기둥처럼 부재가 서 있는 방향(길이 방향)으로 가해지는 외부 힘을 축력(축방향력)이라고 합니다. 가장 기본이 되는 축력에는 인장응력과 압축응력이 있습니다. 축력을 받는 부재는 내부에 한 가지 응력만 발생하기 때문에 재료를 효율적으로 쓸 수 있습니다. 다만 압축을 받는 기둥은 찌그러지면서 휘어지는 경우가 많아 주의해야 합니다. ▶ 응력이란 ▶ 인장응력 압축응력 기둥을 위에서 누르면 내부 입자들이 찌그러집니다. 기둥을 가로로 얇게 잘라서 보면, 내부 입자들이 눌리면서 똑같이 납작하게 됐다고 생각할 수 있습니다. 물론 가정한 것이기는 하지만 거의 평평하게 납작해집니다. 너무나 당연한 이야기지만 사실 기둥이 통통해지면 달라질 수 있습니다. 어쨌든 보통 크기의 기둥에서는 이 가정이 타당하다고 볼 수 있습니다. 축..

건축구조/힘과 응력 2021. 1. 22. 15:47

기둥처럼 부재가 서 있는 방향(길이 방향)으로 가해지는 외부 힘을 축력(축방향력)이라고 합니다. 축력은 기둥을 누를 수도 있지만 잡아당길 수도 있습니다. 축력을 받는 부재는 내부에 한 가지 응력만 발생하기 때문에 재료를 효율적으로 쓸 수 있습니다. ▶ 응력이란▶ 압축응력▶ 휨응력▶ 전단응력 한쪽 끝을 고정하고 다른 끝은 자유롭게 회전할 수 있게 만들어진 외팔보를 캔틸레버(Cantilever)라고 합니다. 캔틸레버는 끝단이 휘어지면서 휨응력이 발생합니다. 휨응력이 발생하는 구조물에는 인장력과 압축력에 모두 강한 재료를 써야 합니다.  캔틸레버 끝에 끈을 매달아 고정하면 트러스처럼 안정된 구조물을 만들 수 있는데, 이 밧줄에는 늘어나면서 내부 분자들이 팽팽하게 당겨지는 응력이 발생합니다. 눌리거나 휘어지는 ..

건축구조/힘과 응력 2021. 1. 22. 15:23

보우(Bow)는 활이나 활처럼 구부러진 것을 뜻하고 빔(Beam)은 보를 의미합니다. 보우 빔은 모양이 활처럼 생겼는데, 보에서 발생하는 휨응력에 효과적으로 대응하기 위해 케이블을 사용합니다. 보우빔의 원리를 이해하려면 우선 보에 생기는 휨응력을 이해해야 합니다. 휨모멘트도(Bending moment diagram) 보에 생기는 휨응력은 하중이 가해지는 형태나 지지점에서 고정된 방법 등에 따라 달라집니다. 아래 그림은 등분포하중(일정한 크기로 고르게 가해진 하중)이 가해졌을 때 휨응력의 크기를 나타낸 것입니다. 양단의 지지방법에 따라 휨응력의 분포가 달라진다. 지지점을 삼각형으로 나타낸 것이 회전단(Hinge)인데, 이 지지점에서는 부재가 회전할 수 있기 때문에 모멘트가 0입니다. 지지점과 일체로 만들어..

건축구조/구조디자인 2021. 1. 21. 07:35

선구적인 근대건축가들은 강철, 콘크리트와 같은 새로운 재료가 만들어낼 수 있는 구조적인 형태를 적극적으로 탐구했습니다. 이때 건설된 많은 건축물들은 수십 년이 지난 현재까지도 역동적인 구조미를 뽐내고 있습니다. 케이블 건축물의 대표적인 건축물을 살펴보겠습니다. 일본 국립 요요기 경기장(国立代々木競技場) 일본 동경 하루주쿠역에 가까운 국립 요요기 경기장은, 단게 겐조(丹下健三; 1913. 9.4～2005.3.2)가 1964년 도쿄 올림픽을 위해 지어진 경기장입니다. 일반적으로 단게 겐조는 당대의 모더니즘이 기능주의에 너무 치우쳐 있다고 보고 전통과 모더니즘을 독특한 방식으로 결합한 건축가로 알려져 있습니다. 이 경기장은 당대의 구조기술을 활용하여 일본의 전통적인 이미지와 결합한 형태로 이해할 수 있습니다...

건축구조/구조디자인 2021. 1. 21. 07:12

우리가 알고 있는 지식 중에는 실패를 통해서 배운 것들이 많이 있습니다. 실패는 종종 많은 사람이 희생되는 결과를 낳기도 합니다. 케이블은 비교적 가는 부재로 긴 다리를 연결할 수 있기 때문에 혁신적인 공법으로 인식되었습니다. 그러나 어설픈 지식으로 만들어진 구조물은 금방 문제가 생기게 되었고, 무너진 다리는 공진현상이라는 지식을 낳았습니다. 진공과 고유주기, 고유진동수 탄성이 있는 나무 막대에 추를 매단 후 이 추를 한쪽(A점)으로 당겼다 놓으면 A점과 B점 사이를 왔다갔다 하게 됩니다. 건물도 마찬가지입니다. 풍하중처럼 수평으로 작용하는 하중이 건물을 밀면 왔다갔다 진동하게 됩니다. A점에서 출발한 후 B점을 거쳐 다시 A점으로 돌아올 때까지의 시간을 ‘주기’라고 합니다. 나무 막대를 쇠 막대로 바꾸..

건축구조/구조디자인 2021. 1. 21. 06:42

케이블을 활용하면 기둥 간격을 넓혀 공간을 크게 만들 수 있습니다. 수심이 깊은 강이나 바다에 케이블구조로 교량을 만들면 적은 개수의 기둥으로 긴 거리를 지지할 수 있기 때문에 시공도 용이하고 교량 하부에도 배가 지나다닐 수 있을 만큼 넓은 공간을 확보할 수 있습니다. 케이블은 어떤 형태로 만들어질까요? 케이블의 형태 케이블은 힘이 가해지면 팽팽하게 당겨져서 형태가 만들어집니다. 케이블의 형태는 당겨지는 방식에 따라 달라지는데 세 가지 형태로 분류할 수 있습니다. 사장교(Cable-stayed bridge)는 바닥판을 직접 주각과 연결하는 방식입니다. 메인 케이블을 양쪽 주각에 고정하고 상판을 매단 케이블을 메인 케이블에 연결하면 현수교(Suspension bridge)가 만들어집니다. 이 곡선은 하중에..

건축구조/구조디자인 2021. 1. 20. 14:44

대부분의 아파트는 벽식 구조로 만들어집니다. 최근 초고층 주상복합 같은 다양한 주거형태가 공급되면서 구조 방식도 다양해지기는 했지만, 아직도 많은 공동주택은 벽식 구조로 만들어집니다. 벽식 구조는 어떤 점에서 아파트에 유리할까요? 벽식 구조는 수직부재인 벽체와 수평부재인 슬래브만으로 구성됩니다. 위아래 슬래브 판 2개와 벽 판 4개로 구성된 구조방식입니다. 초기에 지어진 아파트 즉 1960년대와 1970년 아파트는 라멘구조([구조디자인] - 라멘구조)를 사용했습니다. 그러나 기둥과 보가 많은 공간을 차지하기 때문에 아파트가 양산되기 시작한 1980년대부터 지금과 유사하게 내력벽과 슬래브로 구성되는 벽식 구조가 사용되기 시작했습니다. 벽식 구조에서 수직하중은 슬래브에서 벽체로 전달되고, 벽체는 압축응력으로..

건축구조/구조디자인 2021. 1. 20. 07:35

라멘(Rahmen)은 독일어로 '액자틀'이라고 합니다. 라멘구조는 슬래브와 보로 이루어진 수평 부재가 액자틀처럼 기둥에 강접합된 구조시스템을 말합니다. 공동주택을 제외하고 주변에서 가장 흔하게 볼 수 있는 구조방식이지요. 육면체 공간을 다층으로 구성하기 쉽고 수없이 많은 건물을 지어오면서 가장 익숙해진 방식이기도 합니다. ▶ 구조시스템의 분류 라멘구조에서 연직하중은 슬래브와 보를 거쳐 기둥을 따라 기초로 전달됩니다. 슬래브가 연직하중을 보로 전달하면 보는 휨모멘트와 전단응력으로 저항하면서 연직하중을 기둥으로 전달합니다. 슬래브는 하중을 전달하는 부재에 가깝다고 할 수 있습니다. 기둥은 주로 압축응력으로 저항하면서 기초로 연직하중을 전달합니다. 수평하중은 건축물을 옆에서 밀기 때문에 건축물을 전도시키는 힘..

건축구조/구조디자인 2021. 1. 20. 07:25