“건축물이 무너지지 않으려면?”
초등학교 철봉에 한 명은 문제 없지만
세 명이 매달리면 철봉이 휘기 시작합니다
당연히
건축물도 마찬가지입니다
무게를 버틸 수 있는 최대 하중에는 분명한 한계가 있죠
그렇다면 이 하중은 무엇으로 결정될까요?
건축물의 최대 하중을 결정하는 핵심 요인
(1) 재료
압축 강도: 콘크리트·석재 → 압축에 강함 (압축은 위에서 누르는 힘)
인장 강도: 강철 → 늘어나는 힘 강해 콘크리트와 조합 (인장은 반대로 잡아당겨서 늘어나게 하는 힘)
전단 강도: 지진·바람처럼 비트는 힘에 대한 저항
콘크리트는 압축에는 강하지만, 인장에는 약함
강철은 반대 성질
→ 철근콘크리트
예: 파르테논 신전(압축 구조) vs 현대 고층 빌딩(철근 콘크리트 복합 구조)
(2) 구조 형식 – 힘을 어떻게 흘려보내는가?
재료가 아무리 강해도,
하중이 잘못 흐르면 건물은 무너집니다
여기서 구조적 요인이 건물의 생명선을 결정
아치·돔 구조
– 하중을 곡선을 따라 압축력만으로 분산
– 석재의 성질(압축에 강함)과 완벽하게 맞아떨어짐
– 로마의 콜로세움
– 유럽 대성당이 1000년 넘게 버틴 이유
골조 구조
– 기둥과 보로 하중을 나눔
– 현대 아파트·오피스 건물 대부분이 채택
– 인장+압축 모두 버틸 수 있는 철근 콘크리트 덕분
트러스 구조
– 삼각형을 반복해 힘을 고르게 분산
– 가볍지만 강력해 교량, 체육관, 공항 터미널 지붕 활용
– 브루클린 다리: 트러스와 케이블로 1883년 완공 이후 지금까지 사용
쉘·텐션 구조
– 얇은 곡면이나 케이블로 하중을 퍼뜨림
– 예: 시드니 오페라하우스(쉘), 인천대교(텐션)
– 최소한의 재료로 최대의 하중을 버티는 현대적 방식
(3) 지반과 기초
아무리 좋은 구조도 땅이 받쳐주지 못하면 소용없습니다
단단한 암반 → 안정적
연약한 점토층 → 침하, 기울어짐
그래서 초고층 빌딩은 파일 기초를 지하 수십 미터까지 박아 올립니다
예) 롯데월드타워: 123층, 파일 기초 약 80m
피사의 사탑: 기초 얕음 + 점토 지반 → 기울어짐
(4) 하중의 종류(Load Types)
고정 하중(Dead load): 건물 자체 무게
활하중(Live load): 사람, 가구, 차량 등 가변적 무게
환경 하중(Environmental load): 바람, 눈, 지진, 온도
초고층 빌딩은 바람 하중을 흡수하기 위해 일부러 ‘흔들림’을 허용합니다
하중의 원리 – 안전율
건물은 최대치로 설계하지 않습니다
허용 하중 = 최대 하중 ÷ 안전율
예: 부재가 100톤 버틴다면, 설계에서는 30~50톤만 허용
예측 불가능한 변수(지진, 시공 오차)를 대비하기 위함
건축의 본질은 힘을 흘려보내는 기술
건축물의 아름다움은 디자인에서 나오지만,
생명은 구조와 하중에서 나옵니다
재료가 강해도, 구조가 지혜롭지 않으면 오래갈 수 없습니다
100년, 200년을 버티는 건축물은
재료·구조·지반·하중 설계가 완벽히 맞아떨어진 결과물입니다
