Trevi drinker

들어가면서 지난 챕터 2.1 평형 편에서는 구조 설계의 최종 목표인 평형에 대해서 알아보았다. 이번 챕터에서는 평형과 씨실과 날실처럼 항상 같이 다니는 두 개념인 변형과 파괴에 대해서 알아보려고 한다. (1) 변형 물리학의 바탕이 되는 에너지 보존 법칙에 따라 어떤 부재에 힘이 가해진다면, 가해진 힘은 어떻게든 다른 형태로 보존이 된다. 예를 들어 스프링을 눌렀을 때, 누르는 힘은 스프링이 작아지면서, 즉 형태가 변화하면서 힘을 형태 안에 보존한다. 마찬가지로 구조 부재가 변형을 한다는 것은 힘을 받고 있고, 힘에 저항하는 형태라는 것이다. 구조설계에서는 부재가 자신을 변형함으로써 가해진 하중을 견딜만하도록 부재를 설계한다. 변형의 정도를 잘 조절하는 것은 효과적인 구조 설계의 핵심이다. 변형을 최대한 ..

들어가면서 1.2 챕터에서는 앞서 배운 개념인 하중, 응력, 반력의 개념의 종착지가 어디인지 알아본다. 구조물에 가해지는 외적인 힘을 하중이라고 했다. 하중에 저항하여 구조물 내부에서 응답하는 힘이 응력이다. 응력은 최종적으로 지반의 반력이 받아준다. 그리고 이러한 힘의 흐름을 보이며 그 과정에서 재료들이 스스로도 파괴되지 않을 때, 그런 건물을 보며 우리는 평형을 이루고 있다고 말한다. 평형은 구조 설계의 최종 목표이다. (1) 평형의 종류 동적 평형: 움직이면서 평형을 이루는 상태를 동적 평형이라고 한다. 예를 들어 자전거를 타는 것이나, 비행기가 하늘을 나는 것, 태양과 지구의 사이도 동적 평형 상태이다. 비행기의 경우를 좀 더 자세히 살펴보자. 비행기가 난다는 것은 비행기를 땅으로 끌어내리려는 중..

들어가면서 이제 챕터 1.1의 마지막 개념 반력이다. 하중과 응력에 비해 간단하다. 앞서 구조물이 세워지면 반드시 하중의 도전을 받고, 그리고 하중을 내부에서 소화하거나, 붕괴하거나 두 가지의 선택지가 존재한다고 했었다. 구조물이 하중을 견디면서 발생하는 힘이 응력이라고 했는데, 발생한 응력이 최종적으로 도착하는 목적지가 있다. 바로 구조물이 올려져 있는 지반, 즉 땅이다. 건물이 잘 버티며 서있다는 것은 외부 하중의 총합과 땅이 받아주는 힘의 총합이 같다는 것이다. 그렇다면 지반은 어떻게 건물이 꺼지지 않게 받아주고 있을까? 바로 지반에 반력이 작용하기 때문이다. (1) 반력의 정의 반력이란 지반에서 그 하중에 평형을 이루는 반대의 힘을 뜻한다. 따라서 반력은 하중 만큼 발생하게 된다. 응력이 구조물의..

들어가면서 이제 하중이 무엇인지에 대해 알았다. 그다음으로 중요한 구조 계산의 기본기는 무엇일까? 바로 응력이다. 응력은 영어로는 스트레스라고 한다. 스트레스가 외부 상황에 의해 우리가 받는 피로라고 한다면 좀 더 직관적인 용어라고 할 수 있겠다. 하중이 외부에서 구조물에 전달된 힘이었다면, 구조물은 전달된 힘을 어떻게든 처리해야 하는 상황이다. 이 상황에서 구조물이 선택할 수 있는 선택지는 두 가지이다. 하나는 견디는 것이고, 다른 하나는 붕괴되는 것이다. 만약 구조물이 견딘다고 생각을 해보자. 이 선택지에서 구조물은 어떤 상태인 걸까? (1) 응력의 정의 구조물은 외부로부터 받은 하중을 내부에서 소화하여 최종적으로 힘이 전달되어 해소되도록 열심히 일하고 있는 중일 것이다. 이렇게 내부에서 힘을 소화하..

들어가면서 모든 건축 구조 계산의 가장 첫 단추는 하중을 구하는 것이다. 건물에는 여러 하중이 작용한다. 건축 구조를 계산할때는 건축물에 작용하는 여러 하중들을 도식화하고, 재조합하는 작업이 필요하다. 그러나 건축물의 파사드에 작용하는 하중은비교적 간단한 편이다. 밑에서 다루겠지만, 파사드 설계시에 주로 고려하는 하중은 자중과 풍하중 정도이다. 지붕을 설계할때는 설하중도 고려한다. 최근에는 내진설계가 일반화됨에 따라 파사드의 내진 설계 또한 법적으로 요구하고 있다. 이때는 지진하중을 생각해야 한다. 이번 글에서는 건축물의 구조 계산시에 가장 기초가 되는 하중의 정의와 종류에 대해서 개괄적으로 알아본다. 매뉴얼의 1번 챕터는 뒤이어 나올 2,3번 챕터의 기본기라고 생각하면 된다. (1) 하중의 정의 하중은..