활하중이란 건축물을 사용함에 따라 발생하는 수직방향의 중력 하중을 의미합니다. 건축물 구조 설계 시 적용해야 하는 기본 등분포 활하중(L, Live load)에 대해 국가건설기준 KDS 40 10 15(건축구조기준 설계하중)에서 규정하는 기본 등분포 활하중의 용도별 최솟값에 대해 포스팅합니다.
건축물 설계 또는 건축물의 사용 및 유지관리분야에서 구조계산서의 건축물 활하중은 중요한 항목 중에 하나이며, 알고 있어야 합니다. 활하중이란 구조물을 사용함에 따라 발생하는 수직방향의 중력 하중을 의미합니다. 사람이나 차량의 통행, 건축물 내 물건 및 장비의 적재 등에 따른 하중이며, 수시로 변하는 하중을 의미합니다.
활하중은 고정하중과 달리 모든 면적에 유사하게 적용하지 않지만, 설계의 편의성을 고려하여 기본등분포 활하중 최소값을 적용하도록 하고 있습니다.
다만, 건축구조물은 KDS 41 10 15(건축구조기준 설계하중)에서 규정한 등분포활하중과 집중 활하중 중에서 구조부재별로 더 큰 하중 효과를 발생시키는 하중에 대하여 설계하여야 합니다.
건축물 용도별 활하중 최소값
관련 근거
- 국토부 고시 제2020-803호 건축구조기준
- 국가건설기준센터 KDS 41 10 15 : 2019 건축구조기준 설계하중
건축물 용도별 기본 등분포 활하중 최솟값 [단위: kN/㎡]
- 진동, 충격에 의한 증가 : 진동, 충격 등이 있어 표를 적용하기에 적합하지 않은 경우의 활하중은 구조물의 실제상황에 따라 활하중의 크기를 증가하여 산정한다.
- 칸막이벽 하중 : 사무실 또는 유사한 용도의 건물에서 가동성 경량 칸막이벽이 설치될 가능성이 있는 경우에는 칸막이벽 하중으로 최소한 1kN/㎡를 기본 등분포 활하중에 추가하여야 한다. 다만, 기본 활하중 값이 4kN/㎡ 이상인 경우에는 이를 제외할 수 있
건축구조물의 설계 검수를 하시는 분들은 설계하중을 검토할 때 위 표와 근거를 기준으로 하여 활하중에 대해 최솟값 이상으로 설계되어 있는지 확인해야 합니다.
구조물에 작용하는 하중의 종류
- 고정하중 (D, Dead Load)
- 활하중 (L, Live Load)
- 적설하중 (S, Snow Load)
- 풍하중 (W, Wind Load)
- 지진하중 (E, Earthquake Load)
- 토압 및 수압(H, soil and hydraulic pressure)
- 기타
아래와 같이 구조물에 작용하는 하중의 종류에 대해 간략하게 정리하였으니 가볍게 일독하시기 바랍니다.
고정하중 (D, Dead Load)
- 정의 : 고정하중은 구조체 자체의 무게나 구조물의 존재 기간 중 지속 적으로 구조물에 작용하는 수직방향의 중력 하중
- 도면에 기록된 필수 마감재, 영구 부착된 설비, 장비 등이 포함된다. 간과하기 쉽지만, 가장 중요한 것은 구조물 자체의 중량입니다.
- 이 부분은 하중을 지지하는 역할을 하면서도 자체의 중량을 로 인해 하중을 일으키는 부분입니다. 예를 들어 슬래브의 경 우, 내력이 부족하여 두께를 증가하더라도 자중의 증가 때문 에 추가적으로 부담할 수 있는 하중이 증가한 두께에 비례해 서 증가하지 않습니다. 모든 재료는 밀도를 가지지만, 실제 건축에 사용되는 재료는 실측된 단위 중량을 기준으로 해야 하므로 단위 체적 중량을 하중으로 적용해야 합니다.
활하중 (L, Live Load)
- 정의 : 구조물을 사용함에 따라 발생하는 수직방향의 중력 하중
- 사람이 나 차량의 통행, 물건 및 장비의 적재 등에 따른 하중이며 용어가 의미하는 바와 같이 이동 가능성을 전제로 합니다. 활하중은 고정하중과 달리 모든 면적에 대해 유사하게 작용하지 않지만 설계의 편의성을 고려하여 등분포 활하중을 적용하도록 하고 있습니다. 집중 적재하중 수치를 산정하여 실제 거동에 가까운 설계를 할 수 도있으나 중요부위나 중요 구조물 설계에 적용하는 편입니다.
3. 적설하중 (S, Snow Load)
- 정의 : 적설하중은 국내의 경우 겨울철에 주로 지붕 부분에 쌓이는 눈에 대해 고려하는 하중
- 일반적으로 지붕의 등분포 활하중은 100 kgf/㎡ 이상이므로 다 설 지역이 아닌 경우에는 검토 대상이 아닐 수 있습니다. 따라서, 대체로 적설하중의 영향이 지붕 활하중을 초과하는 경우에 검토한다.
- 적설하중 = 눈의 평균 단위 중량 × 수직 적설 깊이
4. 풍하중 (W, Wind Load)
- 정의 : 풍하중은 바람이 건물에 미치는 영향을 하중
- 일반적으로 건물이 높을수록 입면이 넓을수록 풍하중이 증가하 며 기본적으로 건물이 위치한 지역에서 부는 바람의 세기(기본 풍속)와 주변 지형에 영향을 받습니다.
5. 지진하중 (E, Earthquake Load)
- 건축물은 한 번 설계되면 짧게는 30년 정도 길게는 70년 이상 동안 사용되도록 계획됩니다.
- 지진의 경우 활하중이나 풍하중처럼 일상적으로 작용하는 하중은 아니지만, 발생될 경우 많은 인명피해와 재산피해를 유발하게 되고 국내의 경우에도 지진에 대해 안전지대가 아닌 것으로 나타나고 있으므로 반드시 고려해야 하는 항목입니다.
- 지진의 특성은 발생할 때마다 다르기 때문에 미리 예측하기 어려우므로 지진을 정적인 하중으로 환산한 방법을 적용하거나 유사 한 모형을 하중으로 적용하는 방법을 주로 사용합니다. 국내 기준에서는 지진구역을 2가지로 나누어 지진의 위험도를 구분하고 있다.
6. 토압 및 수압 (H, Soil and Hydraulic Pressure)
- 토압은 주로 지하구조물의 외부벽체에 작용하는데 이 경우 벽체의 수평이동과 회전이 없는 것으로 보는 정지 토압이 됩니다.
- 토목 옹벽과 같이 벽체를 전방으로 밀어내면서 배면토가 파괴돼 는 상태의 토압은 주동 토압이라 한다.
- 수압은 지하구조물이 지하수위의 높이 내에 존재할 때 발생하며 지하 외부벽체와 최종 바닥판에 작용하게 됩니다.
- 그러나, 시공 시에 경험하는 바와 같이 지하수위가 낮더라도 우수가 유입되고 적절히 배수되지 않으면 일시적으로 수위가 높아져 부력이 과다하게 발생하는 경우가 발생합니다.
- 따라서, 지하수위는 구조물 완성 후 사용 시 설계도 필요하지만, 공사 중 과도한 수위가 발생하지 않도록 관리하는 작업도 매우 중요합니다.
7. 기타
- 온도 변화에 따른 하중(구조물의 신축에 의해 발생함), 수조나 기름탱크와 같이 내부에 유체를 담을 경우에 작용하는 유체압 하중, 구조물에 설치된 기계나 장비에서 발생하는 진동, 충격과 같은 반복 하중 등이 있습니다.
구조물에 작용하는 하중은 위에서 언급한 각각의 하중이 개별적으로 작용하는 것이 아니라 동시에 몇 가지가 복합되어 작용하게 됩니다. 예를 들어 고정하중과 활하중은 건물이 존재하면 반드시 존재하는 하중이며 이에 부가적으로 다른 하중들이 작용하게 됩니다. 따라서, 설계 시 이러한 복합 현상을 고려하여 설계하도록 규정하고 있습니다.
이상으로 건축물 설계 시 용도에 따른 활하중의 최솟값의 규정에 대하여 알아보았습니다. 위 내용 참고하시어 건축물 설계, 유지관리에 도움이 되길 바랍니다.
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