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구조 설계에 있어서 구조 부재의 단면의 가정은 중요한 구조 설계의 과정 중에 아주 중요한 한 부분이다.
이 단면가정을 가정으로만이 아니고 실제의 단면으로 갈 수 있도록 하기 위해서는 많은 구조물의 설계의 경험을 필요로 한다.
그리고 어떤 구조물의 설계를 할 때에 단면 가정의 기회를 가질 수 있는 엔지니어라면 행복한 엔지니어라고 생각한다.
구조 사무실에서 이런 기회를 가지는 단계에 오르면 이제 경험이 많은 단계로 올라 서 있는 엔지니어이며 멋진 엔지니어의 단계로 올라 갈 수 있는 기회가 온 것이라 생각한다.
가끔은 컴퓨터가 훌륭한 구조 엔지니어가 될 수 있는 기회를 막고 있지 않나 하는 생각을 해 본다.
왜냐하면 구조에 입문하여 열심히 배우는 엔지니어들이 컴퓨터가 없으면,즉 컴퓨터 프로그램이 없으면 구조물의 본격적인 설계를 시작하기 전에 슬래브나 보,그리고 기둥들의 크기를 가정하는 것에 어려움을 느끼고 있는 듯 하다.
그러나 기본 설계 단계에서 이정도의 기둥크기나 지진이나 바람에 의한 횡력을 저항 할 수 있는지 없는지의 단면 가정의 연습을 갖는다면 컴퓨터의 도움 없이도 훌륭한 기본 설계를 할 수 있을 것이라 생각한다.
100층 안팍의 규모를 가지고 있는 월드 트레이드 센터나 시어스 타워등의 구조물의 단면 가정을 훌륭하게 해 낼 수 있다면 ,또한 아아치 구조나 서스펜션 구조 ,디쉬구조나 에이취 피구조등의 단면 가정을 훌륭히 해 낼 수 있다면, 그는 멋진 엔지니어가 될 수 있는 토대를 이룬 셈이라 생각한다.
그래서 그것의 첫걸음으로 단면 가정에 대한 이야기를 해 보려 한다.
어떤 구조물의 구조 설계를 접하면서 건축설계자와 협의하게 되는데, 이럴 때에 항상 질문이 슬래브의 두께는 얼마나 해야하며,보의 춤은 얼마나 해야 하는지 등등의 기본적인 질문을 항상 받게 된다.
가정을 해 주는 정도로 끝나면 다행이지만 ,항상 줄일 수가 없는가의 질문이 따른다.
그래서 다음에 이야기하는 기본적인 단면가정에 대한 이해를 하고 , 이정도의 단면 가정은 구조 엔지니어의 도움을 받지 않아도 누구나가 알 수 있게 되기를 바라면서 단면가정에 대해 이야기 해 보려 한다.
첫째,스래브의 두께는?
전에 바닥판에 대해 이야기 할 때에 설명을 하였지만 다시 한번 이야기 한다면 슬래브의 두께는 한방향 슬래브,즉 슬래브의 긴변을 짧은 변으로 나누었을 때 2보다 클 때는 슬래브의 짧은 경간을 28로 나눌 때의 두께이상으로 하면 적절한 슬래브의 두께라고 생각한다.
두방향의 슬래브 일 경우는 ,즉 슬래브의 긴변을 짧은 변을 나눌었을 때 2보다 작을 때에는 힘이 두 방향으로 분산되기 때문에 슬래브의 두께가 한방향 슬래브보다 적어도 될 것이다.
따라서 슬래브의 경간을 32로 나눌 때의 두께이상으로 하면 무난 할것으로 생각된다.
그리고 어느 경우라도 15센티이상으로 설계 시공 했으면 한다.
둘째, 철근 콘크리트 보의 크기는?
보의 크기는 일반적으로 슬래브를 일차 부재라 한다면 이차부재이므로 보의 춤이 슬래브의 춤보다는 커야 하는데 보통 보의 경간을 16으로 나눈 크기이상을 보의 춤으로 하면 무리가 없을 것이다.
그러나 그 보가 자기층만 지지하는 것이 아니라 몇 개층을 지지하는 보(통상 전이보,트랜스퍼 보라고 함)일 경우에는 보의 춤을 하중을 잘 검토하여 정하여야 한다.
이를 등한시하는 설계나 시공을 종종 접하게 되어 깜짝 깜짝 놀라는 경우가 있어 안전에 구조 설계자들이 우려하고 있다.
이러 전이보인 경우에는 더 상세한 구조 검토가 필요하다.
여하튼 이럴 경우에는 경간을 10미터 이내로 하는 것이 좋으며 전이보의 크기는 일반보의 크기에 1개층당 10센티정도의 보의 춤이 추가 시키는 것이 좋을 듯하다
그러나 이런 전이보 구조는 전이보의 부실이 전 구조물의 약화로 되기 때문에 개인적인 의견으로는 전이보 구조는 피했으면 한다.
그리고 보의 춤이 결정이 되었다면 보의 폭을 정하여야 하는데 나의 경험으로는 보의 춤의 2/3에 상황에 따라 다소 적거나 약간 크게 하면 적절하리라 판단한다. |
