6장. 철근콘크리트구조 (구조계획-1)

1. 개  요

건축물이 자체중량 • 인간이나 물품 또는 눈의 중량에 의하여 파괴되거나 또는 지진이나 태풍에 견딜 수 없거나 기초가 약하여 건축물이 기울어진다고 하면 그 기능은 완전히 상실될 것이다. 건축물은 지지되어 있는 지반을 포함하여 파괴되거나 기울지 않도록 계획하여 그 기능을 유지할 수 있도록 건축뼈대에 대하여 기능과 안전을 다하도록 하는 것을 구조계획이라 한다. 이와 같이 계획하여 골조를 선택하고 역학적인 계산을 하는 것을 구조계산이라 하고 그 건축물의 뼈대를 설계하는 것을 구조설계라 한다.

 

2. 철근콘크리트 구조계획

(1) 개 요

철근콘크리트구조체는 그 자체의 원리 및 특성에 의하여 구조형식을 자유자재로 정할 수 있으나. 주로 기둥과 보로써 구성되는 강절구조, 즉 라멘 형식이 많다. 라멘형식의 구조체는 바닥판 • 보 • 기둥 • 벽 등으로서, 보는 직사각형 단면으로 바닥판과 일체가 되어 T형보가 된다. 기둥은 사각형 또는 원형으로 되는 경우가 많다. 건축물을 구성하는 뼈대는 평면적으로 해석하여 기둥 • 보의 위치 및 바닥판의 배치를 계획하여야 한다.

 

골조 평면도

 

 

(2) 기둥배치

기둥의 배치는 간사이의 길이를 정하는 것이다. 도리방향과 보방향의 길이는 보통 5~7m 이고, 9m 이상으로도 할 수 있으나 경제적인 간사이는 6m 전후이다. 간사이가 커지면 보의 휨모멘트와 전단력이 커진다. 휨모멘트는 간사이의 길이의 제곱에 전단력은 간사이의 길이에 비례하므로 단면은 커지고 철근의 수량도 많아진다. 간사이를 줄여서 기둥을 많이 배치하면 이 또한 불경제적이 된다. 건축물의 높이는 각 층 기능이 만족되도록 정하면 전체 높이가 결정되며, 뼈대는 이 높이에 맞도록 계획한다. 그 높이는 낮을수록 구조상 • 경제상 유리하다.

 

(3) 각종 시설물의 배치

계단  • 승강기  •배관덕트  • 피트 등 각종 시설을 위한 공간이 고려되어야 한다. 따라서 이들의 배치계획도 뼈대의 계획에 빠뜨릴 수 없는 요소가 되기도 한다. 

 

(4) 횡력에 대한 계획

건축물에 가해지는 횡력에 대한 역학적 고려도 중요하지만 우리나라에서는 지진이 거의 무시되고 있으나 이에 대하여 고려할 필요가 있으며, 해안이나 산악지대에서는 풍압력에 대한 고려가 특히 필요하다. 아래 그림은 기둥과 보의 각 절점이 교절로 구조이며, 횡력을 받으면 쉽게 변형된다. 이 구조에 가새를 보강하면 골조가 3각형이 되므로 본래의 형태대로 유지하게 된다. 

 

골조의 횡력보강

 

건물의 뼈대가 무너지는 것은 구조재의 내력의 한계를 넘었거나 접합부에 작용하는 힘에 약하기 때문이다. 철근콘크리트골조는 대부분 직사각형의 라멘형식으로 구성되어 횡력에 대하여서는 그림과 같이 변형하려고 한다. 기둥이나 보는 휨모멘트와 전단력을 받아 변형이 생긴다. 이것을 방지하기 위하여 기둥과 보로 이루어지는 면에 강한 가새를 넣거나 설치하면 안전하게 될 것이다. 계단실 주위에 둘러막은 벽을 횡력에 대항하도록 하면 유효하다.

 

(5) 기초계획

기초는 상부구조로부터 받는 하중을 지반에 안전하게 전달하여 건축물을 지반에 안정시키는 것이고, 지반의 상태에 따라 독립기초  •  연속기초  •  온통기초 등으로 한다. 기초가 지반에 직접 놓여 기초에 실리는 하중이 직접 지반에 전달되는 것을 직접기초 또는 지반지지기초라 하며 지반상태가 연약하여 직접기초로는 하지 못해서 말뚝을 박거나 우물통기초, 잠함기초로 하는 기초형식도 있다.