구조 계산서 작성요령

출처 : http://kimyoungs77.　documents.co.kr/?p=4982

1. 개요

구조계산서는 그 건물의 공사를 진행시키는데 있어서는 반드시 필요한 서류는 아니다. 그러나 다음의 세가지 중요한 의미가 있다. 첫째 그 건물의 안전을 증명하는 서류이며 다음으로 도명과 같이 확인 신청서에 붙여서 제출하고 건축관계자의 확인을 받기 위한 것, 따라서 남에게 열람시키는 서류라야 한다. 끝으로 뒷날 그 건물을 증축하거나 외관을 바꾸던지 또는 용도 변경을 하려고 할 때 반드시 필요한 서류인 것이다. 그러므로 후일 자기가 검토하기 위해 다시 보거나 또 타인에게 보이더라도 알기 쉽도록 순서에 따라서 작성하여야 한다. 또한 구조 계산서는 만드는 순서가 정해진 것이 아니라 대 부분이 경험에 위해 만들어 지는 것이므로 각자 이상적이라고 생각되는 방법이 있다면 그 방법을 택해야 할 것이다.

2.작성 순서

(1)구조개요

1)건물개요

앞으로 계산하려고하는 건물의 구조, 종류, 규모 및 마무리 개략을 기술한다. 예를 들면 철근 콘크리트조 지하 몇 층 지상 몇 층건물, 연면적 약 몇㎡ 지붕은 아스팔트 방수층 위에 실린더 콘크리트치기, 크린커 타일 붙임, 각층 바닥은 몰탈 마감, 각층 천정은 목조 바탕 석고 보드 붙임, 벽은 외장 몰탈 바름 정면일부 타일 붙임, 내장 플라스터 바름 마무리, 창출입구는 강재로 한다는 등과 같다.즉 지붕면, 각층 바닥면, 각층 천정면, 벽의 외면과 내면 마감 및 창호가 강재나 목재라는 것을 계산서에 기록함과 동시에 계산자 자신이 소화시킬 수 있다. 구조계산에서도 수량을 따지게 되지만 그 건물의 개략을 파악한다는 자세로 취급하지 않으면 결국은 시간적으로 불경제적으로 끝난다. 한가지 일을 솜씨있게 처리하려면 최초의 대비가 중요하며 그렇기 위해서는 이들 대상으로하는 건물의 모습을 잘 머리 속에 넣고 있어야 한다. 그것은 자기가 써보는 것이 가장 손쉽다.

2)평면및 단면의 약도

평면및단멱약도를 설치한 구조계산에 들어갈 때는 이미 기본설계 즉 1/100의 평면, 입면및 단면도가 그려져 있으므로 이들을 보면서 평면과 단면의 약도를 그려서 평면상의 중요치수 실명 층높이 처마높이 및 가정한 기초의 깊이 등을 기입한다. 평면 약도에는 개구부치수 등 너무 세밀한 것은 필요하지 않고, 특히 중요한 것은 벽과 계단, 굴뚝 등의 위치이다.

3)지붕, 각층바닥보 복도 및 기초 복도

지붕에서 시작해서 하층 보복도 및 기초 복도를 그리고 여기에 기준 치수, 주두 치수등 모든 중요한 치수를 기입하고 난 다음 열기호, 열번호를 기입한다. 다시 슬래브 작은보 및 큰 보 기호를 넣는다. 이들의 상세한 것은 계산예에서 기술하기로 한다.

4)구조계획의 개요

구조 계산의 개요는 일반적인 경우를 제외할 수 있으나 이 구조계산서를 작성하는데 있어서 특수한 배려로 후일 제 삼자가 보더라도 납득이 갈 수 있도록 그 요점을 기술한다. 예를 들면 철골조와 철근 콘크리트조를 병용한 건물에서 수평력에 대해서 어떤 가정을 세웠다든지 이중구조와의 접합 부분을 어떻게 취급했는가하는 것들이다.

5)외력 및 허용응력도

이 건물이 받는 외력을 계산하는 기준이 되는 수치, 예를 들면 최대적설량, 풍압, 진도및 콘크리트, 철근의 허용응력도, 또 허용지지력도, 말뚝 박기인 경우는 허용말뚝 내력도를 열기한다.

(2)하중계산

1)슬래브 판정하중

슬래브 하중은 지붕 슬래브에서 점차 하층 슬래브의 고정 하중을 산출한다. 모두 수평면 1㎡마다의 하중을 계산해 나가는 데는 그 바닥을 구성하는 재료를 위에서부터 순서적으로 행하여 나가면 틀림없다.

2) 기둥 설계용 바닥 하중

건축법 시행령에 표시된 것처럼 주택, 사무소, 교실, 상점 등에 사용되는 건물에서는 기둥 및 기초 설계용의 축방향력은 층의 기둥이 지지하는 슬래브의 수에 따라서 적재하중의 값을 줄이더라도 무방하다. 그러나 저층 건물은 계산의 간략화를 위해 적재 하중을 줄이지 않아도 오히려 안전측이 되므로 경우에 따라서는 적재하중의 저감을 고려하지 않더라도 좋다.

3)벽 및 기둥자중 기타

건물수직면의 판정하중을 계산한다. 벽은 콘크리트 두께, 마감재료가 다를 때마다 산정하고 다시 단위면적마다 같은 중량의 벽일때도 창 출입구등 개구부의 벽면에 대하여 점하는 비울에 따라서 다시 분류한다. 기둥은 각층마다 내부기둥 외부기둥 및 구석기둥으로 분류하여 외부기둥등과 같이 벽에 붙은 기둥은 벽부분을 의식하지 않고 생각해서 각각의 콘크리트 및 마감재의 기둥길이 1m마다 중량을 계산하고 이것을 더해서 그 기둥의 단위 길이마다의 중량으로 한다.

4)지진력 산정

건물을 슬래브 중심으로 해서 각층으로 나눠 먼저 중량을 산출하고 여기에 각각 진도를 곱해서 순차적으로 더해서 각 층의 수평전단력을 계산해 나가는 데 이 경우 슬래브 단위하중으로서는 슬래브 판정 하중표 가운데 지진란의 숫치를 채용한다.

5)각 보 C, M ,Q의 계산

건축학회의 철근 콘크리트 구조 계산표준에 있는 바닥 응력 계산 도표를 사용, 작은보와 응력계산을 하는 라아멘에 속하는 큰보 전부에 대하여 각각 고정단 모멘트 C, 단순보로서의 중중최대모멘트M ,및 전단력 Q를 구한다.

6)연직하중때 주축방향력산정

계산하는 라아멘에 면하는 기둥뿐 아니라 건물 전체의 기둥에 대해서 최상층에서 최하층까지 각각 축방향력을 산출해둔다. 이것은 기초 계산할 때 최하층의 주각축 방향력이 전부 필요하기 때문이다. 이 정 끝에 최하층 주각축 방향력표를 그려두면 기초단면 산정때 편리하다

이상으로 이 건물의 응력계산을 하기위해 필요한 하중의 산정을 모두 요약한 것이된다. 이 단계까지는 약간의 시간을 소비하더라도 하중의 누락이나 착오가 없도록 신중하게 디뤄야한다. 이 단계에서 만약 오산이 생긴다면 이후의 응력계산이나 단면계산에서 어느정도 정확하게 조작을 하더라도 전혀 의미가 없어지게 된다.

(3)응력계산

1)단면 2차 모멘트 및 강비산정

큰보 및 기둥전체에 대해 철근 콘크리트 구조계산표준에 있는 직사각형, T형단면 2차 모멘트 계산도표를 사용하여 각각의 단면 2차 모멘트를 구해서 이것을 그 부재 길이로 나눠 강도 및 강비를 산정한다. 이 경우 부재 길이로는 큰보는 주심거리, 기둥은 그 층의 바닥보 중심선에서 상층 바닥보의 중심선까지를 계산하여야 한다.

2)각 기둥 k, D및 반곡점 높이산정

전 라멘에 대하여 강비를 가지고 k, a 및 횡력분포계수 D를 산출하고, 응력계산을 하는 라멘에 있어서는 강비계산 때에 사용했던 기둥길이를 라멘에 기입해서 계산 표준에 의하여 반곡점의 높이를 구한다.

3)각 층 ΣD및 D=1에 대한 전단력의 산정

각층에 있어서 횡방향과 종방향의 ΣD를 각각 구하는 것인데, 내력벽이 있는 경우는 벽의 횡분포계수를 합한다. 그래서 각층마다 지진력을 이 ΣD로 나누면 D=1에 대한 수평전단력을 얻는다.

4)수평하중 작용시의 응력산정

수평하중 작용시의 응력산정의 항목에서는 계산하는 라멘의 각 기둥의 D의 값과 반곡점 높이가 이미 나와 있으므로 이것으로부터 응력을 산출할 수 있다. 이때에 라멘에 표기로, 열번호 주문치수 및 보 부호를 기입해두면 편리하다.

5) 연직하중때의 응력산정

앞에 계산되어 있는 C, M , Q와 라아멘 부재강비를 사용하여 연직하중때에 있어서의 응력을 계산한다. 이것은 고정모멘트법에 의하는 것도 되고 또 계산 구준에 있는 약산법을 사용하더라도 무방하다. 또 그 라아멘에 수평하중 시 응력산정 때와 같이 열기호, 열번호 및 보부호를 기입해 두면 다음의

6)설계용 응력표

설계용 응력표를 작성할 때 라아멘재의 응력을 전기하는데 편리하다.

(4)단면계산

1)슬래브의 계산

앞서 계산한 슬래브 판정 하중표 속의 슬래브란의 수치를 사용해서 각 슬래브의 주근, 부근을 계산한다. 또 발코니나 채양이 있다면 이것도 슬래브의 일종으로 간주하여 이 항에 넣어서 계산한다.

2) 계단 게산

3) 작은보의 계산

하중 계산에서 산출된 작은보의 C, M , Q를 사용하여 하중 및 재단의 지지조건이 다른 작은보마다 그 철근량을 결정해 나간다. 즉 단 스팬의 작은보와 연결스팬의 작은보로 나눠 계산한다.

4)큰보의 계산

앞서 작성된 설계용 응력표를 보면서 큰보의 계산을 한다. 설계용 응력표의 장기하중에 의한 응력과 단기하중에 의한 응력이 각각 대응하는 수치를 보면서 보의 외단, 내단및 중앙부의 순서로 휨모멘트에 대한 철근량을 우선 계산하고 다음 전단력에 대해서 검토한다. 특히 콘크리트의 장기, 단기의 허용전단 응력도의 관계에서 일반적으로 단기전단력이 장기의 그것과 1.5배 이상이면 단기의 전단력만으로 그렇지 못하면 장기전단력으로 체크하더라도 무방하다.

5)기둥 계산.

6)지중보 계산.

7)기초 계산

하중 계산의 마지막에 표시된 최하층 응력표이 수치와 기초깊이 및 허용지지력에서 기초저면의 넓이를 각각 가정해서 기초 철근을 결정한다. 기초는 바닥면이 넓은 것부터 점차 산정해가는 것이 좋다.

8)기타

그 밖에 특히 계산하는 내력벽이라던지 토압이나 수압을 받는 지하층벽을 비롯하여 옹벽, 지하수조, 굴뚝 등의 계산을 한다.