1900년대초에 북미에서 적용되어 전세계적으로 1,000,000개소 이상 시공되어 공용중인 파형강판 (CSS: Corrugated Steel Structure)을 우리나라는 100여년이 지난 1996년부터 POSCO, 한국도로공사, 서울대학교, 한양대학교등과 전문업체의 실용화 연구를 통하여 국내시장에 적용되었습니다. 이를 기반으로 2000년대부터 도로 횡단 통로, 수로와 지방 소하천, 동물 이동 생태통로, 피암터널등에 광범위하게 적용되고 있습니다. 시공 중 기존의 차량통행의 통제를 최소화하는 장점과 경제성을 바탕으로 기존의 철근 콘크리트공법과 함께 보편적인 신규 공법으로 20년동안 국내에 약 5000개소의 파형강판 구조물이 설치 운영되고 있습니다.
그러나, 공법의 여러가지 장점과 급속도로 발생하는 수요에 대하여 초기에는 국가설계기준, 시방서에 상세한 부분의 설명이 부족하였으며, 강성 구조체에 익숙한 철근콘크리트의 역학적 거동으로 인식하여 파형강판 구조물의 연성구조체의 안정성에 가장 중요한 요소인 뒷채움 재료 및 뒷채움 다짐도에 대한 이해 부족과 전문 엔지니어링 지원 부족으로 파형강판의 변형등의 문제가 간헐적으로 발생하였습니다.
이를 개선하기 위하여 ChungAmEnC는 여러 관련기관들과의 연구개발을 통하여 관련기준을 지속적으로 개선 보완하였으며, 국내,외 실패사례를 토대로 실제 시공시 발생 가능한 문제를 사전에 최적화된 설계 솔루션을 제공합니다. 최적화된 솔루션으로는 Virtual Construction: 단계별 예상 공정에 대한 3차원 시스템 (BIM LoD: 350 / Tekla, Trimble)과 3D Scanning (Leica P30 System, Cyclone)을 통하여 시공단계별 발생할 수 있는 Error를 최소화 하였습니다. 또한, 3D FEM, 3D Printing과 경관디자인 솔루션을 제공함으로써 그동안 고객이 느꼈던 설계의 불확실성, 시공의 불안감을 넘어선 세계 최고의 솔루션을 지속적으로 개발하고 제공하는 기업이 되도록 최선을 다하겠습니다.
Histroy of CSS
1896년에 미국 토목기술자인 James. H. Watson과 Stanley Simpson의 특허로 시작하여, 북미지역에서는1930년대까지는 작은 배수로에 적용을 하였으며, 1900년대 후반까지는 최대Span을 11m까지 적용하여 소교량, 통로, 군사시설물 (탄약고)에 확대 적용하였습니다. 2000년대부터 Span을 23m까지 확장하여 생태터널, 광산 Stockpile, Reclaim Tunnel, 군사시설물 (격납고)등에 확대 적용하였습니다. 2014년~2016년 청암EnC의 초대골형 파형강판 (EXSCor) 연구개발과 상용화 성공으로 최대 Span을 40m까지 확대하였습니다. Span확대과 함께 활하중(Live Loading)에 대하여 과거에 적용하지 못하였던, 광산트럭인 CAT 797F (약 620톤), EURO LM71등의 최대하중을 충분히 만족하여, 다단계 공정의 콘크리트구조물보다 경제성, 안정성과 시공성에서 충분한 경쟁력을 갖추고 있습니다. 또한, 초대골형 파형강판(EXSCor)은 한국(KDS, KCS)은 물론, 미국 AASHTO LRFD, ASTM A796M에 설계기준에 따른 공법 및 제품으로 등재되어있습니다.
Solution 수직구 & 횡갱
파형강판 수직구 & 횡갱 (CSS Vertical Shaft & Horizontal Adit)
수직구는 장대터널 설치 시에 수반되는 환기용, 방재용, 작업용 등에 사용되는 구조물로 기존의 현장타설 철근 콘크리트 공법은 철근을 조립하고 거푸집을 설치하여 콘크리트를 타설하는 공정으로 진행되는데, 시공이음이 다수 발생하여 품질이 저하되고 높은 위치에서 철근 조립 및 거푸집 설치 해체로 인한 안전사고 위험성이 높으며 (2016년 SRT 수직구 공사중 5건 안전사고, 5명 사망) 공사기간이 과다한 문제가 있습니다.
횡갱은 수직구와 본선 터널을 연결하는 터널이며, 대체적으로 연장이 50m 미만으로 구성되며, 연장이 긴 경우에는 터널거푸집을 별도로 제작하는 방식과 연장이 짧은 구간은 보편적으로 적용되는 현장타설 공정으로 진행을 하여야 합니다. 그러나, 터널거푸집 또는 현장타설의 시공중에는 수직구를 통한 공정을 수행하지 못하는 어려움으로 작은 공정이지만, 공사기간과 비용을 예상보다 많이 투입을 하여야 하는 문제가 있었습니다.
Solution.1
파형강판 수직구는 ①지상에서 모듈화된 파형강판에 ➞ ②계단실, 공조실 및 공종에 필요한 설치물을 한개의 모듈화된 파형강판에 설치 조립을 하여 ➞ ③크레인을 사용하여 하부의 모듈화된 파형강판에 ➞ ④플렌지 방식으로 접합하여 조립을 하는 건설신기술(제804호 “플랜지 파형강판을 사용하여 지상에서 조립 모듈화한 수직구 시공기술” )공법입니다.
모듈과 모듈사이의 접합부위의 압축강도, 휨강도, 방수 성능 등의 향상뿐만 아니라 공기단축 및 고소 작업을 하지 않으므로 안전성을 개선한 공법입니다.
횡갱(내측) 설치
외부조립
계단, 엘리베이터실
공조실 지상조립
Solution.2
본선로와 수직구를 연결하는 횡갱 적용방식은 굴착되어 있는 ①터널 내에서 파형강판을 내측 조립하고 ➞ ②파형강판 상단 및 측면부에 기 제작한 그라우팅 홀을 통하여 ➞ ③배면에 콘크리트를 주입 타설하는 건설신기술 (제804호) 공법이다.
내측에서 공종을 마무리하는 공법으로 파형강판 자체 강성과 거푸집의 역할을 수행하므로 콘크리트와 같은 다단계공정 (철근배근, 거푸집, 동바리, 양생)과 비교시 공사기간이 단축되고, 정확한 공사품질을 위하여 ①설계전에 굴착(여굴 및 미굴 확인) 및 설치된 가시설에 대한 ➞ ②3차원 계측(Leica P30®, Cyclone®, ±3mm)을 바탕으로 ➞ ③제작도 작성후에 공장에서 정밀하게 제작, 현장에서 볼트조립만으로 시공을 하는 공법입니다.
국내에는 당사 공법을 활용하여 2015년부터 SRT, 김포도시철도등에 14개소가 시공, 공용중에 있습니다. 또한, 콘크리트 공법과 달리 공사중에도 횡갱의 통행이 가능하여 시공의 편리성을 확보하였습니다.
가시설 3D Scan
Patents Registrated: 10-1628223, 10-161172, 10-1621456, 10-1801054, 10-1629286, 10-1638478
Open Caisson (우물통, Breakwater Shore)
경질지반까지 설치되어야 하는 구조물의 기초로 설치되는 우물통 (Well, Open Caisson)은 ’철근콘크리트’ 또는 '후판강재'를 원형으로 현장제작하여 적용되고 있으나, 초대골형 파형강판 (EXSCor®)의 강성증가 (10mm 후판 적용 및 Double Shell 구조)로 교량 가설 우물통 기초, 항만 Breakwater Shore 및 해수를 많이 사용하는 화력발전소에 경제성과 함께 빠른 시공이 가능하게 되었습니다.
내식성을 위한 ‘항만 및 해양 구조물용 고강도 내해수강 : POSCO Poseidon500’ 적용이 가능하며, 3D FEA해석을 통하여 다양한 조건의 환경에 대한 검토가 가능합니다.
