건축구조설계기준 제8장 목구조 - 4.일반사항

[촌목 - 강산택]

0804.1일반사항

0804.1.1 적용범위

0804는 이 기준에서 다루는 모든 구조용 목재와 접합부에 적용한다. 구조용 목재와 접합부는 본 기준의 설계허용응력을 초과하지 않고, 작용하는 하중을 전달하기에 충분한 크기와 내력을 갖도록 한다.

0804.1.2 순단면적

0804.1.2.1 순단면적은 구멍파기, 홈파기, 면파기, 따냄 등의 방법에 의해 제거되는 부재의 투영면적을 산정된 총단면적에서 공제한 값이다. 순단면적은 압축부재에 대한 0804.3.1의 기준을 제외하고는 모두 부재의 하중전달 능력을 계산하는데 이용한다. 위험순단면에서 부재에 적용되는 편심하중의 영향을 고려한다.

0804.1.2.2 엇갈리게 배열된 볼트, 드리프트볼트, 드리프트핀, 래그나사못을 갖는 접합부에 섬유방향 하중이 작용할 경우, 인접한 열에 있는 파스너의 섬유방향 간격이 파스너 지름의 4배보다 작을 때, 인접한 파스너는 동일한 위험단면에 있는 것으로 간주한다.

0804.1.2.3 스프리트링이나 전단판 접합부에서의 순단면적은 부재의 총단면적으로부터 볼트구멍 및 스프리트링이나 전단판의 홈 등에 대한 투영면적을 공제한 면적이다. 스프리트링이나 전단판이 엇갈리게 배열된 경우, 인접한 열에 있는 철물간의 섬유방향 간격이 철물 지름과 같거나 이보다 작을 때, 인접 철물은 동일한 위험단면에 있는 것으로 간주한다.

0804.1.3 접합

구조부재와 파스너는 접합부에서 대칭이 되도록 배열한다. 대칭배열이 아닌 경우, 비대칭 배열에 의해 유발되는 휨모멘트를 설계시 고려한다. 접합부는 각 부재가 비례하는 응력을 받도록 설계 및 조정한다.

0804.1.4 장기처짐

두 개 혹은 그 이상의 층이나 단면으로 구성된 골조부재에서는 설계시 장기처짐의 영향을 고려한다

(0804.4.4.2항 참조).

0804.1.5 합성구조

목재-콘크리트, 목재-철골, 제재목-합판, 그리고 집성재-합판 등을 사용한 합성구조에서는 이 기준에 제시된 구조부재와 접합부에 대한 설계값을 사용하여 설계한다.

0804.2인장부재

0804.2.1 섬유방향 인장응력

섬유방향의 실제 인장응력은 순단면적에 근거하고(0804.1.2 참조), 섬유방향 설계허용인장응력을 초과하지 않는다. 즉

(0804.2.1)

0804.2.2 섬유직각방향 인장응력

섬유직각방향으로 인장응력이 발생하지 않도록 설계한다. 섬유직각방향 인장응력이 발생하는 인장부재는 모든 응력에 저항하도록 충분히 보강한다.

0804.3압축부재

0804.3.1 일반사항

0804.3.1.1 용어

이 기준에서 “기둥”이라는 용어는 트러스의 일부를 구성하는 부재나 다른 구조 성분을 포함하는 모든 형태의 압축부재를 지칭한다.

0804.3.1.2 기둥의 분류

(1) 단일기둥 : 단일기둥은 단일부재가 사용되거나 또는 여러 개의 부재가 접착제 등으로 접합되어 하나의 부재처럼 작용하도록 구성된 기둥이다.

(2) 조립기둥 : 조립기둥은 여러 개의 부재가 못 또는 볼트 등의 파스너로 접합되어 구성된 기둥이다.

0804.3.1.3 섬유방향 압축응력

섬유방향의 실제 압축응력은 섬유방향 설계허용압축응력을 초과하지 않는다. 즉

(0804.3.1)

기둥 내에서 좌굴이 발생할 가능성이 많은 위험부분에 감소된 단면이 발생할 때, 의 계산은 순단면적에 근거하고, 그렇지 않을 경우 의 계산은 총단면적에 근거한다. 순단면적에 근거한 는 섬유방향 기준허용압축응력에 기둥안정계수를 제외한 모든 가능한 보정계수를 곱한 값을 초과하지 않는다. 즉

0804.3.1.4 편심하중 또는 조합응력

편심하중이나 휨과 축하중의 조합응력을 받는 압축부재는 0804.5에 의한다.

0804.3.1.5 기둥 가새

기둥 가새는 풍하중 또는 다른 횡하중을 지지하기 위하여 필요한 곳에 설치한다.

0804.3.2 기둥

0804.3.2.1 기둥안정계수

(1) 압축을 받는 부재가 모든 방향에서 횡방향 변위를 막기 위해 전길이에 걸쳐 지지되어 있다면 이다.

(2) 목재기둥에 대한 유효기둥길이는 구조역학의 원리에 따라 결정한다. 단부의 지지조건을 알고 있을 때, 유효기둥길이를 결정하는 한 가지 방법은 실제 기둥길이에 <표 0804.3.2.1(1)>에 제시된 적절한 좌굴길이 계수를 곱하는 것이다. 즉

(0804.3.2)

(3) 직사각형 기둥에 대한 세장비, 는 와 중 큰 값을 취한다. 여기서 각각의 비는 <표

0804.3.2.1(1)>에 있는 적절한 좌굴길이계수 에 의해 보정한다.

(4) 기둥에 대한 세장비, 는 50을 초과하지 않는다. 단, 시공 중에는 75를 초과하지 않는다.

좌굴형태
	0.65	0.80	1.2	1.0	2.1	2.4
단부의 지지조건		회전, 이동 모두 고정
		회전 자유, 이동 고정
		회전 고정, 이동 자유
		회전, 이동 모두 자유

(5) 기둥안정계수 는 다음과 같이 구한다.

(0804.3.3)

여기서,＝ 기준 허용압축응력에 를 제외한 모든 적용 가능한 보정계수를 곱한 값

＝

＝ 0.510 - 0.839() <표 0804.3.2.1(2)>

＝ 0.3 [육안등급구조재]

＝ 0.418 [ ≤0.11인 제품]

＝ 0.8[제재목]

＝ 0.9[집성재]

구 분
육안등급 구조재	0.25
기계등급 구조재(MSR)	0.11
집성재	0.10

0804.3.2.2 변단면 기둥

한쪽 또는 양쪽 끝이 줄어드는 직사각형 기둥의 설계에서 기둥의 각 단면에 대한 적용치수는 (식 0804.3.4)로 구한다.

(0804.3.4)

여기서, ＝ 기둥 단면의 최소 치수

＝ 기둥 단면의 최대 치수

지지조건

＝ 0.70[큰 단면쪽이 고정, 작은 단면쪽이 지지되지 않았거나 단순지지]

＝ 0.30[작은 단면쪽이 고정, 큰 단면쪽이 지지되지 않았거나 단순지지]

＝ 0.50[양쪽 다 단순지지이며, 한쪽으로 가늘어지는 경우]

＝ 0.70[양쪽 다 단순지지이며, 양쪽으로 가늘어지는 경우]

기타 모든 지지조건에 대하여

(0804.3.5)

나 의 계산은 적용치수 를 기초로 한다. 더욱이 변단면 기둥의 임의의 단면에서의 는 섬유방향 기준 허용압축응력에 기둥안정계수를 제외한 모든 적용 가능한 보정계수를 곱한 값을 초과하지 않는다. 즉

(0804.3.6)

0804.3.2.3 원형 기둥

원형 기둥의 설계는 동일한 단면적과 경사를 갖는 정사각형 기둥 설계에 따른다.

0804.4휨부재

0804.4.1 일반사항

0804.4.1.1 휨부재의 경간

단순보, 연속보 및 캔틸레버보에서 경간은 양지점의 안쪽 측면거리에 각 지점의 소요 지지길이의 1/2을 더한 값으로 한다.

0804.4.1.2 집중하중의 횡방향 분배

큰 집중하중을 받는 휨부재는 마루바닥에 의해 그와 인접한 나란한 휨부재에 그 하중이 전달되므로 설계모멘트와 수직 전단력을 구할 때 이를 고려한다.

0804.4.1.3 따냄

(1) 휨부재의 따냄은 가능한 한 피하며, 특히 부재의 인장측에서의 따냄을 피한다. 각형의 따냄 대신에 완만한 경사로 따내어 응력집중을 피하도록 한다.

(2) 휨부재를 다음과 같은 치수로 따낼 경우 휨부재의 강성에는 영향이 없는 것으로 한다.

따냄깊이 ≤ (1/6)(보의 춤)

따냄길이 ≤ (1/3)(보의 춤)

(3) 제재목에서 따냄깊이는 제재목 휨부재의 단부에서의 따냄을 제외하고는 부재춤의 1/6을 초과해서는 안 되며, 중간 1/3부분에 위치하지 않도록 한다. 지점에서의 부재 단부를 제외하고, 두께가 89mm 이상인 제재목 휨부재의 인장측은 따냄을 하지 않는다. 휨부재의 단부에서의 따냄은 휨강도에 직접적으로 영향을 주지 않는다.

(4) 전단강도에 대한 따냄의 영향은 0804.4.3.4를 참조한다.

(5) 집성재에 있어서 부재가 지지되는 단부에서의 따냄을 제외하고는 집성재 휨부재의 인장측에는 따냄을 하지 않으며, 단부에서도 따냄깊이가 부재춤의 1/10을 초과하지 않도록 한다. 부재의 단부를 제외하고는 집성재 휨부재의 압축측에도 따냄이 허용되지 않으며, 단부에서도 따냄깊이가 부재춤의 2/5를 넘지 않도록 한다. 압축측의 단부 따냄은 경간의 1/3 위치까지 연장되지 않도록 한다.

예외규정 : 집성재 휨부재의 단부에서 압축측 경사따냄은 부재 두께의 2/3를 초과하지 않도록 하며, 그 길이는 부재 두께의 3배를 초과하지 않도록 한다. 경사면이 지간거리의 1/3 위치까지 연장되는 경사보에 대해서는 특별한 설계기준이 요구된다.

0804.4.2 휨

0804.4.2.1 휨강도

휨응력은 설계허용휨응력을 초과하지 않도록 한다. 즉

(0804.4.1)

0804.4.2.2 휨설계식

(1) 휨모멘트 에 의한 휨응력은 식 0804.4.2에 의해 계산한다.

(0804.4.2)

직사각형 단면의 휨부재에서는 폭 와 춤 에 의해 다음의 식이 성립한다.

(0804.4.3)

(2) 중심에 중립축을 가진 직사각형 단면의 휨부재에서

(0804.4.4)

(0804.4.5)

여기서, ＝ 단면의 중립축에서 연단까지의 거리

0804.4.2.3 보안정계수

(1) 휨부재의 춤이 폭을 넘지 않을 때, 즉 일 때 횡방향 지지는 필요하지 않으며, 이다.

(2) 횡변위를 막기 위해 횜부재의 압축측이 전체길이에 걸쳐 횡방향 지지되어 있거나 지점의 끝이 회전을 막기 위해 횡방향 지지되어 있을 때, 이다.

(3) 휨부재의 춤이 폭을 초과할 때, 즉 일 때에는 지점에서의 회전과 횡변위를 막기 위해 횡방향 지지가 지점에서 마련되어야 한다. 지점에서 횡방향 지지가 되어 있을 때, 횜부재의 길이 전체에 대한 횡방향 지지를 더하지는 않으며, 비지지길이 는 양지점 사이의 거리 혹은 캔틸레버의 길이이다. 휨부재가 회전이나 횡변위에 저항하기 위해 단부뿐만 아니라 중간에도 횡방향 지지가 되어 있다면 비지지길이 는 횡방향 지점 사이의 거리이다.

(4) 단일지간 휨부재 또는 캔틸레버 휨부재에서의 유효경간 는 <표 0804.4. 2.3>에 따른다.

캔틸레버1)	일 때	일 때
등분포하중
비지지 단에서의 집중하중
단순보1),2)	일 때	일 때
등분포하중
중간에 버팀지지가 없고 중앙에 집중하중
중앙에 버팀지지가 있고 중앙에 집중하중
1/3 점에 버팀지지가 있고 1/3 점에 2개의 집중하중
1/4 점에 버팀지지가 있고 1/4 점에 3개의 집중하중
1/5 점에 버팀지지가 있고 1/5 점에 4개의 집중하중
1/6 점에 버팀지지가 있고 1/6 점에 5개의 집중하중
1/7 점에 버팀지지가 있고 1/7 점에 6개의 집중하중
7개 이상의 집중하중과 각 하중점에 버팀지지
단부 모멘트
1) <표 0804.4.2.3>에 규정되지 않은 하중상태를 가진 단순보 혹은 캔틸레버 휨부재에 대하여 2) 연속보의 경우에는 표의 값이나 구조해석에 기초하여 적용한다.

(5) 휨부재의 세장비는 다음 식에 의해 계산하며, 그 값이 50을 초과하지 않도록 한다.

(0804.4.6)

(6) 보안정계수, 은 다음의 식으로 계산한다.

(0804.4.7)

여기서,＝ 기준 허용휨응력에 을 제외한 모든 적용 가능한 보정계수를 곱한 값

＝ 0.745－1.225()

＝ 0.439 [육안등급구조재]

＝ 0.610 [≤0.11을 가지는 제품 <표 0804.3.2.1(2)>참조)]

(7) 양방향 휨을 받는 부재는 0804.5.2항에 따라 설계한다.

0804.4.3 전단

0804.4.3.1 섬유방향 전단강도

(1) 휨부재의 임의의 단면에서 실제 섬유방향 전단응력은 허용 설계허용전단응력을 초과하지 않도록 한다. 즉

(0804.4.8)

휨부재에서 섬유직각방향 전단강도의 검토는 필요치 않다.

(2) 여기에 명시된 수직방향 지지점에서의 계산을 위한 전단설계절차는 제재목, 집성재 혹은 조립보와 같은 단일 휨부재로 한정한다. 트러스의 웨브, 현재와 같이 지지점에서 접합부를 가진 조립부재에 대한 전단설계는 실험이나 다른 기법에 의한다.

0804.4.3.2 전단설계식

제재목 및 집성재가 휨응력을 받을 때, 섬유방향 전단응력은 다음 식에 의해 계산한다.

(0804.4.9)

직사각형 단면의 휨부재에서 최대 전단응력은 다음의 식으로 산정한다.

(0804.4.10)

0804.4.3.3 휨부재에서 전단력()의 계산

(1) 윗면에 작용하는 하중을 아랫면에서 완전히 지지하는 보에 대해서는 지지점으로부터 휨부재의 춤과 같은 거리 이내에 있는 모든 하중은 무시할 수 있다.

(2) 가장 큰 단일 이동하중은 휨부재의 지지점에서 춤과 같은 거리에 위치하도록 한다. 이때, 다른 하중들과의 관계는 그대로 유지되며, 지지점으로부터 휨부재의 춤과 같은 거리 이내의 하중은 무시한다. 이러한 조건은 각 지지점에서 검토한다.

(3) 크기가 같고 인접하는 두 개 혹은 그 이상의 이동하중을 가지고 있을 때, 하중들은 최대전단력 가 발생하는 지점에 위치시키고, 휨부재의 지지점에서 춤과 같은 거리 이내에 있는 하중들은 무시한다.

0804.4.3.4 따냄이 있는 휨부재의 전단설계

(1) 직사각형 단면을 가지며 단부 인장측에서 따냄을 한 휨부재에서 섬유방향 전단응력은 다음 식에 의해 계산할 수 있다.

(0804.4.11)

여기서, ＝ 휨부재의 춤

＝ 따냄 부위의 부재의 춤

＝ 전단력(0804.4.3.3에 주어진 경우는 제외)

(2) 원형단면을 갖고 단부의 인장측에서 따냄을 한 휨부재에서 섬유방향 전단응력은 다음 식에 의한다.

(0804.4.12)

여기서, ＝ 따냄을 한 부재의 단면적

(3) 직사각형이나 원형단면 이외의 단면을 가지고 단부의 인장측에서 따냄을 한 휨부재에 대한 섬유방향 전단응력은 따냄에서 응력집중의 기존 해석에 따른다.

(4) 사각형 따냄과 비교하여 완만한 경사의 따냄은 따냄이 없는 휨부재에서 계산한 값과 근사하게 전단응력을 감소시킨다.

(5) 휨부재가 단부의 압축측에 따냄이 있을 때 종방향 전단응력은 다음 식에 의한다.

(0804.4.13)

여기서,＝지지점의 안쪽면에서 연장된 따냄까지의 거리. 따냄의 깊이보다 작거나 같아야 한다.

즉 만약 일 경우 은 (식 0804.4.10)에서의 의 계산에 사용한다.

＝ 따냄을 하고 남은 부재의 춤.

보의 단부가 경사져 있다면 지지점의 내부면으로부터 측정한다.

0804.4.3.5 접합부에서의 휨부재의 전단설계

(1) 휨부재의 접합부가 스프리트링, 전단판, 래그나사못 등으로 고정되어 있을 때, 전단응력 는 다음과 같다(0804.4.3.3에 주어진 경우는 제외).

① 접합부가 춤의 5배보다 작을 때, 섬유방향 전단응력은 다음 식에 의한다.

(0804.4.14)

여기서,스프리트링 및 전단판의 경우 : ＝부재의 춤에서 하중을 받지 않는 부재 측면과 스프리트링이나 전단판의 가장 가까운 측면사이의 거리를 뺀 값

볼트 및 래그나사못의 경우 : ＝부재의 춤에서 하중을 받지 않는 부재 측면과 볼트나 래그나사못 중심 사이의 거리를 뺀 값

섬유방향 전단응력은 설계허용전단응력을 초과하면 안 된다. 즉

② 접합부가 적어도 춤의 5배일 때, 즉 일 때 전단응력은 다음 식에 의한다.

(0804.4.15)

부재의 감소된 춤 에 의하여 계산된 실제 전단응력은 섬유방향 설계허용전단응력의 150%를 초과하지 않아야 한다. 더불어 부재의 총 단면적에 기초한 전단응력은 설계허용전단응력을 초과하지 않도록 한다.

(2) 내부 파스너가 사용될 때 는 따낸 휨부재를 위한 0804.4.3.4의 기준에 따라 계산한다.

0804.4.4 처짐

0804.4.4.1처짐의 계산

설계에서 휨에 의한 처짐을 계산할 필요가 있을 때에는 이 기준의 허용탄성계수 을 사용하여 계산하며, 보의 최대 처짐은 적재하중만 작용할 때에는 부재길이의 1/360, 적재하중과 고정하중이 함께 작용할 때에는 1/240 보다 작아야 한다.

0804.4.4.2장기하중

장기하중 하에서 전체 처짐을 감소시킬 필요가 있을 때에는 부재의 크기를 증가시켜 처짐에 대한 여분의 강성을 부여한다. 전체 처짐 는 다음과 같이 계산한다.

(0804.4.16)

여기서, (장기처짐계수)＝1.5 [집성재나 건조된 제재목]

＝ 2.0 [미건조 제재목]

＝ 장기 설계하중에 의한 처짐

＝ 단기 설계하중에 의한 처짐

0804.5휨과 축하중의 조합

0804.5.1 휨과 축인장

휨과 축인장이 조합된 하중을 받는 부재는 다음의 (식 0804.5.1)과 (식 0804.5.2)를 만족하도록 한다.

(0804.5.1)

(0804.5.2)

여기서, : 기준 허용휨응력에 을 제외한 모든 적용 가능한 보정계수를 곱한 값

: 기준 허용휨응력에 을 제외한 모든 적용 가능한 보정계수를 곱한 값

0804.5.2 휨과 축압축

1축 또는 2축 휨과 축방향 압축이 조합된 하중을 받는 부재는 다음과 같은 식을 만족하도록 한다.

(0804.5.3)

여기서,1축 휨에 대하여

2축 휨에 대하여

＝ 부재의 좁은 면에 작용하는 휨응력

＝ 부재의 넓은 면에 작용하는 휨응력

＝ 넓은 면의 치수

＝ 좁은 면의 치수

유효기둥 길이 과 는 0804.3.2.1에 따라 결정하고, , 그리고 는 0804.3.2에 따라 결정하도록 한다. , 그리고 는 0804.4.2.3에 따라 결정한다.

0804.6지압설계

0804.6.1 섬유방향 지압

0804.6.1.1 섬유방향 실제 지압응력은 순지압면적에 근거하고, 섬유방향 설계허용지압응력을 초과하지 않도록 한다. 즉

(0804.6.1)

0804.6.1.2 충분한 횡방향 지지가 있고 단부 절단면이 정확하게 사각형이고 수평이라면 섬유방향 설계허용지압응력, 은 압축부재의 전면지압에 적용한다.

0804.6.1.3 일 때, 지압은 금속판이나 금속띠쇠 또는 작용하중을 분산시키기에 충분한 강성과 내구력을 갖는 균일한 재료 위에서 작용하도록 한다. 압축부재의 전면지압에 대하여 강성이 큰 삽입물이 필요한 경우에는 인접한 단부 사이에 꼭 들어맞게 삽입된 금속판이나 이와 동등 이상의 재료를 사용한다.

0804.6.2 섬유직각방향 지압

섬유직각방향 압축응력은 순지압면적에 근거하고, 섬유직각방향 설계허용압축응력을 초과하지 않도록 한다. 즉

(0804.6.2)

휨부재의 단부에서 지압면적을 계산할 때, 부재가 휨에 따라 지압의 안쪽 가장자리에 작용하는 압력이 부재단부에서의 압력보다 커지는 현상은 고려할 필요가 없다.

0804.6.3섬유방향과 경사진 지압

섬유방향과 임의의 경사각을 이루는 지압의 설계허용지압응력은 다음과 같이 계산한다.

(0804.6.3)

여기서, ＝ 하중이 가해지는 방향과 섬유방향(부재의 길이방향축)이 이루는 각

[지어보세]

감사합니다