September rain

지붕은 집을 이루는 가장 기본적인 요소이다.

어떤 것을 우리는 지붕이라고 부를까?

오브젝트 지향적으로 한번 생각해보자.

한국의 한옥의 지붕은 흙과 나무로 만들어졌다.

한반도의 흙은 주변에서 쉽게 구할 수 있고, 품질이 우수하여, 지붕, 벽, 바닥 한옥에서 다양하게 쓰이고 있다.

흙은 그 자체로 무게가 상당하여, 그것을 받치는 나무들 또한 커지게 됐다.

나무가 많으면 나무로, 돌이 많으면 돌로 만드는 그 집을 구성하는 재료에는 그곳의 지역성을 담고 있다.

그 뿐만아니라, 기후 환경 사회적 문화적 요구에 맞춰 그 때의 순간을 담고 있다.

그 재료의 한계는 쓰임의 방법에서 그럴만한 이유가 있다.

다시 한옥으로 돌아와 보자, 한옥은 흙의 무게와 그 것을 받치고 있는 나무들로 인해 육중한 지붕을 가지고 있다.

이것이 한옥이 가지고 있는 특성이다.

흙으로 기와를 만들고 물을 흘려보낸다.

그 방식은 가장 효율적이게 변해왔다.

지붕은 그 이유를 이야기하고 있다.

-> 김광현교수님의 강의를 보고 쓴 글.

1. 전기공사 공종
- 수변전설비 : 차단기, 변성기, 변압기, 배전반, 발전기,  UPS
- 기계실 동력설비 : MCC, Motor, Pump, Fan, Valve
- 전력 간선설비 : 분전반, Cable Tray, BUS DUCT, Cable, Raceway
- 전등설비 : 실내조명, 옥외조명, 터널조명, 공장조명
- 전열설비 : 냉장고, 세탁기, 에어컨, TV등 가전기기
- 접지설비 : 전력용, 통신용, 피뢰설비용
- 피뢰설비 : 낙뢰보호
- 태양광 발전설비 : 태양광, 태양열, 지열
- 헬리포트설비 : 헬리콥터 착륙용 조명설비
- 항공장애등 설비 : 항공기 비행 안전조명

2. 정보통신공사 공종
- 전회공사 : 유선전화, 무선정화, 인터넷 전화
- 정보통신공사 : 데이터통신, 인터넷, 허프, 서버
- TV설비공사 : 공중파, 위성, DMB
- CCTV 설비공사 : CCTV
- Home network : Smart home 설비
- 주차관제설비 : 주차게이트, 요금정산시스템
- 출입통제설비 : 출입게이트, 출입카드, 지문인식, 정맥인식
- 비상벨 설비 : 비상벨, 경광등, 사이렌
- 이동통신중계설비 : 지하중계설비, 지상중계설비
- 원격검첨설비 : 전력, 수도, 온수, 난방, 가스

3. 소방(전기)공사 공종
- 자동화재탐지설비 : 차동식, 정온식, 연기식, 감지기, 수신반, 중계반
- 피난유도등설비 : 유도등, 유도표지
- 화재경보설비 : 사이렌, 경종
- 소방용 비상전원설비 : 비상콘센트
- 무선통신보조설비 : 소방활동용 무전용
- 비상방송설비 : AMP,스피커, 중계설비

4. 전기, 통신, 소방설비를 위한 건축구획
- 전기실 : 수전설비, 변전설비, 배전설비, 접지설비, 발전기, UPS
- 기계실 : MCC, Pump, Fan, Boiler, 열교환기
- 중양관제실 : 전력, 엘리베이터, 주차관제, CCTV, 비상벨, 화재, 전등제어, 원격검침
- MDP실 : 유선통신 배선반, 데이터통신 배선반, 광통신 배선반, 이동통신 배선반
- EPS/TPS : 전력 입상 간선, 부전반, Cable Tray, 통신 입상 간선, 배선반
- 엘리베이터 기계실 : 제어반, 권상기, 안전장치

5. 건축/전기 공종 간 협업 필요 항목
- 장비반입구, 반입경로 확인
- 침수방지
- 차량통로 및 주차구역 (법규 충족을 위한 전기시설물의 설치 높이)

6. 하자 예방 포인트
- 옥상 구조물의 결로방지
- 옥외 인입부의 침수방지
- 균열방지
- 결로 방지
- 관통부위 슬리브
- 방수 - 옥내외 연결부 배관, 배선의 방수
- 침수방지 - 전기실, 통신실 등

흙깍기 공사관리
1) 흙깍기 사면의 붕괴
- 사면의 활동력이 전단강도보다 클 때
- 대책 ->보호(억제)공법, 보강(억지)공법
2)암반사면의 안전성
- 불연속면의 구조 및 기하학적 역학적 특성에 좌우
3)흙깎기 사면 보강 사례
- 흙깎기 지질 변경, 터널 갱구부 사면
4)흙깎기 보강 주요 공법
- 억지말뚝, Soil Nailing, Rock Bolt, Anchor

흙쌓기 공사 관리
1)연약한 원지반의 특성
- 토질별 특성
- Heaving
- 잔류 침하
2) 현장 다짐도 관리
- 평판재하시험
- 들밀도 시험
- Proof Rolling
3) 암버럭 흙쌓기
4) 보강토 옹벽쌓기

앝은 기초의 지지력
1) 평판재하실험(PBT)
- 지반파괴기준 지지력
- 허용침하량기준 지지력
2) Scale Effect
- 기초에 작용하는 하중영향 범위
- 부동침하

깊은 기초(말뚝)
1) 시공 단계별 유의사항
- 항타준비
- 시항타
- 동재하 시험(PDA)
- 본 항타 및 항타 종료
2) 정재하시험
3) 보조 말뚝

흙막이 분류
- 버팀대(Strut)지지
- 앵커 지지
- 무 지보

불안정 특성
- 보일링(Boiliing)
- 파이핑(Piping)
- 히빙(Heaving)
- 라이징(Rising)
- 근입 깊이 부족

흙막이 품질관리
- 사전준비
- 흙막이 벽체(충북한 근입 심도, 연직도 등)
- 흙막이 근입 깊이 부족시 대책
- 흙막이벽 배면 침하 원인과 대책
- 차수 흙막이 piping 
- 흙막이 시공성 개선 변경
- 흙막이 계측관리(정보화 시공)

1) 자주 발생하는 지진
  사용한계상태설계 -> 즉시 사용가능
2) 가끔 발생하는 지진
  손상한계상태설계 -> 부분파괴
3) 매우 드물게 발생하는 지진
  붕괴한계상태설계 -> 구조물 붕괴방지

진도 - 상대적 개념의 지진크기(지역에 따라 크기가 다름)
규모 - 지진에너지의 절대적 크기 

구조물에 손상을 주는 지진파 형태
1) 지진파 진폭
- 최대지반가속도의 크기와 최대지반가속도 발생 시점
2) 유효파 지속시간
3) 진동수 성분

내진설계기준
- 진도 7~8, 규모 5.5 ~6.0을 기준으로 한다. 

지진해석법
1. 등가정적해석법
- 1차모드만 고려한 해석
2. 동적해석법
2.1 응답스펙트럼 해석법 
- n개의 다자유도를 가진 건물의 동적거동 해석
2.2 시간이력해석법
- 지지파를 그대로 구조물에 적용하는 설계

지진하중 산정시 고려사항

1.1. 지진위험도
- 지진구역계수 1 :0.11, 지진구역계수: 0.07
- 유효지반가속도 = 지진구역계수 x 2.0 (2400년 재현주기 위험도 계수)
- 서울지역은 최소 0.176을 적용해야함
1.2. 지반특성
- 지반의 성질에 따라 구조물의 거동에 차이가 큼
- 지반의 전단강성과 관계가 있다.
- 대상건축물의 완공 후 지표면 기준
건축물의 특성에 따른 지반 분류 수정
- 기반암 깊이가 3m미만인 경우 S1지반으로 볼 수 있다.
- 기반암의 위치가 기준면으로부터 30m초과하는 경우 상부에 30m에 대한 평균 전단파속도를 토층의 평균전단파속도로 볼 수 있다.
- 대상지역의 지반을 분류할 수 있는 자료가 충분하지 않고 지반의 종류가 S5일 가능성이 없는 경우에는 지반종류 S4를 적용 할 수 있다.
* 지반조사를 후행하는 경우 S4로 설계하여 진행하는 경우가 많다. 미리 지반조를 하면 대지상태가 좋은경우 내진설계를 작게 볼수도...
1.3. 설계스펙트럼 가속도 결정
- 건물의 주기가 길어질 수록 가속도가 작아진다.
- 건물의 주기가 짧으면 지진하중이 커진다.
- 유연한 건물이 중요~!

2.1. 건축물의중요성
중요도에 따라 계수를 곱한다. 
가속도와 건축물의 중요성에 따라 내진등급을 산정
내진설계등급 A->B->C->D 에 따라 자세한 해석이 필요
2.2. 구조물의 형상
비정형에 따른 내진설계

특별지진하중
- 필로티등과 같이 강도나 강성이 급격히 변하는 구조

2.3 구조물의 연성(건축물 내진설계기준(KDS 41 17 00)6,지진력저항시스템)
반응수정계수(R)
- 보통모멘트골조 < 중간모멘트골조< 특수모멘트 골조 순에 따라 반응수정계수가 크다
시스템초과강도계수(Ω)
- 재료의 초과 강도 반영
- 설계 하중계수 및 강도저감계수 적용
- 초과단면 선택
변위증폭계수(Cd)

3. 등가정적해석법
3.1.구조물의 고유주기
- 약산식 Ta=0.1초 (N= 층수)
- 암반지반의 고유주기 0.1~0.5
3.2. 밑면전단력(V) 산정
V=Cs * W (Cs=지진응답계수, W= 고정하중과 유효건물중량)
3.3. 지진력의 연직분포
- 밑면전단력을 수직분포시킨 층별 횡하중 고려
3.4. 수평전단력 분포
3.5. 전도모멘트
3.6. 층간변위 결정과 제한
- 내진등급에 따라 변위 허용

구조안전 및 내진설계 확인서
모든내용 확인가능

장기하중(연직하중)
1)고정하중
2)활하중

단기하중(횡하중)
1)적설하중
2)풍하중
3)지진하중

하중조합
1.4(D+F)
1.2(D+F+T)+1.6L+0.5(Lr or S or R)
1.2D+1.6(Lr or S or R)+(1.0L or 0.65W)
1.2D+1.3W+1.0L+0.5(Lr or S or R)
1.2D+1.0E+1.0L+0.2S
0.9D+1.3W
0.9D+1.0E

*지진하중은 극한강도로 설계되어 1.0을 적용

고정하중(D,Dead Load)
- 비교적 정확한 값을 구할 수 있어 1.2에 해당하는 계수만 더한다.

활하중(L,Live Load) (KDS 41 10 15 건축구조기준 설계하중)
- 진동에 충격에 의한 증가
- 칸막이벽에 대한 하중 1kN/m² 증가 ,기본활하중 값이 4kN/m² 이상인 경우 제외
- 활하중 저감계수(C)

적설하중
- 0.5kN/m² 수도권
- 평지붕 적설하중 (Sf)=기본지붕적설하중0.7x노출계수x온도계수x중요도계수x기본지상적설하중
- 0.6kN/m² 지붕활하중 최소값

풍하중
- 주골조설계용 수평풍하중(풍방향풍하중, 풍직각방향풍하중, 비틀림풍하중)
- 지붕풍하중
- 외장재설계용 풍하중

설계속도압 산정

설계풍속 산정(Vh)=기본풍속x풍속고도분포계수로 기준높이 H에서의 값x지형계수x건축물중요도계수
- 서울 26 m/s

라멘구조
바닥 -> 보 -(접합부)> 기둥 -> 기초

벽식구조
바닥 -> 콘크리트벽 -> 기초

무량판구조
바닥 -> 기둥 -> 기초

횡하중 저항방식에 의한 구조의 분류
1) 내력벽 시스템 ->가변성이 없다.
2) 모멘트저항골조 시스템 (Moment Resisting Frames) ->접합부에 대한 관리 중요.
- 특수모멘트 골조 연성모멘트골조 상당한 비탄성변형을 수용
- 중간모멘트 골조 연성모멘트골조 제한된 비탄성벼녛을 수용
- 보통모멘트 골조 최소한의 비탄성변형을 수용

3) 건물골조시스템 
4) 이중골조시스템
5) 철근콘크리트 보통 전단벽-골조 상호작용시스템
6) 기타 구조 시스템

수직응력(Strees,σ)시그마
외력이 자가용하는 물체 내에 단위면적당 작용하는 힘
응력은 반드시 재료의 강도보다 작아야한다.

수직변형률(Stain,ε)입실론
물체의 형상이 변화한양을 원래크기로 나눈값
단위가없음

프와송비(ν,) 프와송비(m)
하중직각방향 변형률/하중방향 변형률
- 강재의 프와송비 3~4
- 콘크리트의 프와송비 6~12

점B(항복점) _ 항복강도
점D _극한강도
기울기_탄성계수

탄성영역 ->소성영역 -> 변형률 경화영역 -> nacking
연성: 항복이후 파괴시까지 버티는 능력 
인성: 흡수할수있는에너지의 크기
  *강도가 커지면 연성은 줄어든다

1) 탄성 하중을제거 했을 떄 재료가 원래의 치수로 되돌아가는 성질
2) 소성 물체에 항복 이상의 외력을 가하면 변형하고 외력을 제거해도 원래의 형상으로 되돌아가지 않는 성질
3) 항복 응력의 증가없이 변형만 증가하는 현상

강성: 변형에 대한 저항성질(상대적)
강도: 파괴에 대한 저항성질(절대적)

철근의강도
SD (fy=300MPa) Steel deformed-bar
HD (fy=400MPa) Hight-tension Deformed-bar
SHD (fy=500MPa) Super Hight-tension Deformed-bar
UHD (fy=600MPa) Ultra Hight-tension Deformed-bar

고강도철근 특성
- 항복강도 400MPa이상의 철근
- 철근의 강도가 좋아지면 연성이 줄어들기 떄문에 철근의 강도제한을 한다.
- 고강도 철근 배근시 이음길이 증가(콘크리트는 강도가 높아지면 이음길이 감소)
- 고강도 철근과 일반철근의 탕성계수(=강성)는 같다
- 소성흐름 구간이 작기때문에 취성 파괴에 주의

항복강도 상한값 규정
- 강종별 특성에 따라 120N/mm2을 더한 값으로 규정하여 콘크리트 구조물의 취성파괴 예방

구조용강재
H-300x150x6.5x9 (SM275C-TMC)
Steel Marine (용적구조용 압연강재)
275Mpa: 항복강도 기준
A,B,C,D :저온충격인성의 판단 기준
열처리여부: TMC(Thermo Mechanical Control):열제어 가공

변형(Deformation)과 변위(Displacement)와 처짐(Deflection)
변형은 모양이 변하는 것
변위는 위치가 변하는 것
처짐은 수평부재에 수직하중이 작용할때 수직방향으로 변위가 발생

EI=탄성계수x단면2차모멘트 (I=bh³/12)
wl=하중x길이

강접합:고정단 모멘트의 90% 미만발생
반강접합:고정단 모멘트의 20~90% 미만발생
핀접합:고정단 모멘트의 20% 미만발생

내진구조: 구조물이 견딜수 있게 설계하는것
제진구조 : 지진파의 영향을 최소하는구조
면진구조: 구조물과지반사이에 장치를하여 지진파에서 구조물이 면하는 구조

내진설계규정
1. 층수 2층이상
2. 크기
- 연면적 200m²
- 건축물 높이 13m 이상
- 처마높이 9m 이상
- 경간 10m 이상

1. 장주
- 단면의 크기에 비해 길이가 비교적 긴 압축재
- 단면의 압축응력도가 재료의 비례한도 이하에서 좌굴하는 압축재
- 좌굴강도는 재료의 강성에 관계하고 강도와는 무관
- 일반적으로 장주는 오일러하중이 적용
- 세장비로 판별

2. 단주
- 단면의 크기에 비해 길이가 짧은 기둥
- 압축력 작용시 좌굴이 발생하기 전에 재료가 항복
- 핵점안에 하중이 작용하면 전단면이 압축

3. 장주와 단주의 가장큰차이점
- 장주는 강성이 지배적
- 단주는 압축강도 지배적
- 장주와 단주의 판단이 먼저필요

모멘트
힘x거리

우력
동일한 평면 내에서 크기가 같고 방향이 반대인 한쌍의 힘

부재력(Member force)
1) 축방향력
인장력 +, 압축력 -

2) 전단력
부재를 이루는 각도가 변형(부재의 모양변화 발생)
시계방향 +, 반시계방향 -

3) 휨모멘트
부재는 휘어진다.

4) 하중,전단력,휨모멘트의 관계

- 휨모멘트->전단력->하중
- 전단력이 0인지점에서 최대휨모멘트
- 휨모멘트도의 기울기 = 전단력, 전단력의 기울기 = 하중
- 전단력도의 면적은 휨모멘트

구재부재
- 인장재:Brace
- 압축재:기둥,벽체
- 휨재:슬래브,보,기둥,벽체,기초

1) 효율성
인장재>=압축>휨재

2) 구조시스템
- 내력벽 시스템 = 슬래브 + 벽체 
- 모멘트-저항골조 = 슬래브 + 기둥 + 보 + 접합부 
- 이중골조 = 슬래브 + 기둥 + 보 + 접합부 + 벽체 
- 가새골조 = 슬래브 + 기둥 + 보 + 접합부 + 벽체 + 가새

구조계획순서

1. 구조물의 종류 결정
2. 구조물의 이상화
3. 하중설정
4. 단면모양과 크기
5. 단면력의 계산
6. 응력계산 (feed back 단면모양과 크기)
7. 처짐계산
8. 완료

구조설계법
Fck=P/A

1. 허용응력설계법(A.S.D)
- 재료의 강도에 SafeFactor적용
- 하중의 특성을 반영 할 수 없다.
- 극한상황의 재료거동을 알 수 없다.
- 안전률에 신뢰성이 없고 경험적이다.

2. 한계상태설계법(L.S.D)=극한강도설계법(U.S.D)=하중저항계수설계법(L.R.F.D)
1) 부재별 거동특성을 다르게 반영할 수 있다.(강도감소계수)
- 보:연성파괴(파괴영향 소)
- 기둥: 취성파괴(파괴영향 대)
2) 안전률을 세분화해서 적용가능
- 하중계수:1.2D+1.6L
- 강도감소계수: 압축재, 휨재 등

하중의 종류

1. 풍하중
2. 적설하중
3. 고정하중
4. 활하중
5. 지진하중

Pd(설계강도)=Φ(강도감소계수)Pn(공칭강도)