초고층 건축 구조시스템의 진화

목차

1. 초고층 건축물 구조시스템

2. 아웃리거 시스템
1) 기본개념
2) 아웃리거에 발생되는 문제점

3. 새로운 아웃리거 시스템
1) 자동조절접합 아웃리거 시스템
2) 포스트텐션닝 아웃리거 시스템
3) 콘크리트 후타설 아웃리거 시스템
4) 아웃리거 댐퍼시스템
5) 비좌굴가새를 이용한 아웃리거 시스템

4. Conclusion

5. 참고문헌

본문내용

후타설 아웃리거(Retrocast Outrigger)로 벽체내부로 철골아웃리거를 관통시켜 설치하기 위하여 아웃리거 철골설치 이후 나머지 부분의 콘크리트를 이후에 타설하는 시스템이다.
[그림 10. 2IFC 전경] [그림 11. 2IFC 아웃리거 시공전경]
4) 아웃리거 댐퍼시스템
최근 초고층건물의 추세인 고강도 재료의 사용과 유연한 시스템에 의한 사용성 부족과 진동제어기술의 발전에 의하여 건물에 별도의 감쇠장치가 많이 적용되고 있다. 이러한 부가적인 감쇠장치를 이러한 진동제어장치가 아웃리거 시스템과 결합된 사례가 있다. 새로운 시스템이 적용된 건물은 마닐라에 위치한 St Francis Tower로 아웃리거 댐퍼시스템을 적용하였다. 아웃리거가 설치된 건물의 풍응답을 줄이기 위하여 아웃리거 단부에 점성댐퍼를 설치하여, 사용성을 개선하는 새로운 시스템도 제시되었다. 초기에 캐나다 기준에서 제시하는 10년 재현주기 바람에 대하여 가속도를 허용가속도(15milli-g)를 넘어선 25.6milli-g에서 적용 후 감쇠율을 7.5%로 증가시켜, 가속도를 9.4milli-g로 저감시켰다. 이 댐퍼는 또한 바람에 대한 제진 이외에도 지진 시에도 성능을 발휘하도록 설계하였다.
[그림 12. 아웃리거 댐퍼 개념도]
[그림 13. St. Francis Tower 전경과 아웃리거 댐퍼 전경]
5) 비좌굴가새를 이용한 아웃리거 시스템
[그림14. 비좌굴가새의 구성요소와 이력거동]
강진지역에 발생하는 아웃리거 부분에 안정적인 거동을 확보하기 위한 방안으로 내진성능이 우수한 비좌굴가새가 아웃리거 트러스의 사재로 적용되었다. 대표적 사례로 미국 샌프란시스코에 위치한 One Rincon Hill이 있다. 이 건물은 57층(190.5m)의 복합용도 건물로 MKA에서 구조설계를 수행하였다. 주요 횡력시스템으로 동-서 방향은 전단벽 시스템을, 남-북 방향으로는 아웃리거를 사용하였다. 일반적으로 아웃리거 시스템의 철골트러스 부분은 큰 하중이 작용 시에도 압축좌굴을 방지하기 위하여 부재가 거대해진다. 이 건물에는 이러한 아웃리거 사재부분에 최근 내진공학에서 건물의 내진성능을 향상시키는 신기술로 국내외에 많은 연구와 적용을 한 비좌굴가새가 사용되었다. 비좌굴가새는 철골가새에 압축력에 의한 좌굴발생시 급격히 강도와 강성이 저감되는 현상을 방지하기 위한 지진력저항시스템으로, 단면에 압축좌굴이 발생하지 않고, 항복이후에도 안정적인 이력거동을 보이는 시스템이다.
[그림 15. One Rincon Hill (왼쪽부터 조감도, 구조개념도, 기준층 평면도)]
4. Conclusion
시카고 초고층 건축시대의 대표 주자였던 칸이 높이에 따른 최적시스템을 제시하였고, 최적 시스템 중 하나였던 아웃리거 시스템이 현재 대표적인 초고층 구조 시스템으로 우뚝 서 있다. 최근 아웃리거 시스템은 전세계적으로 가장 경제적인 시스템으로 각광받으며, 칸이 언급한 60층 규모를 훌쩍 넘어선 100층 규모에 도달하면서 앞서 언급한 여러 기술적인 문제가 발생하고 있다. 따라서 오늘날 구조엔지니어는 과거의 칸이 그러하였듯이 이러한 기술적 문제를 보다 효율적이고, 경제적으로 해결하기 위해서 기존의 전형적인 방법에서 벗어나 다른 분야의 여러 신기술을 창의적으로 구조시스템에 접목시키려는 노력을 해야 한다.
참고문헌················································
● 이정해, 김정호, 최성모, "국내 100층 이상 초고 층 규모에 최적인 구조시스템에 관한 연구", 대한건축학회 2007년10월
●허진호(2005), "아웃리거 시스템을 적용한 초고층건물의 최적설계에 관한 연구", 홍익대학교 대학원
●이재철, 정종현(2005), "초고층건물의 횡력 저항요인에 따른 횡변위 저감효과", 대한건축학회 논문집, 21(10)
●건설교통부(2005), "건축구조설계기준", 건설교통부
●한국콘크리트학회(2007), "콘크리트구조설계기준", 한국콘크리트학회
●김상대(1997), "튜브시스템의 전단 지연현상 제어를 통한 고층 구조물의 최적설계", 대한건축학회논문집, 13(9)
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●김종호, 박영욱(2003), "초고층건축물의 구조설계", 제1회 초고 층 도시건축 정기 국제 세미나 발표자료, 대한건축학회
●MIDAS IT(2007), "Analysis Reference", MIDAS IT

키워드

초고층,   건축,   초고층 건물,   구조시스템,   아웃리거