건축학 - 목조주택에 대한 과학적 접근 및 문화적 이해

소개글

건축학 - 목조주택에 대한 과학적 접근 및 문화적 이해에 대한 보고서 자료입니다.

목차

목 차

1. 목조주택의 특징
2. 건축 재료로서 목재의 특징
3. 목재와 주거환경
4. 목조건축의 구조
5. 설계하중

본문내용

다. 수직트러스 또는 버팀구조라고 하며 수직트러스 내의 인장버팀재(tension brace)의 인장강도에 의하여 측방하중이 지지된다.
전단벽구조 - 벽체 전체 또는 일부가 전단력 저항요소로서의 기능을 가지며 벽체의 면전단 강도에 의하여 측방하중이 지지된다.
수 직트러스 구조 - 초기의 경골목구조에서 경사가새(diagonal brace)가 사용되던 원리이며 오늘날에는 금속띠쇠를 대각선으로 사용하여 경사가새를 대신하기도 한다. 현대식 경골목구조에서는 거의 대부분 전단벽구조가 적용되고 있으며 목재골조 위에 합판이나 OSB와 같은 판재료를 덮어서 벽체를 구성한다.
전단벽과 같이 경골목조 위에 구조용 덮개재료를 사용하여 측방하중을 지지하는 면구조로 만든 것을 격판(diaphragm)이라고 한다. 현대식 경골목구조는 상자형 구조로서 건물의 6면이 모두 격판으로 구성되어 측면에서 작용하는 하중을 효율적으로 지지하게 된다. 격판의 면전단강도에 의한 하중저항능력은 하중방향에 평행한 면을 통하여 발휘된다. 따라서 측방하중에 수직한 벽면의 덮개를 통하여 스터드로 전달된 하중이 상하의 수평격판에 전달되고 수평격판의 하중은 다시 양측면에서 측방하중에 평행한 양면의 전단벽에 전달된다. 이때 전단벽은 수직격판으로 작용하며 측방하중을 지지하게 된다. 건물의 측방하중 저항구조는 기본원리 중 한가지 또는 여러 가지가 복합적으로 적용될 수 있다.
격판은 측면에서 작용하는 하중을 덮개재료의 면전단강도(in-plane shear strength)로 지지한다. 이 경우에 뼈대부재와 덮개재료 사이의 못결합부가 하중의 지지능력에 결정적인 영향을 미치게 되는데 대부분의 경우에 덮개재료의 면전단 파괴 이전에 못결합부의 변형이나 파괴가 먼저 발생하게 된다. 따라서 격판구조를 적용하는 경우에는 덮개재료를 뼈대부재에 부착하는 못박기 방법이 명시되어야 하며 이를 준수하여야 올바른 측방하중 저항구조를 만들 수 있다.
다. 결합구조
구조물은 일반적으로 외부에서 작용하는 하중을 효과적으로 지지할 수 있도록 설계된 물체를 의미한다. 구조물 중에서 특히 주택은 구조부재들이 유기적으로 연결되어 내부공간을 충분히 확보하면서도 작용하는 하중을 지지할 수 있도록 설계되어야 한다. 철구조물은 용접이나 볼트 등의 사용으로 구조부재 사이를 연결시키고 콘크리트구조에서는 내부의 강화철근을 서로 연결시켜줌으로써 결합 부를 구성한다.
목구조의 경우에는 목재부재 사이에 서로 파거나 깎고 다듬어서 끼워 맞추는 형식의 맞춤 결합구조와 부재끼리 맞대놓고 외부에서 철물을 사용하는 철물 결합구조가 사용될 수 있다. 과거에 철물이 발달되지 못한 시절에는 맞춤 결합구조가 유일한 대안이었으나 오늘날 여러 가지 철물의 발달로 인하여 일부 특수 구조를 제외하고는 철물 결합구조가 일반화되어 있다. 못의 대량생산이 가능해지면서 못은 목구조에서 가장 많이 사용되는 결합철물이 되었다. 그 외에 나사못, 볼트, 스파이크 등이 사용되며 최근에는 여러 가지 구조와 기능의 결합 띠쇠들이 개발되어 용도와 치수, 모양, 강도 등의 요건에 따라서 적당한 것을 골라서 쓸 수 있게 되었다.
목구조에서 수직하중 저항구조와 측방하중 저항구조를 효과적으로 구성하기 위하여 적절한 결합구조의 사용이 필수적이다. 따라서 목구조의 설계자들은 목구조를 구성하는 여러 가지 부재들에 대한 설계와 함께 부재 사이의 결합부에 대한 설계를 반드시 고려하여야 한다.
라. 영역
설계하중에 대하여 다루기에 앞서서 먼저 구조부재에 대한 영역(tributary area)의 개념에 대하여 알고 있어야 한다. 영역은 해당 구조부재에 하중을 전달하는 것으로 생각되는 면적이라고 정의될 수 있다. 큰 보, 장선 등의 수평부재에 대한 영역은 양쪽에 인접한 부재들과의 거리의 절반에 해당하는 영역나비(tributary width)에 부재 길이를 곱하여 계산할 수 있다. 따라서 장선이나 서까래처럼 반복적으로 배치된 부재의 경우에는 부재의 배열간격이 영역나비가 된다.
기둥과 같이 수직한 부재의 경우도 인접한 다른 기둥들과의 중간점을 연결한 선으로 영역을 계산할 수 있다. 수평부재에 균일분포하중이 작용하는 경우에는 부재의 단위 길이 당 작용하는 하중의 크기로 설계하중을 계산하는 것이 편리하다. 그러므로 단위 면적당 작용하중의 크기에 영역나비를 곱하여 주면 수평부재의 단위 길이 당 작용하는 하중의 크기를 계산할 수 있다. 수직부재의 경우에는 그 단면의 도심을 통과하여 작용하는 집중하중으로 계산하며 단위면적당 작용하중의 크기에 해당부재에 대한 영역을 곱하면 설계하중을 구할 수 있다.
마. 설계하중
건물에 대한 구조계산에서 제일 첫 번째 단계는 작용하는 하중의 종류, 크기, 방향 등을 결정하는 것이다. 이러한 설계하중에 근거하여 구조부재 또는 결합부의 치수, 등급, 구조 등이 결정되기 때문에 설계하중의 계산은 매우 중요한 작업이라고 할 수 있다.
건물의 구조부재에 대한 설계는 일반적으로 건축되는 순서와는 반대로 이루어진다. 다시 말하면 건축은 제일 아래의 큰 부재에서부터 시작하여 위로 진행되어 올라가지만 구조설계는 제일 위쪽의 작은 부재에서부터 시작하여 아래로 내려가면서 이루어진다. 설계하중은 주로 UBC(Uniform Buildling Code)의 제 23장에서 주로 다루고 있으며 ANSI/ASCE 7-95, "건물 및 기타 구조물에 대한 최소설계하중(Minimum design loads for building and other structures)"에서도 설계하중에 대한 자세한 계산방법을 제시하고 있다. 우리 나라에서는 "건축물의 구조기준 등에 관한 규칙"의 제 2장에서 설계하중의 계산을 다루고 있다.
바. 수직하중
수직하중에는 사하중(고정하중, dead loads), 활하중(적재하중, live loads) 및 눈하중(설하중, snow loads) 등이 포함된다.
사 하중은 구조물 자체의 무게와 함께 구조물에 영구적으로 부착된 모든 시설 및 재료의 무게를 포함한다. 활하중은 짧은 기간동안 구조물에 작용하는 하중으로 지붕활하중과 바닥활하중으로 구분할 수 있다. 눈 하중은 적설에 의한 하중으로서 지역에 따라서 달라진다.

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목조주택,   건축학,   목조주택 문화적 이해