중공 PC기둥을 이용한 복합공법의 공사기간 및 공사비 분석 = Construction Period and Cost Analysis of Composite Method Using Hollow-PC Column

국문 초록 (Abstract)

최근 건축물의 초고층화로 시공과정이 고도화되고 있으며, 건설 인력의 부족 및 인건비 상승 등의 문제로 건설 산업의 상황은 날로 악화되고 있는 추세이다. 이러한 문제를 해결하기 위한 방법으로 PC공법이 주목받고 있으며, 이에 따라 PC공법의 기술개발에 대한 지속적인 투자와 연구가 활발히 이루어지고 있다. ‘중공 PC기둥 복합공법(이하 HPC 복합공법)’ 또한 PC공법의 단점을 보완하고자 개발된 공법으로 현재 이를 실용화하기 위한 연구가 지속적으로 진행되고 있다. 그러나 앞서 진행한 연구들은 대부분 부재의 구조적 해석을 목적으로 하고 있으며, 공사관리 측면의 연구는 많이 부족한 실정이다. 따라서 본 연구는 HPC 복합공법에 대한 공사관리 측면의 기초연구로서, HPC 복합공법의 공사기간 및 공사비 분석을 목적으로 하였다. 본 연구의 중요한 연구 결과는 다음과 같다.

1) HPC 복합공법은 현재 개발 중에 있는 공법으로서, 현장 적용에 어려움이 있기 때문에 기존 PC복합화 공법에 대한 시공절차를 비교분석하고 요소기술을 적용하였을 경우를 가정하여 공사절차를 구축하였다. 공사절차는 전문가 자문을 통해서 보완․수정하였다. HPC 복합공법의 시공절차는 주요 공정인 중공 PC기둥의 설치, Half-PC보 조립, Half-PC슬래브 조립, 토핑 콘크리트 타설 등의 과정을 거치게 된다.

2) HPC 복합공법의 현장적용에 대한 가능성을 확인하고 향후 기술 개발방향설정을 위해서 AHP기법에 의한 편익-비용분석을 실시하였다. 편익-비용 분석결과, HPC 복합공법의 편익-비용 비율이 1.222로 1보다 큰 값으로 분석되었다. 이러한 결과는 HPC 복합공법이 하프슬래브 공법을 적용할 경우보다 더 유리하며, 비용에 비해 편익이 크다는 것을 의미한다. 설문조사과정에서 심층설문에 참여한 전문가들 또한 HPC 복합공법이 성공적으로 개발된다면 하프슬래브 공법에 비해 상대적으로 경쟁력이 있을 것이라는 의견을 보였다. 종합 가중치를 비교하여 최대 장점과 최대 단점이 되는 평가항목을 파악할 수 있었다. HPC 복합공법의 최대 장점은 ‘부재의 경량화’와 ‘기둥분절감소’이며, 최대 단점은 ‘원심성형 제작’과 ‘헤드철근 제작비’으로 나타났다.

3) PC공사의 공정계획은 크게 설계, 생산, 조립으로 구분되며, 조립계획에 따라 소요되는 공사기간을 분석하였다. HPC 복합공법의 공사기간을 분석한 결과, 기둥을 분절하여 공사를 진행한 사례 A, 사례 B, 사례 D 3곳만이 하프슬래브 공법과 비교하여 공사기간이 단축되는 것으로 나타났다. 조립공정 중 기둥 조립작업에 따른 일정만이 단축되었는데, 이러한 이유는 HPC 복합공법이 경량화 PC기둥을 사용하여 조립 개소수를 최소화하고 헤드 스플라이스 슬리브를 사용하여 접합과정이 단순화되기 때문인 것으로 사료된다. 또한 토핑 콘크리트 타설 작업의 경우, 그 일정이 지연되나 그 차이가 미비하여 큰 영향은 없을 것으로 판단된다.

4) HPC 복합공법의 경제성을 평가하기 위해서 공사비를 분석하였다. 공사비는 PC공사 사례의 특정 구역을 선정하여 물량을 산출하고 하프슬래브 공법과 HPC 복합공법을 가정하여 공사비를 산정하였다. HPC 복합공법의 공사비 분석결과, HPC 복합공법은 대형화 및 중량화한 기둥을 적용하는 공사에 적용하는 것이 가장 경제적인 것으로 분석되었다. 일반적으로 HPC 복합공법은 제작비와 조립비가 상승하고 운반비가 감소하는 것으로 나타났다. 그러나 규모가 큰 공사에 HPC 복합공법을 적용하는 경우, 분절기둥이 일체화되면서 제작비, 운반비, 현장 조립비가 모두 감소하는 것으로 나타났다.
본 연구에서는 HPC 복합공법의 경쟁력을 확인하고자 기존 하프슬래브 공법과의 공사기간 및 공사비 차이를 비교․분석하였다. HPC 복합공법은 공사기간을 단축시킬 수 있을 뿐만 아니라 대형화 및 중량화한 기둥을 적용하는 공사에 적용하면 공사비 또한 절감할 수 있는 것으로 확인되었다. 따라서 HPC 복합공법은 대규모 PC공사에 대하여 하프슬래브 공법과 비교하여 충분한 경쟁력이 있을 것으로 판단된다. 하지만 HPC 복합공법은 소규모 PC공사에 적용할 경우, 경제성이 낮기 때문에 향후 연구에서는 생산단가 절감 및 현장적용 시 발생하는 시공오차에 대한 개선 등 HPC 복합공법의 문제점을 최소화하기 위한 방향의 연구가 필요할 것으로 사료된다.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서 론 1
• 1.1 연구배경 및 목적 1
• 1.2 연구범위 및 방법 3
• 1.3 기존 연구 고찰 5
• Ⅱ. 중공 PC기둥을 이용한 복합공법 고찰 8
• 2.1 국내 PC공법 산업현황 8
• 2.1.1 PC공법 연혁 8
• 2.1.2 PC업체 현황 9
• 2.2 PC공법 일반 10
• 2.2.1 PC공법 개요 10
• 2.2.2 PC공법 분류 10
• 2.2.3 PC복합화 공법 11
• 2.3 HPC 복합공법 고찰 16
• 2.3.1 중공 PC기둥 고찰 16
• 2.3.2 헤드 스플라이스 슬리브 고찰 17
• 2.3.3 HPC 복합공법 골조 과정(1Cycle) 17
• 2.3.4 HPC 복합공법 접합부 상세 18
• Ⅲ. HPC 복합공법의 편익-비용 분석 22
• 3.1 계층분석적 의사결정기법(AHP) 22
• 3.1.1 계층분석적 의사결정기법(AHP) 고찰 22
• 3.1.2 AHP 기법을 이용한 편익-비용 분석 23
• 3.2 HPC 복합공법 평가기준 선정 26
• 3.2.1 비교대상 공법선정 26
• 3.2.2 비교대상 공법의 차이점 분석 27
• 3.2.3 평가기준 선정 31
• 3.3 HPC 복합공법의 편익-비용 분석 33
• 3.3.1 편익-비용 분석을 위한 계층화 33
• 3.3.2 설문조사 개요 34
• 3.3.3 분석결과 34
• Ⅳ. HPC 복합공법의 공사기간 및 공사비 분석 38
• 4.1 HPC 복합공법의 적용 사례 분석 38
• 4.1.1 PC공사 사례 고찰 38
• 4.1.2 PC공사 사례 분석 39
• 4.2 HPC 복합공법의 공사기간 분석 42
• 4.2.1 분석방법 42
• 4.2.2 HPC 복합공법의 차이점 분석 42
• 4.2.3 전문가 설문 44
• 4.2.4 HPC 복합공법의 공사기간 분석 46
• 4.3 HPC 복합공법의 공사비 분석 54
• 4.3.1 분석방법 54
• 4.3.2 PC공사 사례 공사비 분석 54
• 4.3.3 HPC 복합공법의 공사비 분석 61
• 4.3.4 분석결과 66
• Ⅴ. 결 론 72
• 참고문헌 75
• Abstract 77
• 부 록 81
• 감사의 글 95