고강도 콘크리트에 관한 연구

근래 각국에서 50층 이상의 초고층 철근콘크리트(R/C) 구조물의 등장과 더불어 중, 저층의 경우에도 장지간 스팬을 요구하는 건축이나 토목 구조물에 대한 요구가 급증하고 있다. 이때 사용되는 콘크리트강도는(설계기준강도 fck) 대개 450～500kgf/㎠ 정도를 사용하고 있으며, 100층의 경우 800～1,000kgf/ ㎠의 사용이 보편화되어 있으며 이에 관한 연구 및 시공지침 그리고 구조설계법 등이 발간되고 있다. 고강도 콘크리트는 고층구조물에서 매우 유효하게 사용되는 구조재료로서, 강도증가에 따라 높은 하중을 부담하고 단면이 축소되는 장점으로 현재까지 많은 발전을 하여 왔다. 고강도 콘크리트는 일부 선진외국에서 지난 20여 년 간에 걸쳐 급속히 발전하여 왔는데 현재 고강도 콘크리트를 가장 많이 쓰고 있는 미국에서는 1950년대에는 350kg/㎠이상이면 고강도로 간주되었으며, 아직도 미국내 일부분에서는 이 350kgf/㎠이상이 물리적으로나 심리적 한계로 여겨지고 있다. 이후 1960년대에는 420kgf/㎠에서 520kgfm2정도가 상업용으로 이용되어 왔으며, 1970년초에는 630kgf/㎠의 콘크리트가 Chicago지역을 중심으로 생산되어왔다. 1980년대에는 770kgf/㎠의 콘크리트를 사용한 건축물(Chicago Merchantile Exchange)이 1982년 완공되었으며, 1987년에는 시애틀의 Two Union Square 건물에 1330kgf/㎠까지 타설되었으며, 1988년에는 시카고에 78층의 311 South Waker Drive Building이 건설되었다. 그리고 1996년에는 말레이시아의 페트로나스 타워(92층, 453m)에 큐브강도로 800kgf/㎠까지의 고강도 콘크리트가 사용되어 차츰 고층 구조물에의 응용이 활발해지고 있으며 전세계적으로 초고층 건물의 계획과 시공이 활발해지고 있는 현재 시점에서 고강도 콘크리트의 사용은 급속히 증가할 것으로 기대되고 있다. 현재 국내에서는 사무소 건축물만이 아니라 주거용 아파트 건축물도 초고층화가 이루어지고 있으며, 새로운 주거형태로 초고층의 대규모 주상복합건물들이 세워지고 있다. 이러한 초고층 구조물에 보통강도 콘크리트를 사용할 경우 건물자중의 증가로 저층부에서 기둥, 벽체왿� 같은 수직 부재의 단면이 커지게 되고, 고층부에서는 수평하중(바람, 지진 등) 증가에 따른 수평변위(Side sway)가 증가하여 구조물의 안전성과 사용성에 심각한 영향을 줄 수 있으며, 부재 단면의 증대로 인한 사용 면적의 감소로 구조물의 경제성이 떨어지게 되는 단점이 있다.