강도설계법으로 설계 시 고정하중에 의하여 5kN·m, 활하증에 의하여 10kN·m의 모멘트를 받는 단철근 직사각형보의 소요 모멘트 강도(Mu)를 구하면?
- 18.3kN·m
- 20.3kN·m
- 22.0kN·m
- 24.3kN·m
정답과 해설 보기
정답 ③ · 강도설계법에서 소요 모멘트 강도를 구하는 계산 문제이다. 소요강도는 하중계수를 적용한 계수하중에 의한 단면력으로, 고정하중에는 1.2, 활하중에는 1.6을 적용한다.
개념 한 쪽
건축구조 설하중 산정 — 하중계수와 용도별 활하중
건축구조 설계에서는 각종 하중을 설계하중으로 변환하여 안전여유를 확보한다는 점을 이해해야 한다.
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시험에 이렇게 나온다
출제기준 단원 「설하중 산정」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 하중계수 적용 계산 | 1 | 고정하중과 활하중에 계수를 적용하여 설계값을 계산하는 능력 평가 |
| 구조계획 원리 확인 | 1 | 수평하중 저항 요소 배치 등 구조계획의 기본 원칙에서 오답을 찾는 능력 |
| 하중 산정 항목 구분 | 1 | 풍압력 산정에 직접 관계없는 항목을 가려내는 능력 |
뜻
설계에서는 실제 작용하는 하중에 안전계수를 곱하여 '계수하중' 또는 '소요강도'로 환산한다는 원리를 적용한다. 고정하중에는 계수 1.2를, 활하중에는 계수 1.6을 기본적으로 적용한다.
활하중의 기준값은 건물의 용도별로 정해진 표준값을 사용한다. 예컨대 일반사무실은 2.5kN/m², 교실은 4.0kN/m², 백화점 1층은 5.0kN/m², 서고는 6.0kN/m²와 같이 용도에 따라 상대적으로 큰 값이 배정한다.
하중 조합은 설계의 상황에 따라 고정하중과 활하중을 정해진 계수로 가중하여 합산하는 방식으로 수행한다. 또한 특정 설계 문제에서는 풍하중 등 추가 하중에 대해 별도의 계수를 적용하여 소요강도를 산정한다.
설계 계산에서 실수로 계수 적용을 누락하거나 계수 값을 혼동하면 잘못된 설계하중을 산정하게 되므로 계수(예: 고정 1.2, 활 1.6)를 우선적으로 확인해야 한다.
예제
강도설계법에서 고정하중으로부터 5kN·m, 활하중으로부터 10kN·m의 모멘트를 받는 보의 소요 모멘트를 계산하면 다음과 같다. 고정하중에는 1.2를 곱하고 활하중에는 1.6을 곱하여 합산하므로 Mu = 1.2×5 + 1.6×10 = 6 + 16 = 22.0kN·m가 되어 보의 소요 모멘트 강도는 22.0kN·m가 된다.
또 다른 예로 고정하중 5kN/m²와 활하중 3kN/m²인 슬래브의 계수하중은 고정 1.2, 활 1.6을 적용하여 1.2×5 + 1.6×3 = 6.0 + 4.8 = 10.8kN/m²가 된다.
대표 기출 3문항
구조설계 단계에서의 구조계획 과정 중 틀린 것은?
- 건축물의 용도, 사용재료 및 강도, 기반특성, 하중조건 등을 고려한다.
- 기둥과 보의 배치는 기둥간격 및 층고, 설비계획도 함께 고려한다.
- 지진하중이나 풍하중 등 수평하중에 저항하는 구조요소는 입면상 균형을 배제하고 평면균형을 고려한다.
- 구조형식이나 구조재료를 혼용할 때는 강성이나 내력의 연속성뿐만 아니라 사용성에 영향을 미치는 진동에도 미리 대비한다.
정답과 해설 보기
정답 ③ · 구조설계 단계의 구조계획 과정에서 틀린 내용을 고르는 문제이다. 구조계획에서는 건축물의 용도, 사용재료, 기반특성, 하중조건을 종합적으로 고려하고, 기둥과 보의 배치 시 기둥간격, 층고, 설비계획을 함께 검토한다.
건축물 전체에 작용하는 풍압력의 크기를 산정할 때 관계 없는 것은?
- 풍속
- 건축물의 높이
- 건축물의 형태
- 건축물의 중량
정답과 해설 보기
정답 ④ · 건축물에 작용하는 풍압력 산정과 관계 없는 요소를 고르는 문제이다. 풍압력은 q=1/2ρV² 형태의 동압에 풍속, 건축물의 높이(풍속의 높이별 변화), 건축물의 형태(풍력계수·형상계수) 등이 반영되어 결정된다.
풍압력은 공기 흐름과 구조물 형상에 의해 결정되므로, 구조물 자체의 중량(질량)은 풍압력 산정 공식에 직접 포함되지 않는다.
자주 묻는 물음
- 설계하중을 구할 때 고정하중과 활하중의 계수는 무엇인가요?
- 강도설계법에서 고정하중에는 1.2를, 활하중에는 1.6을 곱하여 계수하중을 산정한다는 점을 기억한다.
- 활하중 기준값은 어떻게 적용하나요?
- 활하중은 건물 용도별 표준값을 사용하며, 예컨대 일반사무실 2.5kN/m², 교실 4.0kN/m², 백화점 1층 5.0kN/m², 서고 6.0kN/m²로 구분되어 적용한다는 점을 기억한다.
- 풍하중 등 기타 하중은 어떻게 포함하나요?
- 풍하중 등은 별도의 계수(예: 0.5 등 설계기준에 명시된 값)를 적용하여 기본 조합식에 더하여 소요강도를 산정하는 방식으로 포함한다.
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