건축물에 작용하는 지진하중은 지진에 의해 지반이 흔들리면서 발생하는 관성력이 구조체에 일으키는 하중으로, 보통 지진을 정적인 하중으로 바꾸어 적용하거나 지진과 유사한 모형을 적용합니다. 여기서는 지진의 원인과 내진, 제진, 면진의 차이를 살펴보겠습니다. ▶ 고정하중과 활하중 지진의 원인과 크기현재 지진의 원인으로 널리 받아들여지고 있는 이론은 독일의 베게너(1880~1930)가 제시한 ‘판구조론’입니다. 판구조론에 따르면 지구는 10여 개의 판으로 나뉘어 있고 서로 부딪치거나 밀고 쪼개지면서 매년 수㎝ 정도의 속도로 점성이 있는 맨틀 위를 제각기 이동한다고 합니다. 지진이 자주 발생하는 곳을 지진대라고 하는데 대체로 판 경계와 일치합니다. 지진은 이처럼 지구 내부에 급격한 지각변동이 일어나 그 충격으로 ..

건축구조/힘과 응력 2021. 5. 1. 05:01

길이, 무게, 시간을 측정하기 위해 예전에는 다양한 단위(예-미터법과 척관법, 한 평의 면적은?)를 사용해왔지만 지금은 법률로서 국계단위계(SI 단위)인 MKS 단위를 표준으로 정하고 있습니다. ▶ 힘의 개념/중량과 힘의 차이/스칼라와 벡터 SI단위 - MKS 단위 SI 단위는 이 MKS를 기준으로 하는 SI단위계와 접두어로 구성됩니다. MKS는 각각 M은 길이의 단위로 미터(m), K는 질량의 단위로 킬로그램(kg), S는 시간의 단위로 초(s)를 의미합니다. ▒ SI 단위군 그 외의 SI단위군은 다음과 같습니다. 기본단위(7개) 길이(m), 질량(kg), 시간(s), 전류(A), 열역학적온도(K), 물리량(mol), 광도(cd) 보조단위(2개) 평면각(rad), 입체각(sr) ▒ 접두어 길이, 무게 ..

건축구조/힘과 응력 2021. 5. 1. 04:22

고딕건축의 구조적 특징은 리브 볼트, 첨두 아치, 플라잉 버트레스, 첨탑 등을 들 수 있습니다. 그중에서 고딕은 상부 볼트(Vault)의 하중을 줄이기 위해 리브 볼트로 발전해갔습니다. 상부의 하중을 줄여야만 옆으로 밀려나는 볼트의 추력을 줄일 수 있습니다. 고딕건축의 주요 특징인 리브 볼트와 첨두 아치를 살펴보겠습니다. 리브 볼트(Rib vault) 리브 볼트는 네이브 천장의 하중을 줄이기 위해 고안된 것입니다. 볼트가 교차하는 대각선 부분을 두꺼운 부재(Rib)로 만들고 이 리브를 따라 힘이 피어로 전달되도록 유도했습니다. 천장의 나머지 면은 가벼운 재료로 채워 무게를 줄일 수 있습니다. 사각형 평면의 모서리에 피어를 세우면 이 평면 위를 덮는 돔의 무게는 피어로 모아져야 합니다. 피어를 연결하는 선..

건축구조/구조디자인 2021. 4. 30. 14:06

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.  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 ..

건축구조/힘과 응력 2021. 4. 27. 06:20

건축물에 작용하는 하중은 구조부재를 타고 어떻게 흘러갈까요? 하중은 건축물의 뼈대를 타고 매끄럽게 흘러서 지반에 전달되어야 합니다. 하중이 건축물의 뼈대를 따라 어떻게 전달되는 그 원리를 살펴보겠습니다. ▶ 구조물의 지점과 절점 뉴턴의 제3법칙(작용과 반작용의 원리) 힘에 관한 고전적인 이론은 뉴턴에 의해 확립되었습니다. 건축물에서 하중이 전달되는 원리는 뉴튼의 제3법칙을 통해 이해할 수 있습니다. 얼어붙은 호수 위에 올라섰을 때 얼음이 깨지지 않고 내 몸무게를 지탱하고 있다면 안정된 구조 위에 서 있다고 할 수 있습니다. 내 몸무게만큼의 힘을 얼음에 가하면 얼음도 그만큼의 힘으로 나를 밀어 올리기 때문에 안정된 상태가 유지됩니다. 이것이 뉴턴의 제3법칙 작용과 반작용입니다. 모든 작용에는 그 크기가 같..

건축구조/힘과 응력 2021. 4. 16. 10:03

온도가 올라가면 대부분의 물질은 늘어납니다. 건축물을 구성하는 모든 부분이 똑같이 늘어나고 똑같이 줄어든다면 문제가 덜 하겠지만 재료마다 신축 정도가 다르고 형태에 따라서도 달라질 수 있습니다. 온도는 어떻게 건물에 힘을 가할는지 살펴보겠습니다. 온도하중온도를 열역학적으로 보면 물질을 구성하는 원자나 분자의 열운동 정도를 나타내는 지표로 정의됩니다. 온도가 높으면 분자의 운동이 활발해지고 낮으면 수그러듭니다. 물질이 열을 받아 입자의 운동이 활발해지면 부피가 팽창하게 됩니다. 반대로 온도가 내려가면 수축하겠죠.따라서 건축물은 뜨거운 낮에 늘어나고 밤에는 줄어듭니다. 건물이 늘어나고 수축해도 우리 눈으로는 그것을 식별할 능력이 없어 그대로인 것처럼 느껴질 뿐입니다. 하루에도 온도는 계속 변하니까 건축물은 ..

건축구조/힘과 응력 2021. 2. 28. 08:04

쉘구조 건축물의 걸작들을 보면 아무래도 1960∼70년대에 많았던 것 같습니다. 여러가지 원인이 있겠지만 경제적인 부분도 무시할 수 없습니다. 콘크리트로 쉘구조를 건축하려면 거푸집 재료나 인건비 부담이 클 수 밖에 없는데 지금시대에 쉘구조를 만들어내려면 쉽지 않을 것입니다. 지금은 강재를 활용한 트러스나 스페이스 프레임 등 구조기술이 발전하면서 보다 경제적이고 자유로운 형태로 대공간 지붕을 구성하는 것이 가능해졌습니다. 그래도 콘크리트로 만든 쉘은 다른 재료가 따라올 수 없는 우아한 곡선을 만들어낼 수 있는 장점이 있습니다. 파리 CNIT(Centre of New Industries and Technologies) CNIT는 파리의 신도시 개발로 유명한 라 데팡스(La Défense)지역에 있습니다. 파..

건축구조/구조디자인 2021. 2. 21. 08:53

쉘구조의 쉘(Shell)은 달걀이나 조개의 껍질을 의미합니다. 자연상태의 달걀이나 조개 껍질은 얇은 막이 구부러진 형태로 내용물을 효율적으로 보호하는 구조로 되어 있습니다. 닭의 입장에서 보면 가능한 재료를 적게 쓰면서 내용물을 보호하는 편이 자손을 많이 번식하는데 유리할 것입니다. 쉘구조는 이런 형태저항구조를 응용한 것입니다. 쉘구조의 원리 쉘구조는 슬래브 같은 판을 휘어서 곡면으로 만든 구조체로 볼 수 있습니다. 쉘의 형상은 휘는 형태나 곡률반경, 스팬 등에 따라 다양하게 만들 수 있습니다. 거꾸로 보면 평면판은 쉘구조 곡면판의 곡률반경을 무한대로 한 것으로 볼 수도 있겠죠. 쉘구조의 원리를 이해하기 위해 우선 슬래브 같은 평면판을 어떻게 해석할 수 있는지 살펴보겠습니다. 슬래브에 하중 P가 가해지면..

건축구조/구조디자인 2021. 2. 20. 17:06