▣ 강원랜드 루미아르떼 전시구조물 (철골트러스구조)
2007년 11월 28일 오후 7시 강원랜드 하이원 리조트에서는 “빛의 예술”이란 뜻의 루미아르떼(Lumiarte) 점등식이 열렸다.
루미아르떼(Lumiarte)란 전구를 이용한 조명축제를 뜻하는 이탈리어 루미나리(Luminarie)와 예술을 뜻하는 아르떼(Arte)가 결합되어 “빛의 예술”이라는 의미를 지닌 합성어이다. 루미아르떼는 빛을 뜻하는 이탈리어 루체(Luce)와 풍경을 뜻하는 비스타(Vista)의 합성어인 루체비스타(Lucevista, 빛의 풍경)로 불리기도 한다.
[그림1] 강원랜드 루미아르떼 점등사진
강원랜드 루미아르떼는 길이 122M, 높이 29M로 단일규모로는 세계 최대라고 하는데, 대부분의 루미아르떼 전시구조물이 일정 행사기간에만 설치되는 가설구조물인데 반하여 본 구조물은 약 10년 정도의 수명이 예상되어 특히 구조적 안전성이 요구되었다.
본 전시구조물은 “건축가 없는 구조”로, 우리가 구조설계 전에 받은 것이라곤 루미아르떼의 입면과 크기 그리고 발주처에서 제공한 약간의 지침 뿐 이었다. 모든 구조시스템 및 구조디자인은 우리 구조팀의 제안에 의하여 이루어졌다.
구조적 안전성 뿐 아니라 경제성, 시공성 향상을 확보하기 위하여 발주처, 조명설계자, 시공자와의 많은 협의가 이루어졌으며, 설계변경도 여러 차례 이루어졌다.
[그림2] 강원랜드 루미아르떼 전시구조물의 주간 전경
본 구조설계 주안점은 병풍처럼 늘어선 전시 벽면을 때리는 바람에 저항하여 구조물의 안전성, 경제성, 시공성을 확보하는 최적 설계를 하는 것이었다.
따라서 설계 풍하중 선정은 본 구조물의 설계에 중요한 요소로 작용하였다. 우리 입장에서는 풍하중을 크게 책정하면, 구조안전성이 확보됨으로 안심은 되겠지만 부재가 커져 공사비가 크게 상승함으로 신중을 기해야했다. 우리는 설계용 풍하중으로 기본풍속 25 m/sec, 노풍도 C 를 제안하였으나, 발주처는 TV, 신문 등에서 태풍이 올 때마다 자주 거론되는 순간최대풍속 40 m/sec 를 얘기하면서 풍속 25 m/sec 는 너무 작은 것이 아니냐며 답변을 요구했다.
다음은 이 질의에 대한 우리의 답변인 소견서 내용이다.
“ 본 구조물은 강원도 정선에 위치하는 구조물로, 구조설계시 필요한 풍하중 산정에 있어서 건설교통부 고시에 따라 기본풍속을 25 m/sec 로 설정하였습니다. 여기서 ‘기본풍속’이라 함은 지표면으로부터 10M 높이에서 측정한 10분간의 평균풍속에 대한 100년 재현기대풍속입니다. 즉 우리나라 전국 기상관측소의 자료에 근거하여 임의 지역에서 100년 동안 한번 발생할 가능성이 있는 태풍을 기준으로 한 10분간의 평균풍속인 것입니다.
결국 TV, 신문 등에서 태풍이 올 때마다 발표되고 있는 순간최대풍속(40m/sec)과는 다른 개념이 기본풍속입니다.
따라서 본 구조물 설계시 설정한 기본풍속 25 m/sec 는 건설교통부가 제정한 강원도 정선에서의 구조물의 풍하중 설계기준에 따른 것으로, 100년 동안 한번 발생할 가능성이 있는 태풍을 기준으로 설정된 값이므로, 구조물의 안전에 이상이 없을 것으로 판단됩니다. ”
결국 설계용 풍하중의 기본풍속은 25 m/sec 에 결정되었고, 풍압을 받는 전구의 유효수압면적비는 검토결과 벽면 전체면적의 40%로 책정되었다.
[그림3] 풍하중에 의한 철골트러스구조의 거동
본 구조물은 풍하중에 저항하는 횡력저항시스템으로 [그림3]과 같은 캔틸레버 형태의 철골트러스구조를 채택하였다. 트러스의 상,하현재 역할을 담당하는 수직재는 각형 강관 ☐-250X150X9(SPSR400)이며, 중심간 간격은 2.5M 이다. 트러스의 수직재를 연결하는 수평재는 각형 강관 ☐-125X75X6(SPSR400) @3000, 경사재는 앵글 L-75X75X6(SS400)을 X형으로 배치하였다.
다음 [그림4], [그림5], [그림6]은 전시구조물의 입면도, 평면도, 단면도를 보여주고 있다.
[그림4] 루미아르떼 골조입면도
[그림5] 트러스 기둥 중간부 구조평면도 (TYP.)
[그림6] 트러스 기둥 단면도
[그림5] 및 [그림7]에서 볼 수 있듯이 전구가 설치되는 벽면을 지지하는 곳인 전면 트러스기둥 간 수평재와 트러스 면외좌굴에 대한 보강재인 버팀재는 각형 강관 ☐-150X75X6(SPSR400) @3000으로 설계되었으며, 이들 접합부는 고장력볼트(1-M20, F10T)와 플레이트(Plate 9t)로 핀접합(Pin Connection) 처리되었다.
|
[그림7] 트러스기둥 간 수평재와 버팀재 접합상세도 및 설치 장면 |
|
[그림8]은 트러스기둥 수직재의 이음을 보여주고 있는데, 시공성 향상을 위하여 고장력볼트(F10T)를 사용한 플랜지 접합을 채택하였으며, 간섭문제로 플랜지가 잘린 한쪽 옆면은 덧댐판 용접이음으로 보강되었다.
|
[그림8] 트러스기둥 수직재의 이음 접합상세도 및 설치 장면 |
|
[그림9]은 트러스기둥 수직재(☐-250X150X9)에 연결되는 수평재(☐-125X75X6) 및 경사재(L-75X75X6)의 접합상세도를 보여주고 있는데, 공장제작된 부분으로 모두 용접처리 되었다.
|
[그림9] 트러스기둥 수직재와 수평재 및 경사재의 접합상세도 및 설치 장면 |
|
[그림10]은 디자인 계획상 트러스기둥 상부로 연장되어 구성된 삼각구조물의 형상을 보여주고 있는데, 입체적으로 버팀재를 설치함으로써 바람에 대한 구조적 안전성을 꾀하였다.
|
[그림10] 트러스기둥 상부 삼각구조물 단면도 및 설치 장면 |
|
[그림11]은 설계된 트러스기둥 수직재의 베이스플레이트(BASE PLATE)로, 풍하중에 대한 철골 트러스기둥의 구조적 안전성 및 전도(Overturning)를 방지하고 횡변위를 최소화하기 위하여 연결부를 고정(Fix)으로 처리하였다.
이때 베이스플레이트는 풍하중에 의한 압축기둥에 대하여 압축력, 휨모멘트 및 전단력에 저항하도록 설계되어야 하며 동시에 인장기둥의 인발력에 대해서도 고려되어야 한다.
|
[그림11] 트러스기둥 수직재의 베이스플레이트 상세도 및 설치 장면 |
|
한편 본 구조물의 기초형식은 [그림12]와 같이 가로 1.2M, 세로 3.7M에 깊이가 2.3M의 매립형 복합기초가 채택되었다.
일반적으로 매립기초는 풍하중에 의한 작용모멘트(Mo) 보다 기초의 지반저항모멘트(Mr)가 1.5~2배 이상 크도록 설계되는데, 여기서 매립기초의 지반저항모멘트(Mr)는 지반의 수평반력(토질)계수, 기초 폭, 매립깊이 등에 의하여 크기가 결정된다. 이때 지반의 수평반력(토질)계수가 결정된 상태에서 구조설계자가 지반저항모멘트(Mr)를 증가시키는 가장 효율적인 방법은 기초의 매립깊이를 크게 하는 것이다.
|
|
|
[그림12] 매립형 복합기초의 평면도 & 단면도 |
[그림13]은 실제 시공된 매립형 복합기초의 사진이다. 현재 트러스기둥의 앞쪽 수직재는 조형마감재로 싸여져 보이지 않고, 뒤쪽의 수직재가 보이고 있다.
|
[그림13] 시공된 매립형 복합기초 |
2008년 7월 중순 여름휴가차 가족과 함께 강원랜드 하이원 리조트를 찾았다. 우리가 설계는 하였으나, 작년 말에 완공된 루미아르떼(Lumiarte)를 여태 보지 못해서 나에게는 견학의 성격이 강했다.
‘이 녀석이 바람을 이겨내면서 건강하게 있는지......’ ‘ 도면이 아닌 실제 녀석의 낮과 밤의 모습은 과연 어떨지......’ ‘시공은 제대로 이루어졌으며, 잘못된 부분은 없는지......’
사무실에서 설계하여 내보냈지만 실제 잘 지어졌는지 궁금해 나중에 찾아가는 설계자의 심정은 아들을 군대에 보내고 첫 면회 가는 부모의 심정이라고나 할까!
차가 강원랜드 하이원리조트에 들어서자 하얀 얼굴을 들어내며 환하게 웃는 루미아르떼 전시구조물을 나는 단번에 알아보았다. 늦은 오후 흐린 날씨에도 불구하고 하얀색으로 도색된 구조물은 그 웅장한 자태가 하나의 조형물로서 리조트의 랜드마크 역할을 충분히 해내고 있을 정도로 조형미가 뛰어나 보였다.
호텔 앞 연못 건너편에 하늘과 산을 배경으로 병풍처럼 펼쳐진 루미아르떼 전시구조물은 그 위풍당당함을 뽐내고 있었으며, 하얀 자태는 동화 속 꿈의 나라에 내가 와 있는 착각을 가지도록 했다.
구조물에 접근해 사진을 찍으며 하나하나 설계를 되새기고 있으니 금방 어둠이 다가왔고 우리는 저녁식사를 하러 호텔로 들어갔다. 점등시간에 맞추어 다시 호텔 밖으로 나오니 루미아르떼는 화려하고 아름다운 빛을 쏟아내고 있었으며, 거울처럼 연못에 비치는 빛의 풍경은 주위를 환상적 분위기로 한껏 더 고조시켰다. 낮에 보았던 구조물은 어둠 속에 자신의 모습을 감춘 채 “빛의 예술”을 묵묵히 연출하고 있었다.
그러나 나에게는 낮에 보았던 구조물의 자태가 더 아름답게 느껴지는 이유는 무엇일까?
[그림14] 강원랜드 루미아르떼 사진