구조해석

구조해석은 건물에 작용하는 하중과 외력 때문에 부재에 생기는 힘과 변형을 계산해, 골조가 안전하게 버티는지 수치로 확인하는 작업입니다. 건축법은 건축물이 고정하중, 적재하중, 적설하중, 풍압, 지진 등에 안전한 구조를 갖추도록 요구하는데, 구조해석은 이런 하중을 모델에 넣어 응력과 변형을 계산합니다. 목적은 설계나 변경 계획이 구조기준을 만족하는지 판단할 근거를 만드는 데 있고, 현장 결함을 직접 조사하는 일은 구조안전진단에서 맡습니다. 출처: 건축법 제48조(구조내력 등) — https://www.law.go.kr/LSW/lsSideInfoP.do?lsiSeq=273437&joNo=0048&joBrNo=00&docCls=jo&urlMode=lsScJoRltInfoR

건축허가를 받아 건물을 짓거나 증축, 대수선할 때는 건축법에 따라 구조 안전을 확인해야 하므로 구조해석이 필요합니다. 용도변경에도 이 구조내력 규정이 준용되어, 바닥에 실리는 하중이 커지는 용도로 바꾸면 기존 부재가 견디는지 계산해야 합니다. 층을 올리는 수직 증축이나 내력벽, 기둥을 없애는 공사처럼 하중 흐름이 달라지는 경우에도 공사 전에 구조해석으로 확인합니다. 출처: 건축법 제48조(구조내력 등) — https://www.law.go.kr/LSW/lsSideInfoP.do?lsiSeq=273437&joNo=0048&joBrNo=00&docCls=jo&urlMode=lsScJoRltInfoR 건축법 제19조(용도변경) — https://www.law.go.kr/LSW/lsSideInfoP.do?lsiSeq=273437&joNo=0019&joBrNo=00&docCls=jo&urlMode=lsScJoRltInfoR

네, 작은 건물도 구조해석이 필요한 경우가 많습니다. 건축법 시행령은 2층 이상(목구조는 3층 이상)이거나 연면적 200㎡ 이상(목구조는 500㎡ 이상이며 창고와 축사 등은 제외)인 건축물, 높이 13m 이상이거나 기둥 사이가 10m 이상인 건축물과 함께 단독주택과 공동주택을 규모와 관계없이 착공신고 때 구조 안전 확인서류를 내야 하는 대상으로 정하고 있습니다. 이미 지어진 소규모 건물도 용도변경이나 증축, 내력벽 철거로 하중 조건이 바뀌면 구조해석으로 부재가 견디는지 확인해야 합니다. 출처: 건축법 시행령 제32조(구조 안전의 확인) — https://www.law.go.kr/LSW/lsSideInfoP.do?lsiSeq=288849&joNo=0032&joBrNo=00&docCls=jo&urlMode=lsScJoRltInfoR

건물의 힘은 슬래브와 보, 기둥이나 벽을 차례로 거쳐 기초로 내려갑니다. 그래서 중간에 있는 내력벽이나 기둥을 철거하면 그 자리를 지나던 하중이 다른 길을 찾아가게 됩니다. 주변 부재가 추가로 받게 되는 힘이 어느 정도인지 계산해보면 보강이 필요한 곳도 함께 드러납니다. 보를 보강하거나 지지점을 추가하는 방법은 이 결과를 보고 정합니다.

부재별 내력은 강도설계법이나 하중저항계수설계법처럼 건축구조기준이 정한 설계법에 따라, 하중계수를 곱해 구한 소요강도가 부재의 설계강도 이하인지로 판정합니다. 구조해석 프로그램으로 각 부재에 생기는 힘을 구하고, 재료 강도와 단면, 철근량으로 계산한 설계강도와 하나씩 비교합니다. 설계강도가 모자란 부재는 단면을 키우거나 보강재를 덧대는 보강 설계로 내력을 높입니다. 출처: 건축구조기준(국토교통부고시 제2024-846호) — https://www.law.go.kr/admRulInfoP.do?admRulSeq=2100000251146&chrClsCd=010202

용도가 바뀌면 바닥이 버텨야 하는 활하중 기준값도 새 용도에 맞춰 높아질 수 있다는 뜻입니다. 활하중은 사람과 가구, 장비처럼 옮겨 다니는 하중으로, 건축구조기준은 주거, 사무실, 운동시설, 창고처럼 용도별로 다른 값을 정해 두고 있습니다. 구조해석에서는 새 용도의 활하중을 넣어 기존 슬래브와 보, 기둥이 견디는지 확인하고, 부족하면 보강이나 사용 하중 제한을 검토합니다. 출처: 건축법 제19조(용도변경) — https://www.law.go.kr/LSW/lsSideInfoP.do?lsiSeq=273437&joNo=0019&joBrNo=00&docCls=jo&urlMode=lsScJoRltInfoR 건축구조기준(국토교통부고시 제2024-846호) — https://www.law.go.kr/admRulInfoP.do?admRulSeq=2100000251146&chrClsCd=010202

장비 무게뿐 아니라 바람에 들리거나 밀리는 힘까지 지붕 슬래브가 견딜 수 있는지 확인해야 합니다. 구조해석에서는 태양광 패널과 받침대, 물탱크, 실외기의 중량과 설치 위치를 하중으로 넣고, 태풍 때 작용하는 풍압을 더해 슬래브와 보에 생기는 응력을 계산합니다. 그 결과를 바탕으로 앵커를 얼마나 깊이 정착해야 하는지, 받침 부위 보강이 필요한지를 판정합니다.

균열로 인해 강성이 약해진 부재는 변형이 쉽게 일어나며 스스로 버티기 힘든 하중을 주변 구조 부재로 분산시킵니다. 보수의 시급성을 결정하려면 현장 균열 수치를 반영해 부재 강성을 낮춘 모델로 구조해석을 진행하고 힘이 재분배되면서 다른 곳에 무리가 가는지 확인합니다. 다만 벽지나 미장의 미세 균열은 구조적 결함이 아닌 마감 처리의 문제일 수 있어 구조안전진단 현장조사로 균열의 성격과 진행성을 우선적으로 살펴봅니다.

풍하중과 적설하중은 건축구조기준에 지역별로 정해진 기본풍속과 기본지상적설하중에서 출발해 계산합니다. 여기에 건물 높이와 주변 지형, 지붕 경사와 형상을 반영해 설계 하중을 정하고, 구조해석 모델에 넣어 골조와 외벽, 지붕 부재가 견디는지 확인합니다. 대공간 구조물이나 층고가 높은 공장은 바람에 의한 횡력을, 경사 지붕은 눈이 한쪽으로 몰려 쌓이는 불균등 적설을 따로 검토합니다. 출처: 건축구조기준(국토교통부고시 제2024-846호) — https://www.law.go.kr/admRulInfoP.do?admRulSeq=2100000251146&chrClsCd=010202

구조안전확인서 등 구조 관련 서류에는 건축물의 설계자가 서명날인하고, 건축구조기술사의 협력을 받은 건축물은 그 기술사도 함께 서명날인합니다. 6층 이상 건축물이나 특수구조, 다중이용, 준다중이용 건축물, 3층 이상 필로티형식 건축물 등은 설계자가 구조 안전을 확인할 때 건축구조기술사의 협력을 받아야 합니다. 건축법 시행령 제32조제2항에 해당하는 건축물은 착공신고 때 구조안전 및 내진설계 확인서를 제출하며, 홈체크는 건축구조기술사가 구조해석부터 날인까지 직접 총괄합니다. 출처: 건축법 시행령 제91조의3(관계전문기술자와의 협력) — https://www.law.go.kr/LSW/lsSideInfoP.do?lsiSeq=288849&joNo=0091&joBrNo=03&docCls=jo&urlMode=lsScJoRltInfoR 건축물의 구조기준 등에 관한 규칙 제58조(구조안전확인서 제출) — https://www.law.go.kr/LSW/lsSideInfoP.do?lsiSeq=267091&joNo=0058&joBrNo=00&docCls=jo&urlMode=lsScJoRltInfoR

구조해석 견적을 낼 때는 건물 규모와 함께 실제로 어떤 해석이 필요한지를 봅니다. 하중 변화만 검토하는 작업과 지진까지 고려해 건물의 거동을 계산하는 작업은 모델링 범위와 계산 난도에서 차이가 있기 때문입니다. 도면이 없으면 현장 실측을 통해 구조 정보를 다시 확인해야 하며, 비파괴조사가 필요한 경우에는 조사할 부위와 범위도 비용에 반영됩니다.

구조해석을 의뢰하면 국가건설기준에 맞춰 작성한 구조해석 보고서를 받습니다. 보고서에는 해석 대상과 모델링 가정, 적용한 하중과 재료 조건, 부재별 응력과 변형 계산 결과, 내력이 부족하거나 응력이 몰리는 구간이 담깁니다. 인허가에 제출할 예정이라면 구조계산서나 구조안전 및 내진설계 확인서처럼 제출처가 요구하는 서류와 날인 범위를 의뢰할 때 함께 정해 두면 납품이 수월합니다.

구조계산서 제출 대상은 신축이나 증축, 대수선처럼 건축법 제48조 제2항에 따라 구조 안전을 확인해야 하는 공사이며, 건축법 시행규칙 별표 2는 구조계산서를 구조안전 확인 또는 내진설계 대상 건축물의 허가 신청 설계도서로 정하고 있습니다. 제출 시기는 건축허가를 신청할 때가 원칙이지만, 구조도와 구조계산서는 건축법 제11조 제3항 단서와 시행규칙 제6조 제2항에 따라 착공신고 전까지 낼 수 있습니다. 허가 대신 건축신고로 진행하는 건축이나 대수선도 구조 안전 확인 대상이면 신고서에 구조도와 구조계산서를 붙이고, 소규모건축구조기준으로 설계한 소규모건축물은 구조도만 냅니다. 홈체크는 구조해석 결과를 인허가 일정에 맞춰 제출 서류로 정리해 드립니다. 출처: 건축법 시행규칙 제6조(건축허가 등의 신청) — https://www.law.go.kr/LSW/lsSideInfoP.do?lsiSeq=283727&joNo=0006&joBrNo=00&docCls=jo&urlMode=lsScJoRltInfoR 건축법 시행규칙 [별표 2] 건축허가신청에 필요한 설계도서 — https://www.law.go.kr/LSW/lsBylInfoP.do?bylSeq=17995121&lsiSeq=283727&efYd=20260227&directYn=Y 건축법 시행규칙 제12조(건축신고) — https://www.law.go.kr/LSW/lsSideInfoP.do?lsiSeq=283727&joNo=0012&joBrNo=00&docCls=jo&urlMode=lsScJoRltInfoR

구조계산서는 건축법 시행규칙 별표 2가 목록표에 넣도록 한 총괄표, 구조계획서, 설계하중, 주요 구조도와 배근도 순서를 따라가며 보면 흐름을 잡기 쉽습니다. 앞부분에서 적용 기준과 구조형식, 콘크리트와 철근 강도를 확인하고, 설계하중 장에서는 실마다 넣은 고정하중과 활하중, 건물 전체에 적용한 풍하중과 지진하중 값이 실제 용도와 지역 조건에 맞는지 봅니다. 부재 검토 결과는 기둥, 보, 슬래브, 기초별 표에 걸리는 힘과 버틸 수 있는 힘이 나란히 적혀 있으니 앞의 값을 뒤의 값으로 나눈 비율이 1을 넘는 부재가 있는지, 계산된 단면과 철근량이 구조도와 같은지 대조하면 됩니다. 기존 계산서를 두고 용도나 설비를 바꾸려는 경우라면 홈체크가 달라진 하중을 넣어 구조해석으로 다시 확인합니다. 출처: 건축법 시행규칙 [별표 2] 건축허가신청에 필요한 설계도서 — https://www.law.go.kr/LSW/lsBylInfoP.do?bylSeq=17995121&lsiSeq=283727&efYd=20260227&directYn=Y 건축물의 구조기준 등에 관한 규칙 제57조(구조설계도서의 작성) — https://www.law.go.kr/LSW/lsSideInfoP.do?lsiSeq=267091&joNo=0057&joBrNo=00&docCls=jo&urlMode=lsScJoRltInfoR

구조계산은 건물에 작용하는 하중을 수치로 정하고 각 부재가 그 하중을 버티는지 산출하는 과정 전체를 말하고, 구조해석은 그 안에서 골조 모델에 하중을 넣어 부재마다 생기는 힘과 변형을 구하는 단계를 말합니다. 국가건설기준에 따라 하중을 정하고, 해석으로 부재력을 얻은 다음, 그 값을 부재의 단면과 철근량으로 견딜 수 있는지 따지는 순서라서 구조해석은 구조계산의 한 부분에 해당합니다. 실무에서는 두 말을 섞어 쓰는 일이 많으니 용어보다 용도변경, 증축, 설비 설치 가운데 무엇을 확인하려는지와 어떤 서류가 필요한지를 먼저 정하는 편이 좋습니다. 홈체크는 하중 산정부터 해석과 부재 판정까지 한 흐름으로 진행해 결과를 구조해석 보고서로 정리합니다.

상세 구조해석은 일반적인 골조 해석만으로는 힘의 흐름을 설명하기 어려운 구간이 있을 때 합니다. 기둥이나 내력벽을 없애 하중이 한쪽으로 몰리는 리모델링, 필로티나 기둥 간격이 긴 장스팬 구조, 큰 개구부나 좁은 받침에 무거운 설비가 놓이는 바닥처럼 부재 일부에 응력이 집중되는 경우가 대표적입니다. 이때는 건물을 3차원 모델로 만들고 문제 구간을 잘게 나눠 응력 분포를 전산으로 시뮬레이션하며, 지진이나 진동의 영향이 큰 건물은 시간에 따라 달라지는 거동을 보는 동적 해석을 더합니다. 홈체크는 설계 도서와 현장 조사 결과를 보고 상세 구조해석이 필요한 구간부터 정합니다.