제1장 강구조의 개요 1-1 개요 -강재는 재료적 특성이 다른 구조재료와 달리 강도와 인성이 우수하여 건물이나 교량 등의 건설에서 가장 중요한 구조재료로 사용하게 되었다. - 강구조는 공장제작 및 현장조립에 따른 현장작업의 간편, 공사기간의 단축, 인건비의 절감 등에 의한 경제성 부여 등으로 수요가 늘어나고 있다. - 건축기술자는 강구조기술 즉 기획, 설계, 제작, 시공, 유지관리 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)이다. 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 사용하였고, 그 이상의 층은 압연형강을 사용하였다. 이를 계기로 미국, 특히 시카코파라 불리우는 시카고 건축가들이 기능주의를 바탕으로 한 새로운 건축형태로 단순명쾌한 공법인 강구조건축을 고층건물에 적용하기 시작하였다.
런던박람회 전시관인 1851년 건설된 수정궁(1939년 소실, 그림 1. 2)이 있다 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. 1889년 파리박람회 에펠탑은 높이 300m, 기계관은 높이 45m, 크기 115m×420m 이 건축물이 주철, 연철시대의 최후를 장식하는 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) 단 점 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 발생량이 적고, 골재 등의 채취로 인한 자연 훼손이 적은 장점을 가지고 있는 것으로 인식되어 왔다. 구조재료의 환경영향발생 정도에 대한 평가는 일반적으로 생산, 시공, 유지관리, 폐기의 수명주기(life cycle) 동안 소비되는 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 강구조설계기준을 발표한 후에 1989년까지 여러차례 개정 한계상태설계법인 AISC-LRFD(Load and Resistance Factor Design, 하중저항계수설계법)을 1986년 제정하고 이후 수차례 보완 개정하였다. 우리나라는 1973년에 처음으로 허용응력설계법에 따른 강구조계산규준 및 해설 이 대한건축학회에서 제정. 1997년에는 한계상태설계법에 의한 강구조 한계상태설계기준이 제정되어 2004년에 수정, 보완되었다.