강구조(剛構造 Steel structure)

제1장 강구조의 개요 1-1 개요 -강재는 재료적 특성이 다른 구조재료와 달리 강도와 인성이 우수하여 건물이나 교량 등의 건설에서 가장 중요한 구조재 료로 사용하게 되었다 . -강구조는 공장제작 및 현장조립에 따른 현장작업의 간편 , 공사기간의 단축 , 인건비의 절감 등에 의한 경제성 부여 등으 로 수요가 늘어나고 있다 . -건축기술자는 강구조기술 즉 기획 , 설계, 제작, 시공, 유지관 리 등 모든 단계에 대한 기술습득이 필요하다 . -강구조는 공장에서 제작된 부재를 고력볼트 또는 용접 등의 방법에 의해 조립하는 구조이므로 건축기술자는 무엇보다도 다양한 접합기술에 대한 이해와 지식을 가져야 한다 .  1-2 강구조의 역사 철이 구조물에 최초로 사용된 것은 건축물이 아니고 1779년 에이브라함 다아비 3세가 건설한 영국의 콜브룩데일세번 (Coalbrookdale Severn) 강의 아이언브리지(Iron Bridge) 이 다. 이 다리는 주철을 사용하였으며 스팬 30.6m, 높이 13.9m 의 반아치교로 지금도 사용되고 있다 .  1885년 고층건물의 선구자인 윌리암 르 배론 제니 (William Le Baron Jenney) 의 설계에 의해 압연형강을 사용한 미국 최초의 고층건물인 10층 홈 인슈어런스빌딩 (Home Insurance Building) 이 시카코에 건설되었다 . 이 건물은 6층까지는 주철재의 기둥 , 연철재의 보를 사용하였 고, 그 이상의 층은 압연형강을 사용하였다 . 이를 계기로 미국 , 특히 시카코파라 불리우는 시카고 건축가 들이 기능주의를 바탕으로 한 새로운 건축형태로 단순명쾌한 공법인 강구조건축을 고층건물에 적용하기 시작하였다 .  런던박람회 전시관인 1851년 건설된 수정궁 (1939년 소실 , 그림 1.2)이 있다 . 높이 33m, 길이 536m, 면적 83,700m2 압축재는 주철 , 기타 부재는 연철을 사용하였다 . 기계관은높이45m, 크기115m×420m 1889년 파리박람회 에펠탑은 높이 300m, 이 건축물이 주철 , 연철시대의 최후를 장식 하는 대형구조물이 되었다 .  Skyscrapers  1-3 강구조의 특성 1) 장점 가) 단위면적당 강도가 크다 . 나) 인성이 커서 변형에 유리하고 소성변형능력이 우수하다 . 다) 재료가 균질하다 . 라) 세장한 부재가 가능하다 . 마) 공사기간이 빠르다 . 바) 기존건축물의 증축 , 보수가 용이하다 . 사) 환경친화적인 재료이다 . 아) 하이테크 건축재료이다 .  2) 단점 가) 내화성이 낮다 . 나) 좌굴의 영향이 크다 . 다) 접합부의 신중한 설계와 용접부의 검사가 필요하다 . 라) 처짐 및 진동을 고려해야 한다 . 마) 유지관리가 필요하다 . 바) 응력반복에 따른 피로에 의해 강도저하가 심하다 .  1-4 강재의 친환경성 건식 공법인 강재를 이용한 시공은 습식 공법인 콘크리트에 비하여 물의 사용량이 적고 , 시공 중 소음과 먼지의 발생량 이 적고 , 골재 등의 채취로 인한 자연 훼손이 적은 장점을 가 지고 있는 것으로 인식되어 왔다 . 구조재료의 환경영향발생 정도에 대한 평가는 일반적으로 생산, 시공, 유지관리, 폐기의 수명주기 (life cycle) 동안 소 비되는 에너지 소비량 , 이산화탄소 배출량 등으로 평가하게 된다. 현재까지의 연구결과에 따르면 구조시스템에 따라 차이가 있지만 막연하게 인식되었던 강재의 장점들인 친환경성이 다른 구조재료에 비하여 정량적으로 우수하며 그 우수성이 경제적인 가치로 환산될 수 있는 것으로 평가되고 있다 .  1-5 강구조설계 현황 미국은 1921년에 조직된 AISC(American Institute of Steel Construction)가 1923년에 허용응력도 설계법에 따른 강구조 설계기준을 발표한 후에 1989년까지 여러차례 개정 한계상태설계법인 AISC-LRFD(Load and Resistance Factor Design, 하중저항계수설계법)을 1986년 제정하고 이 후 수차례 보완 개정하였다 . 우리나라는 1973년에 처음으로 허용응력설계법에 따른 강 구조계산규준 및 해설 이 대한건축학회에서 제정 . 1997년에는 한계상태설계법에 의한 강구조 한계상태설계 기준이 제정되어 2004년에 수정 , 보완되었다.