지난 이야기에 하중을 다루면서 크레인 하중, 엘리베이터 및 에스켈레이터 하중을 생략했지만 잠깐 얘기를 하면 크레인하중은 모터 작동시 충격 및 주행 및 수평방향에 대한 하중을 고려해야 하며, 모든 제원은 설계환경과 같은 데이터를 이용해서 설계를 해야한다. 또한 엘리베이터와 에스켈레이터도 제작회사 또는 일반적인 적재용량별 제원을 이용해서 설계를 해야한다. 이로써 하중에 대한 주관적인 이야기는 여기서 정리하고 잠시 생각해보자.
"저는 지진에 완벽한 빌딩을 설계했습니다."
구조엔지니어가 이런 말을 한다면 참으로 대략난감이 되는 것이라고 본다. 지진에 완벽한 빌딩이라면 어떤 규모의 지진이라도 저항할수 있다는 것인데... ... . 즉, 갈대처럼 가볍고 뛰어난 연성을 확보했던지, 아니면 막대한 물량을 동원해서 전시대비 방공호처럼 설계를 했다는 이야기인데 기본적인 내진설계 개념과는 거리가 멀다고 생각한다. 기본적인 내진설계는 빌딩코드에서 제시하는 50년 재현주기 지역별 지반데이터를 가지고 설계를 수행하고, 강진시 최소한의 대피시간동안 붕괴까지 도달하지 않도록 설계를 하는 것이다. 그래서 건물주가 하중의 강도와 설계코드를 결정하는 경우가 가끔있다. 지진하중과 조금 틀리지만 군사시설중 상황실, 통제본부와 정부의 기록물 보존소 및 일반회사의 데이터센터등 전시 폭탄투하에도 저항하는 구조물이 필요한 경우가 있다. 이런경우 건물주가 폭탄의 규모와 폭발거리를 정하게 된다. 만약에 직격탄에도 버티는 구조물 설계를 한번 상상해보기 바란다. 가능하더라도 경제성의 문제가 앞을 막을 것이다. 필자의 경우 건물주로부터 일반폭탄에 건물로부터 일정거리 떨어진 지중폭발이란 전제를 받아서 설계했던적이 있다. 여기서 말하고 싶은 것은 구조엔지니어는 공익을 다루기 때문에 특별한 요구가 없는한 빌딩코드에서 제시하는 하중들보다 너무 크거나 작게 적용해서는 안된다는 것이다. 코드는 최소의 설계값을 제시하므로 반드시 코드에서 제시하는 하중과 강도이상을 확보해야 한다. 그리고 보다 정밀한 실험이 수행되었다면 그 결과를 가지고 하중이나 강도를 줄여서 설계를 수행할수 있다. 그렇지만 엔지니어는 과학자들과 다르게 경제성을 따져서 설계를 해야 한다.
학부에서 물리학을 전공한 필자는 처음에 엔지니어링의 세박자를 이해하기 힘들었지만, 엔지니어링은 공익, 시간과 돈이란 세박자가 어우러져야 한다. 이 균형을 잘 이루려면 코드를 근거로한 수만은 계산으로 인해 구조적인 감을 쌓아 설계시간을 줄여야 한다. 그리고 현장에서 경제적인 시공이 될수 있도록 시공단계와 상세를 고려해야하며, 시공전후에 발생하는 어떠한 악조건에 대해서도 구조물이 아픔없이 시공될수 있도록 아이디어를 내어 구조계산과 설계변경을 해야 한다. 이 얼마나 중차대하고 즐거운 일인가?
필자는 요즘 잘못된 설계로 문제가 생긴 구조물을 보수보강설계를 해주면서 한국에서 일하는 느낌을 받게 된다. 한국의 구조엔지니어는 견적부터 설계까지 수행하는데 특히 설계는 트러스, 철골접합부 및 기타 상세등 구조물 전반에 대해서 준비한다. 그러나 캐나다에서는 접합부와 트러스등은 구조설계사무소가 아니라 철골 및 트러스제작 공장에서 설계하게 된다. 그래서 구조엔지니어는 아주 전형적인 상세만 사용하는데 보수보강설계를 하면서 못 하나부터 철판보강 상세까지 나만의 방법과 계산에 의한 설계로 잊고 지내던 한국의 느낌을 갖게 되었다. 코드를 근거로 구조일반사항을 만들어서 업무를 수행하면서 처음에 불만을 갖던 고객들도 이제 필자가 제시하는 방법들을 받아들이고 있다. 그리고 현장의 문제를 하나하나 풀어주면서 점점 필자에 대한 신뢰가 높아가는 것은 느낄수 있다. 요즘 느끼는 행복이라고 할수 있다. 필자는 빨리 학력인정과정이 끝나, 신나게 코드해석이랑 구조해석만 하면서 재료 및 시공면에서 경제적인 설계방법을 보냈으면 한다. 오늘은 너무 주관적인것 같다. ㅎㅎ
그럼 다음주에 다시 또... ... .
대한국인 이희용 david.hy.lee@gmail.com
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