자그레브 문화유산 홀 위의 새로운 강구조 지붕
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Global 3D model of the structure}}}\]
프로젝트 개요
1924~1925년에 건립되어 화려한 내부 장식으로 유명한 에우로파 시네마는 최근 자그레브 지진의 영향으로 확대된 프로젝트 범위에 따라 복원 및 현대화 공사가 진행 중입니다. 이 건물은 보호 문화재로 등록되어 있어 엔지니어링 전략 수립에 큰 영향을 미쳤습니다. 긴급 유지보수의 일환으로 메인 홀 상부의 지붕과 천장 전체를 교체하여 건축적 특성을 보존하면서 안전성을 확보할 예정입니다. 기존에 홀 상부의 경량 공간으로 활용되던 다락은 업그레이드된 HVAC 설비와 새로운 기술 시스템을 수용하도록 개조됩니다. 이러한 변경으로 인해 기존 구조 대비 고정하중이 증가하였으며, 지붕 구조 전체에 대한 재검토가 불가피해졌습니다.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Main structural truss system}}}\]
새로운 시스템은 주요 강재 부재와 2차 목재 서까래를 결합한 방식을 기반으로 합니다. 이 하이브리드 방식은 실내의 미적 연속성을 유지하면서 필요한 강성과 내하력을 확보합니다. 원래의 트로프형 하부 형상을 그대로 유지하여 홀 내부에서의 시각적 인상을 보존합니다. 주요 거더는 약 3.0m 간격으로 배치된 복잡한 강재 트러스로, 현재(chord)에는 HEB 단면, 수직재 및 사재에는 SHS 단면, 양방향 가새에는 CHS 단면을 사용하며, 목재 서까래를 지지하는 강재 도리(purlin)로 종방향 연결됩니다. 전체 시공 과정은 크레인 접근이 제한된 도심 밀집 지역을 고려하여 계획되었으며, 이로 인해 현장 조립 볼트 연결 방식을 채택하게 되었습니다.
엔지니어링 과제
보호 문화재 내부에서의 작업은 기존 조적조에 대한 개입을 최소화하면서 다양한 이해관계자 및 현대 건축 설비를 조율해야 했습니다. 다학제적 요구사항과 문화재 보존 요건에 따른 잦은 후기 설계 변경으로 인해 트러스 부재의 단면 산정과 다수의 맞춤형 연결부 설계가 지속적으로 변동되었습니다. 트로프형 천장을 보존하면서 대형 HVAC 유닛을 수용해야 하는 기하학적 조건은 기존 지붕 대비 하중 조건을 크게 변화시켰습니다.
문화재 당국은 역사적 벽체에 대한 앵커링을 최소화하는 비침습적 해결책을 요구하였으며, 이로 인해 안정성 검토가 더욱 복잡해졌습니다. 트러스는 조적조에 큰 수평력을 전달하지 않으면서 메인 홀을 가로질러 스팬을 확보해야 했습니다. 따라서 지지부와 받침의 상세는 구속과 허용 공차 사이의 균형을 신중하게 맞춰야 했습니다. 은폐된 다락 공간에 강재 부재를 방화 구획 환경에서 안전하게 수용해야 하는 요건으로 인해 화재 안전 기준도 중요한 고려 사항이 되었습니다.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Example of steel connections}}}\]
한편, 협소한 현장 물류 여건과 지진으로 인한 긴급성은 설계 속도와 시공성에 대한 압박을 가중시켰습니다. 좁은 도심 도로를 통한 대형 부재 운반, 시공을 위한 가설 공사 조율, 여진에 대한 내구성 확보 등이 모두 핵심적인 엔지니어링 과제였습니다. 이러한 제약 조건들은 효율적인 디지털 워크플로우와 신뢰할 수 있는 소프트웨어 도구의 중요성을 더욱 부각시켰습니다.
Croatia
해결책 및 결과
전체 해석 및 부재 설계는 SCIA Engineer에서 수행되었으며, 상세 연결부 규정 검토는 IDEA StatiCa Connection에서 진행되었습니다. SCIA에서 IDEA StatiCa로의 BIM 링크를 통해 각 접합부의 부재 및 지배 내력을 전달함으로써 수동 재입력과 전사 오류의 위험을 크게 줄였습니다. 전체 해석과 국부 연결부 검증 간의 설계 변경 동기화 기능 덕분에 기하학이나 하중 분포의 후기 변경 사항을 처음부터 다시 시작하지 않고도 재검토할 수 있었습니다.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Example of steel connections}}}\]
Croatia
현장 양중 및 접근 제약으로 인해 소형 조립체가 유리하였기 때문에 모든 연결부는 볼트 방식으로 설계되어 부품 조립식 시공 전략을 가능하게 하였습니다. 이 방식은 협소한 공간에서의 용접 작업에 따른 위험을 줄이고 시공사가 명확한 설치 순서를 계획할 수 있도록 하였습니다. IDEA StatiCa의 다수 하중 조합 일괄 평가 기능은 최적화 속도를 높였으며, 직관적인 인터페이스는 팀의 학습 곡선을 단축하고 트러스 배치나 MEP 조율이 변경될 때마다 신속한 재검토를 지원하였습니다.
본 프로젝트는 강재 부재 및 연결부에 대해 유로코드 기반 워크플로우로 수행되었으며, IDEA StatiCa가 접합부의 규범 기반 검증을 제공하고 SCIA Engineer가 전체 구조 모델을 유지하였습니다. 이 통합 프로세스를 통해 역사적 외피에 대한 침습적 보강 없이 홀의 문화유산 단면 형태를 존중하고 현대적 설비를 수용하는 견고하고 시공 친화적인 지붕 시스템이 완성되었습니다. 이를 통해 설계는 건물의 안전성을 확보할 뿐만 아니라 자그레브의 소중한 랜드마크 중 하나의 장기적인 문화적 활용을 가능하게 합니다.
결론
에우로파 시네마는 자그레브시의 문화적 상징 중 하나로, 미래 세대를 위해 보존할 가치가 있습니다.
긴급 유지보수 프로젝트는 건물 전체를 현대화하고
안전성을 크게 향상시키며 사용 수명을 연장할 것입니다.
IDEA StatiCa는 강구조 계산에 크게 기여하였습니다. 이 프로그램은 복잡한 연결부 계산에 이상적인 도구로, 구조의 설계 및 최적화를 크게 단순화하면서 시간을 절약합니다. 이번 프로젝트는 해당 회사가 IDEA StatiCa를 처음 사용한 프로젝트 중 하나이며, 앞으로도 계속 활용할 것입니다.
Intrados Projekt d.o.o. 소개
Intrados Projekt d.o.o.는 기존 구조물의 리노베이션 및 재건축 분야를 중심으로 설계 및 감리를 전문으로 하는 회사입니다. 특히 보호 문화유산 건물에 대한 작업을 전문으로 합니다. 이 회사는 2016년 Martina Vujasinović와 Hrvoje Podnar에 의해 설립되었으며, 두 설립자는 다년간의 경험을 보유하고 문화유산 보호 및 보존 관련 업무 수행을 위한 문화부 허가를 취득한 설계자입니다.