라멘구조 (rigid frame structure)

한 줄 정의: 기둥과 보가 강접합으로 일체화되어 횡하중과 수직하중에 함께 저항하는 구조 형식이다.

쉽게 풀면

기둥과 보를 단단하게 딱 붙여서 하나처럼 힘을 받는 구조예요. 팔과 어깨 관절이 뻣뻣하게 고정되어 있으면 팔을 흔들어도 어깨까지 함께 버티는 것처럼, 기둥과 보가 꺾이지 않게 단단히 연결되어 있어 옆에서 미는 힘에도 온 골조가 함께 저항합니다. 그래서 별도의 사선 버팀대나 두꺼운 벽 없이도 학교나 사무실처럼 개방된 공간을 만들 수 있습니다. 기둥과 보가 한 몸처럼 단단히 연결되어 있어서, 벽에 기대지 않고도 기둥과 보만으로 옆에서 미는 힘을 버틸 수 있는 구조다.

왜 중요한가

기둥과 보가 강접합으로 일체화돼 하나의 구조체로 거동하는 골조구조로, 브레이싱 없이도 수평하중에 저항할 수 있어 개구부 배치의 자유도가 높은 철근콘크리트·철골구조의 기본 형식으로 다뤄진다. 라멘구조는 별도의 벽체나 가새 없이도 수평하중에 저항할 수 있어 개방적인 평면 구성이 필요한 오피스나 상업시설에서 널리 채택되지만, 층수가 높아질수록 접합부에 요구되는 강도가 급격히 커진다는 한계가 있다.

논문에서는 이렇게 쓰입니다

"이 저층 학교 건물은 라멘구조를 채택하여 별도의 전단벽 없이 기둥과 보의 강접합만으로 횡하중에 저항하도록 계획되었다."

전단벽 없이 기둥-보 강접합만으로 횡하중에 저항하는 라멘구조의 적용 사례를 설명한다.

"사무실 평면은 라멘구조를 채택함으로써 내력벽 없이 임의의 위치에 칸막이를 자유롭게 배치할 수 있었다."

라멘구조가 내력벽 없이도 자유로운 평면 계획을 가능하게 한 사례를 설명한다.

조금 더 깊게 보면

라멘구조는 브레이싱구조에 비해 공간 활용의 자유도는 높지만, 동일한 강성을 확보하려면 기둥과 보의 단면이 더 커져야 해 구조재료 소요량이 늘어난다는 트레이드오프가 있어 건축계획의 요구조건에 따라 구조형식을 선택해야 한다. 라멘구조는 기둥과 보의 접합부가 강접합으로 구성되어 별도의 가새나 전단벽 없이도 수평하중에 저항할 수 있지만, 접합부에 큰 휨모멘트가 집중되므로 접합부 설계가 구조 안전성의 핵심이 된다.

주의할 점

라멘구조는 층수가 높아질수록 횡변위 제어가 어려워지므로, 고층 건물에서는 전단벽이나 코어월과 함께 병용하는 경우가 많다는 점을 고려해야 한다. 라멘구조는 지진 시 접합부에 반복적인 하중이 가해지면 피로 손상이 누적될 수 있어, 접합부 상세 설계에서 반복 하중에 대한 검토가 함께 이루어진다. 라멘구조는 지진 시 기둥보다 보가 먼저 항복하도록 유도하는 강기둥약보 설계 원칙이 흔히 적용되어, 전체 붕괴로 이어지는 취성적 파괴를 방지하고자 한다.