목조 시공기술

중목구조 입문 – 22. 내력벽의 배치

OKAMEI KOREA
2021-10-01
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22. 내력벽의 배치


POINT : 내벽력은 일정량을 배치만 하면 되는 것이 아니다. 내벽력이 한쪽에만 집중되면 지진 발생 시 건물이 뒤틀려 붕괴되거나 파괴될 위험이 있다. 내벽력은 균형 있게 배치해야 한다.


1. 중심과 강심 (내력벽) 의 균형

내력벽의 필요한 양과 배치는 구조계산으로 결정되어진다. 다시 말해 구조를 고려하여 건물 전체에 *균형 있게* 배치해야 한다. 내력벽이 한쪽에만 집중되면 지진이 났을 때 건물이 크게 변형되거나 뒤틀릴 수 있어 결과적으로 건물이 무너질 위험이 커지기 때문이다.

역학적으로 분석해 보면 건물이 크게 변형되거나 뒤틀리는 원인은 중심과 강심 (내력벽) 이 일치하지 않기 때문이다. 지진이 발생하면 그 힘은 중심에 작용하고, 그 힘은 내력벽인 강심이 부담하게 된다. 중심은 건물의 중심 부근에 있는 경우가 많으나, 내력벽이 균형 있게 배치되지 않으면 강심은 제 역할을 해내기 어려워 건물에 변형이 일어나기 쉽다. 중심과 강심은 균형있는 배치를 통해 가능한 한 외력의 힘을 일치시켜야 한다.


2. 4 분할법 활용

중심과 강심의 불일치를 최소화하기 위하여 편심률 (중심과 강심의 어긋남 정도) 이 0.3이하라는 것을 구조계산을 통해 확인해야 한다. 단, 이 구조계산이 쉽게 결과치를 보여주는 것이 아니므로 건축물에서는 4분할법이라는 방법을 써서 검토하는 경우가 많다. 이 방법은 건물 전체에 필요한 벽량을 충족시킴과 동시에 건물을 4분할하여 외측 1/4부분의 벽량충족률 (=존재벽량/필요벽량) 의 균형이 잡혔는지를 확인하는 것이다.순서는 다음과 같다.

먼저 각 층별과 방향별로 건물 양쪽의 1/4부분에 지진이 필요한 필요 벽량과 존재벽량을 구한다. 다음으로 벽량충족률을 산출하여, 층별로 구한 것과 방향 별로 구한 것 둘 다 벽량충족률이 1을 웃돌면 내력벽의 균형에는 문제가 없다고 판단할 수 있다.


① 건물이 뒤틀리는 이유

A: 뒤틀리기 어려운 경우

직사각형 건물에 같은 벽배율의 내력벽이 대칭을 이뤄 배치된 경우는 중심과 강심이 일치하기 때문에 지진력을 받아도 건물이 뒤틀릴 가능성이 적다. 


B: 뒤틀리기 쉬운 경우

직사각형 건물에서 한쪽에 전면 개구부가 있으면 내력벽이 대칭을 이루지 못한다. 이 경우는 강심과 중심이 어긋나므로 지진이 발생했을 때 건물이 회전하게 된다.


② 4분할법의 개념

STEP 1: 건물을 4등분한다.

건물의 한 변을 4등분하여 네 개의 구역을 만든다.

 

STEP 2: 양쪽 끝부분에서 벽량 계산을 한다.

네 개의 구역 중 양쪽 끝부분의 두 개의 구역에서 바닥 면적당 필요 벽량을 구한다. 각각의 구역에서 필요 벽량을 웃도는 내력벽이 있다면 지진이 발생해도 건물은 뒤틀리기 어렵다. 


STEP 3: ‘STEP 2’로 끝나지 않는 경우

어느 한쪽 구역에서 필요 벽량을 웃도는 내력벽이 구해지지 않으면, 적은 쪽의 벽량충족률(그림 윗부분)을 큰 쪽의 벽량충족률(그림 아랫부분)로 나눈 수치가 0.5 이상이면 내력벽이 균형 있게 배치되었다고 봐도 좋다. 이 조건이 충족되지 않는다면 내력벽의 배치를 재검토해야 한다. 


STEP 4: 직각방향으로 검토한다.

‘STEP 2’혹은 ‘STEP 3’에서 벽량 배치의 군형에 문제가 없다고 판단되면 직각방향으로도 똑같이 검토한다.


출처: 중목구조 입문 , 미야자키현, 2016.03

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