피해를 입은 경기장 지붕 막구조의 원상복구에 대한 구조성능 평가

Abstract

대 공간 구조물의 마감자재는 다양하게 있으나 가장 많이 사용하는 막구조는 막 및 케이블 구조가 가볍고 탄력적이며 영구적 기능을 가지고 있어 월드컵을 기점으로 사용성이 급격히 증가하였는데 반면 일반 풍하중과 다른 태풍에 영향에 취약한 모습을 보이고 있다. 대표적 사례로 부산월드컵 및 제주월드컵 경기장은 2002년 태풍 펑센과 루사의 강풍으로 지붕이 날아갔고 인천문학경기장은 2010년 9월 태풍 곤파스 피해로 지붕막 일부가 파손 되었다.

연구 목표 및 방법은 태풍 및 집중호우로 M경기장 내 주경기장 지붕구조물 막 24개소 중 7개소 완파, 1개소 손상부위에 원상복구를 실시함에 있어 공사 시 대상구조물에 락앵커 축력 및 지붕막의 막장력, 좌표변화 이력비교 분석을 통하여 물리적, 기능적 적정성을 확인하여 이에 따른 케이블 인장막구조시스템의 불규칙적인 외부응력 등에 발생 될 수는 있는 문제점에 대하여 시공의 안전성과 구조물의 구조적 안전성을 확인하기 위한 방법을 제시하였다.

1. 케이블 지지용 영구앵커 및 주각부 앵커 검토결과 전회측정시 센서에 이상이 있어 측정하지 못하였던 E02 로드셀이 금회측정시에는 정상으로 작동되었고 막설치전 대비 전반적으로 이전 측정치와 변화가 거의 없었다. 전체적으로 측정값은 체결하중보다 감소(75.42%∼95.67%)하였으며 전체적으로 변화량은 적다.

2. 막장력측정 검토결과 지붕막 복구부위 설치후 막장력 측정결과 새로 설치된 복구부위 막 장력만 4.0 ∼ 4.5 ㎏f/㎝로 기존 막 보다 다소 높게 측정되었으며 각 판넬의 막장력은 평균 3.5 ㎏f/㎝로 전체 판넬에 대하여 막장력이 고르게 분포되어 있는 것으로 조사되었다. 이를 장력값으로 환산하면 300㎏f/m에 해당된다.

3. 새로 설치된 복구부위의 지붕막의 장력이 다소 높은 원인은 신품막재의 특성상 자연스러운 현상으로은 시간이 경과함에 따라 서서히 장력이 인접판넬로 전달되고 점차적으로 감소하여 기존막과 평균을 이룰것이다.

4. 지붕구조물 좌표측정 결과 RC(Ring Cable)부위 : FM 금회 측정치와 전회(2012년 3월) 측정치를 비교할 때 최대 X좌표는 4.7cm, Y좌표는 1.3cm가 거동된 것으로 조사되었다. Z좌표의 경우 최대 5.3cm의 변화치를 보인다.

5. MAST 부위 : MM 금회측정치와 전회(2012년 3월) 측정치와 비교할 때 최대 X좌표는 3.3cm, Y좌표는 1.2cm가 거동된 것으로 조사되었다. Z좌표 변화량은 최대 3.0cm로 조사되었다.

6. Outer Ring Tube 부위 : 열 번호 금회측정치와 전회(2010년) 측정치와 비교할 때 최대 X좌표는 0.8cm, Y좌표는 0.8cm가 거동된 것으로 조사되었다. Z좌표 변화량은 최대 2.0cm로 조사되었다.

종합 검토결과 이상과 같이 대상구조물의 영구앵커 축력, 막장력, 좌표를 정밀 측정한 결과, 이전의 측정치 및 설계값과 비교하여 특이할 만한 변화는 없는 것으로 나타났다.

M 경기장 원상복구 공사 전후에 측정된 케이블 장력을 비교하면, 편차를 보이는 일부구간을 제외하면 장력값이 약간의 차이는 있으나 설계값에 근사하거나 상회하고 있다. 케이블 지지용 영구앵커의 경우, 체결시 하중을 미미하게 밑도는 결과가 나타났으며, 막장력은 이전 측정자료와 비교해 볼 때 거의 변화가 없는 것으로 분석되었다. 이상과 같이 대상구조물의 케이블 장력, 영구앵커 축력, 막장력, 좌표를 정밀 측정한 결과, 이전의 측정치 및 설계값과 비교하여 특이할 만한 변화는 없는 것으로 나타났다. 전체적으로 원래 구조물의 구조적 성능에 상응하는 측정값이라 판단되며 보수 후 이상이 없다.

M 경기장 복구공사는 설계도서와 잔존 지붕막구조를 참고하여 태풍에 의해 파손된 지붕막을 태풍전 상태로 원상 복구하였다. 연성구조시스템인 케이블-막 구조는 외력에 의해 일반구조물에 비해 형상이 크게 변하는 구조이므로 향후 주기적 유지관리가 필요하다.