기둥 시공 정밀도를 높이고 콘크리트 충전성을 개선한 새로운 합성기둥 공법이 건설신기술로 인정받았다.
15일 롯데건설은 포스코이앤씨, 효성중공업, 덕암테크와 공동으로 건물 기둥의 구조 안전성과 시공성을 높인 'ES-Col(Earthquake Strong-Column, 선기초 기둥 일체화) 공법'을 개발해 국토교통부 건설신기술(제1044호)을 취득했다고 밝혔다.
이번 공동 개발에서 롯데건설은 시공성과 경제성 평가와 더불어 구조 안전성을 검증했다. 포스코이앤씨는 강재설계와 지하 시공분야를, 효성중공업과 덕암테크는 원천기술개발과 현장적용을 담당했다.
도심지 고층 건축공사에서는 공사 기간을 줄이고 지반 안정성을 확보하기 위해 위에서 아래로 구조물을 시공하는 'Top-Down(역타공법)'이 주로 활용된다.
이때 건물의 뼈대 역할을 하는 기둥에는 거푸집이 필요 없고 공사비 절감 효과가 있는 CFT(Concrete Filled Tube, 강관 내 콘크리트 충전형) 합성기둥이 적용돼 왔다.
다만 기존 CFT 공법은 기둥 접합부에 보강재를 설치하는 과정이 복잡하고, 콘크리트가 기둥 내부까지 고르게 채워지지 않을 수 있다는 한계가 있었다.
지하에 기둥을 먼저 세우는 역타공법 특성상 기둥의 수직도를 정밀하게 확보하는 일도 쉽지 않았다.
특히 선시공 기둥의 시공 정밀도는 건물 전체의 구조 안전성과 직결되는 만큼, 이러한 리스크를 줄이는 것이 업계의 주요 과제로 꼽혀 왔다.
ES-Col 공법은 기존 CFT 공법이 안고 있던 이러한 시공상 한계를 보완하는 데 초점을 맞췄다. 핵심은 기둥 내부에 '사선형 수직 내다이아프램'을 적용한 것이다.
내다이아프램은 합성기둥 내부에서 접합부를 보강하는 부재로, ES-Col 공법은 이를 사선 형태로 배치해 기둥 내부에 콘크리트 타설관을 설치할 수 있도록 했다.
이를 통해 콘크리트가 막힘 없이 기둥 내부로 채워지도록 하고, 기둥이 받는 응력을 보다 효과적으로 분산시켜 접합부의 구조적 강성을 높였다.
건물 기초 하부의 땅속에 묻히는 근입부에는 기존 H형강이나 박스형 부재 대신 원형강관을 적용했다.
원형강관 중간에 구멍을 뚫어 철골과 콘크리트가 견고하게 일체화되도록 했으며, 기둥 설치 과정에서도 콘크리트 흐름을 원활하게 해 수직도 확보에 유리하도록 설계했다.
결과적으로 ES-Col 공법은 기둥부와 근입부를 일체화해 하중 전달 체계를 단순화해 전체 구조 시스템의 안전성을 높이는 동시에 자재 사용량을 줄여 경제성까지 확보했다.
지하를 뚫고 내려가는 역타공법뿐만 아니라 일반적인 지상층 건축물의 기둥에도 활용할 수 있어 적용 범위가 넓다는 설명이다.
롯데건설 관계자는 "ES-Col 공법은 건축물이 점점 고층화·복합화되는 건설 환경에서 시공 품질과 구조 안전성을 동시에 만족시킬 수 있는 혁신적인 기술"이라고 밝혔다.
이어 "자재 물량 절감을 통한 경제성 확보는 물론 공기 단축 효과도 큰 만큼, 앞으로 롯데건설이 진행하는 프로젝트에 해당 신기술 적용을 적극적으로 검토할 계획"이라고 덧붙였다.