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철골 구조의 축조 구법

보는 주로 휨 응력에 저항하는 부재이다. 보 등의 휨재에서 휨 응력을 주로 받는 부분을 플랜지, 전단 내력을 받는 부분을 웨브라 부른다. 상하 플랜지의 두께를 두껍게 하고 그 간격을 멀게 할수록 휨에 대해서 효율이 좋다. 그중, 웨브를 라티스로 구성하는 것은 가공에 어려움이 있기 때문에 현재는 그다지 사용되지 않는다. 높은 단면 성능을 얻을 목적으로 보춤만을 크게 하면 휨에 의한 횡 좌굴이 일으키기 쉽게 된다. 횡 좌굴을 막기 위해서는 보춤과 보폭의 비를 판 두께에 따라 어느 정도 이하를 제어하여야 한다. 보춤에 비해 웨브의 판 두께가 얇을 경우, 보에는 횡 좌굴 외에 웨브의 좌굴이 발생되는 경우가 있다. 이 좌굴을 방지하기 위해서는 스티프너라 불리는 보강판을 부착하는 것도 효과가 있다. 스티프너는 이외에 하중점이나 지지점 등, 국부좌굴, 국부 변형을 일으키기 쉬운 위치에 적절히 사용한다. 기둥은 일반적으로 압축 응력에 저항하는 부재이며, 그 강도에 맞출 정도의 단면적이 필요하다. 또, 수평하중이 작용할 때는 큰 휨 응력이 생기며 그 응력에 견디기 위해서는 단면의 춤이 크고 플랜지가 두꺼운 강재를 선택하는 것이 유리하며, 그것은 압축에 의한 휨 좌굴이 방지에도 효과가 있다. 주각은 기둥으로부터의 힘을 기초에 전달하는 부분이다. 기초는 강재에 비해 강도가 작은 철근콘크리트로 만들어지는 것이 보통이며, 힘을 평균적으로 분산시킬 필요에 의해 베이스 플레이트라 불리는 판을 기초와 기둥의 사이에 설치한다. 주각에 핀 접합을 채용하면 기초에는 휨 모멘트가 전달되지 않으므로 기초를 작게 할 수가 있지만, 기둥의 필요 단면이 크게 된다. 역으로 주각을 강접합, 즉 고정으로 하면 기초는 다소 크게 되지만, 기둥은 작아도 된다. 단, 고정으로 하기 위한 시공은 굉장히 어렵다. 그래서 저층 건축물에서는 핀, 중층 이상의 건축물에서는 고정으로 하는 것이 보통이다. 또, 주각 핀, 독립 기초의 경우에서는 부동침하 대책 등의 이유로 지중보를 설치하는 경우가 많다. 구조적으로는 기둥과 보는 이음이 없는 것이 좋다. 그러나 지나치게 길면 운반과 세우기가 불편하며, 또한 상하좌우로 단면형이 바뀔 경우에는 필연적으로 2개의 부재를 이을 필요가 생긴다. 통상, 기둥은 2~3층분, 10m 정도의 길이로 하여 각 층 바닥 위 1m 전후의 위치에서 잇는다. 이음은 강접합하는 것이 보통이며 덧판을 사용할 경우의 두께는 접합되는 기둥이나 보의 단면 두께 이상으로 한다. 기둥과 보의 접합부는 구조방식에 따라 강접합 또는 핀 접합으로 한다. 핀 접합의 경우는 접합 형식이 간단하기 때문에 간단히 현장 접합하는 것이 보통이다. 강접합의 경우는 접합을 확실하게 하기 위해 공장에서 미리 보의 단부에 상당하는 단면을 기둥에 강접합한 상태로 제작한 후, 두고 현장에서는 보의 이음 접합만을 행하는 형식이 많다. 강관이나 각형강관을 기둥으로 할 경우는 보로부터의 힘을 전달하기 위한 보강판을 기둥의 4 주위로 돌리던가, 기둥 내부에 배치할 필요가 있다. 외관상, 후자 쪽이 좋지만, 가공의 품을 생산해서 전자의 형식을 취하는 경우가 많다. H형강의 경우는 보강판의 배치는 용이하다. 큰 보와 작은 보의 접합부는 강접합도 종종 사용되지만, 핀 접합이 대부분이다. 철골 축조 구법의 바닥에는 데크 플레이트 등의 강제 철판이나 박판의 프리캐스트 콘크리트판을 거푸집으로 한 철근콘크리트 슬래브 외에 ALC 판이나 프리캐스트 콘크리트제의 바닥용 부품을 사용하는 경우가 많다. 데크 플레이트는 철근콘크리트 바닥 성형을 위한 단순한 비탈형 거푸집으로서 사용되는 경우와 철근을 대신하여 구조용 재료로 사용되는 경우가 있다. 구조적으로는 수평면의 강성을 확보하는 것이 경우에 따라 필요하며 그 때문에 바닥 슬래브와 보와의 접합을 스터드 볼트 강접 하는 경우가 많다. 또 수평 브레이스를 병용하는 경우도 있다. S조의 건축물을 내화적인 건축물로 하기 위해서는 구조상 주요한 부분을 규정에 따라 내화구조로 할 필요가 있다. 내화구조로 하기 위해서는 화재 시에 강재가 화열에 의해 강도 저하를 일으키지 않도록 피복할 필요가 있다. 이것을 내화피복이라 부르며, 여러 가지의 구법이 고안되어 있다. 경량철골구조란 경량 형강을 주요한 구조부분에 사용한 것을 말한다. 경량 형강은 Light Gage Steel(LGS)이라고도 불리우며, 중량에 비해 단면 성능이 우수하다. 양자의 중량은 거의 같음에도 불구하고, 단면 2차 모멘트 등의 특성은 경량 형강이 보통 형강의 거의 2배 이상이라는 것을 알 수 있다. 단, 경량 형강은 냉간성형에 의한 얇은 재이며, 단면도 작은 것에 한정되기 때문에 대규모의 건축물에는 맞지 않다는 제약이 있다. 이 구법은 목조에 의존하고 있었던 중소규모의 건축물에 불연화 등을 의식해서 채용된 경우가 많았으며, 특히 프리패브 주택은 좋은 예이다. 경량 형강은 가볍기 때문에 운반이나 조립은 용이하지만, 두께가 폭이나 춤에 비해 얇기 때문에 비틀림이나 국부좌굴 등의 변형이 생기기 쉽다. 또 녹의 영향도 크게 받으므로 도장 등에 의한 녹방지 조치는 물론 결로 등에 대해서도 충분한 배려가 필요하다. 접합법으로는 볼트, 특히 보통 볼트에 의하는 경우가 많다. 그 경우, 건물 완성 후의 느슨함이 없도록 2중 너트 등을 사용할 필요가 있다. 용접은 판 두께가 얇기 때문에 용접 온도가 높아서 형강이 녹아 구멍이 뚫리는 사례가 많으며, 보통의 형강보다 고도의 기술이 요구된다. 특히 현장에서의 용접은 피하는 것이 좋다.