Q. 건물을 올릴때 가장필요한 재료로 철근
안녕하세요. 염정흠 전문가입니다.건축물이 외력을 받을 때 상부에서 눌려지는 힘만 받는 것이 아닙니다. 측면에서도 미는 힘이 발생하고, 외력에 의해서 건축물이 회전하듯이 변형되며 파괴되기도 합니다. 기둥의 경우 측면에서 힘을 받거나 보가 하중에 의해 중앙부가 눌려지며 기둥 상부를 당기듯 영향을 줍니다. 그때 기둥의 상하부 단부부터 휨이 발생합니다. 그리고 보에서도 중앙부에 힘이 작용하면 단부부터 휨이 발생하고 중앙부에 처짐이 발생할 수 있습니다. 휨이 발생한다고 보면 휘어지는 안쪽은 압축이 되고, 바깥쪽은 인장이 됩니다. 그 외에도 여러 형태의 힘이 발생하고, 그에 따라 압축과 인장이 발생합니다.위 내용을 보면 기본적으로 건축물에는 압축력이 발생되는 곳이 있고, 인장력이 발생하는 곳이 있다는 것을 알 수 있습니다. 철근콘크리트 구조에서 압축력에 대응하여 버텨주는 것이 콘크리트이며, 인장력에 대응하여 버텨주는 것은 철근입니다. 만약 철근이 없다면 상부로부터 수직으로 발생하는 힘에는 버틸 수 있겠지만 힘의 각도가 조금만 바뀌어도 인장력을 버틸 수 있는 것이 없다는 것입니다. 그럴 경우 건물이 파괴될 때 빠른 속도로 파괴될 것입니다. 하지만 철근이 있다면 파괴가 되더라도 어느 정도 버티면서 천천히 무너질 수도 있습니다. 그 동안 대피할 수 있다는 것입니다. (철근량이 부족하다면 건물이 무너지는 시간이 짧아질 수 있습니다.)아래에 간단히 설명을 추가하겠습니다.첨부한 그림은 흔한 형태의 기둥과 보의 구조인데, 만약 보의 중앙에 화살표 방향의 힘이 작용하면 구조체는 노란색 선과 같이 휘어지게 됩니다. 더이상 버텨낼 수 없을 정도의 힘이 작용하면 파괴되는 것입니다. 저 휘어지는 부분들이 압축과 인장이 동시에 나타나는 곳들인데 철근과 콘크리트가 각각의 힘에 대응하여 버텨주는 것입니다. 그림에서는 단순한 형태지만 건축물은 더 복잡하게 구조체들이 역이게 됩니다. 그렇기 때문에 구조설계시 여러가지 힘을 반영하여 프로그램의 시뮬레이션을 거쳐서 적절한 배근량과 구조체의 크기, 부재의 강도 등을 결정해주는 것입니다.