목조주택 구조 특성

목차

1.목조주택의 특징
2.건축재료로서 목재의 특징
3.목재와 주거환경
4.목조건축의 구조
5.목조주택에 사용되는 목재의 품등구분
6.설계하중
7.주택의 구조설계
8.구조설계의 원리
9.구조물로서의 목조주택
10.목조주택 구조특성

본문내용

용되어 휨과 축압축응력을 받으면 좌굴강성인자를 곱할 수 있도록 허용되어야 한다.
(거) 받침면적인자 - 부재의 끝부분에 임의의 길이를 갖는 받침이나 길이 6" 이상인 받침에 적용된다.
(3) 구조설계
위의 항에서 결정된 허용응력과 부재에 작용하는 응력을 비교하여 작용응력의 크기가 허용응력을 초과하지 않도록 부재의 수종, 등급, 치수, 간격 등을 결정하는 교정을 구조설계라 한다.
나. 하중-저항인자 설계법(Load and Resistance Factor Design;LRFD)
건축물에 대한 구조설계법의 표준은 전통적인 허용응력 설계법에서 하중-저항인자 설계법으로 옮겨지고 있는 추세이다. 아직까지는 두가지 방법이 모두 사용되고 있지만 후자에 대한 이론이 점차 정립되고 새로운 표준이 설정되면서 후자의 중요성이 강조되고 있다. 기본적으로 허용응력 설계법과 하중-저항인자 설계법 사이에는 큰 차이는 없다.
허용응력 설계법에서는 허용응력의 크기가 매우 낮게 설정되며 작용하중도 재료의 수명기간 전체에 걸쳐 작용하는 것으로 가정된다. 이와 같이 함으로써 건물의 안전성을 확보하고 경제성도 함께 추구하였다. LRFD에서도 기본적인 방법은 비슷하지만 여기서는 재료의 저항력과 인자의 곱이 작용하중과 인자의 곱보다 커야 한다.
설계과정은 LRFD와 ASD가 비슷하지만 가장 큰 차이는 LRFD에서 적용되는 저항과 하중값이 수치적으로 ASD보다 매우 크다는 사실이다. 저항값은 안전계수에 의하여 감소되기보다는 실제 시험값에 근사한 크기를 가지며 하중효과에도 1.2∼1.6 범위의 하중인자를 곱하기 때문에 그 크기가 증가된다. LRFD에서 저항은 어떤 부재의 하중지지성능을 나타내며 강도는 재료의 성질을 나타낸다.
(1) 하중조합과 하중인자 - 구조물의 설계에서는 하중인자와 하중조합들이 고려되어야 한다.
(2) 저항인자 - 다양한 재료의 사용에 신뢰성과 융통성을 부여하기 위하여 각 재료들의 저항값에는 적당한 저항인자가 사용된다. 저항인자는 언제나 1보다 작으며 그 값은 신뢰성 확보를 위하여 감소되어야 하는 저항의 크기를 나타낸다. 목질재료와 목재 결합부에 대한 저항계수는 각각의 하중 종류에 따라 다르며 저항인자들을 곱하여 줌으로써 해당 제품에 있어서 서로 다른 응력 형태에 대하여 비슷한 신뢰도를 얻을 수 있다.
(3) 시간효과인자 - LRFD에서 시간효과인자는 ASD에서의 하중기간인자와 비슷한 의미를 지니며 각각의 하중조합에 대한 값이 달리 적용된다. 이 인자들은 재료 강도의 변이, 단계적 하중모형, 피해의 누적효과 등이 고려된 신뢰성 분석에 근거하여 결정되었다. 표준강도값은 단기하중 시험에 근거한 것이므로 피해의 누적이 발생하지 않은 하중조합에 대한 값은 1.0이 된다. 시간효과인자는 충격하중이 주된 하중조합에 대하여 적용되는 1.25부터 영구적인 사하중이 주로 작용하는 하중조합에 대한 0.6까지의 값을 갖는다.
(4) 기본조건 - 기본조건은 대부분의 목제품이 사용되는 보호된 건물 내에서의 사용조건을 의미하며 이러한 조건에 합당한 경우에는 함수율, 온도 및 기타 처리에 대한 설계치의 조정이 요구되지 않는다. 함수율에 대한 기본조건은 ASD의 경우와 동일하며 제재목은 19% 이하 그리고 집성재, I형 장선, 목질판상재료 및 기타 구조용 복합재료 등과 같이 접착 및 집성 제품들은 16% 이하로 정의된다. 온도에 대한 기본 조건도 ASD와 동일하다.
(5) 기타 설계의 고려사항 - 설계자들은 구조설계를 통한 안전성의 확보뿐만 아니라 사용편의성, 내구성 및 화재 안전성 등의 측면에 대하여도 관심을 가져야 한다.
9. 구조물로서의 목조주택
목조주택은 주요 구조부재가 목재로 이루어진 주택을 의미한다. 따라서 목조주택에서는 주택에 작용하는 여러 가지 하중들이 주택의 구조부를 구성하는 목재부재들과 목재결합부를 통하여 전달, 분산 및 지지된다. 목조주택에서는 하중을 지지하는 목재부재 및 결합부의 강성과 강도가 주택의 변형, 하자발생 또는 구조적 안전과 밀접히 관련되어 있기 때문에 구조부재 및 결합철물의 선택에 신중을 기하여야 한다.
목구조는 콘크리트 구조물에 비하여 유연한 구조에 속한다. 다시 말하면 비교적 큰 변형이나 진동을 자체적으로 흡수하는 성질을 가지고 있기 때문에 콘크리트 구조물처럼 어느 순간에 급격하게 무너져 내리는 사태의 발생 가능성이 낮다고 할 수 있다. 이러한 점을 이용하여 최근에 우리 나라에 도입되기 시작한 목조건축 분야에서는 국내 제재소에서 제재된 미건조목을 등급이나 강도의 고려없이 사용하므로 주택 전체의 장기적인 구조성능의 불안정을 초래하는 경우가 많이 발생하고 있다.
비록 목조주택에서는 건축 후 바로 나타나는 변형이 적을지라도 장기적으로 하중이 작용하는 상황하에서 주변 환경의 온도 및 습도가 변화되면 변형이 서서히 증가하는 크리이프 현상을 나타낸다. 따라서 등급과 치수, 함수율 등이 부적절한 목재를 주택의 구조부재로 사용하게 되면 장기하중 하에서의 과도한 변형으로 인하여 건축 후 상당한 시간이 흐른 다음에 하자나 과도한 변형 등이 발생하는 원인이 될 수 있다.
구조물로서 필요한 강도를 확보하기 위하여 정확한 자료에 근거한 구조계산이 필요하다. 구조물에 작용하는 하중의 종류, 크기, 방향, 성질 등을 종합하여 각 부재에 작용하는 인장, 압축, 휨 및 전단응력의 크기를 계산하고 이를 견딜 수 있는 수종, 치수 및 등급을 결정하게 된다. 이와 같은 구조계산의 적용을 위하여 먼저 구조용 목재의 성질을 확인할 수 있는 등급구분 규정과 그 규정의 정확한 적용이 필요하다. 구조용 목재에서 올바른 품질의 확인이 필요한 이유는 바로 이와 같은 구조계산의 적용에 의한 안전의 확보를 위한 것이라고 할 수 있다.
주택은 그 내부에 사람이 거주하는 공간이며 거주자들의 생명과 재산을 보존하는 가장 가치 있는 자산이라고 볼 수 있기 때문에 안전의 확보 문제는 아무리 강조하여도 지나치지 않다. 따라서 주택의 설계 및 시공자는 주택 거주자의 생명과 재산을 지킨다는 자부심과 함께 책임을 느껴야 하며 자신이 설계하고 시공하는 주택의 안전을 확실히 보장하기 위하여 최선의 노력을 기울여야 할 것이다.

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목조주택,   건축재료,   목조건축