용하였는데, 이동 동선이 가장 적고 Tower Crane과의 간섭이 가장 적은 위치를 선정하여 배 치하였다.
- 타설 능력, 건물의 높이 콘크리트 Slump(Flow), 시간당 타설량, 장비의 효율 등을 기준으로 SCHWING사의 BP8000(초고압용)을 사용하였다. Core, Slab, Belt Wall, Core 및 Slab 장비구간 마 감 둥 지상충 4-Line을 설치 사용하였고, 동절기에는 Electric Heating Coil 및 아티론 보온재를 이용하여 파이 프 보온을 하였으며, Pipe 마모율 검사로 기준 두께 이상 유지하도록 하였다.
- 당 현장에서는 철골공사에 있어 Spiral N 공법을 적용 하였는데, 위의 그림에서 보듯이 각 절의 시작 층을 Zone별로 다르게 하여.Zone마다 설치 층을 다르게 함으 로써 Zone 단위로 작업을 진행하였다. 이렇게 함으로써 용접 작업을 각 Zone 별로 분산시켜 작업효율을 높이고 안전성을 증가시킴과 동시에 Zone 별 철골설치, Plumbing, Welding, Deck Plate 판개 등이 동시에 작업 가능하게 하였다.
- 가설 Lift Car 해체 후 사용할 본설 Elevator 공사기 간 단축을 위하여 초고층부의 Elevator 기계실 충은 골 조완료 후 4개월 만에 완료하도록 •하여 조속히 가설 Lift Car를 해체할 수 있도록 유도하여 마감공사 공기가 단축 되도록 하였다
- 가스, 전기, 냉수, 온수, 난방에 대한 에너지 사용량을 자동검침 가능한 시스템으로 구축하여, 입주민은 세대 내 단말기(Web Pad)로 실시간 사용내역 조회가 가능하도록 하였다.
- 각각의 세대마다 일정한 정압으로 배기가 되도록 Smart Fan Controller가 적용되었고, Main 입상닥트에 는 인버터를 장착한 저소음 동력 Fan을 설치하여 원활한 배기가 가능토록 하였다.
- 균열의한 원인인 수화열에 의한 온도 상승량을 최소 화하기 위하여 콘크리트 내 배관을 설치하고 냉각수를 통수시켜 온도 상승을 억제하는 시스템인 냉각수 순환형 파이프쿨링 시스템을 개발하여 적용하였다. 당 현장은 Mat Foundation의 깊이가 3.
- 당 현장의 종합 가설계획은 위의 그림에서 보는 바와 같이 도심지의 협소한 부지에 효율적으로 대처하기 위하여 가설복공을 이용하여 지하공사와 지상공사를 동시에 진행할 수 있도록 계획하였으며, 초고층 건축물의 시공에 Key 가 되는 양중장비로는 타워크레인이 FAVCO M380D와 M440D, 그리고 LIEBHERR 315HC-L등 3 대가 사용되었다. 인원과 자재수송용인 호이스트는 6대를 사용하였으며, 콘크리트를 압송하기 위하여 SCHWING사 의 BP8000이 사용되었다.
- 동서남북 각 방위마다 햇빛 투과의 양이 다르고, 난방 시 방마다 일정한 온도 유지가 어려우므로 마이컴을 이용한 디지털 제어방식의 각 실별 온도조절 난방시스템을 적용하였다.
- 6m의 높이와 800mm의 두께로 외주부를 따라 콘크리트 Wall로 구 설되어 있어 순차적으로 시공하는 방법으로는 5개월의 공기가 소요되게 되어 있어 전체공정에 영향을 미치게 되었다. 따라서 Non 기준층인 이 Belt Wall층은 표준공 정대로 진행이 어렵기 때문에 이를 Skip하고 상층부공사 를 일정대로 진행하며, Non 기준증인 16층, 55층은 별도의 공정대로 진행하는 Up-Up공법을 적용함으로써 약 5개월(2.5개월 X 2개층)의 공기단축을 실현하였다.
- 약 8, 000m'의 일반 콘크리트를 14시간 이내에 타설을 완료하기 위해서는 펌프카 10대와 30여대의 진동다짐기 가 사용되어야 했고, 이것은 주변의 많은 민원을 초래할 것으로 예상되었다. 또한 3.5m 높이의 기초를 타설 하기 에는 어려움이 예상되어 약 6개월간의 개발과정을 통하여 고유동 무다짐 콘크리트를 개발, 적용하였다.
- 또한 Column 부위는 초고층 건축물에서 피할 수 없는 Column Shortening을 최소화하여 Core 부위와 Column 부위간의 부등축소 (Differential Shortening) 를 줄이고 기둥 단면적 축소와 철골량 축소를 통한 원가 절감을 위하여 초고강도 콘크리트를 국내최초로 적용하였다.
- 또한 Lift Car에 의한 세대 마감공사 지연을 방지하기 위하여 Lift Car Tower를 공용 Zone에 배치하였다.
- 특히 자유게시판을 통하여 현장 근로자의 생생한 목소리를 접할 수 있었으며, 소장과 직원의 목소리를 공 지사항 게시판을 통하여 직접 전달하고, 일일 위험 Point 공지와 안전신문고, 안전관련 자료공유를 통하여 보다 근 로자의 직접적인 참여를 유도하였다. 또한 마감공사관리 시스템도 정보공유 시스템에 공개하여 세대별 공사 진척 사항과 Punch List관리도 이 시스템을 통하여 관리하였다.
- 위치는 Core 내부에 설치하면 Slab Opening에 의한 잔여공사를 줄일 수 있으나, 200m이상 설치가 어렵고 안전성과 효율성이 떨어져 Core 내부에 설치가 불가하여 Core 외부에 설치하였고, 마감공정 관계로 매 13층 간격 으로 신규장비를 반대쪽에 설치하여 Jumping을 실시하 도록 하였다. 또한 매 Jumping시마다 기초용 Slab의 보 강을 실시하였다.
- 적은 관리 인력과 협소한 부지의 대규모 건설공사에 있어 Just In Time의 실현이 무엇보 다도 중요한 요소라고 할 수 있다. 또한 현장과 업체간의 원활한 상호 Communication과 돌발 상황에 대한 신속한 대응체제 구축을 위한 물류관리 시스템을 적용하였다. 지금까지의 물류 시스템은 현장까지의 물류관리에 중 점을 두었다면, 당 현장에서는 현장내부의 물류의 흐름에 대한파악이 가능한 시스템으로 발전시켰다.
- 위치는 Core 내부에 설치하면 Slab Opening에 의한 잔여공사를 줄일 수 있으나, 200m이상 설치가 어렵고 안전성과 효율성이 떨어져 Core 내부에 설치가 불가하여 Core 외부에 설치하였고, 마감공정 관계로 매 13층 간격 으로 신규장비를 반대쪽에 설치하여 Jumping을 실시하 도록 하였다. 또한 매 Jumping시마다 기초용 Slab의 보 강을 실시하였다.
- 인터넷 네트워크와 홈 네트워크를 완전 분리함은 물론, 홈 네트워크를 아파트와 오피스텔로 2중화하여 시스템 자원 및 내부 사용자들을 보호하는 시스템을 적용하였다. 어느 한 곳에서 장애가 발생하여도 다른'네트워크에 영향을 주지 않으므W 독립된 세스의 제공이 가능한 이 시스템은 Back Bone 스위치 두 대를 구성, Work Group 스위치에.
- 6m 높이를 풍압 350kgf/rrf에 견디는 구조로 동시에 해결하여야 했다. 일반적인 설치 방법인 Knock-Down System이 적용 가능하나 타워크레인의 접근의 어려움, 그리고 Belt Wall 외부의 가설비계의 설치/해체의 어려움을 고려하여 당 현 장에서는 수평 6 Unit X 수직 3 Unit(9, 355mm x9.6m) 를 지상에서 조립, 초대형 Unit 화하여 설치하는 Super Block Unit 공법을 개발하여 적용하였다. 이 공사 를 위하여 수평.
- 전력선 통신(PLC: Power Line Communication)기술을 이용하여 인터넷 및 전화로 가전(세탁기, 에어컨 등), 난방, 전등 및 가스 제어가 가능한 시스템을 구축하여 보다 진일보 된 주거환경을 실현하였다.
- 초고층 철골철근콘크리트 구조 및 세대 간벽 및 내벽 을 건식으로 시공할 경우 급수급탕관을 동관 및 STS관 으로 천장에 배관하는 시공방법이 일반적이나, 용접부위 의 누수하자 위험을 내포하고 있으므로 CD관에 PB관을 삽입하여 건축 Slab 공사 시 철근속에 매립하는 세대별 급수급탕 2중관 매립공법을 적용하였다. 이음매를 없애 누수하자를 원천적으로 방지하였고 추후 개보수의 경우 PB관을 교체할 수 있어 리모델링 공사에도 적합하다.
- 층 당 소요일수 13.4일의 달성과 골조공사의 층 당 5.3 일을 달성하기 위하여 골조공사의 매 단위공정을 3-Day Cycle로 진행하였다. 이 3-Day Cycle을 달성 하기 위하여 Core 선행공법과 철골의 S-N공법, Curtain Wall의 Unitize System과 Super Block Unit공법 등이 적용되었다.
- 콘크리트 타설 장비는 장비의 .타설 능력, 건물의 높이 콘크리트 Slump(Flow), 시간당 타설량, 장비의 효율 등을 기준으로 SCHWING사의 BP8000(초고압용)을 사용하였다. Core, Slab, Belt Wall, Core 및 Slab 장비구간 마 감 둥 지상충 4-Line을 설치 사용하였고, 동절기에는 Electric Heating Coil 및 아티론 보온재를 이용하여 파이 프 보온을 하였으며, Pipe 마모율 검사로 기준 두께 이상 유지하도록 하였다.
- 현장 홈페이지를 활용하여 전문 협력업체와 대 화의 창구로 활용하며, 업무관련 지식의 공유로 관련 정보를 습득하고 현장의 공동목표를 향한 방향을 제시토록 하였다. 특히 자유게시판을 통하여 현장 근로자의 생생한 목소리를 접할 수 있었으며, 소장과 직원의 목소리를 공 지사항 게시판을 통하여 직접 전달하고, 일일 위험 Point 공지와 안전신문고, 안전관련 자료공유를 통하여 보다 근 로자의 직접적인 참여를 유도하였다. 또한 마감공사관리 시스템도 정보공유 시스템에 공개하여 세대별 공사 진척 사항과 Punch List관리도 이 시스템을 통하여 관리하였다.
- 인원과 자재수송용인 호이스트는 6대를 사용하였으며, 콘크리트를 압송하기 위하여 SCHWING사 의 BP8000이 사용되었다. 특히 호이스트는 별도의 가설 인 호이스트 타워를 세워 집중 배치함으로써 마감공사의 미시공 부분을' 최소화하고 가설 호이스트 해체 후 마감 공사기간을 줄여 공기단축이 되도록 계획하였다.
- 또 하나의 관리 시스템으로 적용한 것이 정보공유 시 스템이다. 현장 홈페이지를 활용하여 전문 협력업체와 대 화의 창구로 활용하며, 업무관련 지식의 공유로 관련 정보를 습득하고 현장의 공동목표를 향한 방향을 제시토록 하였다. 특히 자유게시판을 통하여 현장 근로자의 생생한 목소리를 접할 수 있었으며, 소장과 직원의 목소리를 공 지사항 게시판을 통하여 직접 전달하고, 일일 위험 Point 공지와 안전신문고, 안전관련 자료공유를 통하여 보다 근 로자의 직접적인 참여를 유도하였다.
대상 데이터
- 당 현장의 종합 가설계획은 위의 그림에서 보는 바와 같이 도심지의 협소한 부지에 효율적으로 대처하기 위하여 가설복공을 이용하여 지하공사와 지상공사를 동시에 진행할 수 있도록 계획하였으며, 초고층 건축물의 시공에 Key 가 되는 양중장비로는 타워크레인이 FAVCO M380D와 M440D, 그리고 LIEBHERR 315HC-L등 3 대가 사용되었다. 인원과 자재수송용인 호이스트는 6대를 사용하였으며, 콘크리트를 압송하기 위하여 SCHWING사 의 BP8000이 사용되었다. 특히 호이스트는 별도의 가설 인 호이스트 타워를 세워 집중 배치함으로써 마감공사의 미시공 부분을' 최소화하고 가설 호이스트 해체 후 마감 공사기간을 줄여 공기단축이 되도록 계획하였다.
이론/모형
- 3 일을 달성하기 위하여 골조공사의 매 단위공정을 3-Day Cycle로 진행하였다. 이 3-Day Cycle을 달성 하기 위하여 Core 선행공법과 철골의 S-N공법, Curtain Wall의 Unitize System과 Super Block Unit공법 등이 적용되었다.(그림 8.
- 이와 더불어 중요한 요인은 초고층건물에서 효율적인 공정관리를 통하여 마감공사를 진행하는 것이 중요하다. 이를 위하여 적용된 것이 Tact 공정관리 기법이다. Tact 란 拍구라는 의미로 오케스트라의 지휘자가 사용하는 지 휘봉처럼 여러가지 음을 종합적으로 Rhythmical하게 지 휘하는 것을 의미하는 것으로, 1 Tact는 주요 Activity 와 이에 부수되는 Activity가 Grouping된 것으로 勞務의 연속화가 가능하게 Grouping하여 순차적으로 진행하는 기법이다
- 타워팰리스 HI의 구조형태는 Core가 철근콘크리트 구 조로 되어있고 외주부는 철골철근콘크리트 구조로 되어 있다. 일반적으로 철근콘크리트 구조는 철골조 구조에 비하여 많은 가설재가 필요하며 현장관리가 어렵고 시공속 도도 많이 뒤떨어지는 단점이 있었으나, 이를 극복하기 위하여 V.H공법(수직, 수평 분리 타설공법) 개념을 적용 하였다.
- 고유동 무다짐 콘크리트는 고유동성을 가지고 있어 별도의 진동다짐기를 투입하지 않고서 콘크리트를.재료분 리 없이 밀실하게 타설 할 수 있는 콘크리트를 이르며, 일반 콘크리트에 비하여 단위체적당 시멘트가 많아 수화 열이 많이 발생하는 경향이 있음에도 불구하고 본 콘크 리트를 당 현장의 Mat Foundation에 적용하였다.
성능/효과
- 4일이라는 시공속 도가 된다.<표 2. 공정비교>에서 볼 수 있둣이 골조공 사는 3-Day Cycle을 달성하여 층 당 5.3일을 기록하였으며, 마감공사를 포함하여 층 당 13.4일의 시공속도는 미국 Trump Tower의 층 당 13.1 일에 근접한 것으로 국내 주상복합건물의 마감특성(바닥 온돌마감)올 고려하면 상당히 빠른 시공속도임을 알 수 있다.
- 3) 현장관리 시스템으로 물류관리 및 정보공유 시스템 등이 적喜되었다.
- Core Wall에 Climbing Shoe를 매립 후 Anchor로 지 지하여 ACS Form과 연결된 Climbing Unit를 이용하여 매 1개 층마다 상승하며 장비의 상승시간이 짧아 기후, 장비 등 외부의 영향을 받지 않고 상승이 가능하였다.
- Core 공사에 투입되는 작업자의 원활한 동선확보와 자 재 양중을 위하여 별도의 저속 Lift Car를 설치하였는데, 가설 비계다리나 ACS Form에 Hanging되는 Type의 계 단에 비하여 효율이 좋고 가설재를•줄여 가설시설에 의해 골조공사에 미치는 방해요소를 줄일 수 있었다.
- Lift Car의 대수를'산정하기 위하여 유사한 Project의 실적을 분석한 결과 0.6회/而가 적절하였고, 이 경우 약 770명의 인원을 수송하면 약 25.6min가 소요되는 것으로 판단되었다.
- 고유동 무다짐 콘크리트는 고성능 AE감수제 등을 이용하여 유동성을 크게 확보한 콘크리트로 유동성 및 충 전성이 증가되어 시공 후 결함 최소화로 향후 하자 발생 을 최소화 할 수 있었고 콘크리트 마감면의 향상을 가져 올 수 있었다.
- 양중량 분석을 통하여（표 3. 양중량 분석표 참조） 2대를 사용할 경우 4.3일, 3대일 경우 2.9일이 소요되어 골조공사의 층 당 3-Day Cycle 이 가능하도록 하고, 각 Wing별 분할작업이 가능하도록 3대 투입하는 것이 적절한 것으로 판단되었다. Tower Crane의 배치는 철골공사와 간섭을 피하고 Slab Open을 없애기 위하여 Core 내부에 배치하였다.
- 이상 소요될 것으로, 예상되어 전체공기에 큰 영향을 미치게 되었다. 이 문务를 해결하기 위하여 냉각수 순 환형 파이프쿨링 시스템을 적용하였는테 최대 온도를 8 3亳로 제어가 가능하였고 양생기간도 10일 정도만 필요 하게 되어 약 40일의 공기단축을 실현 할 수 있었다.
- 즉, 수직부분인 Core 를 ACS Form (Automatic Climbing System Form)을 사용하여 거푸집을 System 화함으로 유압 Jack과 같은 기계적인 힘을 활용하여 , 거 푸집 설치 및 해체를 가능하게 함으로써 재래식 거푸집 으로 하는 것보다 투입인력의 감소에 따라■ 노무비가 절 감되었고, 또한 거푸집의 반복 사용에, 따라 현장관리도. 용이해 졌으며, 무엇보다 공사속도를 증가 시킬 수 있었다.
후속연구
- 초고층 철골철근콘크리트 구조 및 세대 간벽 및 내벽 을 건식으로 시공할 경우 급수급탕관을 동관 및 STS관 으로 천장에 배관하는 시공방법이 일반적이나, 용접부위 의 누수하자 위험을 내포하고 있으므로 CD관에 PB관을 삽입하여 건축 Slab 공사 시 철근속에 매립하는 세대별 급수급탕 2중관 매립공법을 적용하였다. 이음매를 없애 누수하자를 원천적으로 방지하였고 추후 개보수의 경우 PB관을 교체할 수 있어 리모델링 공사에도 적합하다.
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