인공재해와 자연재해로 인해 발생하는 비정상 하중에 의해 국부손상이 발생된 철골 교량 구조물은 추가적인 2차 붕괴의 위험요소들을 내재하고 있어 신속한 전면 해체가 요구된다. 본 시공 사례는 건설실패와 태풍 및 지진으로 국부손상이 발생된 철골 트러스 구조의 교량의 긴급해체를 위해 발파해체 공법을 적용한 사례이다. 철골 부재의 절단을 위해 성형폭약이 필요하지만 현지에서 수급이 불가능한 상태이기 때문에 장약용기를 직접 제작하고 에멀젼 폭약을 충전하여 만든 성형폭약을 이용하여 발파해체에 적용하였다. 직접 제작한 성형폭약을 이용하여 발파해체한 결과 철골 부재가 정확히 절단되면서 교량의 중앙부가 수직자유낙하하고, 교량의 양 끝단은 지지부를 중심으로 회전낙하 하였다. 또한 존치 구조물 및 주변에 피해가 발생하지 않았으며, 발파 후 파쇄 상태는 매우 양호하였다. 이로 인해 직접 제작한 성형폭약의 절단 성능을 확인할 수 있었으며, 신속하고 안전하게 국부손상이 발생된 구조물을 해체하였다.
본 기사는 2000년 3월 26일 미국 시애틀 소재 Kingdome 체육관 시설을 발파해체공법을 이용하여 해체한 사례로서 The Journal of Explosives Engineering(v.17 n.5, 2000)에 기고한 Dr. Douglas A. Anderson (Senior Consultant, West Chester, PA office of Schnabel Engineering Associates, Inc.)의 글을 옮긴 것이다. Kingdome 구조물의 해체와 해제 후 Seahawk Stadium 건설의 책임을 맡은 주계약자는 Turner Construction 회사이며 발파해체 사전준비 및 사후처리의 택일은 Aman Environment사, 발파해체 설계 및 시공은 CDI사, 주위 주요 구조물에 대한 영향평가 및 진동계측은 Schnabel Engineering Associates사가 맡아 수행하였다. 이 건물은 세계에서 가장 큰 규모의 쉘 콘크리트 돔 구조로 되어 있으며, 주위에 주요 구조물들이 위치하고 있고 특히 이 지역에 과거 발생했던 지진으로 인하여 주민들이 지반진동에 대한 피해나 또는 지진을 유발하수도 있다는 위험 가능성에 매우 예민하여 관심이 높았던 해체사례이다. 이 구조물을 한번에 붕괴시킬 경우 지반에 25,000톤의 중량이 충격으로 작용할 수 있으므로 충격을 최소화하기 위한 방법에 초점을 맞추어 설계되었으며 5,905개의 천공에 4,728파운드(약 2,145kg)의 폭약이 사용되었고 도폭선을 이용하여 기폭시켰다. 사용된 도폭선의 길이는 약 37.9 Km에 달하였다. 발파해체 기사에 나타나 있듯이 주위에 피해를 주지 않고 성공적으로 수행되었다.
우리나라의 RC 구조물 기계식 해체공사에서는 적절하지 못한 해체장비의 선정과 탑재가 원인이 되어 해체작업 중 구조부재가 붕괴하는 사고가 발생하기도 한다. 따라서 RC 구조물의 기계식 해체공사를 계획할 때 해체공사 담당자가 대상 구조물에 탑재 가능한 장비의 등급을 보다 편리하게 결정할 수 있는 해석기법이 필요한 실정이다. 이 논문에서는 4층 규모 실 구조물을 대상으로 재하실험과 구조해석을 수행하여, 선행연구에서 도출한 RC 구조물에 탑재 가능한 장비 등급의 적정성을 규명하고, 해체공사 담당자가 구조물의 안전성을 편리하게 평가할 수 있는 해석기법을 제안하였다. 이 연구에서 제안한 해석기법은 RC구조물 기계식 해체공사의 작업 안전성과 적정한 장비 운영을 통한 작업 효율성 향상에 유용하게 활용될 수 있을 것으로 사료된다.
최근 노후화한 구조물 기능의 회복, 도시의 재개발, 부지의 유효이용 등을 배경으로 토목, 건축의 분야에 관계없이 구조물의 해체 요구가 늘어나고 있다. 과거 국내 Shell 구조물은 벽돌로 높이가 낮게 지어졌고, 이와 같은 해체 대상물을 효율적으로 해체한다는 것은 특별한 문제가 되지 않았다. 그러나 최근에는 높이가 높은 철근콘크리트 Shell 구조물이 해체대상이 되는 경우가 많아지고 있어 구조물을 얼마나 효율적인 해체할 것인가, 공사로 인한 진동, 소음 등의 환경에 미치는 영향을 얼마나 저감시킬 것인가라는 주요 관심사가 되고 있다. 이것을 해결하는 방법의 하나로 화약을 이용해 순간에 붕괴, 전도하는 발파해체공법이 있다. 본 논문은 제주특별자치도 제주시 삼양일동 900번지에 있는 제주화력발전소 내 기력 1호기 70m 높이의 연돌을 화약량 13.5kg과 전기뇌관 100개를 사용하여 원하는 방향으로 확실히 전도를 한 사례로 발파해체에 관한 계획에서부터 결과까지의 과정에 대해 기술하고자 한다.
산업구조물의 기능적.구조적 노후화에 따른 해체 수요가 증가하고 있으며, 시간적.공간적 환경위해요소를 최소화하기 위해 발파해체공법 또는 기계식해체 및 발파해체를 혼용한 해체공법의 적용이 증가하고 있다. 본 시공사례에서는 대단면 철근콘크리트 구조물인 터빈기초 구조물을 해체하기 위해 부분발파해체 공법을 적용하였다. 발파 결과, 터빈기초 구조물의 보와 기둥과의 접합부, 우각부의 헌치, 2층 기둥부가 적절하게 파쇄되었으며, 주변 시설물에 피해 없이 발파를 완료하였다.
본 논문은 3차원 ELS 모델과 건설 프로젝트 관리 프로그램을 이용한 해체 공정을 기계식공법으로 해체하는 구조물에 적용한 사례이다. 해체 공정 설계를 위한 3차원 ELS 모델은 도면 및 현장 조사 통해 부재별 크기와 배근 정보를 확인하여 모델링하였다. 완성된 3차원 모델을 건설 프로젝트 관리 프로그램인 Bexel manager에 적용하여 부재 별 해체 공정을 설계하였다. 설계된 해체 공정은 기계식공법으로 해체하는 구조물에 적용하였고, 해체결과 작업 별 작업동선을 효과적으로 관리할 수 있었으며, 안전하게 해체를 완료하였다.
노후 해양 플랜트 해체사장의 확대와 더불어 HLVs에 의존하고 있는 기존 해체 공법을 대체할 수 있는 새로운 통합관리 시스템의 개발이 요구되고 있다. IT 기술, ROV 운용기술, 구조물 건전성 모니터링 시스템 구축기술, 고성능 재료 개발 기술 등 국내에 확보되어 있는 기술들을 융합하여 노후 해양플랜트 해체작업을 종합적으로 관리, 진행할 수 있는 통합관리 시스템의 개발방향을 제시하였다.
발파에 의한 구조물해체기술은 구미를 중심으로 한 많은 실적을 바탕으로 하고, 이에 따른 경험이 뒷받침된 기술이라 말할 수 있다. 일본에 있어서, 본 기술을 합리적으로 안전하고, 확실한 해체공법 의 하나로 보급시키기 위해서는 구축물의 붕괴설계기술과 설계대로 붕괴시키는 시공기술이 필요 불가결 하다. 본보고서는 빌딩 등 콘크리트 구조물의 폭파해체시에 있어서 구출물 붕괴 시뮬레이션 기술에 관하여, 문헌 등에 의한 조사를 중심으로 기술의 현상과 동향 및 금후의 전망에 대하여 언급하였다. 그 결과 붕괴시의 시뮬레이션 수법으로서, 기능이 확장된 개별요소법 또는 불연속변형법의 적용가능성이 있음을 알게 되었다.
김해 국제공항 2단계 확장 공사 중 구 국제선 청사 발파해체공사"는 5.5초의 기폭시차를 두고 약 7초간에 구조물의 붕괴를 유도하여, 단기간에 안전하며 최대의 효율을 낼 수 있는 발파해체공법을 적용하여 시공하였다. 이에 따라 발파해체공사의 공법, 공정, 세부 현황 및 결과, 발파공해영향권에 대해 분석, 평가 하였다. 구 국제선청사 구조물은 3층 높이로 저층 구조물에 해당하고 구조물의 특성상 Span 간격이 길고 충고가 높다. 또한 지반이 액상한계점 상태까지 도달하여 구조안전진단 결과 위험등급인 D등급으로 판정되었다. 본 대상건물과 같이 충고는 낮지만, 구조 안전성 측면에서 위험 요소를 가지고 있으므로 발파공법을 적용하여 해체를 실시하였다.
최근 노후화와 기능적 요건을 만족하지 못하여 불용하는 스틸 셸 구조물의 해체 수요가 증가하면서 스틸셸 구조물 해체에 대한 관심이 부각되고 있다. 본 시공사례는 구조적 노후화와 기능적 요건을 충족하지 못하는 스틸 셸 구조물인 굴뚝과 수조의 해체에 발파해체공법 중 전도공법을 적용하였다. 발파해체 결과, 스틸 굴뚝과 스틸 수조는 예측된 방향으로 정확히 전도되었으며, 주변 시설물에 피해 없이 발파해체를 완료하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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