구조 죠인트이야기(2)

구조이야기 열 여덟, 구조죠인트 (2)

건축물을 설계하는데 기술자들이 가장 고민하는 것이 있다. Expension Joints(이후 EJ)를 설치해야 하느냐 말아야 하느냐 하는 것과 설치를 하면 EJ의 간격을 몇 미터 마다 두어야 하는지에 관한 것이다. 그러면 여러 기술자료에 의한 기본 원칙에 대하여 알아보자.   (1) EJ의 역할        - 콘크리트의 양생기간 혹은 건물의 사용기간 중 콘크리트의 수축 팽창 허용        - 하중에 의한 콘크리트의 체적 변화 허용        - 기초의 부동침하, 외력에 의한 변위 허용        - construction joint 의 기능도 함        - Seismic Joint 는 넓은 의미의 EJ에 해당   (2) EJ의 설치 위치        - wall의 방향이 바뀌는 곳, 건물의 형태가 L형, T형, Y형, U형인 비정형 구조물에 설치        - 단면의 차이가 많은 곳에 설치        - 증축으로 새로운 건물이 기존 건물에 붙을 때 설치        - 고층부에 일부 저층부가 붙을 때 설치   (3) EJ의 설치 간격        -  콘크리트 건물 : 통상 45M~60M   (4) EJ의 띄우는 틈의 폭 : 3cm~6cm(1inch~2inch) 위에서 정리한 대로 EJ의 역할은 구조적으론 매우 중요하다. 그러나 EJ를 실제의 구조물에 위와 같이 적용하는데 에는 다음과 같이 많은 문제점을 내포하고 있다.

첫째, EJ를 설치함으로 해서 생기는 문제점이 많다.   (1) 건축설계에서 외관상으로 좋지 않다.   (2) EJ가 있는 곳에 누수와 마무리가 제대로 되지 않아 생기는 하자가 많다.   (3) 저층일 경우 EJ의 폭이 3~6cm 이면 되나 고층일 경우 지진하중을 건물설계에 반영하게 되면 지진시의 EJ로 구분된 두 건물의 충돌을 피하기 위해서 충분히(정밀구조해석을 하여 간격을 산정함)띄어야 한다. 그러면 작게는 20~30cm부터 크게는 40~50cm를 띄어야 하는 건물도 있다. 이럴 경우 그 간격을 처리하는 문제가 어렵다.

둘째, 통상 EJ의 간격 45~60cm가 적정한가?   (1) EJ를 45~60cm 간격으로 둠으로 해서 생기는 이점보다 손해가 더 많다고 생각한다. 따라서 가능한 한 EJ 간격을 늘이는 쪽으로 가고 싶다. EJ 의 궁극적인 목적은 균열의 방지이므로 이 균열을 줄일 수 만 있다면 EJ간격을 더 넓혀서, EJ를 둠으로 해서 생기는 단점을 줄일 수 있다고 생각한다.   (2) EJ의 간격을 넓혀도 된다고 판단하는 기준 사실 콘크리트의 균열은 구조적으로 단면이 부족해서 생기는 균열이 아니면 대부분 70%이상이 시공 중에 생기는 균열이므로 시공 중에 주의를 기울이면 많은 균열을 억제할 수 있다. 또한 EJ를 두는 중요한 이유는 온도 변화에 따른 구조물의 수축 팽창을 흡수하는 역할을 하는 것인데    아파트, 병원 등 사람이 사용하는 건물등은 난방 등으로 인하여 일년중 구조체의 온도 변화는 그리 많지 않다. 또한 건물은 외장재로 둘러 쌓여 있기 때문에 일차적으로 온도 변화를 흡수한다. 따라서 EJ의 간격은 건물의 용도, 난방 여부, 구조재료, 외장재의 온도 흡수 능력에 따라 구조물의 수축팽창이 달라질 것이다. 그리고 위에서 전제한 여러 가지 요인이 같더라 하더라도 건물의 외부형태가 ―자형 보다는 굴곡을 갖게되면 휠씬 유리해 질 것이다.   (3) EJ의 설치 여부는 설계자에게 맡기자. 건축에 참여하는 많은 사람들, 즉 건축주, 설계사, 감리자, 감독자, 심의위원, 관청 등 모든 사람들의 생각은 비슷한 것 같다. EJ를 설치해도 찜찜하고, 설치하지 않아도 찜찜한 것이 바로 EJ이다. 만약 설치를 하지 않아 하자가 생기면 설치를 하지 않아 그런 것이고, 설치했더니 하자가 없더라 하면 공은 EJ에게 돌린다. 그러나 설치한다고 하자가 없어진다면 분명히 설치하여야 하는 것이지만 그렇지  못한 경우가 많다. 특히 EJ부분의 누수, 마감 등의 시공하자가 많이 생기게 된다. 또한 이런 경우도 많이 경험한다. 설계시 EJ를 설치하면 빼는 것이 어떠냐라는 의견이 나오고, 설치하지 않으면 두는 것이 어떠냐라는 의견이 나온다. 이렇듯 EJ의 설치여부는 아직도 논란이 많다. 그러나 EJ의 설치 여부는 가장 근접해 있는 설계자에게 맡기는 것이 어떤가 하고 조심스럽게 의견을 제시해본다.

셋째, 그러면 어떻게 할 것인가? EJ의 간격은 일률적으로 정하는 것보다는 건물의 용도, 난방 여부, 구조 재료, 건물의 외부형태, 그리고 그 지역의 기후 조건에 따라 신축적으로 움직이는 것이 무엇보다도 중요하다고 생각한다. 그리고 EJ의 설치 간격을 늘이는 대신에 앞서 이야기한 대로 균열의 많은 부분은 시공초기에 생기므로 이 균열을 억제하는 방법으로 delay joint(후에 추가설명 예정)를 많이 응용하는 것을 대안으로 하고 싶다. 이러한 구조물의균열에 영향을 주는 요인을 최대한 제거하는 것을 전제로 철근 콘크리트 건물일 경우는 120m정도, 철골구조일 경우는 150m정도까지는 EJ의 간격을 넓혀보는 것이 어떤가 하고 생각한다. 그리고 앞으로 설계시 많이 적용하려고 노력해보려는 개인적인 소견과 경험적인 판단임도 밝혀둔다.