지하 6층·지상 30층 주상복합건물의 탑다운 공사 현장에서 한겨울 박스칼럼이 부풀어 터지는 일을 경험했다. 원인은 박스칼럼 내부로 들어간 물의 결빙이었다. 당시 원인 규명과 보수 과정을 통해 배운 철골공사 현장관리의 중요성을 정리한다.
건축설계를 오래 하다 보면 도면에서는 좀처럼 예상하기 어려운 일을 현장에서 만나게 된다.
지하 6층, 지상 30층 규모의 주상복합건물을 설계하고 감리하던 때였다.
지하공사는 탑다운(Top-Down) 방식, 주요 골조는 철골조였고 기둥에는 박스칼럼(Box Column)이 적용되어 있었다.
그해 겨울은 유난히 추웠다. 영하 15℃ 이하의 강추위가 이어지던 어느 날, 평소처럼 지하 공사현장을 확인하러 내려갔다.
그런데 박스칼럼을 보는 순간 깜짝 놀랐다.
멀쩡해야 할 철골 박스칼럼 일부가 부풀어 오르면서 터져 있었던 것이다. 즉시 다른 기둥들을 살펴봤으나 이상은 없었다.
철골 박스칼럼이 왜 터졌을까?
구조문제부터 의심했지만 원인은 뜻밖의 곳에 있었다
철골 기둥은 건물의 하중을 지지하는 주요 구조부재다.
다행히 저층부 기둥에서 이상이 발견됐으니 다행이었으나 그냥 넘어갈 수 있는 문제는 아니었다.
즉시 시공사 관계자를 소집하고 구조기술사에게 현장 확인과 구조적 검토를 요청했다.
처음에는 여러 가능성을 생각했다.
박스칼럼 자체의 제작 문제인지, 용접부 문제인지, 시공 과정에서 예상하지 못한 힘을 받은 것인지 등을 하나씩 살펴봤다.
현장을 조사하면서 뜻밖의 원인이 확인됐다.
박스칼럼 내부에 물이 들어가 있었던 것이다.
박스칼럼은 강판을 용접해 폐쇄형 단면을 만드는 구조부재다.
시공 과정에서 내부로 들어간 물이 제대로 빠지지 않은 상태에서 혹한이 계속됐고, 그 물이 얼면서 팽창해 내부에서 강판을 밀어낸 것으로 판단됐다.
강철로 만든 기둥이니 물 몇 리터쯤은 문제가 없을 것 같지만, 밀폐된 공간에서는 이야기가 달라진다.
빠져나갈 곳이 없는 상태에서 물이 얼어 팽창하면서 내부 압력이 발생했고 결국 박스칼럼 일부가 변형되고 손상된 것이다.
얼음을 녹이고 물부터 빼냈다
손상부위는 구조검토 후 보강·재용접
원인을 알았다고 바로 용접부터 할 수는 없었다.
먼저 구조기술사와 함께 손상된 박스칼럼이 실제 구조안전에 어느 정도 영향을 받았는지 검토했다.
손상 위치와 범위를 확인하고 구조계산을 다시 살펴본 뒤 보수방법을 결정했다.
내부에 남아 있던 얼음을 녹이고 필요한 위치에 홀을 만들어 물을 배출했다. 이후 손상된 강판 부분에 대해 보강하고 필요한 부위는 재용접하는 방식으로 복구했다.
물론 이것은 당시 현장의 구조상태와 손상 정도를 검토한 뒤 결정했던 보수방법이다.
박스칼럼에 유사한 문제가 생겼다고 임의로 구멍을 뚫거나 용접해서는 안 된다. 주요 구조부재인 만큼 구조기술자의 검토와 적절한 보수계획이 선행되어야 한다.
그날 배운 것은 구조계산서에 없었다
이 일을 겪으면서 다시 한번 느꼈다.
건물의 품질은 설계도면만으로 완성되지 않는다.
박스칼럼 자체의 구조계산이 아무리 정확하더라도 제작·운반·보관·설치 과정에서 내부로 빗물이나 눈, 공사용수 등이 들어가고 그대로 방치된다면 예상하지 못한 문제가 발생할 수 있다.
특히 겨울철 철골공사에서는 더욱 그렇다.
박스칼럼 상부와 개구부를 제대로 보양하고 있는지, 내부로 물이나 이물질이 들어갈 가능성은 없는지, 물이 들어갔다면 배출할 방법은 확보되어 있는지 확인해야 한다.
현장에서 제가 얻은 교훈은 복잡하지 않았다.
첫째, 박스칼럼 내부에 물과 이물질이 들어가지 않도록 제작부터 설치까지 보양을 철저히 한다.
둘째, 겨울철에는 눈과 빗물 뿐 아니라 결빙 가능성까지 확인한다.
셋째, 이상 변형이나 용접부 손상을 발견하면 현장에서 임의로 처리하지 말고 즉시 작업을 멈추고 원인을 확인한다.
넷째, 주요 구조부재의 손상은 반드시 구조전문가의 검토를 거쳐 보수·보강 방법을 결정한다.
그날 지하현장에서 박스칼럼을 발견하지 못하고 그대로 공사가 진행됐다면 어떻게 됐을까 하는 생각도 해본다.
현장감리가 필요한 이유가 바로 이런 데 있다.
도면을 확인하는 것도 중요하지만 직접 현장을 돌아다니며 “평소와 다른 것이 없는가”를 보는 눈이 필요하다.
자주 묻는 질문 Q&A
Q. 박스칼럼 내부에 물이 들어가면 반드시 터지나요?
그렇지는 않다. 내부 공간의 상태, 유입된 물의 양, 밀폐 정도, 기온, 부재 형상과 강판 두께 등 여러 조건에 따라 결과가 달라질 수 있다. 다만 겨울철에는 내부에 물이 고이지 않도록 예방하는 것이 중요하다.
Q. 손상된 박스칼럼에 구멍을 뚫어 물만 빼면 되나요?
그렇게 판단해서는 안 된다. 주요 구조부재에 손상이 발생했다면 먼저 원인과 손상범위를 조사하고 구조안전성을 검토해야 한다. 배수홀, 보강판, 재용접 등의 방법 역시 구조전문가와 시공 관계자의 검토를 거쳐 결정해야 한다.
Q. 겨울철 박스칼럼 시공에서 가장 중요한 것은 무엇인가요?
물이 들어가지 않도록 개구부를 철저히 보양하고, 이미 유입된 물이나 이물질이 없는지 확인하는 것이 기본이다. 동시에 용접부 상태와 한랭기 작업조건도 함께 관리해야 한다.
결론｜현장의 작은 물 한 방울도 무시해서는 안 된다
30층 건물을 지탱하는 두꺼운 철골기둥 이었지만 예상하지 못했던 문제의 시작은 박스칼럼 내부로 들어간 물이었다.
이 경험 이후 박스칼럼을 볼 때면 구조계산서의 숫자뿐 아니라 상부가 제대로 막혀 있는지, 내부로 물이 들어갈 곳은 없는지 부터 보게 되었으며 더 나아가 철근콘크리트구조의 기둥 거푸집도 세심하게 보게됐다.
설계도 중요하고 구조계산도 중요하다.
그러나 현장에서는 아주 사소해 보이는 시공관리 하나가 구조안전과 직결될 수 있다.
그것이 한겨울 지하공사 현장에서 터진 박스칼럼을 직접 보면서 배운 가장 큰 교훈이었다.
※ 철골 주요 구조부재의 변형·균열·용접부 손상 등이 발견된 경우 현장에서 임의로 천공하거나 용접 보수해서는 안 되며, 손상상태와 구조조건에 따라 구조전문가의 검토를 거쳐 적절한 보수·보강 방법을 결정해야 한다.
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