| 항목 | 기준/내용 |
|---|
| 대상 스팬 | 통상 30m 이상 (체육관·전시장·경기장 등) |
| 주요 구조시스템 | 트러스 · 스페이스프레임(입체트러스) · 케이블구조(현수) · 막구조 · 아치구조 · PEB(경량철골) |
| 가설(架設)공법 | 지상조립 후 리프트업/슬라이딩, 대형크레인 일괄인양, 스트랜드잭 인상, 캔틸레버 가설 |
| 처짐 허용한도 | 지붕트러스 L/240~L/360, 캔틸레버부 L/180 (부재·용도별 상이) |
| 캠버(솟음) | 스팬의 1/300~1/500 정도 상향 부여, 자중·크리프 처짐 상쇄 |
| 온도신축이음 | 강구조 장경간 60~100m 간격으로 신축조인트 설치 |
| 용접부 검사 | 주요 그루브 용접부 UT(초음파탐상) 전수 또는 샘플링 검사 |
📝 예상문제 & 모범답안
용어예상스페이스프레임(Space Frame, 입체트러스)에 대하여 설명하시오. (10점)
1. 정의
단위 부재(파이프·볼조인트)를 3차원 격자형태로 결합해 하중을 입체적으로 분산시키는 장스팬 지붕구조이다.
2. 특징
① 경량·고강성으로 대공간 지붕에 유리 ② 부재 표준화로 공장제작·현장조립 용이 ③ 볼조인트 접합으로 시공오차 흡수, 지상조립 후 일괄 인양 시공 가능.
3. 유의사항
볼조인트 체결 불량은 전체 격자망의 강성 저하로 이어지므로, 현장 조립 시 접합부 전수검사와 조립 정밀도 관리가 필요하다.
용어예상대공간 구조물의 가설(架設)공법 종류를 설명하시오. (10점)
1. 리프트업(Lift-up)
지상에서 조립 후 유압잭으로 수직 인상해 최종 위치에 거치한다.
2. 슬라이딩·일괄인양·스트랜드잭(종류)
슬라이딩(Sliding)은 지상조립체를 수평으로 밀어(견인) 최종 위치까지 이동시키는 공법이며, 일괄인양·스트랜드잭은 대형크레인으로 통째 인양하거나 여러 지점을 동조 인상해 초대형·초중량 부재를 거치하는 방식이다.
3. 유의사항
공법 선정 시 현장의 부지면적·인양거리·부재 중량·풍환경을 종합 검토해야 하며, 어떤 공법이든 가설 중 임시 안정성 확보가 최우선이다.
용어예상캠버(Camber)의 정의와 부여 목적. (10점)
1. 정의
부재 제작·조립 시 자중·활하중에 의한 처짐을 예측해 반대방향(상향)으로 미리 솟음을 주는 것이다.
2. 특징(목적)
완성 후 수평이 되도록 하여 미관·배수구배를 확보하고, 장스팬 부재의 과다처짐에 의한 균열·처짐하자를 방지한다. 통상 스팬의 1/300~1/500 정도 부여한다.
3. 유의사항
캠버량 산정 시 크리프에 의한 장기 추가처짐까지 고려해야 하며, 거치·인양 후 실측 처짐을 계측해 설계값과의 편차를 검증해야 한다.
용어예상대공간 지붕의 온도신축이음에 대하여 설명하시오. (10점)
1. 정의
장경간 강구조 지붕에서 일사·계절에 따른 온도변화로 인한 부재 신축을 흡수하기 위해 설치하는 이음부이다.
2. 특징
강구조 장경간 지붕은 통상 60~100m 간격으로 신축조인트를 설치해 온도응력에 의한 부재 손상·좌굴을 방지한다.
3. 유의사항
신축이음 간격을 과소평가하면 계절별 신축량이 부재 접합부에 집중되어 손상을 초래하므로, 설계 단계에서 지역별 온도차·부재 재질의 열팽창계수를 반영해야 한다.
서술형예상대공간(장스팬) 구조물 시공 시 문제점과 대책에 대하여 설명하시오. (25점)
Ⅰ. 개요
대공간(장스팬) 구조물은 체육관·전시장·경기장·공항 터미널처럼 내부에 기둥 없이 넓은 공간을 확보해야 하는 건축물로, 스팬이 통상 30m 이상에 이른다. 일반 라멘구조로는 처짐·좌굴을 감당할 수 없어 트러스·스페이스프레임·케이블구조·막구조 등 특수 구조시스템과 가설공법이 함께 발전해왔다.
Ⅱ. 구조 및 시공 특성
장스팬 부재는 지상에서 조립한 뒤 리프트업·슬라이딩 등으로 최종 위치에 거치되므로, 가설(임시)상태의 안정성과 완성 후 처짐·좌굴 관리라는 두 단계의 안전성을 모두 확보해야 하는 이중 구조적 특성을 갖는다.
Ⅲ. 문제점 (두문자 가·처·좌·온·시)
① 가설 불안정 : 인양·슬라이딩 중 임시상태에서 전도·좌굴 위험.
② 과다처짐 : 장스팬 특성상 자중·크리프에 의한 처짐 누적.
③ 좌굴 : 압축부재(상현재) 세장비 과다 시 좌굴 발생.
④ 온도신축 : 장경간 지붕의 계절별 신축량 과소평가.
⑤ 시공 중 풍하중 : 가설 상태 부재의 내풍 안정성 부족.
Ⅳ. 대책
① 가설안정성 : 임시 가새·벤트 설치, 인양단계별 구조검토.
② 처짐관리 : 설계캠버 반영, 계측기로 실측 검증.
③ 좌굴방지 : 상현재 가새 배치, 세장비 기준 준수.
④ 온도신축 : 신축이음 확보(60~100m), 계절별 부재길이 보정.
⑤ 풍하중관리 : 풍속기준 초과 시 작업중지, 가설 고정장치 보강.
장스팬 부재는 자중 대비 스팬이 커서 처짐이 스팬의 세제곱(δ∝L³/EI)에 비례해 급증하므로, 스팬이 늘어날수록 강성(EI) 확보와 캠버 계획이 절대적으로 중요하다.
지상조립 지붕을 리프트업하는 과정에서 인상 잭포인트 간 동조오차가 커져 부재가 뒤틀리며 좌굴이 발생한 사례가 있어, 이후 잭포인트별 실시간 하중·변위 모니터링이 표준화되었다.
Ⅴ. 맺음말
대공간 구조물은 설계 단계부터 시공법(가설공법)을 함께 고려하는 시공성 설계(DfMA)가 필요하며, 계측 기반 실시간 안전관리가 필수적이다.
서술형예상스트랜드잭 인상공법과 슬라이딩공법의 비교에 대하여 설명하시오. (25점)
Ⅰ. 개요
대공간 구조물의 대형·중량 지붕부재를 안전하게 최종 위치에 거치하기 위한 대표적 가설공법으로 스트랜드잭 인상과 슬라이딩이 있으며, 두 공법 모두 고소작업을 최소화하고 지상 조립 정밀도를 활용한다는 공통점을 갖는다.
Ⅱ. 스트랜드잭(Strand Jack) 인상공법
고강도 강연선을 유압잭으로 물어 당겨 수직으로 인상하는 공법이다. 여러 지점을 동조 제어하여 균등하게 인상하며, 초대형·초중량 지붕(경기장 등)에 적용된다. 인상 중 지점 간 편차관리(잭포인트별 변위 오차 관리)가 핵심이며, 편차 발생 시 즉시 정지·재조정하는 체계가 필요하다.
Ⅲ. 슬라이딩(Sliding) 공법
지상에서 조립한 구조체를 레일·롤러 위에서 수평으로 견인·이동시켜 최종 위치로 밀어넣는 공법이다. 상공 작업을 최소화하고 지상 조립 정밀도를 높일 수 있어 공항·경기장 지붕에 활용되며, 견인력 산정과 레일의 수평도 관리가 시공 정밀도를 좌우한다.
Ⅳ. 비교 및 선정 시 고려사항
스트랜드잭은 수직 인상거리가 큰 경우, 슬라이딩은 수평 이동거리가 크고 부재가 매우 무거운 경우에 유리하며, 현장 여건(장애물·공간·중량)에 따라 두 공법을 병용하기도 한다. 스트랜드잭은 수직방향 동조제어가, 슬라이딩은 수평방향 견인력·마찰관리가 핵심 관리항목이라는 점에서 차이가 있다.
국내 대형 경기장 지붕 시공에서 지상조립 후 스트랜드잭으로 동시 인상하는 방식을 채택해 고소작업을 최소화하고 공기를 단축한 사례가 있다.
Ⅴ. 맺음말
두 공법 모두 가설 중 안정성 확보가 최우선이므로, 사전 시뮬레이션과 실시간 계측 제어시스템 적용이 필수적이며, 현장 여건에 맞는 공법 선정과 병행 적용 검토가 바람직하다.