경관을 위한 코너창 설치 시 구조계산은 필수

안녕하세요! 이번글에서는 가장 많이 하자가 발생하는 부분중에 하나인 코너부에 창문을 내는 설계 방법에 대해 알아보는 시간을 가질려고 합니다. 코너창을 내고 싶은데 어떻게 구조계획을 세워야 할까요 ?

먼저 소규모 목조건축기준을 알아보는 것이 가장 합리적인 길입니다. 여기에 규정되어 있다는 의미는 안전하다는 의미가 포함되었으니까요

전단벽과 개구부의 배치 규정(KDS 42 50 10 4.1.4.2)에 대해 알아보겠습니다.

1. 외벽 모서리의 600mm 전단벽: 건물의 '버팀목'

규정 (7): 외벽 모서리에는 각 방향으로 길이 600mm 이상의 전단벽을 설치해야 합니다. 만약 이 벽이 기준(표 4.1-7)에서 정한 최소길이보다 짧다면, 모서리로부터 3m 이내에 제대로 된 전단벽을 배치해야 합니다. 만약 층높이가 2.7m 인 건축물에서는 675mm의 전단벽을 코너에 배치하여야겠죠.

• 역학적 원리 - 비틀림 방지 및 강성 확보: 건축물의 모서리는 수평하중에 대해서도 비틀림이 발생하지만 특히 지진이나 바람 같은 수평하중이 작용할 때 가장 큰 힘을 받는 곳입니다. 모서리에 전단벽을 배치하면 건물이 상자(Box)처럼 단단하게 결합되어 비틀림(Torsion)에 저항하는 능력이 극대화됩니다. 600mm이상은 벽체가 최소한의 '벽'으로서 역할을 하기 위한 최소 단위입니다.

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2. 모서리에 벽을 세울 수 없을 때: '홀드다운(Hold-down)'의 마법

규정 (8): 모서리에 600mm 벽을 세울 수 없다면(예: 코너창), 인접한 전단벽의 중심이 모서리에서 3m 이내에 오도록 합니다. 이때, 전단벽 끝부분과 직각으로 만나는 벽 끝에는 8kN 이상의 홀드다운을 설치해야 합니다.​

• 역학적 원리 - 전도(Overturning) 저항: 모서리에 벽이 없으면 건물이 수평력을 받을 때 한쪽이 들리려는 힘(인장력)이 강하게 발생합니다. 이때 홀드다운이라는 철물을 사용하여 벽체를 기초나 하부 구조에 강력하게 고정함으로써, 벽이 들리지 않고 하중을 지면으로 전달하도록 돕는 것입니다. 8kN은 약 800kg의 무게를 붙잡아두는 힘과 비슷합니다.

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3. 전단벽 사이의 간격과 개구부 제한: '하중 전달의 연속성 확보'

규정 (9): 전단벽 사이의 순 간격은 6m 이하, 전단벽선 내 개구부 하나의 길이는 4m 이하로 제한합니다.

• 역학적 원리 - 격막(Diaphragm)작용과 하중 전달경로확보 : 이 규정은 아래에 있는 그림4.1-6의 규정과 함께 생각해 보아야 합니다. 소규모기준을 적용하기 위해서는 전단벽의 배치간격을 12m 이하로 규정하고 있습니다. 규정(9)는 이 사이를 연결하는 전단벽에 개구부가 있을때 그 순간격(내측길이)을 6m 이하로 하고 하나의 개구부 폭도 최대 4m 를 넘지 말아야 한다는 규정입니다.

• 이는 헤더의 경간표상 최대 길이의 한계와 관련되며 지진 시 수평바닥판에 집중되는 하중이 제대로 전단벽으로 전달되어 지반으로 흡수되기 까지의 하중경로를 안전하게 확보하기 위한 수단입니다.

★★★ 마무리

규정은 소규모건축기준에 따라 위 아래에 바닥판(다이아프램)이 있을때 해당하는 규정입니다. 즉 경간표를 사용하는 간편 설계방법에 따라 집을 지을 때 안전을 위해 강제로 제한하는 규정입니다.

만약 이 규정보다 더 큰 개구부나 오픈천정등으로 바닥판이 잡아주는 역할이 없을 경우 등 이 규정 이상의 건축을 원한다면 반드시 정밀해석에 의한 설계와 도면에 의한 시공이 필수적인 부분입니다.