조적식구조 설계법

핵심 정리

조적식구조는 돌, 벽돌, 콘크리트 블록 같은 단위 재료를 모르타르나 그라우트로 쌓아 벽을 만드는 구조다. 조적조는 오래전부터 쓰인 건축 방식이며, 벽체 자체가 하중을 받아 건물을 지탱하는 것이 이 구조의 기본 원리다. 그래서 단위 재료의 강도, 쌓는 방식, 채우는 재료의 품질이 구조의 성능을 좌우한다.

조적구조는 일반적으로 풍하중이나 지진하중과 같은 수평하중에 취약하다. 이 한계는 벽돌구조에서 더 뚜렷하다. 벽돌구조는 수평하중에 약하고 균열이 생기기 쉬워 고층 건물에 부적합하다. 수평력에 약하다는 한계 때문에 벽체를 보강하는 방법이 함께 다뤄진다.

이런 한계를 보완하는 방식이 보강조적이다. 보강조적은 보강근을 조적체와 결합하여 외력에 저항하도록 한 시공 형태이다. 재료와 치수 기준도 설계와 시공 양쪽에서 확인 대상이다. 그라우트와 모르타르의 강도와 성분, 벽체 두께와 연결철물, 철근 배근, 프리즘 시험이 모두 규정의 대상이다.

자세히

벽돌·블록 구조의 특성

벽돌구조는 벽돌을 모르타르로 쌓는 조적식 구조이며 습식 구조다. 블록구조도 블록을 모르타르로 쌓는 구조로 습식 구조다. 습식은 현장에서 물을 섞어 쓰는 모르타르가 시공 과정에 들어간다는 뜻이고, 부재를 공장에서 맞춰 끼우는 건식 구조와 대비해 기억하면 된다.

벽돌 구조의 장단점은 한 묶음으로 외운다. 벽돌 구조는 구조와 시공법이 비교적 간단하다. 벽돌 구조는 공사비가 비교적 적게 드는 구조이다. 반면 벽돌 구조는 벽체가 두꺼워 실내 면적이 감소하는 구조이다.

보강블록구조를 제외한 블록구조는 내력벽 길이를 10m 이하로 하고 내력벽으로 둘러싸인 바닥면적을 80m² 이하로 한다. 블록 벽체 상부에는 테두리보를 설치하여 상부하중을 벽체에 균등하게 전달한다. 조적벽 상부의 테두리보는 구조를 일체화하고 상부하중을 균등하게 분포시킨다. 두 문장은 적용 범위가 블록 벽체와 조적벽 일반으로 다르다. 보강블록구조는 블록을 통줄눈으로 쌓는다. 통줄눈은 위아래 블록의 세로줄눈이 한 줄로 이어지는 줄눈 방식이다.

보강조적의 해석 가정

보강조적의 휨 계산은 몇 가지 해석 가정 위에 선다. 보강근은 조적재료와 완전히 부착되어 하나의 재료로 거동한다고 가정한다. 조적조의 압축응력 분포는 직사각형으로 가정한다. 단근보강 조적조벽의 휨과 압축 조합 공칭강도 계산에서는 보강근과 조적조의 변형률이 중립축 거리에 비례한다고 가정한다.

보강면적의 방향 효과는 유효보강면적으로 따진다. 유효보강면적은 보강면적에 유효면적방향과 보강면 사이각의 코사인값을 곱한 값이다.

합성조적조 쪽에서는 해석 기준이 따로 있다. 합성조적조의 해석은 순면적의 탄성환산단면에 기초한다. 환산단면에서 환산된 면적의 두께는 일정하며 부재의 유효높이나 길이는 변하지 않는다. 합성조적조의 어떤 부분에서도 계산된 최대응력은 그 부분 재료의 허용응력을 초과할 수 없다.

벽체 두께와 연결철물

두께 규정은 층수와 층고에 따라 나뉜다. 2층 이상 건물에서 조적내력벽의 공칭두께는 200mm 이상이어야 한다. 층고가 2,700mm를 넘지 않는 1층 건물의 속찬조적벽 공칭두께는 150mm 이상으로 할 수 있다. 파라펫벽의 두께는 200mm 이상이어야 하며, 높이는 두께의 3배를 넘을 수 없다.

공간쌓기벽은 두 겹의 벽 사이에 공간을 두고 쌓는 벽이다. 공간쌓기벽에서 홑겹벽에 걸친 벽체연결철물 부분은 모르타르나 그라우트 내부에 완전히 매립되어야 한다. 공간쌓기벽의 벽체연결철물 간의 수직간격과 수평간격은 각각 600mm와 900mm를 초과할 수 없다. 공간쌓기벽의 개구부 주위에는 가장자리에서 300mm 이내에 최대 간격 900mm의 연결철물을 추가로 설치한다.

다중겹벽은 공간쌓기벽과 따로 규정되는 벽체다. 다중겹벽에서 줄눈보강철물의 수직간격은 400mm 이하로 한다.

단면과 벽체 용어

대린벽은 한 내력벽에 직각으로 교차하는 벽이다. 공칭치수는 설계와 시공에서 기준으로 정한 치수이며 실측 치수와 다르다. 설계도면의 치수와 현장에서 잰 치수를 혼동하면 안 된다.

조적조에서 전단면적에서 빈 공간을 제외한 면적을 순단면적이라 한다. 가로줄눈에서 모르타르와 접한 조적단위의 표면적을 가로줄눈면적이라 한다. 속빈단위조적개체는 중심공간, 미세공간 또는 깊은 홈을 가진 공간에 평행한 평면의 순단면적이 같은 평면에서 측정한 전단면적의 75%보다 적은 조적단위이다.

재료 기준

시멘트 성분 재료나 첨가제는 에폭시수지와 그 부가물, 페놀, 석면섬유, 내화점토를 포함할 수 없다. 동결방지용액이나 염화물 등의 성분은 모르타르나 그라우트에 사용할 수 없다. 두 규정은 모두 성분에 따른 사용 제한이다.