건물을 설계할 때 가장 중점을 둬야 하는 부분은 무엇일까? 바로 '내진성'이다. 2017년 포항에서 규모 5.4의 큰 지진이 일어난 이후 꾸준히 옅은 지진이 발생하고 있기 때문. 따라서 더 이상 우리나라도 지진의 안전지대가 아닌 셈이다. 이에 CNS이엔지(주)는 내진성을 향상한 SMART-FRAME 설계 공법을 주력으로 세워 이목을 끌고 있다.
SMART-FRAME 공법이란 철제강관(원통, 각형)의 내부를 고강도 콘트리트로 채워넣어 일체화시킨 것이다. 이에 CNS이엔지(주)는 "SMART-FRAME 공법의 특징은 콘크리트와 철골의 장점을 합친 하이브리드공법"이라며 "따라서 내진성과 내화성, 자연채광 향상을 기대할 수 있다"고 밝혔다. 이밖에도 SMART-FRAME 공법은 비용 절감과 내구성에도 톡톡한 효과를 준다.
◎ POINT 1. 합리적인 설계로 경제성 향상
SMART-FRAME 공법을 이용하면 앵글, C형강, H형강, 각파이크, 원형강관 등 강재를 이용해 세모형태로 구성 및 연결해 제작/설치할 수 있다. 이때 CFT공법을 적용하는데, CFT 공법이란 상부에서 직접 콘크리트를 충진해 기둥 크기를 줄이고 시공성을 높이는 기둥 구조를 말한다.
이를 토대로 트러스 형태로 최대 100M 스판까지 장스판으로 자유롭게 설계할 수 있다는 이점이 있다. 뿐만 아니라 고강도 강재 사용 및 합리적인 설계는 철골 물량을 25~45% 감소하는 데에도 도움을 준다.
철골 사용량이 줄어드니 자연스레 철골공사비까지 절감할 수 있는 셈. 이처럼 SMART-FRAME 공법은 경제성을 극대화할 수 있어 주목받고 있다.
◎ POINT 2. 공간 활용과 내구성에 특화
SMART-FRAME 공법이 안전한 이유는 집중하중 분산에 탁월한 '트러스 공법'을 적용하기 때문이다. 특히 좌굴과 전달력이 강한 CFT공법을 적용해 자연재해 등 환경 변화에도 영향을 적게 받는다.
이때 좌굴이란 기둥의 양단에 압축하중이 가해졌을 때 하중이 어느 크기에 이르면 기둥이 갑자기 휘는 현상을 말한다. 허나 SMART-FRAME 공법은 이에 강해 기둥이 휘는 등의 사고를 예방할 수 있다.
더불어 SMART-FRAME의 장점 중의 하나는 공간 활용이 뛰어나다는 것! 중앙부 춤에 빈공간을 활용한 설비주관 통로 등으로 활용할 수 있어 만족도가 높다. 또한 햇빛을 가리지 않아 채광도 뛰어난 편이다.
※ 목적 : 가새 부재 자체의 구조성능검증
-일반 강재가새 또는 전통적인 비좌굴가새 대비 구조성능 평가
-인장 및 압축거동 평가 : 강도, 강성, 연성, 에너지 소산능력 파괴모드 등
-부재 압축하중 재하 실험 : 일체 거동, 설계 강도 발현, 지압 파괴 여부 확인이를 통해 우수한 국부보강 성능을 확인
-부재 인장하중 재하실험 : 일체 거동, 설계 강도 발현, 보강 상세 효과, 용접 성능 확인 특히 접합부에 보강한 스터드 볼트가 인장력 전달에 큰 역할
-부재 반복하중 재하실험 : 일체 거동, 설계 강도 발현, 보강 상세 효과, 용접 성능, 지압 확인 인장 강도는 대략적으로 설계 강도를 발현했고 압축 성능은 인장 강도를 상회하는 결과 도출
※ CFT 트러스 접합부 및 시스템 성능 검증 결과
-강관벽 스티프너로 보강한 강관접합부는 기존 설계식에 의한 이론 강도 이상의 우수한 하중재하 능력 확보 가능
-강관 접합부에서는 거셋 플레이트와 강관벽에서 국부적인 면외변형이 발생하는 유연한 접합부로서 응력 및 변형 집중이 강한 접합부에 비해 크게 완화
건축 구조 기준에 강관 트러스 구조 시스템에 대한 명확한 지진력 저항 시스템 분류와 그에 상응하는 내진설계계수가 제시되지 않았다. 허나 실험과 해석에서 확인했듯 우수한 횡력저항 거동을 근거로 판단한다면 보통 내진 시스템 이상의 내진 설계 적용이 가능할 것으로 보인다.
SMART-FRAME 공법 효과를 높이기 위해서는 체계적인 제작이 필요하다. 이에 CNS이엔지(주)는 끊임없는 연구와 개발을 통해 특화된 자체설계 및 생산, 시공을 이뤄냈다.
SMART-FRAME 공법 제조는 먼저 자재를 가공하는 것부터 시작한다. 이후 마감 철판 한쪽을 붙이고 용접해야 한다. 다음에는 무수축 몰탈을 채우는 것이 순서. 무수축 몰탈이란 말 그대로 경화될 때 수축이 되지 않는 몰탈류를 말한다. 시멘트는 경화 과정에서 일정 정도 수축되기에 이를 방지하기 위해 팽창성을 지닌 혼화제 등을 첨가하는 것이다. 그러면 경화 후 건조 수축량이 적고 고강도화가 가능하다.
콘크리트 치기가 끝난 다음에는 온도, 하중, 충격, 오손, 파손 등의 영향을 받지 않도록 충분히 보호한다. 이러한 양생 과정은 콘크리트 공사에 매우 중요한 작업이므로 엄중하게 관리하는 것이 특징. 이후 다시 반대편 마감 철판을 붙이고 용접한 뒤, 깎고 도장하면 마무리된다.
경제성과 내구성을 모두 고려한다면 SMART-FRAME 공법을 선택하는 것을 추천한다.
이를 위해서는 철저한 품질관리 및 양질의 공사 품질을 확보하는 CNS이엔지(주)에 주목해볼 것.
CNS이엔지(주)는 연구개발을 통한 신기술 및 신공법 개발로 경쟁력을 확보하고 있다.
더불어 하자발생 무결점화에 이르는 신화를 보유하고 있으니
지금 CNS이엔지(주)에 상담을 받아보자.
