아웃리거 시스템

아웃리거 시스템이란

아웃리거 시스템은 초고층 건물의 횡력저항 구조 시스템이다.

코어와 외곽기둥을 강성이 큰 수평 부재인 아웃리거로 연결하는 방식이다.

그래서 횡력에 의한 전도모멘트를 코어와 외곽기둥이 함께 지지한다.

구성요소와 원리

구조는 코어, 아웃리거, 외곽기둥의 세 요소로 이뤄진다.

코어는 건물 중앙의 강성이 큰 구조체이고, 아웃리거가 이를 외곽기둥과 잇는다.

바람이나 지진으로 코어가 기울면 외곽기둥이 인장과 압축으로 회전을 억제한다.

이 한 쌍의 힘이 전도모멘트에 반대되는 우력을 만든다.

두 요소가 함께 버틴다

코어만 있으면 꼭대기가 많이 휘고, 외곽기둥만 있으면 힘을 받는 범위가 좁아진다.

두 요소를 아웃리거로 묶으면 구조물이 상부와 하부에서 함께 구속된다.

그 결과 처짐이 순수 캔틸레버가 아닌 S형 곡선이 되고, 코어 휨모멘트가 줄어든다.

예제 계산

전도모멘트를 외곽기둥 축력으로 나눠 받는 개념 계산을 해 보자.

외곽기둥 축력 N은 전도모멘트 M을 기둥 간 거리 d로 나눈 값으로 본다.

M이 600 MN·m, d가 30 m이면 N은 20 MN이다.

이 계산은 개념 확인용이며, 실제 설계는 구조해석으로 값을 구한다.

헷갈리는 두 부재

헷갈리기 쉬운 두 부재를 표로 비교해 보자.

아웃리거는 코어와 외곽기둥을 직접 연결해 코어의 회전을 억제한다.

벨트 트러스는 외곽기둥을 수평으로 묶어 기둥의 상대 변위를 줄인다.

두 부재는 짝을 이뤄 쓰며, 벨트 트러스 단독으로는 효과가 제한적이다.

시공과 시험 포인트

시공에서는 시공 순서와 기둥축소 보정이 중요하다.

외곽기둥과 아웃리거를 설치한 뒤 기둥축소를 계측한다.

차이를 보정한 뒤 연결하고, 연결부는 고장력볼트나 용접 품질을 검사한다.

시험에서는 기둥축소 보정을 빠뜨리면 감점 요인이 되므로 계측 계획을 함께 쓴다.

정리

마지막으로 핵심을 정리한다.

아웃리거 시스템은 코어와 외곽기둥을 연결해 전도모멘트를 나눠 받는다.

유형은 두 가지이고, 시공에서는 기둥축소 보정이 핵심이다.