철근콘크리트와 철골의 차이

철근콘크리트와 철골의 차이

 

아파트는 철근콘크리트로 지를 만 한 (거의 "지어야만 하는") 이유가 있습니다.

철골과 철근콘크리트의 안전성 여부는 그 다음에 대답드리기로 하죠...

 

 

 

1. 철골조로 건물을 짓는 이유

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콘크리트가 저렴하면서도 우수한 재료이기는 하지만, 강은 콘크리트보다 훨씬 더 우수 한 재료입니다.

(철에 탄소 등의 불순물을 넣어 재료의 성질을 개선시킨 것을 강이라 합니다. 우리가 흔히 보는 철골조의

H형강을 포함한 거의 모든 철이 사실은 "강"입니다.)

 

콘크리트가 압축력에 강하다지만 같은 면적의 강에 비해 10분의 1정도 밖에 되지 않습니다.

(좌굴을 무시할 때)

 

단위체적에 대한 중량은 강이 콘크리트에3배이상 되지만, 똑 같은 하중을 버티기 위한 구조물을 만들면

훨씬 적은 체적의 강으로도 구조물을 만들 수 있기 때문에 결국 더 적은 무게로 효율적 구조물을 만들 수 있죠.

 

고층 건물을 지을 때, 그걸 모두 철근콘크리트 를 사용하여 구성한다면, 제일 아랫 층에서의 기둥 크기는

무지막지 하게 커지게 될겁니다.

(말씀드렸죠? 강을 사용하면 같은하중을 더 적은 면적으로도 버텨낼 수 있다고...)

 

안 그래도 구조물이 커져야하는데, 자중도 많이 나가니 더더욱 구조물은 커지게 되죠.

 

이래서는 건물이아닌 거대한 콘크리트 덩어리 일뿐입니다.

구조물이 커진다는 건 사용 공간이 줄어든다는 뜻이기도 합니다.

금싸라기 땅의 사무실 면적의 상당부분을 콘크리트 기둥이 차지하고 있다고 상상해 보십시요.

 

철골조로 건물을 지은면 철근콘크리트에 비해 훨씬 짧은 시간 에 작업을 완료할 수 있습니다.

역시 비싼 땅의 고층건물과 잘 어울리는 이유죠.

 

이래서 고층건물은 강구조(철골조)로 갈 수 밖에 없는 겁니다.

 

 

2. 아파트를 철근콘크리트로 짓는 이유

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물론 아파트도 철골조로 지을 수 있습니다.

또, 예를 들어 25층짜리 아파트면 이게 저층입니까?

그런데도, 아파트는 철근콘크리트조 가 훨씬 더 어울립니다.

 

그 이유가 있습니다.

 

앞에서 얘기한 고층건물 들은 주로 사무공간 들입니다.

아파트는 어떤가요? 이건 주거 공간입니다.

 

주거공간이 갖는 특징이 바로 아파트를 철근콘크리트조로 만들게하는 요인이 됩니다.

 

아파트는 대개 구조적으로 "벽식구조 "로 구성됩니다.

벽체 자체가 구조물이 되는겁니다,

 

철골조는 철골보, 기둥 등만이 구조체이고 벽은 하중을 견디는 역할은 전혀 하지 않습니다.

 

벽식구조의 아파트는 벽이 모든 하중을 견뎌냅니다.

(그래서 아파트 벽 함부로 헐면 안됩니다.)

 

주거공간의 특성상 많은 벽이 존재합니다.  벽의 역할이 공간구획 뿐 만이 아니라 구조체 로서의 역할도

한다면 아주 효율적이겠죠?

벽식구조의 아파트의 벽이 실제로 그렇습니다.

(반대로 사무실 내부에는 거의 벽이 없죠?  아예 기둥까지도 없애고 싶어하는게 사무실입니다.)

게다가, 벽이라는 것이 춤(구조체의 높이)이 커서 구조적으로도 매우 유리한 형태이구요... 

 

일반 철골구조는 보를 반드시 보내지만, 벽식구조에서는 벽과 벽사이에 바닥 슬래브를 놓아 보가 아예

필요없는 공간을 만들 수도 있습니다.

 

이런 경우라면, 보가 잡아먹는 높이가 없어지게 되고 결과적으로 층고를 낮출 수 있습니다.

 

아파트라면 큰 장점이 될 수 있겠지요?  그만큼 자재비라도 덜 들어가니 분양가 낮아질테고...

(실제로 아파트의 층고는 사무실건물보다 많이 낮습니다...)

 

또한 아파트는, 천정에 각종 설비류가 꽉꽉 차 들어가 있는 사무소 건물처럼 천정을 필요로하는 것도

아니니 위의 특징은 더욱 힘을 얻게됩니다.

 

이런 벽식 구조를 구성할 수 있는 것이 바로 "철근콘크리트 "입니다.

 

그리고 또하나 철근콘크리트는 철골에 비해 소음 에 강합니다.

주거공간과 소음차단... 찰떡궁합입니다.

 

그외에도 다른 이유가 있겠지만 이게 대부분의 아파트를 철근콘크리트로 짓게 만드는 가장 큰 이유입니다.

 

 

3. 철골조와 철근콘크리트의 안전성

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그냥 둘 다 안전 하다고 보시면 됩니다.

 

앞에서 월드트레이드센터의 붕괴에 대해 이야기 했지만 그건 지금의 질문에 대해서는 결코 적절한 예가

될 수 없습니다.

그 이유부터 설명해 드리죠.

 

불 났을 때!

철골은 콘크리트에 비해 철저하게 열에 약합니다.

근데, 중요한 건 철근 콘크리트 역시 철근이 그 속에 들어 있지 않으면 구조물로서의 가치를 상실한다는

겁니다.

 

불이 나고 나면 대부분의 철골조 건물들이 마구 주저앉는 형상을 보입니다.

콘크리트는 그럭저럭 서 있는 경우도 많은데 말이죠...

그럼 불 끄고 그 콘크리트 건물 다시 사용해도 되는 줄 아십니까?

천만의 말씀입니다.

(보통, 자세히 보면 철근콘크리트도 뼈대만 서 있지 내부는 무너져 있습니다...)

 

콘크리트 안의 철근은 표면에서 기껏해야 3~5cm 안쪽에 있습니다.

이 정도면 불속에서 그 철근은 약2시간 정도 밖에 견디지 못합니다.

 

그냥 알철골이라면 두시간 택도 없죠!  하지만 철골도 그래서 내화피복 이라는 걸 합니다.

예를 들어 화재시 두시간은 견딜 수 있도록...

 

이 두시간의 의미를 아시는지요?

 

두시간 내에 도망 가라는 뜻입니다.

그 이후에는 무너져도 좋다는...

철근콘크리트조라고해서 별다를 것은 없습니다.

콘크리트가 철골보다 열에 매우 매우 강한 것은 사실이지만, 위와 같을 때 과연 철근콘크리조건물 이

철골조건물보다 화재에 더 안전하다고는 할 수 없겠죠?

 

기본적으로 철골이든 철근콘크리트 등, 각종 하중, 각종재해에 안전하도록 설계 합니다.

그냥 둘다 안전하다라고 이해하시는게 좋을 듯 싶군요...

 

물론 지진이라던가 하는 것에는 철골구조가 "유리"합니다.

하지만 철근콘크리트조 역시 지진에 견디어 내도록 설계합니다.

더 비효율적으로 설계할 수 밖에 없다는 차이가 있는 것 뿐입니다.

 

한가지 크게 다른점은 있습니다.

 

철의 탄성이 콘크리트보다는 월등하다는데 기인하는 것인데...

철골은 붕괴가 올 때 눈에 보이게 차츰차츰 붕괴 가 일어납니다.

철의 늘어나는 성질 때문인데요.

즉 바닥이 조금씩 처지기 시작하면서... 보가 휘어지고.... 이런 식으로

 

콘크리트는 이렇지 못합니다.

한꺼번에 무너지죠...

(구조물이라는 건 어쩌다가 무너질 수도 있다는 걸 전제한다면, 사람의 안전에 관한한 치명적인 약점이

됩니다. 붕괴에 대처할 수 있는 시간이 줄어드는 거니까요...)

 

그래서 예전에 쓰던 철근콘크리트 계산법(허용응력도 설계법)에는 없던, 최대철근량을 규정하는 내용이

지금의 극한강도설계법에는 있습니다.

자세한 내용은 생략하지만, 철골과 마찬가지로, 급격한 붕괴를 막자 는 취지입니다.

(제대로 구조계산하는 건물이라면 이런게 모두 고려되어 있습니다.)

 

철골조와 철근콘크리트는 어떤 종류의 하중이냐에 따라 유불리 는 있습니다.

하지만 필요한 만큼은 조치를하고, 실제로는 둘의 장점만을 따서 복합적인 구조물을 만들기도 합니다...

 

무조건 어느게 더 안전한가 하고 단언할 수는 없는 근거입니다.