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구조설계 실무 자료

수직처짐(연직처짐) 제한 기준

철근콘크리트(RC) 구조물과 강구조물의 부재별 사용성 한계 정리

국내 기준은 KDS 14 20 30(콘크리트구조 사용성 설계기준)에 규정되어 있으며, 이는 미국 ACI 318 Table 24.2.2의 처짐 제한값과 사실상 동일한 체계를 따른다. 아래 값은 처짐이 구조물의 기능이나 외관을 해치지 않도록 정한 최대 허용 계산처짐이다. L은 부재의 경간(스팬) 길이를 뜻한다.

유형 1평지붕 구조

비구조요소를 지지 또는 부착하지 않아 큰 처짐에 의한 손상 우려가 없는 평지붕에 적용한다.
검토 처짐대상한계
활하중에 의한 즉시처짐지붕구조L / 180

유형 2바닥 구조

비구조요소를 지지 또는 부착하지 않아 큰 처짐에 의한 손상 우려가 없는 바닥에 적용한다.
검토 처짐대상한계
활하중에 의한 즉시처짐바닥구조L / 360

유형 3비구조요소 지지 (손상 우려 有)

칸막이벽, 유리창 등 큰 처짐에 의해 손상되기 쉬운 비구조요소를 지지 또는 부착한 지붕·바닥에 적용한다.
검토 처짐대상한계
비구조요소 설치 후 발생하는 전체처짐 중 추가처짐분지붕/바닥구조L / 480

유형 4비구조요소 지지 (손상 우려 無)

큰 처짐에 의해 손상될 우려가 없는 비구조요소를 지지 또는 부착한 지붕·바닥에 적용한다.
검토 처짐대상한계
비구조요소 설치 후 발생하는 전체처짐 중 추가처짐분지붕/바닥구조L / 240
단, 처짐으로 인한 인접부재 또는 비구조요소의 손상을 방지할 수 있도록 시공 시 충분한 캠버를 두는 경우에는 완화 적용이 가능하다.

참고PC(프리스트레스트)보 장기처짐

PC보는 긴장력 손실과 콘크리트 크리프로 인해 시간이 지남에 따라 처짐이 계속 증가하는 특성이 있어, 장기처짐을 별도로 관리한다.
검토 처짐대상한계
지속하중에 의한 장기처짐PC보(비구조요소 손상 우려 없는 경우)L / 240
이 값은 KDS 14 20 30의 "유형 4(비구조요소 지지, 손상 우려 없음)"에 규정된 장기(추가)처짐 한계와 동일하다. 즉, PC보 전용 별도 조항이 아니라 일반 RC 사용성 기준을 PC부재에 적용한 값이다.

장기처짐 산정

RC부재는 크리프 및 건조수축으로 인해 시간 경과에 따라 처짐이 증가하므로, 지속하중에 의한 장기처짐을 별도로 산정하여 총처짐에 포함해야 한다.
장기처짐 배율 λΔ = ξ / (1 + 50ρ′)
(ξ: 시간경과계수 — 5년 이상 2.0, 12개월 1.4, 6개월 1.2, 3개월 1.0 / ρ′: 압축철근비)
근거: KDS 14 20 30 4.2 / ACI 318-19 §24.2.4
국내 기준은 KDS 14 31 55(강구조 사용성 및 물고임 설계기준)에 규정되어 있으며, 크레인거더 등 세부 부재값은 AISC Design Guide 3의 권장값을 실무에서 폭넓게 준용한다. RC와 달리 강구조는 부재의 용도(바닥보·지붕보·크레인거더 등)에 따라 세분화된 값을 적용한다. L은 스팬, H는 층고를 뜻한다.

부재바닥보 (Floor Beam)

일반 사무실·주거용 바닥 구조에 적용하며, 활하중을 기준으로 검토한다.
하중조건한계
활하중(L)L / 360
전체하중(D+L)L / 240

부재지붕보 (Roof Beam / Purlin)

적설하중·활하중을 지지하며, 배수구배 확보가 중요한 부재이다.
하중조건한계
활하중 또는 적설하중L / 240
천장 마감재 등 부착 시L / 360
고인 물에 의한 적재(ponding) 위험이 있는 평지붕은 별도의 ponding 검토가 필요하다.

부재캔틸레버보

한쪽만 지지된 돌출보로, 처짐의 영향이 크므로 강화된 값을 적용한다.
하중조건한계
활하중L / 180
L은 캔틸레버 돌출길이(자유단까지 거리)를 의미한다.

실무참고철골보 수직처짐 L/300

현장 안전점검·정밀안전진단 보고서 등에서 "철골보 수직처짐은 L/300 이내로 안전함"과 같은 표현이 자주 쓰인다.
검토 처짐대상한계
수직(연직)처짐, 전체하중 기준철골보(기존 구조물 점검 시)L / 300
이 값은 KDS 14 31 55나 AISC Design Guide 3의 단일 조항에서 직접 나온 수치가 아니다. 두 기준 모두 바닥보(L/360)·지붕보(L/240)·캔틸레버(L/180)·크레인거더(L/600~L/1000) 등 부재 용도별로 값을 세분화하고 있을 뿐, "철골보는 일괄 L/300"이라는 규정은 두지 않는다.

L/300은 이 값들의 중간 정도에 해당하는 절충값으로, 다음 중 하나의 맥락에서 사용되는 것으로 추정된다.
  • 활하중과 고정하중을 함께 고려한 전체하중(D+L) 기준의 관행적 허용치
  • 기존 건축물의 정밀안전진단(안전점검)에서 부재 상태를 신속히 판정하기 위해 사용하는 단순화된 단일 기준값(신축 설계 단계의 KDS와는 목적이 다름)
  • 특정 프로젝트의 구조계산서·시방서에서 설계자가 별도로 정한 프로젝트 고유 기준
따라서 이 수치를 인용할 때는 출처 문서(안전진단 보고서, 구조계산서 등)를 함께 명시하는 것이 바람직하다.

부재공장 크레인 거더

크레인 주행에 따른 진동과 피로를 고려하여 처짐을 엄격히 제한한다. CMAA(미국크레인제작협회) 등급 기준을 병기한다.
크레인 종류한계
수동 조작 크레인 (Hand-operated)L / 600
전동 크레인, CMAA A·B·C급L / 600
전동 크레인, CMAA D급L / 800
전동 크레인, CMAA E·F급 (중하중·고속)L / 1000
근거: AISC Design Guide 3, Table 4.1

부재벽체 지지 골조 (참고)

외벽 마감재(커튼월, 벽돌벽 등)를 지지하는 수평부재의 연직처짐이다.
대상한계
벽돌·석재 등 취성 마감 지지보L / 600
커튼월 지지보L / 360 ~ L/240
수평처짐(층간변위, H/400 등)과는 별개의 검토 항목이다.
IBC 2018(International Building Code) 제1604.3조 사용성은 미국 건축법의 처짐 관련 조항이다. IBC 자체는 재료별 세부 처짐값을 직접 규정하지 않고, RC는 ACI 318, 강구조는 AISC 360 등 개별 재료기준을 인용하는 구조이며, 재료 구분 없이 공통 적용되는 표 1604.3을 별도로 둔다. 국내 KDS 체계와 상호 참조되는 원 기준으로서 함께 정리한다.

1604.3.1 ~ 1604.3.6 · 총칙

구조 부재별로 준용하는 재료기준을 규정한다.
조항내용
1604.3.1 처짐표 1604.3의 값과 1604.3.2~1604.3.5 중 더 엄격한 기준을 초과하지 않아야 한다.
1604.3.2 철근콘크리트ACI 318에서 허용하는 값을 따른다.
1604.3.3 강구조AISC 360, AISI S100, ASCE 8, SJI 100/200에서 허용하는 값을 따른다.
1604.3.4 조적조TMS 402에서 허용하는 값을 따른다.
1604.3.5 알루미늄AA ADM에서 허용하는 값을 따른다.
1604.3.6 한계값참조 기준에서 더 엄격한 한계를 요구하지 않는 한 1604.3.1의 한계를 적용한다.
즉 IBC는 처짐의 "상한 틀"만 제시하고, 실제 산정식과 세부 계수는 ACI 318·AISC 360 등 재료기준에 위임하는 구조이다 — 국내 KDS가 KDS 14 20 30(RC)·KDS 14 31 55(강구조)로 재료별 세부 기준을 별도로 두는 것과 같은 방식이다.

표 1604.3 · 처짐 한계

하중조합별(L 또는 Lr / S 또는 W / D+L)로 구조 종류에 따라 처짐 한계를 규정한다. l은 지점 사이 부재 길이이며, 캔틸레버 부재는 l을 캔틸레버 길이의 2배로 취한다.
구조 종류L 또는 LrS 또는 WD+L
지붕 부재
석고·스터코 천장 지지l/360l/360l/240
석고·스터코 이외 천장 지지l/240l/240l/180
천장 미지지l/180l/180l/120
바닥 부재
—l/360—l/240
외벽
석고·스터코 마감—l/360—
기타 취성 마감재—l/240—
유연성 마감재—l/120—
내부 칸막이벽
석고·스터코 마감l/360——
기타 취성 마감재l/240——
유연성 마감재l/120——
농업용 건물
———l/180
온실
———l/120
SI 단위: 1피트 = 304.8 mm

1604.3.7 · 유리를 지지하는 부재

유리 지지 골조 부재에 "외장재 및 클래딩" 풍하중의 0.6배를 적용했을 때의 처짐 한계이다.
경간 길이한계
13피트 6인치(4,115 mm) 이하l / 175
13피트 6인치(4,115 mm) 초과l/240 + 6.4 mm

각주 요약

  1. a. 성형 금속판 지붕·사이딩: 전체하중 l/60, 2차 지붕부재 활하중 l/150, 2차 벽부재 풍하중 l/90 (금속판에 마감재가 없는 경우에 한함)
  2. b. 유연형·접이식·이동식 칸막이벽은 본 조항 적용 제외(제1607.15조의 수평하중 기준 별도 적용)
  3. c. 유리 지지부는 제2403조 참조
  4. d. D+(L+Lr) 처짐 한계는 장기 고정하중의 크리프 성분과 단기 활하중 처짐의 합에만 적용. 건식 목재부재는 크리프 성분을 0.5D의 즉각처짐으로 추정 가능(CLT 등은 D 전체로 추정)
  5. e. 표의 처짐값은 폰딩(ponding) 안전을 보장하지 않으므로 배수 경사·캠버가 불충분한 지붕은 별도 검토 필요(ASCE 7 제8장)
  6. f. 풍하중은 외장재·클래딩 하중의 0.42배 또는 재현주기 10년 설계풍속 사용 가능
  7. g. 강구조 부재는 장기 고정하중의 크리프 성분을 0으로 취할 수 있음
  8. h. 천창·경사유리골조·선룸·파티오커버용 알루미늄 부재: 전체하중 처짐 l/60(유리 끝단 지지 시 l/175와 l/60 중 엄격한 값), 샌드위치 패널은 l/120
  9. i. l = 지점 사이 부재 길이(캔틸레버는 캔틸레버 길이의 2배)
출처: 2018 International Building Code® (IBC 2018), Section 1604.3 Serviceability & Table 1604.3. 본 번역은 참고용이며 법적 효력이 있는 영문 원문이 우선한다.

⚡ 한눈에 비교 (경간 L = 10 m 기준 허용처짐 예시)

적용 기준제한허용처짐(mm)
RC 바닥 (활하중)L/36027.8 mm
RC 비구조요소 지지(손상우려)L/48020.8 mm
강구조 바닥보 (활하중)L/36027.8 mm
강구조 캔틸레버L/18055.6 mm
강구조 크레인거더(CMAA D급)L/80012.5 mm
숫자가 클수록(예 L/180) 허용처짐 폭이 크고, 작을수록(예 L/1000) 기준이 엄격하다.

💡 실무 체크포인트

📚 관련 기준 및 참고 링크

본 자료는 KDS 14 20 30, KDS 14 31 55, ACI 318, AISC Design Guide 3, IBC 2018 등 공개된 기준을 실무 참고용으로 정리한 것이다.
실제 설계 시에는 반드시 최신 고시된 기준(국가건설기준센터, kcsc.re.kr) 원문 및 발주처 시방기준을 확인해야 한다.