건축재료 2
5.2 철골구조 ( 강구조 ) 의재료 5.2.1 강의종류및특징 철재 = 철 + 탄소 + 망간 + 규소 + 인 + 황 - 탄소는철의강도를좌우하는주요성분 - 건축물의구조재료로사용하는철은주로탄소량이보통 0.25% 이하인연철 탄소량에따른철의분류 구분 탄소량 (%) 성질 연철 0.03 이하 연질이며가단성있음 탄소강 0.03~1.7 가단성, 담금질효과있음 주철 1.7 이상 취성이크고주공성있음
철골구조 : 건물의주요뼈대를철골부재를사용하여만든구조 구조용강재 : 형강, 강판, 봉강, 평강등 장점 : 철근콘크리트구조보다자중을감소시킬수있다. - 균질한품질을기대 - 공기를단축 - 장스팬의건물과고층건물의구조에적합 단점 : 부재가세장하면변형및좌굴이발생 - 화재에취약하여내화피복이필요 출처 : http://blog.naver.com/ggg111g1g1/50105126157
5.2.2 강의역학적성질 구조용으로사용하는강재는주로인장재로사용 강재는응력이가해져도급하게파단되지않는인성이있어구조재료로서적합 응력 - 변형도곡선 - 비례한도 (A) : 응력에비례하여변형이발생 ( 직선 ) - 탄성한도 (B) : 응력과변형이비례하지않음 - 항복점 (C, D) - 변형경화 : 항복이후변형이진행되다가다시응력이커지는현상 - 최대응력점 (F) - 파단점 (G)
출처 : 건축공학의이해 ; 정순오외 ; 기문당 ; p 36
출처 : 건축공학의이해 ; 정순오외 ; 기문당 ; p 85 A: 비례한도, B: 탄성한도, C: 상항복점, D: 하항복점, F: 최대응력점 G: 파단점
5.2.3 강의제법 1) 제선 : 고로에서 1,300~1,400 o C 의온도로철광석이탄소, 일산화탄소로인하여환원되어용해된선철을만들어내는공정 2) 제강 : 선철은탄소량을조절하고불순물을제거하여강재를제조하는공정 강재는압연공정을위해강괴로제작 3) 압연공정 : 강괴를이용하여압연공정을통해최종제품 인소정의강재형상이제작
철강의공정 출처 : http://cafe.naver.com/cetech2003/50391
5.2.4 강의가공 1) 기계적가공 - 압연 : 반대방향으로회전하는롤러에가열한상태의강을넣어성형하는방법열간압연함, 판재, 형강, 봉강등구조용강재대부분을생산 - 압출 : 재료가움직이는방향으로밀어내는방법공업용제품생산 - 단조 : 가열상태의강을프레스나해머로단련하여기계적성질을개선하는것볼트, 너트등생산 2) 열처리 - 불림 (normalizing) : 주조조직이나단조 ( 鍛造 ) 조직등잡다한조직이었던것을이처리로인하여고른조직이됨
- 풀림 (annelaling) : 노속에서서서히냉각 - 담금질 (quenching) : 고온 ( 약 900 ) 에서급랭시켜철강에특유한상변화를일으켜아주단단한조직이됨 취성 ( 무른정도 ) 이커지나강도및경도가증대 - 뜨임질 (tempering) : 200~600 로재가열하여 강인한강철로됨 취성이개선, 인성 ( 갈라진다든 지잘깨지지않는것 ) 이증대 출처 : http://www.scienceall.com/?post_type =dic&p=29012
5.2.5 강재제품 건물의구조재료로사용되는강재제품은주로압연강재로제작 - 형강, 강판, 봉강및평강등 형강 - 건축물에사용되는주강재 - 건축물의뼈대를만들때주로사용하는형강 : H 형강, I 형강, T 형강, Z 형강등 출처 : 건축공학의이해 ; 정순오외 ; 기문당 ; p 87
H 형강 (H-390*300*10*16) 10mm( 세로 ) : 웨브 16mm( 가로 ) : 플랜지 출처 : http://blog.naver.com/peaceline/10168740525
경량형강 - 큰하중을받지않는건축물, 자중을줄이기위한목적으로만든두께가얇은형강 - 경량철골구조에사용 - 앵글 ( ㄱ형강 ), 채널 ( ㄷ형강 ) 등 강판 - 강괴를압연하여넓고두께가얇은판재 - 두께 3mm 기준으로구분 : 박판, 후판 - 거싯플레이트, 스티프너, 데크플레이트, 철상판트러스등 평강 : 두께 3mm 이상의강판을절단한너비가좁은판 봉간 : 압연하여봉으로만든것 강관 : 원형강의속이빈것
스티프너 커버플레이트 출처 : http://cafe.naver.com/gisulsacafe/ 52104 출처 : http://terms.naver.com/entry.nhn?docid=710351& cid=42318&categoryid=42318
6. 주요마감재료 6.1 기본재료 6.1.1 벽돌 작은부재하나하나를접합재를사용하여쌓아나가며가장오래된건축물축조기법 벽돌은내구적, 내화적재료이며압축력에강하나바람, 지진등수평력에약하다. 줄눈 : 벽돌과벽돌사이의접합재를바르는부분 - 수직줄눈, 수평줄눈 - 수직줄눈 : 막힌줄눈, 통줄눈 - 벽돌을쌓을때통줄눈이생기지않도록해야함
마름질 ; 벽돌을쪼개어쓰는것 출처 : 건축공학의이해 ; 정순오외 ; 기문당 ; p 89
벽돌의종류 - 시멘트벽돌 : 시멘트, 골재에물을섞고틀에넣어가압, 성형하고양생한벽돌, 건물의내부에주로사용 - 붉은벽돌 : 외부벽체에사용 - 내화벽돌 : 내화점토를원료로하여소성한벽돌, 벽난로, 굴뚝에사용 - 경량벽돌 : 점토에목탄가루, 톱밥등의경량재료를혼합하여성형한후소성한것 - 특수벽돌 : 특수한사용목적에의해제작된벽돌 시멘트벽돌의치수 종류 치수 (mm) 길이너비두께 비고 기존형 210 100 60 허용차는 표준형 190 90 57 +3~-2
6.1.2 블록 시멘트, 골재에물을섞고틀에넣어가압, 성형하고양생한것 보강블록조 : 블록에보강근을넣은것 형상에따라 : 기본블록, 이형블록, 특수블록으로구분 - 중량에따라 : 일반블록, 경량블록, 중량블록 출처 : 건축공학의이해 ; 정순오외 ; 기문당 ; p 91
6.1.3 ALC 석회질과규산석원료로만든경량기포콘크리트제품 비중이보통콘크리트의 ¼, 단열성, 내화성및가공성이우수하고흡음률이좋다 ALC블록, ALC패널
6.1.4 석재 ( 돌 ) 채석장에서채취한원석을가공할장소로운반하여절단, 가공, 연마등의과정을거쳐건축용재료로사용 장점 - 압축강도가크다. - 내구성이우수 - 외관이장중하고미려 단점 - 수량이한정적 - 가공이어렵다. - 중량이무겁다. 석재의구분 : 화성암, 수성암, 변성암 - 건축용자재로는화성암에속하는화강암이주로사용
석재가공제품 - 버너구이 ( 화염처리 ) : 고열의불꽃으로표면을거칠게마감한것, 외장재로사용 - 물갈기 : 연마기로물갈기하여매끄럽게처리한것, 내장재로사용 - 잡석 ; 건물의기초하부에잡석다짐등으로사용 - 판돌 : 구들장, 바닥깔기, 붙임돌등으로사용되는두께가얇은돌
석재제품 - 암면 : 단열, 흡음, 보온성이우수현무암, 안산암, 사문암등을가공 - 질석 : 경량성, 단열성이우수, 흑운모를가공 - 펄라이트 : 진주석, 흑요석을가공 암면질석보드펄라이트
6.1.5 인조석 천연석재를모방하여돌의형상과색채를띠도록만든것 바닥재등의마감재로사용 6.1.6 목재 주로마감재료로사용 목재는가벼우며 ( 비중 : 1.44~1.56), 가공이용이하고친환경적인자재 불에약하고썩기쉬운단점 목재의함수율 : 목재가포함하고있는수분의양 - 구조재나마감재로사용하는목재는함수율이적정수준이하로건조하여야하며, 가구재로사용하는경우는함수율이적은것이좋다. 목재의강도는함수율, 비중, 수종및가력방향에따라다르다.
목재제품 건축재료로사용되는목재는판재, 각재로가공하여구조재, 수장재, 가구재등으로사용 - 합판 : 재질이균일하고잘쪼개지지않으며변형이적다 ( 가구제작, 건설공사용 ). 원목을얇게썰어서서로나이 테방향이엇갈리게해서접착제로붙인것 보통합판, 특수합판 ( 화장합판, 방화합판, 방부합판 ) - 집성재 : 각목같이길게자른나무토막을붙인것. 여러 형상의큰구조부재를만들수있다. - 마루판 : 참나무, 단풍나무, 미송등을이용하여판재로 가공한것 - 섬유판 ( 텍스, 파이버보드 ) : 천장마감재, 외벽재등에사용
- 파티클보드 : 합판공정에서합판을만들고남은자투리를분쇄가공하여판형태로성형가공한것이며접착재와압냉하는과정등이합판과거의흡사하나합판은아님. 상판, 칸막이벽, 가구재로사용 합판에비해휨강도가저하됨 - MDF : 톱밥을압축가공하여접착제를사용하여만든제품, 인테리어바탕재 - 코펜하겐리브 : 장식적이고흡음효과를위해목재의표 면을리브형태로가공하여제작한것 방송국, 영화관, 강당등의벽체에사용
6.1.7 비철금속 철을제외한금속재료 강도는철에비해약하지만내식성, 전성, 열전도율, 경량성, 녹슬지않는점등이있어마감재료로사용 - 구리와합금 : 전기전도성, 열전도성, 내식성이우수, 전선에사용. 구리와타재료의합금으로냉난방배관, 지붕재, 창호철물, 홈통등에사용 1 황동 = 구리 + 아연, 노란색, 색이아름답고우수한기계적성질. 창문레일, 징식철물등 2 청동 = 구리 + 주석, 청녹색, 황동보다내식성이우수, 주조가용이. 건축장식철물, 미술장식품등 - 알루미늄과합금알루미늄 : 비중이철의 1/3, 내식성이우수, 열전도율, 열팽창계수등이높다. 전연성이뛰어남. 새시, 문등의창호재로많이사용, 고층건물의외벽체를구성하는커튼월 (curtain wall) 의주요재료알루미늄표면처리 : 지붕재, 천장재, 창호재, 외벽마감재, 콘크리트거푸집, 싱크대, 조명기구등에사용
해안가건물, 콘크리트, 시멘트모르타르를사용한건물등에서는직접닿지않도록주의하고내알칼리성도료를칠해서부식방지 - 납과합금 : 납 : 가공용이, 비중이큰재료 (11.4), 내식성이우수 병원의방사선차폐용벽체, 수도관등에사용 커튼월
6.1.8 유리 1) 성질 유리는규산, 소다, 석회를주성분으로하여 1,400 ~ 1,500 o C 의고온에서용융시켜상온에서냉각, 동결하여만든것 투명하고탄성체 취성이강한재료로단시간에파손됨 용도 : 내 외부벽체용, 창문, 출입구등 2) 종류 판유리와성형유리로구분 판유리 : 건물외부에사용, 단열성, 차음성, 결로방지를고려하여복층유리가사용 유리블록 : 내부에건조공기를봉입한속이빈중공유리블록, 단열및채광을위해벽체, 바닥, 천장등에장식용으로사용
출처 : 건축공학의이해 ; 정순오외 ; 기문당 ; p 97 ~98
6.1.9 미장재 건물의바닥, 천장, 벽체등각부위를보호, 미화, 방습, 내화, 성능개선및치장을목적으로주로바르거나뿜칠하여적절한두께로마감하는재료 미장재는진흙, 석회, 석고플라스터, 모르타르등 1) 미장재료의구성 결합재 : 미장마름의주체가되는재료, 시멘트, 회반죽, 진흙등 골재 : 결합재의균열및점성부족을보완, 응결및경화시간조절등의목적으로사용, 모래, 경량골재, 종석등 혼화재료 : 미장재의성능개선을위해혼합하는재료 보강재 : 균열방지를목적으로사용, 여물, 수염, 와이어메시, 메탈라스등
2) 미장재료의분류 기경성 ( 공기중탄산가스와반응하여경화 ) 수경성 ( 물과화학반응하여경화 ) 회반죽 돌로마이트플라스터 석회크림 시멘트모르타르 혼합석고플라스터 경석고플라스터 보드용석고플라스터 시멘트모르타르 : 미장재료로가장많이사용. - 시멘트, 모래, 물을기본배합으로하고필요에의해혼화제를사용 - 초벌, 재벌, 정벌바름 탈락, 균열예방방지
석고플라스터 : 석고 ( 황산칼슘 ) 를주원료로하고혼화재료, 접착제, 응결시간조절제등을혼합한것 소석회와회반죽 : 생석회에물을첨가하여얻은소석회를미장용회반죽으로사용 - 회반죽 = 소석회 + 모래 + 해초풀 + 여물등 돌로마이트플라스터 : 돌로마이트를석회암과같이가열소성한후소화해서돌로마이트플라스터를제조 - 소석회에비해점성이높고작업성이좋으나건조수축이크다. 석회석 돌로마이트
3) 바름공정 바탕고르기 : 미장바름이바탕과일체가되도록결함을없애고흡습을조정하는것 초벌바름 : 바탕의요철을줄이는작업 재벌바름 : 바탕과마감바름을연결하며평탄하고흡입이균일하도록한다. 정벌바름 : 치장을목적으로바름 마무리작업 : 최종적으로미장바름면을수정하는작업과정
6.1.10 타일 점토또는암석분말을이용하여제조, 색상을넣기위해금속산화물의착색제가사용 내구성이좋고흡수율이작다. 가볍고형태와색상이다양하여외 내장재로많이사용 1) 타일의분류 용도에따라 : 내장타일, 외장타일, 바닥타일, 모자이크타일 소지질에따라 : 도기질타일, 자기질타일, 석기질타일 유약유무에따라 : 무유타일, 시유타일
출처 : 건축공학의이해 ; 정순오외 ; 기문당 ; p 101