코어선행공법

왜 배우는가: 초고층 건축물은 바람 같은 수평하중을 코어가 주로 받으므로 코어 공정이 전체 공기와 안전을 좌우한다. 그래서 코어선행공법은 공기 단축과 시공 안전을 묻는 문항에서 반복해서 출제된다.

출제 이력: 제132회 4교시 3번, 제109회 2교시 6번, 제92회 4교시 4번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

코어선행공법은 초고층 건축물에서 엘리베이터·계단실 등 수직 코어벽체를 골조보다 여러 층 먼저 시공하고, 그 뒤를 보·슬래브가 따라가는 공법이다.

• 코어벽체
• 선행 시공
• 클라이밍 폼
• 슬립폼
• VH 분리타설
• 횡력 저항
• 접합부 관리
• 공기 단축

2. 개념 풀이

쉬운 말로 하면, 건물의 가장 높은 기둥 역할을 하는 벽을 먼저 세우고 나머지 바닥과 보를 뒤따라 올리는 방법이다. 코어는 엘리베이터와 계단이 모인 중심부라서 원래도 먼저 올라가는 부위다. 이 순서를 의도적으로 길게 끌고 가는 것이 코어선행공법이다.

정식으로는 코어벽체를 골조 공정보다 일정 층수 앞서 시공하고, 코어 상부에서 확보한 작업 공간을 이용해 외곽 골조와 바닥 슬래브를 순차로 올리는 시공법으로 정의한다.

코어벽체는 철근콘크리트 전단벽으로 이루어진 중심 벽체로, 중력하중과 횡력을 함께 지지한다. 초고층에서 횡력의 대부분을 부담하는 주저항 요소다.

선행 시공은 코어를 골조보다 먼저 올리는 순서 관계를 말한다. 선행 층수는 거푸집 사이클과 골조 진도에 맞춰 현장마다 정한다.

클라이밍 폼은 한 층을 타설하고 경화 후 거푸집을 위층으로 끌어올려 재사용하는 거푸집이다. 코어처럼 반복 형상인 벽체에 적합하다.

슬립폼은 거푸집을 연속적으로 상승시키며 콘크리트를 타설하는 방식이다. 연속 상승이라 수직 시공 속도가 빠르지만, 바닥 슬래브와 동시 타설이 어려워 접합부 관리가 중요하다.

VH 분리타설은 수직부재(Vertical)와 수평부재(Horizontal)를 나누어 타설하는 방식이다. 코어선행과 함께 쓰이면 공기를 줄이는 효과가 있다.

횡력 저항은 풍하중과 지진하중 같은 수평력에 버티는 능력이다. 코어벽체는 이 능력의 핵심을 맡는다.

접합부 관리는 코어벽체와 외곽 보·슬래브가 만나는 부위의 철근 연결, 타설 이음, 강도 확보를 뜻한다.

공기 단축은 코어선행으로 골조 공정과 설비 공정을 겹쳐 전체 공사 기간을 줄이는 효과를 가리킨다.

3. 등장 배경과 필요성

건물이 높아질수록 수평하중이 커지고, 이를 버티는 코어의 역할이 커진다. 코어를 골조와 같은 속도로 올리면 코어가 전체 공정의 병목이 된다. 코어를 먼저 올리면 골조 작업과 공정이 병행되어 공기가 줄어든다.

복합 초고층 공동주택이 늘면서 공사 기간 단축 요구가 커졌다. 최근 현장은 코어선행공법과 VH 분리타설을 함께 써서 골조 공사 기간을 줄이려 한다.

코어벽체의 거푸집은 반복 사이클로 올라가야 하므로 클라이밍 폼이 주로 쓰인다. 삼성 타워팰리스의 코어월은 두께를 500mm 로 시작해 층에 따라 줄였고, 시공성을 높이기 위해 클라이밍 폼을 사용했다. 이 사례는 코어 벽체를 반복 공정으로 다루는 대표적인 예다.

슬립폼 방식은 벽체를 연속으로 올려 공기를 줄이고 품질을 높일 수 있다. 다만 슬래브를 벽체와 동시에 타설할 수 없어 벽체와 슬래브가 만나는 접합부가 취약해질 수 있다는 연구 결과가 있다. 그래서 코어선행공법에서는 접합부 설계와 시공 관리가 핵심 쟁점이 된다.

위 표처럼 코어선행은 공기 이득을 얻는 대신 접합부와 거푸집 관리 부담이 커진다. 답안에서는 이 상충 관계를 함께 적는 것이 좋다.

4. 구성요소·원리·절차

코어선행공법(Core-First Method)은 건물 중앙의 코어벽(Core Wall)을 먼저 올리고, 그 뒤를 따라 외곽 기둥과 슬래브를 시공하는 방식이다. 코어는 엘리베이터 샤프트, 계단실, 설비 덕트를 감싸는 수직 구조체로서 횡력 저항의 주축이 된다. 코어를 먼저 올리면 자재 양중과 인력 이동 동선이 확보되어 외부 골조와 병행 작업이 가능해진다.

구성요소는 다음 표와 같다.

코어벽은 수평 하중을 받아 휨과 전단에 저항하므로 벽체 두께와 개구부 위치가 강성을 좌우한다. 코어의 콘크리트 강도는 층별로 달리 설정하여 상층부 중량을 줄인다. 이때 강도 변화 구간은 접합 이음부의 응력 연속성을 고려해 정한다.

코어선행공법의 원리는 수직 부재의 선행 시공으로 공정을 분리하는 것이다. 코어 1개 층이 올라가면 외곽 기둥과 슬래브는 그 아래 층을 따라 뒤따른다. 코어와 외곽 골조가 시간차를 두고 진행되므로, 코어 상승 속도가 전체 공기를 결정한다.

절차는 다음과 같다.

• 코어 기초 및 1층 벽체를 시공하고 거푸집 상승 장치를 설치한다.
• 코어벽을 한 개 층씩 타설하고 콘크리트가 소요 강도에 도달하면 거푸집을 상승시킨다.
• 코어 상부에 브래킷 또는 지지 장치를 설치하여 외곽 슬래브 거푸집을 지지한다.
• 외곽 기둥과 보, 슬래브를 코어 하층부터 순차 시공한다.
• 코어와 슬래브 접합부에서 철근 연결과 이음 타설을 마무리한다.

코어 상승 주기는 다음 식으로 검토한다.

$T_c = t_{strip} + t_{fix} + t_{pour} + t_{cure}$

여기서 T_c는 1개 층 코어 상승 주기(일), t_{strip}는 거푸집 탈형 시간(일), t_{fix}는 거푸집 상승·고정 시간(일), t_{pour}는 타설 시간(일), t_{cure}는 콘크리트 양생 대기 시간(일)이다. 각 항은 현장 조건에 따라 다르다. 상승 주기가 짧을수록 공기가 단축되지만 콘크리트 강도 발현이 늦으면 탈형이 지연된다.

코어 상승 속도는 탈형 가능 강도 확보 시점에 의해 제한된다.

5. 관련 법령·기준·표준

코어선행공법 자체를 직접 규정하는 법령은 없다. 적용 근거는 구조 설계기준과 시공 관리 기준에 흩어져 있다. 국내에서는 「건축법」에 따른 구조기준과 콘크리트 구조 설계기준을 따르며, 초고층 건축물은 「건축구조기준」상 내풍·내진 검토가 함께 요구된다. 거푸집과 동바리 해체 시기는 콘크리트 강도 확인을 전제로 하며, 산업안전 측면에서는 「산업안전보건기준에 관한 규칙」의 거푸집 동바리 관련 조항을 적용한다. 세부 조항 번호는 여기서 단정하지 않는다.

기준 수치는 다음 표로 정리한다.

위 표의 값은 일반적으로 널리 쓰이는 기준이다. 실제 설계에서는 설계기준강도, 노출 조건, 감리 기준에 따라 달라지므로 시공계획서에 해당 기준을 명시한다.

최근 초고층 현장에서는 PC 접합 기술과 자동화 거푸집 기술이 적용 사례로 늘고 있다.

설계기준강도의 50% 이상

6. 유형과 비교

코어선행공법은 코어(Core)를 먼저 올리고 바닥 슬래브를 뒤따라 시공하는 방식이다. 실무에서는 코어 벽체의 상승 방식과 거푸집 형식에 따라 클라이밍 폼, 슬립폼, 텔레스코픽 방식으로 나눠 본다. 각 방식은 공기, 품질, 장비 비용에서 차이가 난다.