고정하중(D); Dead load

고정하중(Dead load : D)

고정하중은 구조체 자체의 무게와 필수 마감재, 기본 설비처럼 건축물에 영구적으로 부착되어 생애주기(Life cycle) 동안 지속적으로 작용하는 하중을 말합니다. 건축물에 작용하는 하중 중에서 가장 무겁고 기본이 되는 하중입니다.

 

적설하중은 설하중으로 명칭이 변경되었습니다.

 

모든 재료는 고유의 비중이 있기 때문에 구조체의 부피를 산정한 후 비중을 곱하면, 비교적 정확히 산정할 수 있습니다.  그런데 문제는 기둥이나 보 등 구조체의 크기가 아직 정해지지 않았기 때문에 하중이 얼마나 되는지 미리 알 수 없기 때문에 경험치를 활용해야만 합니다. 즉 구조체의 크기를 알아야 고정하중을 결정할 수 있는데 이 크기는 자신의 크기에 따라 정해지기 때문에 자신의 무게를 자신의 덩치로 결정하는 식이 됩니다. 결국 과거의 경험을 살려 대략적인 크기를 가정해서 무게를 결정하고 나중에 검토하는 방식으로 계산합니다.

 

일반적으로 사용하는 주요재료의 고정하중값은 다음과 같습니다. 

 

재료	단위중량(kN/m³)
흙	16(보통), 18(포수)
모래	17(건조), 20(포수)
자갈	17(건조), 21(포수)
모래혼합자갈	20(건조), 23(포수)
석재	20 ∼27
경량기포콘크리트	5∼6
경량콘크리트	15.5∼19
무근콘크리트	23
철근콘크리트	24
철골철근콘크리트(혼합구조; SRC)	25
강재(강구조, 이전 철골구조)	78.5

 

뉴튼 단위에 대해서는 다음 글을 참고하시기 바랍니다.

▶  MKS 단위, 힘의 단위(N; 뉴튼)

 

석재는 마감재로 많이 쓰이는데  27을 주로 적용하게 됩니다. 

 

흙도 하중 계산에 많이 사용됩니다. 얼마 전 아파트 주차장용도의 무량판 구조물이 붕괴되었지요? 조사결과에 따르면 주차장 위쪽에 화단을 만들기 위해 흙을 쌓았는데 계획된 두께의 거의 2배를 쌓았다는 보도가 있었습니다. 

예를 들어 두께 1m로 쌓았다면 단위 면적당 18kN이 작용하는 것으로 계산했을 것입니다. 

 

18kN/m³ × 1 m = 18kN/m²

이와 같은 방식으로 고정하중은 등분포하중으로 변환할 수 있습니다. 

 

▶ 구조물 해석을 위한 하중의 종류

 

그런데  두 배의 두께로 쌓았다면 단위면적당 하중이 두 배가 되겠죠? 

 

구조재료 중에서 무근콘크리트는 부재별 최소철근량 이하로 배근된 경우를 말합니다.

 

강재 자체는 무겁지만 성능이 좋아 단면을 작게 만들 수 있기 때문에 일반적을 강구조는 철근콘크리트구조보다 더 가볍습니다. 

 

구조체 크기가 커지면 내력이 커지겠지만 자신의 무게가 증가한 만큼 그 무게도 하중으로 작용하게 됩니다. 즉 크기에 비례해서 내력이 커지는 것은 아니기 때문에 적절한 크기를 결정해야 합니다.

 

이와 같은 방식으로 학교건축물 옥상의 고정하중을 계산한 사례를 보시면 다음과 같습니다.

 

실제 구조계산에서 고정하중을 적용한 사례는 다음 글을 참고하시기 바랍니다. 

▶ 구조역학의 기본 개념/ 구조물의 모델화/ 보의 하중 계산/ 일방향슬래브

 

다음은 하중에 대한 내용들입니다.

▶ 하중의 종류/ 하중조합/ 하중조합의 원리

▶ 활하중(L); Live load

▶ 활하중의 저감계수/ 활하중 줄이기

▶ 풍하중(W); Wind load

▶ 풍하중을 계산할 때 속도압/ 설계풍압/ 기본풍속/ 지표면조도구분/ 풍속고도분포계수

 

▶ [분류 전체보기] - 구조역학 관련 전체 내용

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