강구조

부재의 구성과 내화피복 — 어디가 무엇을 받고, 불에서 어떻게 지키나

미학습

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H형강 보에서 위아래의 판인 플랜지는 중립축에서 멀어 휨모멘트에 저항하고, 가운데 세로판인 웨브는 전단력에 저항한다. 그래서 휨이 큰 자리에서는 춤을 키워 플랜지를 멀리 벌리는 것이 효율적이다. 허니콤보는 웨브를 지그재그로 잘라 위아래를 어긋나게 용접해 춤을 키운 보로, 육각형 구멍이 남아 그리로 덕트와 배관이 지나가 층고까지 줄인다. 합성보는 강재보와 콘크리트 슬래브를 쉬어커넥터(스터드 볼트)로 물려 미끄러지지 않게 한 것으로, 슬래브가 압축을 강재보가 인장을 맡아 각 재료가 잘하는 일을 하게 된다. 내화피복은 화재에서 강재의 온도가 오르는 것을 늦추는 것으로, 습식 뿜칠공법은 복잡한 형상에도 이음매 없이 붙지만 두께가 고르지 않아 시공 후 두께를 여러 지점에서 확인해야 하고, 건식 성형판 공법은 두께가 일정하나 복잡한 모양에 붙이기 어렵다. 요구 내화시간은 층수와 높이가 클수록 길어지는데, 사람이 모두 빠져나오는 데 걸리는 시간이 그만큼 늘기 때문이다.
강구조 부재의 설계는 「힘을 어디로 보낼 것인가」를 재료의 배치로 푸는 일이다. 플랜지를 멀리 벌려 휨을 받게 하고, 웨브에 구멍을 내도 전단만 감당하면 되니 설비를 지나가게 하며, 슬래브와 물려 압축은 콘크리트에 맡긴다. 내화피복도 같은 사고다 — 강재가 불에 타지는 않지만 물러지므로, 온도가 오르는 시간을 벌어 대피와 진압이 끝날 때까지 버티게 한다.
  1. 플랜지는 휨, 웨브는 전단에 저항한다.
  2. 허니콤보는 웨브를 잘라 어긋 붙여 춤을 키우고 구멍으로 설비가 지나간다.
  3. 합성보는 쉬어커넥터로 슬래브와 물려 한 몸으로 휜다.
  4. 뿜칠은 복잡한 모양에 쉬우나 두께가 고르지 않아 시공 후 확인이 필요하다.
  5. 요구 내화시간은 층수와 높이가 클수록 길어진다 — 대피 시간에서 나온 기준이다.
습식 뿜칠공법

복잡한 형상에도 이음매 없이 붙는다. 두께가 고르지 않아 여러 지점에서 재어 확인해야 한다.

건식 성형판 공법

두께가 일정하고 마감이 깔끔하다. 복잡한 모양에는 붙이기 어렵고 이음부 처리가 필요하다.

강재는 불에 타지 않는다 — 그러나 온도가 오르면 물러진다내화피복이 열의 전달을 늦춘다요구 내화시간 동안 강재가 임계온도에 이르지 않게 한다그 시간 동안 사람이 대피하고 소방대가 진압한다두께가 모자란 자리가 하나라도 있으면 그곳이 먼저 물러진다

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합성보가 층고까지 줄이는 까닭

합성보로 만들면 슬래브가 압축을 맡아 강재보의 단면을 줄일 수 있고, 같은 강재로 더 긴 스팬을 건널 수 있다. 보의 춤이 작아지니 층고가 낮아지고, 층고가 낮아지면 같은 높이 제한 안에서 층수를 늘리거나 외벽 면적을 줄일 수 있다. 구조의 선택 하나가 건물의 경제성 전체를 바꾸는 자리이며, 쉬어커넥터라는 작은 부품이 그 열쇠를 쥔다.

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화재발생 시 지정된 시간 동안 철골 부재의 내력을 유지하기 위하여 내화피복을 실시한다.

내화피복은 화재 때 정해진 시간 동안 강재 온도를 낮게 지켜 철골 부재의 내력을 유지하려는 것이다.

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성형판 붙임공법은 작업능률이 우수하나, 재료 파손의 우려가 있다.

성형판 붙임공법은 공장 제품을 붙여 작업이 빠르지만 판이 깨지기 쉽다.

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뿜칠공법은 복잡한 형상에도 시공이 가능하며 균일한 피복두께의 확보가 용이하다.

뿜칠공법은 복잡한 형상에도 쓸 수 있지만 손으로 뿌려 두께가 고르지 않아 두께 관리가 어렵다.

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타설공법은 거푸집을 설치하여 철골부재에 콘크리트 등을 타설하는 공법이다.

타설공법은 거푸집을 대고 콘크리트·경량콘크리트를 부어 철골을 감싸는 방식이다.

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미장공법은 시공면적 5 m2 당 1개소 단위로 핀 등을 이용하여 두께를 확인한다.

미장공법의 두께 검사는 핀을 찔러 보는 방식으로, 5 m²마다 한 곳씩 한다.

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12/50 [최고층수/최고높이(m)]를 초과하는 주거시설의 보ㆍ기둥은 2시간 이상의 내화구조 성능기준을 만족해야 한다.

12층 또는 50 m를 넘는 주거시설의 보·기둥은 2시간이 아니라 3시간 이상의 내화성능이 필요하다(건축물의 피난ㆍ방화구조 등의 기준에 관한 규칙 별표 1).

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뿜칠공법은 작업성능이 우수하고 시공가격이 저렴하지만 피복두께 및 밀도의 관리가 어렵다.

뿜칠공법은 복잡한 모양에도 빨리 시공하고 값이 싸지만, 사람이 뿌려 두께와 밀도를 고르게 관리하기 어렵다.

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합성공법은 이종재료의 적층이나 이질재료의 접합으로 일체화하여 내화성능을 발휘하는 공법이다.

합성공법은 서로 다른 재료를 겹치거나 붙여 한 몸으로 만들어 내화성능을 낸다.

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도장공법의 내화도료는 화재시 강재의 표면 도막이 발포ㆍ팽창하여 단열층을 형성한다.

내화도료는 불을 만나면 도막이 부풀어 단열층을 이루어 강재 온도 상승을 늦춘다.

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건식공법은 내화 및 단열성이 좋은 경량 성형판을 연결철물 또는 접착제를 이용해부착하는 공법이다.

건식공법은 내화·단열성 좋은 경량 성형판을 연결철물이나 접착제로 강재에 붙이는 방법이다.

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