세 번째 시간입니다.

이번에는 구조 시스템 얘기를 해볼까 합니다. 
그 전에 좋은 구조에 대해 잠깐 얘기 해볼까요?

좋은 구조는 무엇일까요?
많은 정의가 있겠지만 이렇게 시작해볼까 합니다.

힘의 흐름이 자연스러운 구조 

어떤까요?
너무 추상적인가요?

자연에서 받는 힘 (하중의 포괄적인 의미)을 구조물이 자연스럽게 흘러가도록 흐르게 하는 것이것이 구조기술자가 하는 일 입니다.

이전 시간에
구조물의 능력 Capacity을 이야기했는데요.
좋은 구조물의 능력은 이 힘을 자연스럽게 흐르게 하는 것입니다.

자연스럽게 힘이 흐를수록 좋은 구조라는 것입니다.

여전히 복잡하신가요??

힘이 부재를 따라 흘러가다가 어느 순간 턱!하고 막히면 그 부분에서 많은 능력을 요구하게 되고 그것을 만족시키키 위해 부재는 커지게 됩니다.

그러나 자연스럽게 힘이 흘러 지반으로 전달 된다면 그 부재는 본인의 역할을 잘 할 수 있는 능력만 있으면 되는 것이죠.

여기서 '능력' 이라는 것을 얘기 했는데요. 능력을 나타내는 지표는 세가지가 있습니다.
바로 강성, 강도, 연성 입니다.

강성은 '변위와 힘이 있으면 얼마나 변형하기 힘든가' 이고 강도는 '얼마만큼 힘을 받을 수 있는가' 이고  연성은 '얼마만큼 변형할 수 있는가' 입니다.

위의 그래프에서 강성 부분의 기울기가 클수록 강도 값의 위치가 높으면 높을 수록 연성 위치까지의 변위 길이가 길면 길수록 능력이 좋다고 말할 수 있습니다.

그럼
강성, 강도, 연성 이 세가지 지표가 어떤 형태로 발휘를 하느냐 하면 바로 시스템이라는 것으로 능력을 발휘합니다.

 중간정리를 하면 구조 시스템! 좋은 구조 시스템! 이라는 것은 힘이 자연스럽게 흐르게 하기 위해 힘을 받는 부재의 능력(강성,강도,연성)을 잘 발휘 할 수 있도록 만든 것 입니다.
(시스템의 세부적인 종류와 특징은 다음에 다루겠습니다~)

다양한 구조 시스템을 네 가지로 카테고리를 분류하면  전단벽, 골조, 이중골조, 가새입니다.

여러 가지 조합된 시스템이 있지만 우리는 크게 이 4가지로 분류를 할 수 있습니다.

이 시스템은 각각 특징이 있는데 시스템 성능이 좋은 순서는 가새 > 이중골조 > 골조 > 전단벽 시스템 순입니다. 가새 시스템이 상대적으로 가장 성능이 좋습니다.

좋다는 말의 의미는 무엇입니까?
앞서 언급했듯이 강성이 강하고 강도와 연성도 좋다는 겁니다.

시스템에서 좋다는 것을 구분하는 것은 간단합니다.
힘을 받을 수 있는 부재의 능력이 좋다는 것을 의미합니다.

             전단벽-골조 상호작용

참고로
슬라브는 힘에 저항하는 부재가 아닙니다.
힘에 저항하는 부재가 아니고 힘을 전달하는 부재 입니다.

그래서 능력을 발휘하는 부재가 내력벽은 벽 밖에 없습니다.
일반적으로 다세대 주택과 다가구 주택 및 아파트가 이에 속합니다.
그리고 1층에 필로티가 있는 다세대 주택도 내력벽시스템입니다.

골조는 기둥, 보, 접합부가 있습니다.
소규모 창고와 같이 가새나 전단벽이 없고 기둥과 보로 이루어진 건물을 말합니다.

이중 골조와 전단벽-골조 상호작용은 벽, 기둥, 보, 접합부가 있습니다.
대부분의 사무실 건물이나 근린생활시설 건물은 엘리베이터와 계단실이 벽이고, 기둥과 보로 이루어져 있기 때문에 이에 속합니다.

이번에는  아주 수박 겉핧기 식으로 구조시스템을 알아봤습니다.
각 구조시스템들이 가지는 많은 특징은 하나씩 차근차근 알아가도록 하겠습니다.

기억하실 것은 능력을 나타내는 지표와 이 능력을 잘 발휘 하도록 하는 것이 좋은 시스템이라는 것 입니다.

이번 시간을 통해 건축물의 시스템을 알지 못하더라도 형상이나 부재들을 보면서 눈으로 부재를 따라 하중을 보냈을 때  그 흐름이 자연스럽다면 그 건축물은 좋은 시스템을 가지고 있다고 생각 할 수 있고 어딘가 어색하게 흐르거나 흐름이 막힌다면 좋지 않은 시스템으로 건축물이 많은 부담을 가지고 있겠다는 생각을 할 수 있는 안목을 가지게 되셨습니다.

이제 구조 설계에 조금 가까워 지셨나요?
다음 시간에는 내진설계의 철학에 대해 알아보겠습니다.

구조설계 이야기는 계속됩니다~

(주)마이다스아이티 │ 기술연구팀