땅을 파 내려가면 거의 지하수가 나옵니다. 지대가 낮으면 조금만 파도 지하수가 나올 수 있습니다. 건축물을 설계할 때 지하층이 지하수위면 아래로 내려가게 만들면 지하 외벽과 바닥이 수압을 받게 됩니다. 지하수는 어떻게 생성되고, 또 지하수는 건축물에 어떻게 힘을 가하는지, 지하수 때문에 발생하는 부력에 어떻게 대응하는지 살펴보겠습니다. 지하수의 생성지하수는 보통 지표면 아래쪽의 흙 입자 사이에 존재하는 물을 말합니다. 비나 눈이 땅에 내리면 중력이 작용하기 때문에 흙이나 암석 틈을 따라 땅속으로 스며들게 됩니다. 사실 비가 중력을 받아 땅으로 떨어지니까 빗물은 계속 지구 중심을 향해 갈 것입니다. 만일 땅 속에 물이 통과할 수 있는 틈이 있다면 이 물은 계속 아래로 흘러가겠지만, 땅 속을 어느 정도 내려..

건축구조/힘과 응력 2021. 2. 19. 11:37

가우디는 자신이 태어난 카탈루냐(Catalunya) 지역ㅡ바르셀로나 인근의 전통적인 재료와 기법들, 즉, 석재나 벽돌, 세라믹 타일을 자신의 건축에 적극 활용했습니다. 다양한 아치를 실험해서 돌과 벽돌로 쌓아 올리고 그 경험을 축적해가면서 자신만의 독특한 방식으로 건축물을 만들어냈습니다. 가우디 가우디 시대에 유럽은 아르누보 양식이 유행하고 있었습니다. 그 당시 유럽도시에는 이미 정해진 건축 양식으로 채워진 거리가 많았습니다. 사회적 지위나 권위를 일정한 건축 양식으로 표현했고 건축 교육도 그런 전통양식의 표현기법을 배우는 것이었습니다. 그런데 철과 유리같은 새로운 재료가 사용되기 시작했습니다. 이 새로운 재료는 옛날식 양식과는 잘 맞지 않았습니다. 철과 유리, 콘크리트가 공장에서 생산되면서 새로운 건축..

건축구조/구조디자인 2021. 2. 18. 07:40

보우 빔과 케이블로 구조시스템을 최적화한 교과서적인 건축물이 있습니다. 이 르노 물류 센터는 휨응력이 거의 발생하지 않습니다. 오직 축방향력인 압축응력과 인장응력만 발생하고 그 점을 구조적인 형태로 표현했습니다. 르노 물류 센터(Renault distribution center) 노먼 포스터(Norman Foster)가 설계한 르노 물류센터는 구조부재에 축방향 응력만 발생하도록 설계했습니다. 일반적으로 보와 기둥에는 휨응력이 크게 발생합니다. 보에 생기는 휨응력은 경간 길이의 제곱에 비례합니다. 이 건물은 모듈 하나의 크기가 24m × 24m에 달합니다. 철근콘크리트로 지어진 건물은 기둥 경간이 보통 8~9m 정도니까 이 건물은 기둥 간격이 거의 3배 정도 크다고 할 수 있습니다. 그런데 이 건물은 보우..

건축구조/구조디자인 2021. 2. 18. 07:16

보 경간이 길어지면 보에 생기는 휨모멘트와 처짐이 매우 커지게 됩니다. 구조체는 작용하는 하중에 대해 안정성이 있어야 하지만 사용성도 갖추어야 합니다. 사용성은 구조물의 변형과 관련됩니다. 아무리 무너지지 않고 저항할 수 있다고 해도 과도하게 처지거나 휘어진다면 많은 문제가 발생할 수 있습니다. 보에서의 처짐량을 살펴보겠습니다. ▶ 휨응력 ▶ 보의 구조적 역할 ▶ 보 경간과 춤 단순보의 처짐 단순보의 처짐량을 계산하는 식을 보면 처지는 정도는 경간의 네 제곱에 비례하고 탄성계수와 단면2차모멘트에 반비례합니다. 처짐량은 경간에 매우 큰 영향을 받는데, 경간을 두 배로 늘리면 처지는 정도는 16배나 커집니다. 이 처짐량을 줄이려면 탄성계수와 단면2차모멘트를 키워야 합니다. 탄성계수는 응력-변형도 곡선의 기울..

건축구조/구조부재 2021. 2. 3. 08:19

일반적으로 가로 놓여지는 부재의 높이를 춤(Depth)라고 합니다. 보의 춤은 보 경간에 따라 발생하는 휨모멘트에 따라 좌우됩니다. 휨에 대한 저항능력을 키우려면 보의 폭을 키우는 것보다는 높이를 높게 하는 것이 유리합니다. 보의 경간과 춤은 어떻게 결정하는지 살펴보겠습니다. ▶ 휨응력 ▶ 보의 구조적 역할 보의 경간(Span) 보에 발생하는 휨응력이나 처짐은 경간의 길이에 따라 크게 달라집니다. 등분포 하중이 작용한다면 휨응력은 경간의 제곱에 비례하고 처짐량은 경간의 네 제곱에 비례합니다. 따라서 적정한 수준에서 경간이 정해져야만 합니다. 콘크리트 구조물에 많은 경험을 쌓아 왔기 때문에 보 부재의 크기를 경제적으로 설계할 수 있는 적정 수준의 경간 길이를 찾아낼 수 있습니다. 사용상의 요인이 경간 길이..

건축구조/구조부재 2021. 2. 3. 08:07

보는 중력 방향에 가로로 놓여서 휘어지는 힘을 받고 기둥과 벽체로 수직하중을 전달합니다. 또한 기둥과 강접합 된 보는 바람이나 지진 등의 수평하중도 부담합니다. 보의 기본적인 하중 전달 방법과 휨모멘트 특성을 살펴보겠습니다. 보에서의 하중 전달(큰보와 작은보)보는 슬래브의 하중을 받아 기둥으로 전달합니다. 만약 슬래브가 1방향 슬래브로 설계되어 있다면 작은보가 슬래브의 하중 일부를 큰보로 전달하게 됩니다. ▶ 슬래브의 종류▶ 슬래브 구조 해석의 원리 큰보(Girder)는 작은보(Beam)가 전달하는 집중하중과 슬래브 하중 일부를 기둥으로 전달합니다.  실제 구조계산에서 보에 전달되는 하중을 어떻게 계산하는지는 다음 글을 참고하시기 바랍니다. ▶ 구조역학의 기본 개념/ 구조물의 모델화..

건축구조/구조부재 2021. 2. 3. 07:48

슬래브는 1방향 슬래브인지 2방향 슬래브인지에 따라서 하중의 전달 방식이 달라집니다. ▶ 슬래브의 종류 ▶ 슬래브 구조 해석의 원리 ▶ 슬래브와 수평하중 ▶ 라멘구조 그리고 슬래브는 보통 강성이 큰 보가 둘러싸기 때문에 가운데 부분과 보와 인접한 부분의 거동이 다르게 나타납니다. 보와 가까운 부분은 두꺼운 보가 구속하기 때문에 변형이 작고, 가운데 부분은 밑으로 오목하게 처지게 됩니다. 따라서 슬래브를 설계할 때는 두 영역을 구분해서 각각 주열대(Column strip)와 중간대(Middle strip)라고 부릅니다. 주열대 구간은 단변 방향의 경간 길이(Lx)를 기준으로 계산하는데 주열대의 폭은 Lx/4 입니다. 주의할 점은 장변 방향 주열대 폭입니다. 장변 방향 주열대의 폭을 계산할 때 Ly/4를 적..

건축구조/구조부재 2021. 2. 2. 06:51

슬래브는 기본적으로 수직하중을 받아 작은보나 큰보로 전달하는 역할을 하지만 바람이나 지진 같은 수평하중을 기둥과 벽체로 골고루 전달하는 역할도 합니다. 이 역할은 수평하중을 지지하는 측면에서 매우 중요합니다. 수평하중이 작용할 때 슬래브가 어떤 역할을 하는지 살펴보겠습니다. ▶ 슬래브의 종류 ▶ 슬래브 구조 해석의 원리 ▶ 라멘구조 수평하중이 작용할 때 슬래브의 구조적 역할 슬래브는 바람이나 지진 같은 수평하중이 작용할 때 이 수평력을 기둥이나 벽체로 전달하는 다이어프램 역할을 합니다. 다이어프램(Diaphragm)은 원래 우리 몸의 횡경막을 뜻합니다. 횡경막은 가슴과 배를 횡으로 나누면서 호흡을 할 때마다 위아래로 움직이는 근육질 막을 말합니다. 슬래브는 횡경막처럼 구조물에 횡으로 놓여서 수평하중을 고..

건축구조/구조부재 2021. 2. 2. 06:19