두 번째 시간입니다.

구조설계에는 수 많은 공식들이 있습니다. 구조전문가들도 어려워하고 고통스러워하는 수 많은 식들이 있죠~

만약 그 많은 식 중에서 구조설계의 개념을 가장 잘 포괄하고 있는 단 한 가지 식만 얘기하라고 한다면 딱! 한가지 부등식이 있습니다.

이름하여 구조설계부등식~~!!

해석해보면 "요구량" 보다 "능력"이 크도록 한다. 는 것입니다.

어려운 의미는 아니죠~? 어쩌면 당연한 것 일 수 있습니다. 당연한 것을 나타내는 이 부등식이 구조설계의 핵심입니다.

이 부등식은 건물이 존재하는 동안에 (건물의 생명을 일반적으로 50년으로 봅니다.) 항상 만족 시키고 유지되어야 될 공식입니다.

이 부등식이 같거나 "요구량"이 커지면 건축물의 생명은 다하게 됩니다. 이 부등식을 유지하는 것은 구조설계 뿐만 아닙니다.  건축물의 일생 동안 리모델링, 안전진단, 유지보수, 증개축, 개보수 등의 다양한 상황이 있을 텐데 이 모든 상황에서 관련된 전문가들이 하는 일이 무엇이냐? 라고 물었을 때 바로 Demand와 Capacity 간의 부등식을 유지하는 일 이라는 것입니다.

건축물의 입장에서 봤을 때
Demand 는 자연 상태에서 받을 수 있는 자연의 힘이고
Capacity 는 건축물, 구조물에 요구되는 힘 입니다.
좀 더 구체적으로 보면 다음과 같습니다.

이전 이야기(첫 번째 만남 - 하중)에서 말했던 하중이 Demand로 작용됩니다. 하중은 구조물에 외력으로 작용하고 외력은 구조물에 내력으로 나타나고 이 내력을 "응력"과 "변위"라는 형태로 저항하게 됩니다.

구조설계는 응력과 변위 두 개의 변수를 가지고 설계합니다. 그래서 구조설계를 하기 위해서는 응력과 변위값이 필요합니다.

아주 단순한 건축물은 수 계산이 가능하지만 우리가 설계하는 일반적인 건축물이라면 응력과 변위를 수 계산으로 구하는 것은 쉬운 일이 아닙니다.

때문에 현재 구조설계는 구조해석프로그램을 이용하여 응력과 변위를 산정합니다. 더 나아가현재는 응력과 변위산정에만 그치지 않고 그 값을 이용한 구조설계까지도 프로그램을 통해 수행할 수 있습니다.

정리해볼까요? 오늘은 구조설계의 핵심이라고 할 수 있는 구조설계부등식에 대해 알아보았습니다.

Demand < Capacity

다음시간에는 응력과 변위의 능력을 발휘하는 Capacity의 정체!  구조시스템에 대해 알아보겠습니다.

(주)마이다스아이티 │ 기술연구팀