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제2장 건축물

 

제2장 건축물


2.1 일반사항

가. 건축물의 구성과 역할

1) 힘의 흐름

건축물의 힘의 흐름은 우선 바닥(슬래브)으로 하중을 지탱하고, 그 바닥을 보에서 받아 기둥 또는 콘크리트 벽체로 전달하고, 기초 또는 지정을 통해서 결국에는 견고한 지반으로 지탱하는 것이다.

2) 하중의 종류

가) 고정하중 : 건축물의 주요구조부와 이에 부착, 고정되어 있는 비내력부분 및 각종 시설, 설비 등의 중량으로 인한 수직하중을 말한다.

나) 적재하중 : 건축물의 각실별, 바닥별 용도에 따라 그 속에 수용, 적재되는 사람, 물품 등의 중량으로 인한 수직하중을 말한다. 건축물 각부의 적재하중은 그 건물의 사용여건에 따라서 하중의 집중성, 진동 및 충격적 영향을 고려하여 정하는 것이 원칙이다.

다) 적설하중 : 눈의 적재량을 하중으로 환산시킨 것을 말한다.

라) 풍하중 : 바람의 압력은 벽체의 측면으로 하중을 작용시키고 지붕면에는 누르거나 들어올리는 힘을 작용시킨다.

마) 지진하중 : 지진의 발생에 따른 지면의 진동을 물리량으로 변환시킨 것을 말한다.

3) 구조부재의 역할

주요구조부재란 바닥, 기둥, 보, 지붕, 벽체 및 주계단을 말한다.

가) 기초 : 기초는 건물의 자중, 적재하중, 풍력, 지진력 및 기타의 외력을 받아서 이를 안전하게 지반에 전달하는 하부 지중구조부분으로서 기초판과 지정으로 이루어져 있다. 기초는 상부의 하중을 지반에 전달할 뿐만 아니라 지반이 동결되어 기초를 올려미는 작용이 생기므로 이에 대응한 충분한 구조를 갖추어야 한다.

나) 기둥 : 기둥은 지붕면에 작용하는 하중을 기초까지 전달하는 역할을 한다. 만약 힘이 기둥상부의 중앙부분에 작용하지 않거나 수직선상으로 작용하지 않으면 휨현상이 발생하여 기둥이 휘어지려는 경향이 있기 때문에 이를 고려해서 충분히 보강을 해야한다. 일반적으로 기둥은 기둥부재의 높이에 비해서 그 폭이 두꺼울수록 중심을 벗어난 편심하중이나 측면하중에 대해 더욱 잘 버틸 수 있다.

다) 보 : 보는 상부층 바닥판의 하중을 기둥 또는 벽으로 전달하는 역할을 한다. 이때 보에는 보를 수직방향으로 끊으려는 전단력과 밑으로 휘게 하려는 휨력이 작용하게 된다. 보에 지나친 하중이 걸리면, 마치 그 지점에 매달아 놓은 정첩이 꺽이는 것처럼 파괴된다. 보는 그 받침대에서 길이 방향을 따라서 측면으로 힘을 가하며 하중을 가진 보는 그 힘에 대한 반대힘을 받는다. 이러한 힘은 보의 상부와 끝부분을 따라 가장 강하다. 일반적으로 보의 강도는 깊이의 제곱에 비례하고 그 견고성은 깊이의 세제곱에 비례한다.

라) 바닥 : 바닥 또는 슬래브라고 하며, 분포하중이나 집중하중을 표면에 놓고 지탱시키는 편평한 판으로서 그 위에 실리는 하중을 보, 기둥 또는 벽으로 전달하는 역할을 한다.

마) 내력벽체 : 내력벽체는 바닥판이나 보로부터 전달되는 하중을 기초로 전달하는 기둥과 같은 역할을 한다. 이밖에 구조적으로 서로 다른 것의 버팀대 역할을 하기 때문에 벽체 표면에 평행한 전단력에 견딜 수 있어야 한다.


나. 건물의 안전성

건축물의 구조설계시 주로 사용하는 개념은 안전율(safety factor)이다. 이 개념은 건물에 적용한 하중(외력)에 대한 건물의 저항능력(내력)의 비율로서 다음과 같은 식으로 나타낸다.


안전율 = 건물의 저항능력(설계강도) ÷ 작용하중(소요강도)