소규모건축구조기준: 계산을 줄이는 대신 조건을 다섯 겹으로 건다

소규모건축구조기준은 구조계산을 줄이는 대신 적용 조건을 촘촘하게 거는 기준이다. 2층 이하 건축물에 한해 쓸 수 있고, 용도·하중·형상·구조형식마다 넘으면 안 되는 값이 정해져 있다. 그 값을 하나라도 넘으면 KDS 41 계열의 일반 건축구조기준으로 넘어간다.

세 가지 상황에서 확인한다. ① 단독주택·근린생활시설 설계 착수 시 — 이 기준으로 갈지 일반 기준으로 갈지가 먼저 정해진다. ② 인허가 검토 — 적용 제한을 한 항목이라도 위반하면 이 기준으로 낸 계산이 성립하지 않는다. ③ 대수선과 증축 — 캔틸레버·층고·경간이 바뀌면 적용 여부가 달라진다.

이 글은 KDS 42 10 00 소규모건축구조기준 일반사항의 조문을 인용한다. 지역별 기본지상적설하중 지도와 풍하중 제한 표는 옮기지 않았다.

1. 적용 여부가 먼저 결정된다

건축법 등에 따라 건축하거나 대수선 및 유지·관리하는 건축물 중 층수가 2층 이하이면서 「건축법 시행령」 제32조 제2항 제2호부터 제8호까지에 해당하지 않는 건축물은 KDS 42 00 00을 따를 수 있다. — KDS 42 10 00, 1.2.1 (1)

건축법 등에 따라 건축하거나 대수선 및 유지·관리하는 건축물 중 층수가 2층 이하이면서 「건축법 시행령」 제32조 제2항 제2호부터 제8호까지에 해당하지 않는 건축물은 KDS 42 00 00을 따를 수 있다. — KDS 42 10 00, 1.2.1 (1)

적용 대상 구조는 다섯 가지로 한정된다 — 콘크리트구조, 강구조, 목구조(경골목구조 및 중목구조), 전통목구조, 조적식구조(1.2.1 (2)). 그리고 지반 조건이 하나 붙는다.

기초의 하부지반이 매립지역이거나 연약한 토사지반(허용지내력 100 kN/m² 미만의 매립지역 또는 연약한 지반)일 때 KDS 42 00 00을 적용할 수 없으며 … 단, 연약한 토사지반이라도 치환 등을 통하여 기준 허용 지내력을 확보한 경우에는 이 기준을 적용할 수 있다. — KDS 42 10 00, 1.2.1 (4)

기초의 하부지반이 매립지역이거나 연약한 토사지반(허용지내력 100 kN/m² 미만의 매립지역 또는 연약한 지반)일 때 KDS 42 00 00을 적용할 수 없으며 … 단, 연약한 토사지반이라도 치환 등을 통하여 기준 허용 지내력을 확보한 경우에는 이 기준을 적용할 수 있다. — KDS 42 10 00, 1.2.1 (4)

100 kN/m²가 경계다. 지반이 그 아래면 지반 자체를 개량해 값을 확보해야 이 기준이 열린다. 간이 기준이 성립하려면 지반의 불확실성이 먼저 제거되어야 하기 때문이다.

용도 제한 목록도 길다. 주택용도와 근린생활시설만 대상이고, 위험물 저장·처리시설, 국가·지자체 청사와 소방서·발전소·방송국, 아동·노인·사회복지·근로복지시설, 학교, 병원·의료시설, 중량물 저장고, 공장 등 산업시설, 비상시 긴급대피수용시설로 지정한 건축물은 제외된다(1.2.2). 근린생활시설 중에서도 서점·목욕탕·우체국·보건소·공공도서관은 빠진다.

제외 목록의 성격이 분명하다. 사람이 몰리거나, 재난 시 기능해야 하거나, 하중이 무거운 용도다. 서점과 목욕탕이 들어간 이유도 같다 — 서가와 물은 주택보다 훨씬 무겁다.

2. 하중에도 상한이 걸려 있다

이 기준은 하중을 계산해서 쓰는 것이 아니라, 정해진 하중 이하일 때만 쓴다. 고정하중 상한이 구조형식과 층별로 규정된다(표 1.2-1).

구조부위 · 용도고정하중 상한

강구조 · 콘크리트구조 · 조적식구조지붕 — 콘크리트 평지붕6.5 kN/m²

지붕 — ALC 평지붕4.5 kN/m²

지붕 — 콘크리트 경사지붕4.5 kN/m²

지붕 — ALC 경사지붕2.8 kN/m²

지붕 — 경량마감지붕 (2차부재 포함)0.5 kN/m²

1층 및 2층 — 주택용도 (ALC 슬래브는 3.9)5.5 kN/m²

1층 및 2층 — 근린생활시설4.5 kN/m²

목구조 (경골 · 중목)지붕 — 경량마감지붕 (2차부재 포함)1.0 kN/m²

2층 — 주택용도, 근린생활시설2.0 kN/m²

전통목구조지붕 — 보통 지붕하중 경사지붕4.0 kN/m²

지붕 — 중량 지붕하중 경사지붕6.0 kN/m²

1층 및 2층 — 주택용도 4.0 · 근린생활시설 3.04.0 / 3.0 kN/m²

활하중도 마찬가지다 — 1층과 2층 바닥은 주택용도 2.0 kN/m², 근린생활시설 4.0 kN/m²가 상한이고, 주택용도는 조적 벽체 2.0 kN/m²를 추가할 수 있다(목구조와 전통목구조는 제외). 지붕 활하중은 평지붕 3.0, 경사지붕 1.0 kN/m²다(표 1.2-2·1.2-3).

적설하중은 지역으로 걸린다.

구분적용 제한 지역기본지상적설하중

일반지붕울릉도, 대관령5.0 kN/m² 이상

콘크리트 경사지붕, 경량마감지붕동해, 속초, 강릉, 울릉도, 대관령1.5 kN/m² 이상

전통목구조동해, 속초, 강릉, 울릉도, 대관령1.5 kN/m² 이상

표 1.2-4의 값이며, 단서가 붙는다 — "기본지상설하중 제한이 1.5 kN/m²인 지역의 모든 지붕은 국부적으로 적설 깊이가 1.0 m를 초과할 수 없음". 적설하중에서 다루는 불균형 적설과 표류가 간이 기준으로 다루기 어려운 현상이기 때문이다.

그 밖의 하중 제한도 있다 — 유체 및 용기 내용물에 의한 횡하중이 작용하는 건축물, 그리고 지하층이 없는 경사 대지에서 건축물에 접한 지표면의 최대 높이 차이가 1.5 m를 넘는 건축물(편심횡토압·편심횡수압)은 적용 대상이 아니다.

3. 형상 제한은 "예측 가능한 거동"을 만드는 조건이다

1.2.4는 구조 형상에 조건을 건다.

2층 건물의 캔틸레버 수평 내민길이는 1.5 m 이하 (전통목구조의 처마·추녀는 별도 규정)

모든 기둥 및 벽체는 수직으로 연속되어야 한다

2층이 있으면 1층 기둥 단면이 2층보다 크거나 같아야 한다

지하층은 1개 층만 가능하고, 평면 크기는 지상 1층과 같거나 작아야 한다

지하층 층고 3.5 m 이하, 기둥 경간 최대 8.0 m 이하

지하수위는 지표면으로부터 1.5 m 아래에 위치해야 한다

지하벽체는 콘크리트로 하고 두께 200 mm 이상

이 목록은 하나의 목적을 향한다 — 하중 경로를 단순하게 만드는 것이다. 기둥이 수직으로 연속되고 1층이 2층보다 크면, 층마다 힘이 곧게 내려가 비틀림이나 연약층 같은 문제가 생기지 않는다. 간이 계산이 성립하는 것은 거동이 예측 가능할 때뿐이다.

경간 조건에는 반복되는 형태가 있다 — "기둥 경간은 최대 8.0 m 이하. 단, 어느 한 방향 기둥경간이 6.0 m 이상인 경우 직교방향에 있는 기둥의 경간은 6.0 m 이하이어야 한다". 두 방향이 동시에 길면 슬래브와 보의 거동이 복잡해지므로, 한 방향만 길게 허용한다.

4. 구조형식마다 다른 상한이 붙는다

구조형식주요 제한

콘크리트구조건물 높이 8 m 이하, 층고 4 m 이하, 기둥 경간 최대 8.0 m, 평행한 보 사이 간격 4.0 m 이하. 무량판구조에는 적용할 수 없다

강구조높이 9 m 이하, 층고 4.5 m 이하, 보·기둥은 열간압연 H형강, 연속 2경간 평균 8 m 이하·최대 10 m 이하. 주요 용접은 공장용접, 큰보-기둥 접합부는 브라킷 형식 + 고력볼트 보이음

목구조 (경골 · 중목)높이 9 m, 처마 6.5 m, 처마~지붕마루 4 m, 층고 3.5 m. 수직하중지지구조 간격 6 m 이하, 수평하중지지구조 간격 12 m 이하, 전단벽이 둘러싼 수평투영면적 100 m² 이하. 외접 직사각형 긴변 18 m 이하·변장비 3:1 이하

전통목구조1층 7.2 m · 2층 10.8 m 이하. 지붕가구는 3량가구 또는 5량가구. 경간은 3량가구 보방향 4.8 m·도리방향 4.2 m, 5량가구 보방향 6.0 m·도리방향 4.2 m. 처마깊이 1.5 m 이하, 추녀깊이 2.5 m 이하

조적식구조무보강 조적조 높이 6 m·층고 3 m 이하, 보강 ALC 처마높이 7.5 m·층고 3.75 m 이하. 내력벽은 평면상 양방향으로 균등하게 배치

세 가지가 눈에 띈다.

무량판구조는 아예 배제된다. 보 없이 슬래브가 기둥에 직접 붙는 형식은 뚫림전단이 지배하고, 그것은 간이 규칙으로 안전을 보장하기 어려운 파괴다.

강구조는 접합 방식까지 지정한다. 주요 용접은 공장에서 하고, 현장에서 해야 하면 건축구조기술사 또는 용접 관련 기술사의 검사와 확인을 받아야 한다. 그리고 모든 큰보-기둥 접합부는 브라킷을 공장에서 붙여 반입하고 현장에서는 고력볼트로 보이음만 한다. 현장 용접의 품질 편차를 아예 설계에서 제거하는 방식이다.

전통목구조의 치수는 3.6 m의 배수로 짜여 있다. 1층 건물은 기단 상부에서 주심도리까지 3.6 m 이하, 주심도리에서 용마루까지 3.6 m 이하다. 2층 건물은 같은 3.6 m가 세 번 쌓여 10.8 m가 된다. 지붕 고정하중도 3.0~6.0 kN/m² 범위로 규정되고, 보통 지붕하중(3.0~4.0)과 중량 지붕하중(4.0 초과~6.0)으로 나뉜다.

5. 정리

대상은 층수 2층 이하이며 콘크리트·강·목(경골·중목)·전통목·조적의 다섯 구조에 한한다.

허용지내력 100 kN/m² 미만의 매립지·연약지반에는 쓸 수 없다. 치환으로 값을 확보하면 쓸 수 있다.

용도는 주택과 근린생활시설만 대상이며, 재난 시 기능해야 하거나 하중이 무거운 용도는 제외된다.

하중에 상한이 있다 — 고정하중은 구조·부위별 표, 바닥 활하중은 주택 2.0·근린생활 4.0 kN/m², 지붕 활하중은 평지붕 3.0·경사지붕 1.0 kN/m².

적설은 지역으로 제한된다 — 울릉도·대관령의 5.0 kN/m² 이상, 동해·속초·강릉 등의 1.5 kN/m² 이상. 1.5 kN/m² 제한 지역은 국부 적설 깊이 1.0 m 초과 불가.

형상 제한은 하중 경로를 단순하게 만든다 — 캔틸레버 1.5 m, 기둥·벽체 수직 연속, 1층 기둥이 2층 이상, 지하 1개 층, 지하수위 1.5 m 아래.

경간은 한 방향만 길게 허용한다 — 최대 8.0 m이되 한 방향이 6.0 m 이상이면 직교방향은 6.0 m 이하.

무량판구조는 배제되고, 강구조는 브라킷 + 고력볼트 보이음으로 현장 용접을 설계에서 제거한다.

이 기준의 방식은 조적식구조의 경험적 설계법과 같다 — 계산을 줄이는 대신 조건을 늘린다. 다만 조건의 수가 훨씬 많고 층위가 다섯 겹이다: 층수와 지반, 용도, 하중, 형상, 구조형식. 어느 하나라도 걸리면 그 건물은 소규모 건축물이 아니라 일반 건축구조기준의 대상이 되고, 그때부터는 계산으로 답해야 한다.