출처: https://www.fema.gov/media-library/assets/documents/83501
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2) 지붕 조건
주 지붕 프레임 부재의 스팬 길이는 지붕 구조물이 과도한 처짐 또는 적설 하중으로 인한 손상을 받기 쉬운지 여부를 결정하는 데 중요합니다. 또한 눈에 대한 감수성을 결정할 때, 지붕을 덮고 있는 구조를 고려해야 합니다.
(1) 짧은 경간
일반적으로 짧은 경간 지붕 구조는 긴 경간 지붕 구조보다 과도한 적설 하중 손상에 덜 민감합니다. 짧은 경간 지붕은 처짐이 적기 때문에 물이 고이거나 부적절한 지붕 배수 위험이 적습니다.
(2) 긴 경간
긴 경간 지붕 프레임 시스템은 짧은 경간 지붕 프레임 시스템보다 구조적 중복이 적을 수 있으며, 이로 인해 긴 경간 시스템은 더 큰 위험을 가져올 수 있습니다. 긴 경간 시스템은 일반적으로 목재 또는 철골 트러스 구조로 구성됩니다. 긴 경간 시스템의 적절한 보강은 정확하게 설치되고 유지되는 것이 필수적입니다. 많은 긴 경간 지붕의 실패는 성능이 좋지 않거나 부적절한 보강으로 인한 것일 수 있습니다.
(3) 2차 및 기타 구조물
2차 구조물에는 캐노피, 현관, 차고, 분리된 차고, 헛간, 농업용 건물 및 기타 일반적으로 비공개 공간을 포함합니다. 건축법에 따르면, 농업용 건축물과 창고는 건물 구조물보다 생활 안전의 중요성이 낮게 설계할 수 있습니다. 그러나 2차 구조물은 눈이 내리는 동안 1차 구조물만큼 일반적으로 성능이 잘 수행되지 않는다는 것을 인식하는 것이 중요합니다. 입구 캐노피와 현관 지붕은 주 건물 구조에 인접해 있기 때문에 눈이 날리거나 미끄러질 수 있습니다. 이러한 구조물은 종종 주요 구조에 대한 설계 고려 사항이 고려되지 않은 건물의 추가 사항입니다.
농업용 건물은 일반적으로 긴 경간의 목재 프레임이거나 사전에 설계된 금속 건물입니다. 많은 오래된 농업용 구조물은 특정 적설 하중으로 설계될 필요가 없습니다.
3) 일반적인 지붕 프레임 재료
지붕 건축 재료는 구조물의 결함 가능성을 결정하는 중요한 요소입니다. 명확하게 하기 위해 설계 기술자는 사하중(영구 부하)과 임시 하중(적설 하중 포함)으로 구성된 전체 부하에 대한 구조를 설계합니다. 구조물 자체의 무게는 사하중입니다. 그러므로 무거운 구조 재료는 무거운 하중을 받습니다. 무거운 재료로 건축된 건물은 일반적으로 눈으로 인한 구조적 결함에 덜 민감합니다.
이것은 설계 적설 하중을 초과하는 적설 하중은 무거운 구조물에서 전체 설계 하중보다 실제 전체 하중보다 더 작은 퍼센트 증가 때문입니다. 전체 설계 하중으로부터 변화가 작다는 것은 구조물이 초과 하중으로부터 실패할 가능성을 줄입니다. 이것을 생각할 수 있는 또 다른 방법은 적설 하중 비율에 대한 사하중(적재 하중)입니다. 따라서 좋은 법칙은 적설 하중 비율에 대한 사하중이 높을수록 구조물은 덜 취약합니다.
(1) 목재 구조
목재 프레임 구조는 다양한 유형으로 제공되며 중소 규모의 건물에 사용됩니다. 일반적으로 목재 구조는 상대적으로 가볍고 과도한 적설 하중에 더 취약할 수 있습니다. 빔 및 장선 프레임 시스템은 흔히 “스틱 프레임”이라고 하며, 주거용 건물이나 창고와 교회 같은 다른 건물에서도 볼 수 있습니다. 주거용 및 소형 상업용 건물의 박공과 같은 경사진 지붕은 종종 목재 트러스 또는 서까래로 장식되어 있습니다.
목재 트러스는 수직 및 대각선 부재를 위해 톱질된 목재로 구성됩니다. 새로운 목재 트러스 부재는 일반적으로 금속 플레이트와 결합됩니다. 오늘날 일반적으로 제작되는 목재 트러스는 묶음으로 운송되고 현장에서 제작되고, 설치되는 구조 요소입니다.
목재 프레임 구조의 오류는 측면 조임쇠가 부적절하거나 부적절한 설치로 인한 부재 파단, 조인트 오류 및 횡방향 휘어짐입니다. 목재 트러스는 종종 제조업체 및 크기 지정을 식별하는 표시가 있으며, 표시는 구성의 용량을 평가하는 데 중요합니다.
(2) 중량급 목재 구조
목재 프레임 구조물은 일반적으로 수직(포스트) 및 수평(빔) 방향으로 배치된 큰 목재로 구성됩니다. 목재 트러스는 수직 및 대각선 부재를 위해 무거운 목재 부분으로 구성됩니다. 무거운 목재라고 하지만, 이러한 유형의 구조는 낮은 사하중과 종종 긴 길이를 가집니다. 2008~2009년 겨울 동안 워싱턴의 구조 기술자협회는 무거운 목재 트러스에서 두 번째로 많은 사고가 발생했다고 보고서에서 발표했습니다. 목재 프레임 지붕 구조의 오류는 쪼개짐, 트러스 부재의 파손 또는 트러스 연결의 오류입니다.
(3) 철강 구조
일반적인 철강 프레임 건물에는 보와 도리시스템, 개방형 웹 스틸 장선, 강철 장선 도리 및 강철 트러스 등이 있습니다. 강철 빔과 도리는 일반적으로 l-형 구성의 열간 압연 부분입니다. 오래된 건물의 구조 부재는 강철이 아닌 주철일 수 있습니다. 개방형 웹 스틸 장선은 트러스 형태의 구성으로 배열된 작은 강철 앵글과 견고한 스틸 바(steel-bar)로 구성된 프레임 부재로 제조됩니다. 목재 트러스와 유사하게, 강철 조이스트는 종종 제조자 및 크기 지정을 식별 표시가 있으며, 구성의 용량을 평가하는 경우 표시가 중요합니다.
(4) 사전에 설계된 금속 구조시스템
사전에 설계된 금속 구조시스템(Pre-engineered metal building, PEMB)은 일반적으로 경량 두께 부재로 구성됩니다. 기본 지붕 프레임 및 벽 시스템은 금속 지붕을 지지하는 강철 장선 또는 강철 퍼린(purlins)과 넓게 간격을 둔 프레임으로 구성됩니다. 이 시스템은 단층 창고, 체육관 및 이와 유사한 개방형 산업 및 산업 건물에 사용됩니다. PEMBs는 이중화나 예비 용량을 거의 사용하지 않고 고도로 설계되었습니다. 따라서 PEMB는 과도한 적설 하중에 취약할 수 있지만 적절히 설계된 경우 붕괴 가능성이 낮습니다.
만일 지붕 프레임 하나가 붕괴되면 전체 건물 시스템의 완전성이 무너져 손상이 전파될 수 있습니다. 건축법에서 날리는 적설 하중(불균형 하중) 전에 설계된 이전의 사전 설계된 금속 건물 시스템은 문제가 될 수 있습니다.
(5) 냉간 성형된 강 트러스 구조
냉간 성형 강(CFS) 트러스는 경량 금속 부분으로 구성된 조립식 부재로 구성됩니다. 냉간 성형 강(CFS) 트러스는 현장에서 제작되고, 운반되어 현장에 설치되는 구조시스템입니다. 냉간 성형 강(CFS) 트러스는 버팀 안정성을 위해 적절한 측면 보강이 필요합니다. CFS 시스템은 PEMB 시스템과 마찬가지로 비교적 낮은 자체 무게를 가지고 있습니다.
(6) 철근 콘크리트 구조
콘크리트 구조물은 매우 다양합니다. 구조시스템은 주조, 프리 캐스트 또는 장력 조절이 가능합니다. 콘크리트 시스템의 상대적으로 높은 자기 중량(사하중) 때문에, 콘크리트 구조물은 눈으로 인한 실패에 감수성이 낮습니다. 역사적으로 콘크리트 구조물은 높은 눈 축적 조건에서 좋은 성능을 가지고 있습니다.
4) 지붕 면적의 변경 및 추가
(1) 옥상 장비
옥상 장비는 날리는 눈을 수집할 수 있는 장애물 역할을 합니다. 일반적으로 옥상 장비 품목으로는 태양 전지 패널, 난방/냉방 장치, 환기 장치 및 덕트가 있습니다. 장비는 적설 하중을 평가할 때 고려되어야 합니다. 오래된 건물에서 옥상 장비는 눈이 날리기 이전을 건축법에서 적용하여 많은 건물이 지어졌기 때문에 특히 중요합니다.
또한 지붕 구조물의 구조적 적합성은 보수 또는 개조 중에 옥상에 추가된 옥상 장비에 대해서는 점검되지 않을 수 있습니다. 옥사 위에 설치되는 장비의 추가 중량은 구조시스템에 하중을 증가시킵니다. 기존 지붕을 구조적으로 개조하기 않으면 눈과 같은 추가 하중을 지지할 수 있는 가용 용량이 줄어듭니다.
(2) 지붕 재설치
건물 구조는 일반적으로 지붕 재료보다 오래갑니다. 건물 지붕을 다시 설치하면, 지붕이 기존 지붕 위에 배치되는 경우가 종종 있습니다. 이러한 방법은 지붕 조립체의 무게를 증가시키므로, 적설량을 지탱할 수 있는 구조 용량을 줄입니다. 건물에 지붕을 다시 씌우면, 지붕시스템의 열효율은 종종 두꺼운 단열재 또는 눈의 보존을 증가시킬 수 있는 현대적이고 효율적인 단열재를 사용함으로써 증가합니다. 또한 새로운 지붕 재료는 원래의 지붕시스템보다 더 큰 하중을 견딜 수 있어 하중 전달을 감소시킵니다. 예를 들어,싱글에서 슬레이트 또는 기와로 변경하면 지붕 중량이 크게 증가합니다.
(3) 추가물 및 새로운 이웃 건물
기존 건물에 대한 지붕 추가가 기존 건물 지붕보다 높으면, 기존 낮은 지붕에 눈이 날리는 것을 고려해야 합니다. 따라서 기존의 지붕 구조가 눈을 날리는지 여부를 확인하는 것이 중요합니다. 새 건물의 지붕 높이가 기존 지붕보다 높으면, 새 건물은 인접한 기존 건물에 공기 역학적인 음영으로 작용하여 눈 날림 성향을 줄일 수 있습니다. 비슷하게, 바람에 노출 특성도 변할 수 있습니다.
5) 노화와 건축법 고려사항
건물의 노화 또는 대략적인 건축 년도를 아는 것은 적설 하중에 대한 지붕 프레임 설계의 구조적 기초를 결정하는 데 도움이 됩니다. 2정에서 언급했듯이, 건축법은 1970년대와 1980년대에는 균일한 적설량만 다루기 시작했습니다. 또한 법규가 개정되더라도 법 개정과 채택 사이에는 일반적으로 시간이 소요됩니다. 원본 도면이 있는 경우, 건물 설계에 사용된 건축법을 식별해야합니다. 도면을 사용할 수 없지만, 건물의 건축 년도를 아는 경우, 지역의 건축 부서에서는 건물 건축 당시 제정된 건축법을 제공할 수 있어야합니다.
일부 건축 재료는 시간이 지나면서 악화됩니다. 강 부재는 부식되기 쉽기 때문에, 프레임 부재의 하중 지지 능력을 감소시킬 수 있습니다. 목재 부재는 쪼개지거나 부패할 수 있어 프레임 부재의 하중 지지력을 감소시킬 수 있습니다.
