공장 지을때 비용줄이는 꿀팁 공개..!!-3탄, 기둥이 너무 큰데? 안전율이 머야?

안녕하세요!!
지난 영상에서는 토목설계과정 중의 옹벽은 어떻게 해야 하는지 알아보았고, 오늘은 건축설계에서 안전율과 자재에 맞게 설계하는 것을 알아보겠습니다.

먼저, 이런 영상을 보다보면 자주 등장하는 구조라는 단어의 용어정리부터 하면, 일반인들이 구조라는 단어에 대해 다음과 같이 이해들 합니다.
예를 들어 출입문을 지나면 복도가 나오고, 이어서 화장실을 지나 안방과 주방등등..

머 틀린 이해는 아니지만, 토목이나 건축에서는 이를 두고 공사계획 또는 평면계획, 건물배치등으로 표현하며 도면화합니다.

토목이나 건축에서 말하는 구조는 건축물 또는 구조물의 강도와 안정성을 결정하는 핵심적인 요소들인 기초, 기둥, 보, 벽등의 배치와 연결방식을 말합니다.
건물 같은 경우 기둥과 보의 간격과 크기, 기초의 두께와 철근 배근간격등을 말하는 겁니다.

건축설계도면을 보면 구조도면이 나옵니다. 거기에 기초나 기둥, 보, 지붕 등을 어떤 재료를 써서 설치하라고 정확히 나오고 건죽주나 시공자는 그걸 임의로 바꿀 수 없습니다.

그런 구조에 관련된 부분은 건축사가 아니라 기술사가 정하는데, 건축사는 기술사 자격을 보유한 분에게 해당 건물에 대한 구조검토를 의뢰하여 구조를 결정합니다.

기술사가 해당건물의 무게와 지역의 바람이나 강설 등의 자연환경과 사용목적에 따라  추가되는 무게등 모든 데이터를 종합하여 기둥의 크기와 간격, 철근의 굵기와 간격, 기초의 크기등을 결정하고, 결정된 사항에 대해서는 기술사법에 따라 보호되고 임의변경등은 거부됩니다.

즉, 기술사가 정하면 그대로 도면화되고 시공되어야 합니다.

구조와 관련된 부분은 특히, 건축물이나 구조물의 안전성에 직결되므로 임의 변경시공 후 사고 발생 시에는 큰 책임과 처벌이 따르게 되니 건축주라고 해서 함부로 변경하면 안 됩니다.

이런 구조를 결정하기 전에 기술사는 구조검토를 하는데, 이를테면 어떤 건물의 모든 데이터를 종합해서 나온 건물의 무게가 1000kg이라면, 기술사는 여기에 안전율을 더하게 됩니다.

건물 무게가 1000kg인데 습설이 와서 지붕에 1000kg이 쌓인다면 건물의 무게는 2000kg이 되고, 1000kg일 때를 버틸 수 있게 설계된 기둥은 무너지게 될 것입니다.

수직 한 기둥과 수평한 보만 설계하고 측면에서 강풍이 불거나, 지진이 발생했을 때를 대비한 내진설계를 안 했을 경우에도 건물이 뒤틀리며 회전하는 힘이 작용하거나 전단파괴등이 일어나 순식간에 붕괴될 수도 있습니다.

또한, 건축주가 2층이상의 건물을 식당이나 사무실 등의 근린생활시설로 건축하였는데, 그곳에 도서관이나 대형 서점을 운영한다면 엄청난 책의 무게 때문에 건물을 지탱하는 보와 기둥의 전단파괴로 붕괴의 위험이 커질 수도 있습니다.  

이런 예상가능한 외부하중이나, 자연재해, 사용자의 계획 등을 추가반영하여 기술사는 건물자체무게 1000kg에 추가데이터를 합산하여 예를 들어, 2000kg 이상의 건물무게를 상정하고 그에 맞는 기둥 및 보의 크기를 키워서 설계를 하게 됩니다.

안전율은 1.5~2.0 사이에 적용됩니다.
안전율이 2.0이라면, 1000kg의 건물이 2000kg 까지 버틸 수 있게 설계한다는 뜻입니다.

다시 말해, 안전율은 지진, 강풍, 폭설등의 예상치 못한 상황에 대비하고, 구조 검토나 시공과정에서 생길 수 있는 작은 실수를 보완할 수 있도록 하면서도 사람의 안전을 보장하는 개념입니다.

그런데, 안전율을 너무 강하게 적용하면, 기둥이나 보, 기초의 두께가 너무 커져서 공사비가 과도하게 되지요.
단층 건물의 공장이라면 안전율을 2.0까지 갈 필요가 없다고 보는게 저의 견해입니다.

산술적으로 안전율 1.0으로 했을 때 기둥의 크기가 250mm라면 , 1.5에서는 375mm이고, 2.0이라면 500mm의 기둥이 설치되면, 당연히 건물의 무게가 증가되어 기초도 두꺼워지고 철근도 굵어져서 공사비는 두 배이상 증가하게 될 겁니다.

법으로 정해진 안전율의 범위에 못 미치는 건 안되지만, 한계까지 과도하게 끌어올릴 필요는 없습니다.
물론, 어떤 경우에도 튼튼하게 짓고 싶다면 안전율을 최대치로 적용하면 되지만, 우리가 가진 자금은 언제나 부족하기 마련입니다.

기술사는 특정 기술 분야에서 최고 수준의 전문 지식과 능력을 갖춘 사람으로, 해당 분야에서 중요한 기술적 의사결정을 내릴 수 있는 자격을 갖춘 전문가들입니다.
그러다 보니, 기술사의 전문성을 기술사법으로 보장하여 해당분야의 전문성과 신뢰성을 인정합니다. 

따라서, 기술사님들은 본인이 결정한 사항이 나중에 문제가 생기지 않도록 안전율을 조금은 과하게 적용하는 경향이 있습니다.
이건, 잘못된 것이 아니고 인간이 가진 안전에 대한 욕구가 반영된 것이며, 공공의 안전과 환경을 고려하여 일을 해야 하는 기술사라면 당연한 일이고 지극히 정상적입니다. 

다만, 안전율을 너무 세게 주어 설계가 완료되면, 건축주는 원래 그런가 보다 하고 엄청난 공사비를 부담하는 줄도 모르고 돈이 나가게 됩니다.

따라서, 건축설계를 의뢰하실 때 안전율을 너무 세게 주지 말고 적당하게 반영해 달라고 당부하는 게 매우 효율적인 공사비지출이 될 수 있을 겁니다.

1000년이 넘는 목조건물들은 어떻게 해서 버틸까요?
선조들은 그런 건물을 지을 때 기둥과 보의 크기나 간격은 어떻게 정했을까요?

그건, 수많은 시행착오를 겪으면서 나온 경험치의 축척이라고 할 수 있습니다.
그런 경험치들을 현대에 와서 수치화하고 데이터화해서 프로그래밍을 한 것이고, 그걸 안전율이라는 시스템으로 적용하는 겁니다.

최근에 지은 공장도 방문해 보시고, 내가지을 공장의 높이나 규모에 견주어 나름 기둥의 크기나 간격도 눈여겨보시고, 그런 것들이 경험치의 범주에 들어가는 겁니다.

특별한 구조나 건물이 아니고 호이스트크레인도 없는 단순한 창고형태의 공장인데 기둥이 500mm라면 이상하지 않을까요?
그 정도면 2층을 지어도 될듯한데, 저는 너무 과한 설계라고 할 것 같습니다.
물론 제가 기술사는 아니지만, 저에게도 그간 수많은 현장에서 쌓은 경험치라는 게 있으니까요.

자, 오늘은 안전율 적용이 공사비에서 얼마나 중요한지 알아보다보니, 자재에 맞게 설계하는 부분은 시간관계상 다음 영상에서 알아보겠습니다.

다음 영상에서 계속하겠습니다.

감사합니다.