동바리
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1. 개요
동바리는 건축 구조물을 지지하는 임시 구조물로, 목재, 강재 파이프, 시스템 동바리 등 다양한 종류가 있다. 건물은 하중 지지 구조와 비 하중 지지 부분을 가지며, 동바리는 하중을 지반으로 전달하는 역할을 한다. 지지 구조는 롤러, 핀, 고정, 행어, 단순 지지 등 다섯 가지 유형으로 분류되며, 각 지지 형식은 구속하는 변위의 종류에 따라 특징이 다르다. 가새와 중간 힌지와 같은 관련 용어들이 동바리 구조를 이해하는 데 중요한 역할을 한다.
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| 동바리 | |
|---|---|
| 개요 | |
| 정의 | 구조물의 강성과 강도를 제공하는 구조 부재 |
| 역할 | 하중을 지지하고 전달하며, 구조물의 안정성을 확보 |
| 종류 및 특징 | |
| 기둥 (Column) | 수직 하중을 지지하는 수직 부재. 압축력에 저항. |
| 보 (Beam) | 휨 모멘트에 저항하는 수평 부재. 다양한 하중 분포에 대응. |
| 벽 (Wall) | 수직 하중 및 수평 하중 (바람, 지진)에 저항하는 평면 부재. |
| 아치 (Arch) | 압축력을 이용하여 넓은 공간을 지지하는 곡선 구조. |
| 트러스 (Truss) | 삼각형 구조를 이용하여 하중을 분산시키는 구조. |
| 케이블 (Cable) | 인장력에 저항하는 선형 부재. 현수교 등에 사용. |
| 쉘 (Shell) | 얇은 곡면 구조로, 자체 무게 및 외부 하중에 저항. |
| 설계 고려 사항 | |
| 하중 | 구조물이 받을 수 있는 모든 하중 (고정 하중, 활 하중, 풍하중, 지진하중 등)을 고려 |
| 재료 | 콘크리트, 강철, 목재 등 구조 재료의 강도 및 특성 고려 |
| 안전율 | 구조물의 안전성을 확보하기 위한 안전율 적용 |
| 시공성 | 구조물의 시공 가능성 및 경제성 고려 |
| 중요성 | |
| 구조적 안정성 | 건물의 안전성을 보장하고 붕괴를 방지 |
| 기능성 | 건물의 목적에 맞는 공간 확보 및 사용성 제공 |
| 경제성 | 효율적인 구조 설계를 통해 건설 비용 절감 |
2. 종류
2. 1. 목재 동바리
목재로 만든 동바리로, 전통적으로 사용되어 왔다.2. 2. 강재 파이프 동바리
강재 파이프 동바리는 철재로 만든 동바리로, 영어로는 서포트/support영어라고 부른다. 대한민국에서는 KS F 8001 규격에 적합해야 한다.2. 3. 시스템 동바리
시스템 동바리(prefabricated shoring system영어)는 수직재, 수평재, 가새 등 각각의 부재를 공장에서 미리 생산하여 현장에서 조립하여 거푸집을 지지하는 지주 형식의 동바리와 강제 갑판 및 철재트러스 조립보 등을 이용하여 수평으로 설치하여 지지하는 보 형식의 동바리이다. 대한민국에서는 KS F 8021 또는 KS F 8022에 적합하여야 한다.3. 구조
모든 건물은 하중 지지 구조와 비 하중 지지 부분을 모두 가지고 있다. 구조 부재는 시스템을 형성하고 일련의 부재를 통해 구조 시스템에 작용하는 하중을 지반으로 전달한다. 건물 구조 요소에는 선형 요소 (보, 기둥, 프레임 또는 아치, 스페이스 프레임), 표면 요소 (벽, 슬래브 또는 쉘) 및 자유 형태가 있다.
구조 시스템 또는 모든 부재와 부분은 시스템이 처음에는 정지 상태에 있고 일련의 힘과 모멘트가 작용할 때 정지 상태를 유지하는 경우 평형 상태에 있는 것으로 간주된다. 구조가 다른 주변 재료를 그러한 힘으로부터 보호하기 위해서는 약간의 처짐 또는 여유가 필요하다. 재료의 가용성, 기초 조건, 미적 요구 사항 및 경제적 제약과 같은 다른 요소들도 구조 형태를 설정하는 데 중요한 역할을 한다.[4]
3. 1. 구조 요소
3. 2. 기능적 요구 사항
4. 지지 구조
기본적인 이상적인 지지 구조 유형은 다섯 가지가 있으며, 구속하는 변위 유형에 따라 분류된다. '''롤러''', '''핀''', '''고정''', '''행어''', 그리고 '''단순 지지'''가 있다. 지점은 구속하는 변위(발생하는 반력)에 따라 3가지 종류로 나뉜다.
| 명칭 | 모식도 | 약도 | 구속(반력) | 지점 반력 | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 연직 (V) | 수평 (H) | 회전 (M) | 그림 | 수 | |||
| 가동 지점 | 있음 | 없음 | 없음 | 1 | |||
| 회전 지점 | 있음 | 있음 | 없음 | 2 | |||
| 고정 지점 | 있음 | 있음 | 있음 | 3 | |||
| 중간 힌지 (축력 부재) | 있음 | 있음 | 없음 | rowspan="2" | | rowspan="2" | | ||
| 중간 힌지 (보 부재) |
4. 1. 롤러 지지 (가동 지점)
롤러 지지대는 수직 변위만 구속하고, 수평 이동과 회전이 가능한 지점이다.[12][15][16] 가동 지점, 혹은 롤러 지점이라고도 한다. 실제로는 회전 가능한 핀과 수평 방향으로 이동 가능한 롤러로 구성된다.[15]롤러 지지대는 경간의 열팽창 및 수축을 허용하여 핀 지지대와 같은 다른 구조 부재의 손상을 방지한다. 주로 대형 교량에 사용되며, 교량의 한쪽 끝에서 롤러 지지대를 볼 수 있다.[6] 롤러 지지대는 수직 방향의 움직임은 막지만, 수평 또는 측면 방향의 움직임과 회전은 막지 않는다. 롤러 지지대의 반력은 표면에 수직이며 표면에서 멀어지는 단일 선형 힘(위 또는 아래)이다.
롤러 지지대는 고무 베어링, 로커 또는 제한된 양의 측면 이동을 허용하는 일련의 기어일 수 있다.
4. 2. 핀 지지 (회전 지점)
핀 지지는 보의 유일한 웨브를 가로보라고 하는 전단 연결부에 부착한다. 지지는 부재에 작용하는 힘을 모든 방향으로 가할 수 있고, 모든 방향으로의 병진 운동 또는 부재 끝단의 상대 변위를 방지할 수 있지만, 회전 운동은 방지할 수 없다. 이 지지의 반력은 방향을 알 수 없는 단일 선형 힘 또는 방향을 알 수 없는 단일 힘의 성분인 수평 및 수직 힘이다.핀 지지는 사람의 팔꿈치와 같다. 펴고 구부릴 수 있지만(회전), 팔뚝을 좌우로 움직일 수는 없다(병진 운동).
핀 지지의 한 가지 장점은 내부 모멘트 힘이 없고 축력만 설계에 큰 역할을 한다는 것이다. 그러나 단일 핀 지지는 구조물을 완전히 구속할 수 없다. 모멘트에 저항하려면 최소한 두 개의 지지가 필요하다. 트러스에 적용하는 것이 이 지지를 사용하는 일반적인 방법 중 하나이다. 회전 지점은 수평 방향과 수직 방향의 변위를 구속하고 회전이 가능한 지점이다. 힌지 지점(hinged support영어)이라고도 불린다.
실제로는 가동 지점에서 롤러를 제거하고 지반에 고정시킨 형태이다.
4. 3. 고정 지지 (고정 지점)
고정 지지(고정 지점, fixed support영어)는 결합된 요소 간의 각도 관계를 유지하며 힘과 모멘트 저항을 모두 제공한다.[7] 임의의 방향으로 작용하는 힘을 가하며 부재의 모든 병진 운동(수평 및 수직)뿐만 아니라 모든 회전 운동을 방지한다. 이러한 지지의 반력은 선형 합력의 수평 및 수직 성분과 모멘트이다. 고정 지점은 수평, 수직, 회전 모든 변위를 구속하여 어떠한 방향으로도 이동할 수 없는 지점이다.[12] 고정 단(fixed end영어)이라고도 불린다.[17]캔틸레버의 유일한 지지로 가장 널리 사용된다.[7] 모멘트 저항 강철 프레임의 보-기둥 연결 및 콘크리트 프레임의 보, 기둥, 슬래브 연결에서 흔히 사용된다. 실제로는 지반이나 벽 등에 직접 매립된 상태의 지점이다.[19]
4. 4. 행어 지지
행어 지지는 인장력만 지지하며, 해당 방향으로의 이동을 방지한다. 이는 요소가 순수 인장 상태에 있는 가장 단순한 구조 형태로, 단순한 와이어나 스테이 구조에서 대형 케이블 지지 교량 및 지붕 시스템까지 다양하게 사용된다.[4]4. 5. 단순 지지
단순 지지는 기본적으로 구조 부재가 외부 구조물에 놓이는 것으로, 두 개의 콘크리트 블록 위에 나무 판자를 올려놓는 것과 같다. 이 지지는 수직력은 제한하지만 수평력은 제한하지 않는다는 점에서 롤러 지지와 유사하다. 따라서, 엔지니어가 부재가 이동하지 않을 것이라고 확신할 수 없는 한, 실제 구조물에서는 널리 사용되지 않는다.[7]4. 6. 지지 형식 비교표
wikitable| 이름 | 개략도 | 단순 그림 | 허용된 움직임 | 반력 | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 수직 | 수평 | 회전 (모멘트) | 방향 | 개수 | |||
| 롤러 또는 단순 (가동) 지지 | 1 | ||||||
| 핀 또는 힌지 지지 | 2 | ||||||
| 중간 힌지 (축 부재용) | 2 | ||||||
| 고정 지지 | 3 | ||||||
| 중간 힌지 (보 부재용) | 2 |
5. 관련 용어
5. 1. 가새
가새는 사각형으로 짠 동바리나 비계의 변형을 막기 위해 대각선 방향으로 빗댄 봉이나 막대를 말한다.5. 2. 중간 힌지
구조물과 지반, 또는 구조물과 구조물을 연결하는 지점은 아니지만, 구조물을 구성하는 부재끼리 결합하는 장치로 중간 힌지(중간 힌지/middle hinge영어)가 있다.[20] 중간 힌지는 부재와 부재 사이에 경첩을 사용한 것과 같으며, 이 점에서는 부재가 회전(굽힘)하는 것이 가능해진다.[20] 따라서 중간 힌지점에서는 굽힘 모멘트가 전달되지 않고, 처짐각이 불연속이 되는 성질을 가진다. 실제 형식은 인장력이나 압축력을 전달하는 축력 부재의 경우와 보 부재에서는 다르지만, 약도에서는 둘 다 같은 원 하나로 나타낸다.참조
[1]
서적
Structure for Architects: A Primer
John Wileys and Sons
2012
[2]
서적
Building Structures Illustrated: Patterns, Systems and Design
https://archive.org/[...]
John Wiley & Sons
2009
[3]
웹사이트
Building Structures as Architecture
https://www.slidesha[...]
LinkedIn Corporation
2015-08-25
[4]
서적
Fundamentals of Structural Analysis
John Wilsey & Sons, Inc.
1993
[5]
웹사이트
Support and Connection Types
http://web.mit.edu/4[...]
Google Custom Search
1998
[6]
웹사이트
Statics of Structural Supports
http://www.engr.uky.[...]
2018-10-16
[7]
웹사이트
Support types-notes member (civil, architectural structure)
https://www.slidesha[...]
LinkedIn Corporation
2017-02-02
[8]
서적
Kōzō rikigaku. 001.
Morikitashuppan
[9]
문서
二見(1963)
[10]
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[13]
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二見(1963)
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崎本(1991)
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문서
崎本(1991)
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吉田(1967)
[17]
문서
吉田(1967)
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[19]
문서
崎本(1991)
[20]
문서
崎本(1991)
[21]
서적
KCS 14 20 12 :2018 거푸집 및 동바리
건설교통부
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