목구조 허용응력·내화

핵심 정리

목구조는 목재를 주된 구조재로 쓰는 구조 형식이다. 목재는 가볍고 가공이 쉬우나 썩기 쉽고 불에 타므로, 설계에서는 강도와 함께 부식 방지와 내화성능을 따로 다룬다. 이 단원은 응력을 어떻게 산정하고 허용하는지, 화재에 대비해 부재를 어떻게 두는지의 두 축으로 나뉜다.

허용응력 설계는 부재에 생기는 응력이 재료의 허용응력을 넘지 않도록 하는 방식이다. 허용응력은 극한 응력을 안전율로 나눈 값이므로, 응력을 탄성 한계 안에 머물도록 제한하는 것이 기본 틀이다. 목구조의 응력과 변형은 탄성해석으로 산정하며, 접합부 등 일부에서는 국부적인 탄소성 변형을 고려할 수 있다.

하중이 얼마나 오래 작용하는지는 별도 계수로 반영한다. 하중기간계수는 하중 지속시간이 짧을수록 크며, 지진하중, 적설하중, 활하중, 고정하중 순으로 작다.

화재에 대비해서는 부재마다 내화시간을 따로 정한다. 내화시간은 화재 때 부재가 구조 기능을 유지해야 하는 시간을 뜻한다. 목구조 일반시설의 주요구조부 중 보의 내화시간은 1~3시간이다. 내벽의 내화시간 범위도 1~3시간이다.

벽과 기둥의 내화 요구는 역할에 따라 달라진다. 보·기둥은 지붕틀보다 높은 내화성능이 요구된다. 연소 우려가 없는 외벽의 비내력벽은 내화시간 0.5시간 기준을 적용한다.

자세히

주요구조부의 골격 부재

주요구조부는 기둥, 보, 바닥, 지붕틀, 내력벽 등 건물의 골격을 이루는 부재를 가리킨다. 골격 부재마다 화재 때 버텨야 하는 정도가 다르므로 한 부재의 기준을 다른 부재에 그대로 옮기면 안 된다. 보와 내벽은 같은 1~3시간 범위로 제시되지만, 이는 범위가 같다는 뜻일 뿐 역할이 같다는 뜻은 아니다. 지붕틀은 보·기둥과 대비해 읽는다. 기준을 한눈에 보려면 아래 표의 세 행을 따로 외운다.

외벽과 내벽의 구분

외벽은 건물 바깥에 면하는 벽이고 내벽은 실 사이를 나누는 벽이다. 내력벽은 하중을 지지하는 벽이며, 비내력벽은 하중을 받지 않는 벽이다. 같은 벽이라도 내력 여부와 위치에 따라 내화 기준을 달리 보므로, 외벽이라는 이유만으로 내벽과 같은 기준을 쓰면 안 된다. 외벽 비내력벽의 0.5시간 기준은 연소 우려가 없다는 조건과 짝으로 외운다.