내력벽
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1. 개요
내력벽은 건물의 하중을 지지하고 외부의 힘에 저항하는 벽을 의미하며, 고대 건축부터 현대 건축까지 다양한 형태로 사용되어 왔다. 특히, 목조 건축물에서는 지진과 바람에 대한 저항력을 높이기 위해, 철근 콘크리트 및 철골 구조 건축물에서는 내진 성능을 보강하기 위해 내력벽이 중요한 역할을 한다. 내력벽의 설계 및 시공은 건물의 안전과 직결되며, 건축 기준법에 따라 편심률, 강성률 등을 고려하여 균형 있게 배치해야 한다. 최근에는 주택 건설, 초고층 건물 등 다양한 분야에서 내력벽의 중요성이 강조되고 있으며, 관련 연구 및 기술 개발도 활발히 진행되고 있다.
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| 내력벽 | |
|---|---|
| 개요 | |
| 정의 | 상부 구조물의 하중을 지탱하는 벽 |
| 기능 | 하중 지지 수직 지지 횡력 저항 |
| 구조 | |
| 재료 | 벽돌 콘크리트 블록 콘크리트 석재 목재 |
| 역할 | 구조적 안정성 확보 |
| 유형 | |
| 분류 기준 | 사용 재료 설계 방식 |
| 종류 | 벽돌조 내력벽 콘크리트 블록조 내력벽 철근 콘크리트 내력벽 목조 내력벽 |
| 설계 고려 사항 | |
| 하중 | 수직 하중 횡력 (바람, 지진 등) |
| 구조적 안정성 | 좌굴 방지 전단 강도 확보 |
| 재료 | 재료의 강도, 내구성 고려 |
| 관련 법규 | |
| 내용 | 건축 법규 및 구조 설계 기준 준수 |
| 목적 | 건물 안전 확보 |
| 중요성 | |
| 건물 전체 | 구조적 안정성에 중요한 역할 |
| 시공 시 | 정확한 시공 필수 |
2. 역사
하중을 지탱하는 벽은 가장 초기의 건축 형태 중 하나이다.[3]
2. 1. 고대 건축
하중을 지탱하는 벽은 초기 건축 형태 중 하나이다.[3] 플라잉 버트레스는 고딕 건축에서 발전하여 구조물이 개방된 내부 공간을 유지할 수 있게 했고, 중앙 지지 벽 대신 버트레스에 더 많은 무게를 전달했다. 노트르담 대성당은 플라잉 버트레스를 갖춘 지지 벽 구조의 한 예이다.[4]2. 2. 고딕 건축
플라잉 버트레스는 고딕 건축에서 발전된 형태로, 구조물이 넓은 내부 공간을 확보하면서도 중앙 지지 벽 대신 버트레스에 더 많은 무게를 전달할 수 있도록 하였다.[4] 노트르담 대성당은 플라잉 버트레스를 사용한 대표적인 내력벽 구조물이다.[4]3. 종류 및 특징
내력벽은 사용되는 재료와 구조 방식에 따라 다양하게 나뉜다. 대규모 건물에서는 주로 콘크리트, 콘크리트 블록, 벽돌 등이 사용된다.[1] 건물의 종류와 층수에 따라 위에 가해지는 하중을 견딜 수 있도록 적절한 두께로 설계되며, 그렇지 않을 경우 구조물이 붕괴될 수 있다.[5] 내력벽은 건물의 공간을 나누고, 사생활 보호, 보안, 외부 환경으로부터의 보호 등의 기능을 한다.[5]
목조, 철근 콘크리트 구조, 철골 구조 건축물에서 사용되는 내력벽의 종류와 특징은 하위 항목에서 자세히 설명한다.
3. 1. 목조 건축물의 내력벽
목조 건축물은 기둥과 보만으로는 지진이나 바람 등의 수평 하중에 저항할 수 없기 때문에 각 층마다 일정량의 내력벽을 설치해야 한다. 내력벽은 골조에 가새를 금속 부재로 부착하거나, 구조용 합판 등을 못으로 박아 넣어 만든다.[1]내력벽의 성능은 벽 배율로 나타낸다. 벽 배율 1.0배는 벽 길이 1m당 1.96kN의 수평 하중에 저항할 수 있음을 의미한다. 목조 골조 공법과 틀 벽 공법에서는 건축 기준 법령에 따라 벽 배율을 0.1~5.0 범위로 정하고 있다.[1]
하지만 내력벽의 양이 부족하거나, 구조용 합판 등을 부착하는 못의 종류나 간격을 지키지 않는 결함 주택이 많은 것도 현실이다.[1]
3. 2. 철근 콘크리트 구조 건축물의 내력벽
철근 콘크리트 구조(RC 구조) 건축물은 기둥과 보가 견고하게 일체화되어 있어 매우 높은 강성을 가지므로, 기본적으로 기둥과 보만으로 지진이나 바람 등의 수평 하중(옆에서 가해지는 힘)에 저항할 수 있다(라멘 구조). 그럼에도 내진 성능이 부족할 때 내력벽이 부분적으로 사용된다. 또한, 공동 주택에서 모든 층의 배치(평면)가 완전히 같은 경우에는 경계 벽이 내력벽인 경우가 많다.철근 콘크리트 구조에서 내력벽은 대부분 기둥과 보와 일체로 만들어진 철근 콘크리트 벽이다. 철근 콘크리트 내력벽은 벽의 두께와 철근의 양에 거의 비례하여 성능이 높아진다.[1]
3. 3. 철골 구조 건축물의 내력벽
철골 구조(S조) 건축물은 기둥과 보의 접합부가 매우 강하여 기본적으로 지진이나 바람과 같은 수평 하중(옆에서 가해지는 힘)에 잘 견딜 수 있다. 이를 라멘 구조라고 한다. 그러나 내진 성능을 더욱 높이기 위해 내력벽을 부분적으로 사용하기도 한다.철골 구조에서 내력벽은 대부분 H형강이나 잔넬강을 X자형 또는 V자형으로 프레임에 조합한 가새 방식(철골 브레이스)을 사용한다. 사용하는 철골이 굵을수록, 그리고 양쪽 끝 부분의 접합(특히 용접) 방식이 튼튼할수록 성능이 좋아진다.
철골 브레이스를 프레임에 설치하면 구조물이 매우 튼튼해지지만, 유연성이 부족해질 수 있다. 따라서 내력벽은 균형 있게 배치하고, 각 층에서 수직 방향으로 연속되도록 배치하는 것이 중요하다. 건축기준법에서는 편심률을 0.15 이하, 강성률을 0.6 이상으로 규정하고 있다.[1]
4. 설계 및 시공
내력벽은 건물의 종류, 층수, 그리고 위에 가해지는 하중을 견딜 수 있도록 적절한 두께로 설계된다. 하중이 사용된 재료의 강도를 초과하면 외벽이 불안정해지고, 잠재적으로 구조물이 붕괴될 수 있다.[5] 내력벽은 건물의 공간을 둘러싸거나 분할하여 더욱 기능적이고 유용하게 만들며, 사생활 보호, 보안, 열, 추위, 햇빛, 비바람으로부터 보호하는 기능을 한다.[5]
4. 1. 내력벽의 양
목조 건축물은 접합 부분이 회전하기 쉬우므로, 기둥과 보만으로는 지진이나 바람 등의 수평 하중에 저항할 수 없다. 따라서 각 층마다 소정의 양의 내력벽을 설치하는 것이 의무화되어 있다. 내력벽이 많은 건축물은 내진성, 내풍성이 우수하다.필요한 내력벽의 양은 구조 계산을 통해 구하며, 그 양보다 더 많이 설치해야 한다. 일반적으로 면적 및 층수가 큰 건물일수록, 또한 무거운 건물일수록 더 많은 내력벽이 필요하다. 다만, 소규모 목조 건축물(4호 건축물)의 경우에는 특례로 2008년 12월까지 건축 기준 법령 46조의 간단한 계산(소위 벽량 계산)을 통해 구하는 것이 허용되었다.
4. 2. 내력벽의 배치
내력벽은 건물의 한쪽에 치우치지 않고 균형 있게 배치해야 한다. 이는 지진 발생 시 건물이 비틀려 붕괴되는 것을 방지하기 위함이다. 일반적으로 건물의 외곽 부분에 많은 내력벽이 있으면 비틀림에 강하다. 반면, 북쪽이 전체 내력벽이고 남쪽이 전체 개구부인, 이른바 ㄷ자형 배치(목조 상가 건축에 많음)는 비틀림에 약하여 지진 발생 시 쉽게 붕괴된다.내력벽의 편향을 나타내는 수치로 편심률이 있다. 이 값이 클수록 내력벽이 편향되어 있다. 건축 기준법에서는 편심률을 계산하여 이 값을 0.15 이하(또는 0.30 이하)로 해야 한다고 규정하고 있다.
틀 벽 공법의 경우에는 내력벽 배치 방법에 대해 더욱 엄격한 기준이 정해져 있으며, 더 높은 내진성·내풍성을 확보하고 있다.
4. 3. 시공 시 주의사항
철근 콘크리트 구조에서는 내력벽과 비내력벽의 구분이 중요하지만, 이를 구분하지 않고 시공하는 경우가 있어 주의해야 한다. 예를 들어, 비내력벽에 슬릿 설치를 누락하여 내력벽처럼 시공하는 경우가 있다. 이러한 오류를 방지하기 위해, 비내력벽과 기둥, 보 사이에 슬릿을 만들고, 연결 부위에는 가는 철근을 넣어 부드러운 코킹으로 마감 처리해야 한다.[5]요약에 따르면, 내력벽 주변 기둥에는 홀다운 금물(인발 방지 철물)을 설치하여 빠짐을 방지하고, 내력벽 시공 기준을 준수해야 한다. 하지만, 주어진 원본 소스에는 홀다운 금물 및 시공 기준에 대한 구체적인 정보는 없다.
5. 현대 건축에서의 활용
현대 건축에서 내력벽은 콘크리트, 콘크리트 블록, 벽돌 등 다양한 재료를 사용하여 대규모 건물을 건설하는 데 널리 사용된다.[1] 주택 건설에는 플랫폼 프레임 경량 구조 공법이 주로 쓰이며, 마천루 건설에는 파일을 기반암에 고정하고 특수 배합된 철근 콘크리트를 사용하는 등 하층부 기초와 벽을 매우 튼튼하게 만들어야 한다.[7]
5. 1. 주택
주택 건설에서 내력벽은 "플랫폼 프레임"으로 알려진 경량 구조 공법에서 가장 흔하게 사용되며, 각 내력벽은 가장 낮은 기초판에 결합된 벽 받침대 위에 놓인다. 받침대는 조적조 또는 콘크리트 기초에 볼트로 고정된다.[6]
''상부 플레이트'' 또는 ''천장 플레이트''는 벽의 최상단으로, 다음 층의 플랫폼(천장) 바로 아래에 위치한다. ''기초 플레이트'' 또는 ''바닥 플레이트''는 스터드의 하단 부착 지점이다. 상부 플레이트와 하부 플레이트를 사용하면 벽을 옆으로 눕혀서 건설할 수 있어 두 플레이트 사이에 스터드를 끝부분에 못 박을 수 있으며, 완성된 벽을 벽 받침대 위에 수직으로 세울 수 있다. 이렇게 하면 정확성이 향상되고 시공 시간이 단축될 뿐만 아니라 더 강력한 벽을 만들 수 있다.
5. 2. 초고층 건물 (Skyscrapers)
마천루의 엄청난 무게 때문에 하층부의 기초와 벽은 매우 튼튼해야 한다. 파일은 건물을 지하의 기반암에 고정하는 데 사용된다. 예를 들어, 세계에서 가장 높은 건물인 부르즈 할리파는 특수 처리되고 혼합된 철근 콘크리트를 사용한다. 45000m3 이상의 콘크리트, 즉 약 99790350.00kg 이상이 콘크리트 및 강철 기초를 건설하는 데 사용되었으며, 192개의 파일이 사용되었는데 각 파일은 지름 1.5m × 길이 43m이고 50m 이상 깊이로 묻혀있다.[7]
6. 한국 건축법과 내력벽
건물의 종류와 층수에 따라 내력벽은 위에 가해지는 하중을 견딜 수 있도록 적절한 두께로 설계된다. 그렇게 하지 않으면, 하중이 사용된 재료의 강도를 초과하여 외벽이 불안정해지고, 잠재적으로 구조물이 붕괴될 수 있다. 이 벽의 주요 기능은 건물의 공간을 둘러싸거나 분할하여 더욱 기능적이고 유용하게 만드는 것이다. 사생활을 보호하고, 보안을 제공하며, 열, 추위, 햇빛 또는 비로부터 보호한다.[5]
참조
[1]
웹사이트
How to Identify a Load-Bearing Wall
https://lifehacker.c[...]
2020-06-26
[2]
웹사이트
Load-bearing wall
https://www.designin[...]
2020-06-26
[3]
학술지
8º Simposio Iberoamericano de Historia de la Cartografía. El mapa como elemento de conexión cultural entre América y Europa. Barcelona, 21 y 22 de octubre del 2020
http://dx.doi.org/10[...]
2021-03-31
[4]
학위논문
El equilibrio de la arquitectura organizativa desde el enfoque de agencia: estudio de un caso
http://dx.doi.org/10[...]
Universidad de Valladolid
[5]
웹사이트
7 FUNCTIONAL REQUIREMENTS A BUILDING WALL SHOULD SATISFY
https://civilblog.or[...]
2020-05-31
[6]
웹사이트
What is Platform Framing? (with pictures)
http://www.wisegeek.[...]
2020-06-26
[7]
웹사이트
Burj Khalifa, Dubai | 182168
http://www.emporis.c[...]
Emporis
2018-09-17
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