건축사 시험 3교시 구조계획 - 철근콘크리트조

건축사 시험 3교시 구조계획 - 철근콘크리트조

 

[철근콘크리트조 구조계획 순서]
① 기둥 위치 결정
② 큰보, 작은보 방향 결정
③ 단위 슬래브 크기 결정
④ 작은보 간격 결정
⑤ 코어 선정(하중조건 고려)
⑥ 전단벽 위치 결정
⑦ 구조계획 완성

 

1. 기둥 위치 결정
① 구조적 기능
• 보에서 전달되는 수직방향 하중을 하부층의 기초로 전달
• 보와 일체화로 수평하중(횡하중)에 저항
② 형태상 분류
• 정방형 기둥 : 기둥의 각 변의 길이가 같은 형상으로 주로 건물의 내부에 위치하게 된다.
• 장방형 기동 : 기둥의 각변의 길이가 차이가 나는 형상으로 주로 건물의 외측에 위치하거나 장스판 보를 받는 위치에 한다.
• 이형 기둥 : 건축적 요소에 의해 단면의 형상이 이형이 되는 것은 가능하다.
③ 기둥의 단면가정
• 기둥이 분담하는 하는 면적을 산정한다.
• 각 층의 설계하중을 결정한다. (보통의 경우 1.1~1.3t/m2로 가정)
• 해당층의 기둥의 축력을 산정
(축력(t)=부담면적(m) x 하중계수(1.5) x 설계하중 (1.1~1.3t/m2) x 상부층수)
• 단면가정
- 건물내부 기둥 : 단면적(cm2)=축력(t) X1,000/166 ×0.85
- 건물외부 기둥: 단면적(cm2)=축력(t) x1,000/166 X0.75
• 산정된 단면적을 건축의 기능을 해치지 않도록 단면을 조정
• 상기방법이 어려울 경우 최소단면을 500x500에서 시작하여 3개 층마다 각 변을 100mm씩 증가시킨다.
④ 구조계획시 고려사항
• 기둥의 간격은 건물 전체평면상에서 통일되도록 계획하는 것이 좋고, 가능한 한 기둥의 간격이 일정한 패턴을 갖도록 계획하다.
• 건물의 장, 단변 중 한쪽변의 기둥간격이 길면 그와 직교되는 축선상의 기둥의 간격은 작 도록 계획하여 기둥의 모듈이 장방형 형태가 되도록 한다.
• 평면도에서 벽이 꺾이는 부분이나 실의 크기를 고려하여 기둥간격을 정한다.
• 건물의 기능상 중요한 실에는 기둥을 설치하지 않고 장스판을 고려한다.
• 건물의 기능이 복합적일 경우에는 조닝을 하여 기둥간격을 별도로 계획한다.
• 지하층에 주차장이 있을 경우에는 주차대수(2대, 3대, 4대)를 고려하여 기둥 간격을 결정한다. 기둥간격은 주차소요폭 ×주차대수에 기둥폭 600mm 더한 간격으로 한다.

 

 

2. 큰보 작은보 위치결정
① 구조적 기능
• 슬래브에서 전달된 하중을 기둥이나 내력벽 또는 전단벽으로 전달
• 기둥과 접합되어 수평하중(횡하중)에 저항
• 건축적 측면에서 층고 결정에 중요한 요소
② 형태상 분류
• T형보, 반T형보 : 보 스판의 중앙부와 같이 정모멘트가 작용하는 부분에서 휨거동 하는 보
• 장방형보 : 형상은 T형보와 같으나 보 스판의 단부에서 부모멘트에 저항하는 보
• 깊은보(DEEP BEAM) : 주상복합의 PIT층에서 상부 여러 층의 하중을 지지하는 보로 일반 휨거동 하는 보와 상이한 거동을 하는 보
③ 구조계획시 고려사항
• 보의 춤은 보 길이에 의해 결정된다.
- 등분포하중을 받는 보의 춤: L/12~L/15
- 집중하중을 받는 보의 춤 : L/10~L/12
- 캔틸레버 보의 춤 : L/5~L/8
• 보의 폭은 춤의 D/1.5~D/2 (D : 보춤)
• 보 스판의 적정길이는 6~9m, 최대길이는 12m를 넘지 않도록 계획한다.
• 보의 방향은 건물 전체평면상에서 통일되도록 계획한다.
• 가능한 보의 양단부에 보가 연결되는 연속보가 되도록 계획한다.
• 작은보를 받는 큰 보는 작은 보의 스판보다 작도록 계획한다.
• 큰보에 집중하중으로 작용하는 작은 보의 개수는 최대 2개가 되도록 한다.
• 한 기둥에 접합되는 큰보의 개수는 가능한 한 4개를 초과하지 않도록 계획한다.
• 평면이 꺽이는 부분도 보 방향이 혼란스럽지 않도록 계획한다.

3. 단위슬래브 크기 결정
① 구조적 기능
• 수직하중을 작은보 또는 큰 보로 전달
• 수평하중을 각 기둥 또는 전단벽에 분배
- 수평하중을 적절히 분배할 수 있는 정도의 두께(강성) 확보 통상 150mm이면 분배기능 수행
- 지하층에서 토압이나 수압 등을 받는 지하벽체를 상쇄시키는 기능
② 형태상 분류
• 일반 철근콘크리트 슬래브
• FLAT SLAB-두방향 슬래브로 기둥을 연결하는 큰 보가 없는 슬래브로 기둥주위에 드롭패널(DROP PANEL)이 있는 슬래브
• PLATE SLAB-FLAT SLAB와 유사하나 드롭판넬이 없는 슬래브
③ 구조기능상 분류
• 일방향 슬래브(ONE-WAY SLAB)
- 보로 구획된 슬래브의 하중이 단방향으로만 전달한다고 가정하는 슬래브 정의는 변장비=Ly/Lx> 2.0(Lx : 단방향 길이, Ly : 장변방향 길이)
• 이방향 슬래브(TWO-WAY SLAB)
- 보로 구획된 슬래브의 하중이 단변길이와 장변길이의 비례에 따라 각 방향으로 전달한 다고 가정하는 슬래브
정의는 변장비=Ly/LxS2.0(Lx : 단방향 길이, Ly: 변방향 길이)
• 캔틸레버 슬래브(CANTILEVER SLAB)
- 슬래브의 한번만이 보에 지지되는 슬래브로 하중은 보 있는 방향으로만 전달되는 슬래브
• 슬래브의 4변 지지형식
④ 구조계획시 고려사항
• 슬래브 단변의 최대길이는 4.5m 이내가 되는 것이 좋다.
(슬래브 두께 150mm 기준) 통상적으로 4.0m 전후로 결정
• 건물 전체 평면으로 볼 때 슬래브의 단변방향이 통일되도록 계획한다.
• 발코니, 캐노피 은 캔틸레버 슬래브(최대길이는 1.5m)로 계획할 수 있다. 1.5m 넘을 경우에는 캔틸레버보를 설치하도록 한다.
• 주거용 건물의 슬래브 두께는 차음을 고려하여 최소 150~210mm가 되도록 한다.

 

 

 
4. 작은보 간격 결정
작은 보의 간격은 제시된 슬래브의 규격을 만족하는 범위 내로 간격이 결정되며, 구조계획에서 는 단위슬래브의 크기와 동시에 반영된다.

5. 하중조건을 고려한 코어 선정
수직하중만이 조건일 경우에는 수직동선 즉 계단실, 엘리베이터 코아 등을 벽체로 이용한다.
수평하중을 고려할 경우에는 수직동선의 코아부분을 우선적으로 벽체로 계획하고 추가적인 전단벽을 계획하여야 한다.

 
6. 전단벽의 위치결정
① 구조적 기능
• 수직하중을 기초로 전달(내력벽 기능)
• 수평력에 대하여 저항(전단벽 기능)
• 지하의 토압에 저항(옹벽 기능)
② 형태상 분류
• 장방형단면 : 두께가 얇고 길이가 긴 형태로 내력벽과 전단벽의 기능을 수행한다. 전단벽 기능 수행 시 긴 방향의 횡력 저항 능력은 좋으나 얇은 방향은 횡하중을 지지할 수 없다.
• 박스형 단면 : 일정한 두께를 갖는 박스형상으로 내력벽과 전단벽의 기능을 수행하며 특히 전단벽의 기능에 서는 양방향 수평력 저항에 유리하다.
• 개방형 단면 : 일정한 두께를 갖으나 개방된 방향으로 수평력에 저항하는 성능이 감소한다.
③ 구조계획시 고려사항
• 철근콘크리트조에서 수직동선인 코아(계단실, 엘리베이터 코아 등)는 벽체로 계획한다.
• 벽체의 위치가 상, 하부층에서 가능한 동일위치가 되도록 계획한다.
• 황하중을 지지하기 위해서는 적절한 위치에 벽체를 설치하여야 한다. 평면상에서는 편집
이 되지 않도록 계획한다.
• 과다한 철근콘크리트 벽체사용은 공사비 증대와 평면의 유용성을 해질 수 있다.
• 건물 내부에 수직통로가 아닌 부분에서 벽체사용은 가급적 지양한다.
 

 

7. 구조계획의 완성
* 기초
① 구조적 기능
• 기둥이나, 벽체로 전달되는 상부하중을 하부의 지반으로 전달
② 기초의 종류
• 직접기초 : 지반에 직접하중을 전달하는 기초
• 간접기초 : 지지지반이 깊을 경우 중간에 파일등을 사용하여 전달하는 기초
③ 형태상 분류
• 정방형 기초 : 단과 장의 길이가 같은 형상으로 가장 경제적인 기초
• 장방형 기초 : 단과 장의 길이가 차이가 나는 기초로 장방향이 두께 산정에 중요하다
• 편심기초 : 한번이 기둥의 외곽선과 일치하는 형상으로 구조적으로 불리한 기초
• 복합기초 : 두개 이상의 기둥을 하나의 단면으로 지지하는 기초
• 온통기초 : 건물의 전체면적을 기초로 사용하는 기초형상
④ 구조계획시 고려사항
• 지내력과 건물의 중량을 고려하여 기초의 종류를 결정하여야 한다.
• 인접대지의 상황과 지지지반의 고저를 고려하여 기초의 형상을 고려하여야 한다.
• 지하층이 없는 경우 기초의 저반면을 동결선 이하로 위치시킨다.
• 지지지반의 깊이가 기초면보다 3.0m 이내에 위치할 경우에는 지반개량을 고려한다.