21세기 피사의 사탑. 싱가포르 마리나 베이 샌즈 호텔

안녕하세요

황 야입니다.

 

피사의 사탑처럼 기울어져 있는 독특한 구조, 194m의 엄청난 높이, 그럼에도 불구하고 3년이라는 짧은 공사기간.

세계가 놀라고 공학자들이 경악한 싱가포르 마리나 베이에 위치한 싱가포르의 랜드마크인 마리나 베이 샌즈 호텔에 대해서 다뤄보겠습니다.

마리나 베이 샌즈 호텔의 전경. 출처: supertravelr

마리나 베이 샌즈 호텔은 국내 시공사인 쌍용건설이 시공한 건물로, 독특한 외관으로 주목 받는 건물입니다.

당시 최고의 기술력들이 동원되어 지어진 건물입니다. 어떤 공학적 기술들이 동원 되었는지 소개하도록 하겠습니다.

 

1. 원형 흙막이 공사

토압과 수압을 막는 벽을 세우는 흙막이 공사. 기존의 흙막이 공사는 대부분 사각형으로 지어졌습니다.

하지만 마리나 베이 샌즈 호텔에서는 원형으로 진행되었습니다.

원형 흙막이 공사. 출처:https://youtu.be/05iJK4Ug4rU

그렇다면 사각형 흙막이 공사와 원형 흙막이 공사의 차이는 무엇일까요

사각형 흙막이 공사는 압력의 정도가 상이하여 흙막이 벽 안쪽으로 지지대를 설치했다가 제거하는 과정을 반복해야 합니다.

하지만 원형으로 흙막이 공사를 진행시 모든 부분에서 동일한 압력을 받게 되어 변형이 일어나지 않습니다. 이에 따라서 원형 흙막이 공사는 구조적 안정성으로 지지대를 설치했다가 제거하는 반복 과정이 필요 없습니다. 지지대를 설치할 필요가 없으니 작업 공간이 여유가 있어 작업이 효율적이게 진행될 수 있다는 장점이 있습니다.

 

2. 포스트 텐션 공법

마리나 베이 샌즈 호텔에서 가장 많이 기울어진 건물의 경사도는 무려 52도에 해당합니다. 52도 기울어진 건물은 구조적으로 8층에서 무너지게 되어 있습니다. 하지만 수직인 건물과 기울어진 건물이 만나는 지점은 23층에서 만나게 됩니다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 포스트 텐션 공법을 사용하였습니다. 

 

포스트 텐션 공법은 철근 콘크리트 구조물에 발생하는 응력을 줄이기 위한 기술입니다. 

콘크리트 구조물 내부에 철근을 통과시키고, 그 철근을 압축 상태로 고정시킨 후 콘크리트를 주입하여 구조물의 내부에 압축 응력을 발생시키는 방식입니다. 이러한 압축 응력은 외부 하중이 발생했을 때 구조물의 내부 응력을 줄여 안정성을 높일 수 있게 합니다.

마리나 베이 샌즈의 포스트 텐션 공법. 출처: 이데일리

그렇다면 마리나 베이 샌즈 호텔에는 어떻게 적용했을까

위 사진과 같이 건물 당 최대 96개까지의 강연선을 벽 속에 설치 후 바닥에 연결하여 건물을 잡아주고 있습니다.

포스트 텐션 공법을 적용 시에는 무거운 강연선을 (마리나 베이 샌즈호텔의 경우 3000톤) 견디기 위해 벽체가 두꺼워진다는 한계가 있습니다. 마리나 베이 샌즈 호텔의 경우 무거운 강연선을 견디기 위해 일반 콘크리트보다 약 4배 강도가 강한 고강도의 콘크리트를 사용하여 해결하였습니다.

 

3. 트랜스퍼 트러스 공법

트랜스퍼 트러스 공법은 건축물의 하중을 다른 구조물로 이동시키는 공법입니다. 주로 고층 건물 등 건축물의 높이가 높은 경우에 건축물 자체 하중을 견디기 위해 사용이 됩니다. 이 기술은 건물의 내부에 설치된 임시 구조물인 트랜스퍼 트러스를 이용하여 다른 구조물로 하중을 이동시킵니다.

마리나 베이 샌즈에 적용된 트랜스퍼 트러스 공법 출처:https://m.blog.naver.com/tallsite11/220561783311

추마리나 베이 샌즈에 적용된 모습입니다. 기울어진 건축물은 수직으로 서 있는 건물에 비하여 하중에 보다 약할 수 밖에 없습니다. 하지만 트랜스퍼 트러스 구조물을 이용하여 기울어진 건물에 40% 정도의 하중만이 걸릴 수 있도록 하였습니다. 약 10% 정도의 하중을 수직 건물로 이동시킨겁니다. (수직 건물:기울어진 건물 = 6:4 비율)

 

마치며

최초 설계자의 도면을 받아보고 시공 입찰 경쟁이 붙었을 때 많은 시공업체에서 이건 불가능하다고 포기를 했다고 합니다. 하지만 그 중 대한민국의 시공사인 쌍용건설이 포스트 텐션 공법과, 트랜스퍼 트러스 공법을 시공할 수 있다며 도전하여 이러한 구조적으로도 심미적으로도 아름다운 건물이 탄생할 수 있었습니다. 도전한다고 성공하는 것은 아니겠지만, 결국 성공은 도전하는 자의 몫입니다. 

출처: 유튜브 조던 피터슨의 일기장

윈스턴 처칠

"성공은 최종적인 것이 아니며 실패는 치명적인 것이 아니다. 중요한 것은 지속하고자 하는 용기다."