하중의 종류와 설계하중(고정·활·적설·풍하중)
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2 쉬운 설명
하중 = 건물이 받는 짐(무게·힘)을 「무엇이 원인인지」「얼마나 오래 걸리는지」로 나눠 값을 정해 둔 것
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건물 자체와 붙박이 설비의 무게처럼 늘 그 자리에 있는 짐은 고정하중, 사람·가구처럼 쓰면서 생기는 무게는 활하중입니다. 옮겨 달 수 있는 가벼운 칸막이는 위치가 바뀌는 짐으로 보아 활하중에 넣고, 쌓아 붙인 조적조 칸막이벽은 못 옮기므로 고정하중입니다.
오래 걸리나, 잠깐 치나
| 구분 | 해당하는 하중 | 쉽게 외우면 |
|---|---|---|
| 장기하중 | 고정하중, 활하중 | 늘 얹혀 있는 「무게」 |
| 단기하중 | 풍하중, 지진하중, 충격하중 | 순간에 닥치는 「사건」 |
바람과 지진은 건물을 옆에서 미는 수평하중(횡하중)입니다.
무엇에 따라 커지고 작아지나
| 하중 | 기준 | 커지는 조건 |
|---|---|---|
| 적설 | 100년에 한 번 올 만큼 쌓인 눈의 깊이(기본지상설하중) | 지붕이 완만할수록 쌓인다. 물매가 커지면 하중이 준다 |
| 풍 | 속도압 = ½ × 공기밀도 × 풍속² | 바람 속도가 두 배면 네 배 |
| 지진 | 밑면전단력 = 지진응답계수 × 유효 건물중량 | 건물이 무거울수록 커진다 |
지진하중이 나오는 순서
지진응답계수 Cs×유효 건물중량 W (고정하중에 영구설비의 총 하중 등을 더한 무게)=밑면전단력 V
계수가 크면 힘도 크게 걸립니다. 다만 구조가 휘면서 지진 에너지를 잘 흡수한다는 뜻의 반응수정계수가 크면 지진응답계수가 작아져 설계용 지진하중은 줄어듭니다.
바닥이 받는 무게(기본등분포활하중)
| 바닥의 용도 | kN/㎡ |
|---|---|
| 주거용 건축물의 거실 | 2.0 |
| 발코니 (거실의 1.5배로 올려 잡는다) | 3.0 |
| 공동주택의 공용실 · 기계실의 공조실 | 5.0 |
| 판매장의 상점 | 1층 5.0 · 2층 이상 4.0 |
| 도서관의 서고 | 7.5 |
사람이 살며 가구를 두는 집 거실은 붐비는 공용 공간이나 무거운 책·기계가 놓이는 곳보다 가장 작게 정해져 있습니다.
이것만은 헷갈리지 말자
- 지진응답계수가 크면 밑면전단력도 커집니다. 「감소한다」는 설명이 틀린 것입니다. 지진하중을 줄여 주는 쪽은 반응수정계수입니다.
- 고정하중은 구조체 자체 무게만이 아니라 부착된 비내력 부분과 설비의 무게까지 포함합니다. 고정하중과 활하중의 뜻을 서로 바꿔 쓴 보기가 틀린 보기입니다.
- 장기하중은 고정·활하중, 단기하중은 풍·지진하중입니다. 반대로 적은 보기가 틀립니다.
- 지진하중은 건물이 무거울수록, 풍하중은 바람을 맞는 면이 넓을수록 커집니다. 적설하중만 반대로 지붕 물매가 커질수록(가파를수록) 줄어듭니다.
3 이 개념이 나온 기출문제
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4 체크리스트 + 암기팁
암기팁 V = Cs × W — 계수가 크면 힘도 크다.
암기팁 「고정=자중·지속, 활=사용·변동」. 오래 누르는 것(고정·활)은 장기, 잠깐 치는 것(지진·바람)은 단기다.
암기팁 집 거실 2.0 · 공용실·공조실 5.0 · 서고 7.5.
- 고정하중은 구조체와 부착된 비내력 부분·설비의 중량으로 존치기간 중 지속적으로 작용하는 연직하중이고, 활하중(적재하중이라고도 한다)은 점유·사용으로 생기는 하중이다. 설계에는 예상되는 최대의 값을 쓴다. 활하중은 위치와 크기가 변하고 고정하중은 변하지 않는다.
- 칸막이 — 가동성 경량칸막이벽(자중 1kN/㎡ 이하인 가동식 벽체)은 설치될 가능성이 있으면 칸막이벽하중 최소 1kN/㎡를 기본 등분포활하중에 추가한다(기본활하중 4kN/㎡ 이상이면 제외 가능). 조적조 칸막이벽은 고정하중이다.
- 기본지상설하중은 재현기간 100년에 대한 수직 최심적설깊이 기준이다. 경사지붕설하중은 평지붕설하중에 지붕경사도계수를 곱해 산정한다. 지붕 형상·경사에 크게 좌우되는 하중은 적설하중이고, 지진하중은 건축물의 질량과 강성, 지반 조건, 지역의 지진위험도로 정해진다.
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- 활하중 저감 — 지붕활하중을 제외한 등분포활하중은 영향면적 36㎡ 이상일 때 활하중저감계수를 곱해 저감한다. 넓을수록 전체에 동시에 최대 활하중이 실릴 가능성이 낮기 때문이다. 영향면적은 기둥·기초는 부하면적의 4배, 보·벽체는 2배, 슬래브는 부하면적 그대로 적용한다.
- 기본등분포활하중(kN/㎡): 거실 2.0 < 발코니(거실의 1.5배, 최대 5.0) < 공용실·공조실 5.0, 판매장 상점 1층 5.0·2층 이상 4.0 < 도서관 서고 7.5. 주택의 거실·침실·주방·화장실은 모두 같은 2.0이고 발코니만 올려 잡는다.
- 지진·풍 — 밑면전단력 V = Cs × W이므로 유효 건물중량(고정하중에 영구설비의 총 하중 등 포함)에 비례한다. 반응수정계수가 클수록 지진하중은 작다. 풍하중은 주골조용·지붕골조용·외장재용으로 나누어 산정하고, 속도압은 공기밀도와 풍속의 제곱에 비례한다. 풍하중은 속도압과 풍압계수 등에 바람을 받는 수압면적을 곱하여 산정하므로 벽면의 면적이 클수록 커지고, 건물 형태에 따라 달라진다.
5 예제 — 이 개념, 실제로 이렇게 나왔습니다
제29회 공동주택시설개론 42번건축물의 하중에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?옳지 않은 것 고르기해설 보기 →제28회 공동주택시설개론 42번건축물에 작용하는 하중에 관한 설명으로 옳은 것은?옳은 것 고르기해설 보기 →제27회 공동주택시설개론 60번건축물 주요실의 기본등분포활하중(kN/m²)의 크기가 가장 작은 것은?해설 보기 →6 이론 근거 — 정의가 곧 정답입니다항목 3개 · 눌러서 펼치기눌러서 닫기
하중의 분류와 정의
건축물의 구조설계에 적용하는 설계하중으로 고정하중·활하중·지붕활하중·적설하중·풍하중·지진하중·토압 및 지하수압·온도하중 등을 들고, 그 산정기준과 방법은 「건축구조기준」에 따른다(건축물의 구조기준 등에 관한 규칙 제9조). 고정하중은 구조체와 이에 부착된 비내력 부분 및 각종 설비 등의 중량에 의하여 구조물의 존치기간 중 지속적으로 작용하는 연직하중이고, 활하중은 건축물 및 공작물을 점유·사용함으로써 발생하는 하중이다(KDS 41 12 00). 하중은 작용 방향에 따라 연직하중·수평하중, 작용 기간에 따라 장기하중·단기하중으로 나눈다. 고정하중·활하중처럼 오래 작용하는 하중이 장기하중이고, 풍하중·지진하중처럼 짧은 시간 작용하는 하중이 단기하중이다. 횡하중은 풍하중, 지진하중, 횡방향 토압 또는 유체압과 같이 구조물에 수평으로 작용하는 하중이다(KDS 14 20 01).
출처: 기출 해설의 이론·기준 근거 종합 · 이 개념 기출 16문항 중 16문항의 근거설계하중의 기준값
기본지상설하중은 재현기간 100년에 대한 수직 최심적설깊이를 기준으로 한다(KDS 41 12 00). 기본등분포활하중(kN/㎡)은 주거용 건축물의 거실 2.0, 공동주택의 공용실 5.0, 판매장 상점·백화점 1층 5.0·2층 이상 4.0, 도서관 서고 7.5, 기계실(공조실·전기실·기계실 등) 5.0이고, 발코니는 출입하는 바닥 활하중의 1.5배(최대 5.0)로 한다. 지붕활하중을 제외한 등분포활하중은 부재의 영향면적이 36㎡ 이상인 경우 활하중저감계수를 곱해 저감할 수 있다. 사무실 또는 유사한 용도의 건물에서 가동성 경량칸막이벽이 설치될 가능성이 있으면 칸막이벽하중으로 최소 1kN/㎡를 기본 등분포활하중에 추가한다(기본활하중 4kN/㎡ 이상이면 제외 가능). 속도압은 ½ × 공기밀도 × 풍속²으로, 공기밀도에 비례하고 풍속의 제곱에 비례한다.
출처: 기출 해설의 이론·기준 근거 종합 · 이 개념 기출 16문항 중 16문항의 근거지진하중과 밑면전단력
등가정적해석법의 밑면전단력 V는 지진응답계수 Cs와 유효 건물 중량 W의 곱이다(V = Cs·W). 유효 건물 중량은 고정하중에 영구설비의 총 하중 등을 포함한다. 지진응답계수는 반응수정계수를 써서 구하므로 반응수정계수가 클수록 설계 지진하중이 작아진다(KDS 41 17 00).
출처: 기출 해설의 이론·기준 근거 종합 · 이 개념 기출 16문항 중 16문항의 근거