지반의 단단함을 기준으로 지진하중 산정에서 지반종류를 분류한다. 분류 순서는 SA→SB→SC→SD→SE이며, SA는 가장 단단한 암반, SB는 보통 암반, SC는 연암, SD는 단단한 토사, SE는 가장 연한 토사에 해당한다. SD는 암반이 아닌 토사 계열 중 비교적 단단한 지반이라는 점을 구분해야 한다.
하중 조합 원리는 여러 종류의 하중이 동시에 작용할 때 불리한 조합을 가정해 각 하중에 규정된 계수를 곱한 후 합산하여 설계하중을 결정하는 것이다. 강도설계법 등에서는 고정하중과 활하중의 기본 조합으로 1.4D + 1.7L을 사용한다는 규정이 제시된다. 풍하중이나 지진하중 등 다른 하중이 포함되면 계수가 달라지므로 각 상황에 맞는 조합식을 적용해야 한다.
지진하중이 고려되는 조합에서는 고정하중의 적용 방식에 특수한 규정이 존재한다. 지진하중이 주요 작용 하중일 때 고정하중의 계수를 0.9로 적용하는 특별한 경우가 있으며, 다른 조합에서는 고정하중에 1.2를 적용하는 등 상황에 따라 계수 설정이 달라진다. 이 점을 구분해 적용하되 기본 원리는 항상 '불리한 조합을 가정해 계수를 곱해 합산'하는 것임을 잊지 않는다.
설계 문제에서는 지반의 분류 이름과 순서, 그리고 하중별 계수 적용을 묻는 출제 패턴이 빈번하다. 지반표기(SA~SE)의 순서와 각 약어의 의미, 그리고 기본 하중 조합식(예: 1.4D+1.7L)을 확실히 숙지해야 한다. 실제 산정에서는 주어진 하중값에 규정된 계수를 정확히 곱해 합산하는 절차를 따른다.
예제
1) 설계모멘트 계산 예시
고정하중에 의해 5 t·m, 활하중에 의해 10 t·m가 작용하는 단철근 직사각형보의 설계모멘트 Mu는 기본 하중조합 Mu = 1.4D + 1.7L을 적용하므로 1.4×5 + 1.7×10 = 7.0 + 17.0 = 24.0 t·m가 된다.
2) 기본 하중 조합 적용 예시
고정하중(D)과 활하중(L)만 작용하는 경우의 설계하중 조합은 1.4D + 1.7L을 적용한다는 규칙을 사용해 소요강도를 산정한다.
(지진하중이 포함되는 특수 조합이나 다른 하중이 섞이는 경우에는 해당 조합식의 계수 규정을 확인해 동일한 방식으로 대입·합산한다.)
대표 기출 3문항
고정하중에 의하여 5tㆍm,활하중에 의하여 10tㆍm를 받는 단철근 직사각형보에서 설계 모멘트(Mu)는?
18.3 tㆍm
20.3 tㆍm
24.0 tㆍm
28.3 tㆍm
정답과 해설 보기
정답 ③ · 강도설계법에서 설계 모멘트(Mu)는 하중조합에 의해 산정됩니다. 일반적인 하중조합인 1.4 × (고정하중) + 1.7 × (활하중) 공식을 적용하면, Mu = 1.4 × 5t·m + 1.7 × 10t·m = 7.0 + 17.0 = 24.0 t·m가 됩니다.
정답 ④ · 지붕면이 받는 풍압력의 결정 인자와 관계없는 것을 고르는 문제이다. 풍압력은 속도압에 풍력계수와 면적을 곱하여 산정되므로 속도압, 지붕모양(형상에 따른 계수), 지붕면적이 직접적인 영향을 미친다.
풍압력은 지면의 공기 흐름 특성과 구조물 형상에 의해 결정되며, 구조물 자체의 중량과는 무관하다.
강도설계법에서 고정하중(D)과 활하중(L)이 작용하는 경우 하중 조합에 따른 소요강도는?
1.4D+1.5L
1.4D+1.7L
0.9D+1.5L
0.9D+1.7L
정답과 해설 보기
정답 ② · 강도설계법에서 고정하중과 활하중이 함께 작용하는 일반적인 하중 조건의 필수 소요강도 산정 공식은 1.4D + 1.7L 입니다. 이는 구조물이 안전하게 하중을 지지할 수 있도록 고정하중에 1.4배, 활하중에 1.7배의 하중계수를 적용하여 설계 강도를 넘지 않도록 규정한 기본 설계 하중 조합입니다.
강도설계법의 기본 하중 조합 중 고정하중과 활하중만 작용할 때는 1.4D+1.7L을 적용한다.