[가설구조물] 가설구조물(假設構造物)의 구조계산 진행방법

첫번째 글에서 가설구조물(假設構造物)의 구조계산(構造計算)은 가설계획을 최적화하기 위한 반복적인 과정이라고 하였습니다. 그렇다면 이 반복적인 구조계산에는 어떤 것들이 있는지에 대한 것을 살펴볼까 합니다. 

[가설구조물] 가설구조물(假設構造物)의 정의, 종류, 구조계산 필요성

목차
1. 하중계산 (荷重計算)
 1) 연직하중 (鉛直荷重)
 2) 수평하중 (水平荷重)
2. 응력,변형계산 (應力,變形計算)
3. 단면계산 (斷面計算)
 1) 휨모멘트
 2) 전단력 (剪斷力)
 3) 인장력 (引張力)
 4) 압축력 (壓縮力)
 5) 휨모멘트와 압축력의 조합응력(組合應力)
 6) 휨모멘트와 인장력의 조합응력(組合應力)
4. 접합부(接合部)의 계산(計算)
5. 허용응력도(許容應力度)    

 

구조계산을 위한 진행방법은 목차와 같이 진행된다고 볼 수 있다. 하중의 계산, 응력, 변형을 계산하고 단면을 계산한다. 부재의 접합부를 검토하고 허용응력도로 최종적인 종지부를 찍는다. 

실제로 구조계산서가 실린 보고서 페이지 (캡쳐:YangDaddy)

하중계산 (荷重計算)

가설구조물에 작용하는 하중은 일반적으로 표, 제품 카달로그, 법규, 규준에 따라서 정하거나 가정하여 진행을 합니다. 그런 일련의 하중종류는 크게 2가지로 나뉩니다. 연직하중(鉛直荷重)과 수평하중(水平荷重)입니다.

 

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연직하중 (鉛直荷重)

1) 고정하중 (固定荷重)

일반적인 구조계산서에서 사용하는 가장 첫번째 하중은 고정하중입니다. 가설구조물 자중(自重)을 말합니다. 대략적인 표나 catalog, 비중 등에 의해서 산정이 됩니다. 이러한 고정하중에 대한 산정을 위해서는 각 부재의 단위중량이나 기본 데이터들을 많이 가지고 있는 것이 편리합니다. 

 

2) 적재하중 (積載荷重)

적재하중은 말 그대로 사람이나 물품, 중기, 차량 등의 중량을 말합니다. 이 부분이 상당히 중요하게 작용하는 경우들이 많습니다. 또한 이러한 적재하중이 누락이 되어서 가설구조물의 안전성에 큰 영향을 미치는 경우도 많습니다. 꼭 꼼꼼하게 확인하고, 적용하는 것이 좋습니다. 구조계산을 할 경우는 최악의 경우를 생각해서 해야 하기 때문에 상당히 중요합니다. 

 

3) 충격하중 (衝擊荷重)

충격하중은 콘크리트를 타설하거나 중기 작업시에 생기게 됩니다. 통상적으로 적재하중의 10%~50%를 사용하는데, 이에 대한 자세한 내용은 적용 설계기준이나 법규를 따라야 합니다. 정해진 법은 없지만, 최소한의 규정에 부합되도록 산정하여야 합니다. 

 

4) 적설하중 (積雪荷重)

적설하중은 적설의 단위중량에  그 지방의 수직(垂直) 최심적설량(最深積雪量)을 곱한 것이라고 합니다. 시공시기나 지역에 따라서도 고려가 되어야 합니다. 

*적설의 단위중량(적설량 1cm에 대하여) : 일반지역 (2kg/㎡), 다설지역 (3kg/㎡)

 

수평하중 (水平荷重)

1) 측압 (側壓)

측압의 종류는 다양합니다. 기둥이나 벽거푸집에 작용하는 콘크리트의 측압일 수도 있습니다. 흙막이벽에 작용하는 토압이나 수압 등이 고려되는데 이러한 측압은 현장의 상황이나 시공조건 등에 따라서도 다르므로 개략적으로 결정하는 것은 곤란합니다. 그나마 콘크리트에 의한 측압은 예측하기가 쉽지만, 토압이나 수압의 경우는 실제로 모든 곳을 다 측정할 수 없기 때문에 불확실성을 감안한 결정이 필요하기 때문에 항상 주의를 기울여야 합니다. 

 

2) 풍하중 (風荷重)

풍하중 P는 속도압 q에 풍력계수 C를 곱하여 구합니다. 식은 아래와 같습니다.

단,

P : 풍하중 (kg)

C : 풍력계수

q : 속도력 (kg/㎡)

A : 수직면적 (㎡)