21. 내벽력의 양

 

POINT : 중목구조에서는 일정량 이상의 내벽력이 필요하다. 그 양은 구조계산을 통해 확인해야 한다. 단, 소규모 목조 건축물은 간단한 계산으로 필요 벽량을 구할 수 있다. 

 

 

  1. 벽량은 벽배율 X 벽의 가로길이

건물이 지진이나 바람에 견디기 위해서는 일정량 이상의 내력벽이 필요하다. 이를 위해서는 구조계산을 해야 할 필요가 있겠으나, 2층 이하 또는 연면적 500㎡이하의 목조건물일 경우 고도의 구조계산 없이 벽량계산이라고 하는 간단한 계산으로 건물에 필요한 벽량을 구할 수 있다. 방법은 건물이 받는 횡력에 견딜 수 있는 최소한의 필요 벽량을 산출해 실제로 세워지는 존재 벽량이 필요 벽량보다 많다는 것을 확인하기만 하면 된다. 벽량을 계산할 때는 횡력을 X방향과 Y방항 두 방향에서 받는다고 가정하고, 이 두 방향에 대해 계산하게 된다.

여기서 말하는 벽량이란 *벽배율 X 벽의 가로깊이(폭)* 이다. 벽량은 벽배율과 벽의 가로길이 (폭) 에 비례하여 커진다. 예를 들면 벽배율이 5, 벽의 가로길이가 1,000mm인 내력벽의 벽량 (벽 길이는 총 5m로 계산됨) 은 벽배율이 1, 벽 가로길이 2,000mm안 내력벽의 벽량 (벽 길이는 2m로 계산됨) 보다 2.5배의 벽량을 가진 것이 된다.

 

  1. 지진과 바람에 대한 필요벽량

벽량계산에서는 먼저 각 층과 각 입면이 받는 지진 및 바람에 대한 적절한 벽량을 검토한다.

먼저 바닥에 작용하는 지진력을 살펴보자. 건축기준법에서는 대지진 (진도 6강 수준 이상) 이 발생해도 건물이 붕괴되지 않는 것을 기준으로 감고 있다. 벽량계산에서는 건물의 무게 (지붕무게) 및 각 층마다 바닥 면적당 필요한 벽량이 정해져 있다. 예를 들면, 기와처럼 무거운 지붕은 금속 지붕과 같은 가벼운 지붕에 비해 필요벽량이 많아진다.

풍력은 건축기준법에서 태풍 등과 같은 바람(풍속 37m/s)에 대해 건물이 붕괴되지 않는 것을 기준으로 하고 있다. 벽량계산에서는 외관의 면적당 필요벽량이 정해져 있다. 외관의 면적에 비례해 내력벽의 양을 구한다.

마지막으로 각 층과 입면에서 구한 *지진력에 대한 필요 벽량*과  *풍력에 대한 필요 벽량*의 양쪽을 비교해 수치가 큰 쪽을 기준으로 존재 벽량이 필요 벽령을 웃돌고 있는지 확인한다.

 

① 벽량의 개념

 

 

벽량이란 벽배율 X 벽의 가로 길이로 구한다. 벽배율이 높다면 외관상 벽의 가로 길이가 짧더라도 벽의 길이는 많게 계산할 수 있다. 그러므로 외관상 존재하는 벽량을 줄일 수 있다. 더블로 가새를 넣은 내력벽이나 내부와 외부 양면에 판재 내력벽 (구조용합판) 을 사용하면 외관상의 벽량을 줄일 수 있다.

 

② 4분할법의 개념

 

건축물 종류 바닥면적에 곱하는 수치(cm/㎡)
가벼운 건물

– 금속 재열 지붕

– 글레이트 지붕

무거운 건물

– 기와 등의 무거운 지붕

– 흙벽

 

지진은 바닥에서 작용하므로 바닥 면적당 필요한 벽량을 구한다. 위의 표에는 바닥 면적당 필요한 벽량이 표시되어 있다. 이를 기준으로 벽량을 계산한다. 2층짜리 가벼운 건물로 2층 바닥 면적이 100㎡이면 2층의 한 방향으로 필요한 벽량은 15cm/㎡ X 100㎡ = 1,500cm가 된다.

 

③ 풍압력을 기준으로 하는 벽량 계산

 

풍압력에 대한 필요 벽량의 외관 면적

풍력은 외관에 작용하므로 외관의 면적당 필요한 벽량을 구한다. 외관 면적은 검토할 층의 바닥에서 1.35m 높이의 수평라인보다 위에 포함되는 모든 건물 면적이 된다. 면적당 필요한 벽량은 50cm/㎡로 외관 면적에 이 수치를 곱해 필요 벽량을 산출한다.

 

④ 벽량을 확정하기 위한 순서

 

  • 지진력에 대한 필요 역량을 구한다.

검토할 층마다 지진력에 대한 필요 벽량 = 바닥면적에 곱하는 수치 (cm/㎡) X 검토할 층의 바닥면적 (㎡) 으로 산출한다. 모든 방향에 같은 지진력을 받는다고 가정하므로 양쪽 방향 다 필요 벽량은 같다. 바닥 면적에 곱하는 수치는 설계하는 건물의 층수, 검토할 층의 무게에 따라  <표 1> 에서 해당되는 수치를 곱한다.

 

  • 풍압력에 대한 필요 벽량을 구한다.

검토할 각 층과 입면별로 풍압력에 대한 필요 벽량 = 외관 면적에 곱하는 수치(cm/㎡) X 외관 면적(㎡)으로 산출한다. 외관면적에 곱하는 수치는 대부분의 지역이 50에 해당하나 바람이 특히 강한 지역(제주 및 해안지역)에서는 50~75 사이의 지정 수치를 사용한다. 외관면적은 검토할 층의 바닥에서 1.35m 높이의 수평라인보다 위에 포함되는 부분의 건물 외관 면적을 적용한다. 외관면적은 검토하는 방향에 따라 다르므로 각 방향별로 구해야 한다.

 

  • 필요벽량 결정

층별과 입면별로 위의 두 순서에 의해 구해진 지진력에 대한 필요 벽량과 풍압력에 대한 필요 벽량 중에서 수치가 큰 쪽이 필요한 벽량이 된다.

 

  • 존재 역량을 구한다.

건물에 들어가는 벽량을 산출한다. 각 내력벽의 벽량 = 벽배율 X 벽의 가로길이로 산출해 이를 각 층 별과 입면별로 집계한다.

 

  • 필요 벽량과 존재 벽량 확인

필요벽량과 존재벽량을 비교해 필요 벽량 ≦ 존재 벽량이 되는 것을 확인한다. 부족한 층과 입면이 있을 때는 벽량을 늘려 필요 벽량 이상으로 존재벽량을 확보한다.

 

 

출처: 중목구조 입문 <The Introduction of Wooden Post & Beam>, 미야자키현, 2016.03