빔이란 무엇인가? 빔의 기능과 분류

“빔이란 무엇인가요?”는 건설 분야에 처음 입문한 사람들이나 프로젝트 견적서를 검토하는 누구에게나 흔한 질문입니다. 건설에서 빔은 하중을 분산하고 건물의 안정성을 유지하는 중요한 역할을 하는 필수 구조 요소입니다. 빔의 기능, 유형, 설계 및 배치 방법에 대해 궁금하시다면, 이 글에서 BMB Steel와 함께 모든 세부사항을 살펴보겠습니다.

1. 빔이란 무엇인가요?

빔은 일반적으로 바닥, 벽, 지붕을 지탱하기 위해 수평 또는 약간 경사진 형태로 위치한 바 형태의 구조 요소입니다(주로 굽힘에 노출됨). 형태 면에서 봤을 때, 빔은 일반적으로 직사각형 또는 I자형 단면을 가지며, 길이는 높이와 너비보다 훨씬 더 깁니다.

빔은 상대적으로 단순한 구조와 낮은 건설 비용으로 인해 바닥 빔, 지붕 빔, 크레인 빔, 교량 빔 등 대부분의 건축 프로젝트에서 광범위하게 사용됩니다.

실제로 빔은 다양한 종류의 하중이 가해지므로, 하중 지지 능력은 여러 요인에 따라 달라집니다. 따라서 빔의 설계와 건설은 구조물의 전반적인 안전성과 안정성을 보장하기 위해 자격을 갖춘 엔지니어에 의해 수행되어야 합니다.

2. 건설에서 빔의 기능

빔이 무엇인지 이해한 후, 그 기능을 알아봅시다. 토대가 건물의 튼튼한 기반으로 간주된다면, 빔은 구조물의 전반적인 안정성을 유지하는 주요 하중 지지 요소로 작용합니다.

빔의 주요 기능은 굽힘을 저항하고 하중을 전달하는 것입니다. 바닥, 지붕, 벽에서 오는 모든 하중은 빔으로 전달되고, 이후 이 하중은 기둥과 기초에 분배됩니다. 이 원리는 힘이 구조 전체에 고르게 분산되도록 하여 무거운 하중 아래에서 변형이나 침하의 위험을 줄입니다.

내부 하중을 지탱하는 것 외에도, 빔은 바람, 진동, 충돌과 같은 외부 충격을 저항하는 중요한 역할을 합니다. 빔은 구조의 형태와 단단함을 유지하는 데 도움을 주어, 시간이 지남에 따라 균열이나 뒤틀림, 불안정성을 최소화하는 강한 프레임워크를 형성합니다.

3. 건설에서 일반적인 빔의 유형

건설에서 빔은 기능, 방향, 재료 조성 등 다양한 기준에 따라 분류될 수 있습니다. 각 유형의 빔은 다양한 구조에 맞는 특정 용도를 가지고 있습니다. 아래는 오늘날 사용되는 가장 일반적인 빔의 유형입니다:

3.1. 기능에 따른 분류

주 빔

주 빔은 기둥, 벽, 기둥 기초 사이를 가로지르도록 설계되었습니다. 일반적으로 수평 또는 세로로 배치되며, 구조물의 주요 하중 지지 구성 요소 역할을 합니다.

주 빔은 일반적으로 다른 유형의 빔보다 크고, 프레임 빔이라고도 알려져 있습니다. 그 강한 구조 덕분에 바닥 빔, 교량 빔, 지붕 빔 등 다양한 용도로 널리 사용됩니다.

건설에서 주 빔은 일반적으로 벽에 내장되어 있으며, 일반적인 폭은 20-25 cm입니다. 두 기둥 사이에서 주 빔은 보조 빔으로 약 4-6 m 간격으로 나뉘어집니다. 각 경간에는 추가 지원을 위해 1-3개의 보조 빔이 있을 수 있습니다. 방 길이가 6 m를 초과하면 보조 빔은 주 빔에 수직으로 배치해야 합니다.

보조 빔

보조 빔은 주 빔 또는 다른 굽힘 및 비틀림 구성 요소에 의존하지만, 기둥 상단이나 압축 요소 위에 직접 놓이지는 않습니다. 보조 빔 시스템은 일반적으로 발코니, 욕실 또는 하부 바닥을 지지하는 데 사용됩니다.

보조 빔은 주 빔보다 작으며 종종 주 빔에 대해 직각으로 배치되어 하중을 더 고르게 분배하고 전체 구조를 강화합니다.

일부 경우(발코니 또는 계단 빔을 제외하고), 모든 빔이 기둥에 직접 지지되는 경우에는 주 빔과 보조 빔의 구분이 적용되지 않습니다. 대신, 빔의 크기는 하중 지지 요구 사항에 따라 결정됩니다.

주 빔과 보조 빔을 구분하면 구조의 강도, 치수 및 하중 분배의 정확한 계산이 가능합니다.

3.2. 방향에 따른 분류

세로 빔

세로 빔은 건물의 길이에 따라 배치되며, 주거용 건설에서는 덜 흔하게 사용됩니다. 그 주요 역할은 세로 방향의 하중을 지탱하는 것입니다.

횡방향 빔

횡방향 빔은 건물의 폭에 걸쳐 배치됩니다. 폭이 길이보다 훨씬 더 큰 구조물에서 일반적으로 사용됩니다.

3.3. 재료에 따른 분류

강재 빔

강재 빔은 강철로 만들어져 뛰어난 굽힘 및 비틀림 저항력을 가지고 있습니다. 구조가 단순하여 공장, 창고, 조립식 건물 및 산업 시설에서 널리 사용됩니다.

강재 빔은 구조, 용도 및 단면 형상에 따라 다음과 같이 분류될 수 있습니다:

• 구조에 따라

- 단순 빔: 단일 하중 지지 구성 요소로 구성되어 가벼운 하중 구조에 적합합니다.

- 표준 강재 빔: 상호 연결된 구성 요로로 구성되어 무거운 하중을 견딜 수 있는 능력이 있습니다.

- 연속 빔: 더 나은 하중 분배와 높은 강도를 위해 여러 개의 연결된 경간으로 구성됩니다.

- 캔틸레버 빔: 한 쪽 끝이 고정되고 다른 쪽은 자유로운 구조로, 일반적으로 발코니, 캐노피 등에 사용됩니다.

- 돌출 빔: 재료를 절약하면서 강도를 유지하기 위해 연장된 끝이 있습니다.

• 용도에 따라

- 바닥 빔: 건물의 폭을 가로지르며 바닥을 지탱하고 기둥 및 기초로 하중을 전달합니다.

- 크레인 빔: 산업 작업장에서 크레인 하중을 지탱하는 I형 빔 또는 제작된 강철로 자주 만들어지는 특수 강재 빔입니다.

• 단면 형상에 따라

- 일반적으로 바닥 및 교량용 I형 또는 경사 구조물에 U형의 굽힌 빔이 있습니다.

- 제작된 빔: H형으로 세 개의 강철 판이 용접되어 만들어집니다.

- 리벳 빔: L형으로 구성되며 하나의 웹 판과 하나의 플랜지 판으로 이루어져 있습니다.

- 기타 형태로는 C, V, Z 빔이 있습니다.

철근 콘크리트 빔

철근 콘크리트 빔은 내부 강철 보강 cage가 콘크리트 커버로 둘러싸인 가장 일반적인 유형입니다. 이들은 뛰어난 굽힘, 전단 및 비틀림 강도를 제공하며, 적당한 압축 저항력을 갖습니다.

구조는 다음을 포함합니다:

• 세로 보강: AI, AII, AIII 강철 등급으로 직경이 12-40 mm입니다.
• 스티르럽: 전단력을 처리하며, AI, CI 강철 등급으로 약 4 mm 직경입니다.
• 콘크리트 커버 (Ao): 외부 콘크리트 표면에서 강철 바까지의 거리로, 부식을 방지하고 내구성을 보장하는 역할을 합니다. Ao₁은 스티르럽을 보호하고, Ao₂는 세로 바를 보호합니다.
• 클리어 간격 (To): 두 바 사이의 거리로, 콘크리트가 제대로 흐를 수 있도록 방해받지 않도록 보장합니다.

콘크리트 커버 요구 사항:

• Ao₁ ≥ 1 cm일 때 h ≤ 25 cm.
• Ao₁ ≥ 1.5 cm일 때 h > 25 cm.
• Ao₂ ≥ 1.5 cm일 때 h ≤ 25 cm.
• Ao₂ ≥ 2 cm일 때 h > 25 cm.

3.4. 기타 유형의 빔

주변 빔

주변 빔은 바닥 또는 둘러싸는 벽을 따라서 원형을 이루며 연결됩니다. 그 기능은 다음과 같습니다:

• 구조 요소를 통합된 시스템으로 연결합니다.
• 벽 주변에 하중을 고르게 분배합니다.
• 바닥 강성과 안정성을 강화합니다.

교량 빔

교량 빔은 교량의 주요 하중 지지 요소로, 교량 갑판에서 기둥이나 지지대로 하중을 전달하는 역할을 합니다. 일반적으로 철근 콘크리트 또는 강철로 만들어지며, I-빔, 박스 빔, 슬랩 빔 등 다양한 형태를 가질 수 있습니다.

기둥 빔

“기둥 빔”이라는 용어는 일반적으로 구조 내에서 하중을 지탱하는 큰 수평 또는 경사진 구성 요소를 가리킵니다.

4. 빔 스팬이란 무엇인가요?

빔 스팬은 주 빔과 두 기둥의 교차점 사이의 거리입니다. 이 거리는 고정되어 있지 않으며, 하중의 합리적 분배를 보장하기 위해 구조 디자인에 따라 계산됩니다. 일반적으로 빔 스팬은 4-6 m 범위이며, 각 스팬은 보통 추가 지원을 위해 1-3개의 보조 빔을 포함합니다. 빔 스팬을 정확하게 결정하는 것은 구조의 안정성과 완공된 건물의 전체 미관에 직접적인 영향을 미치기 때문에 매우 중요합니다.

5. 빔 간격이란 무엇인가요?

빔 간격은 인접한 주요 빔 또는 보조 빔 사이의 거리입니다. 이 거리는 설계와 도면상의 기둥 위치에 따라 달라지며, 기둥 배열이 빔의 적절한 배열을 결정합니다. 기능성, 하중 지지 능력 및 구조 안전성을 확보하기 위해서 빔 간격의 계산은 신중하고 정확하게 수행되어야 합니다.

6. 빔 치수란 무엇인가요?

각 건설 프로젝트에서 빔의 치수는 층 수에 따라 다르지만, 차이는 크지 않습니다. 일반적으로 빔 높이는 빔 스팬(길이)에 따라 다르게 나타나며, 다음과 같습니다:

• 2층 집: 빔 높이는 약 30 cm입니다.
• 3층 집: 빔 높이는 약 35 cm입니다.
• 4-5층 집: 빔 높이는 35-40 cm 범위입니다.

현재, 빔의 길이와 높이는 다음의 기술적 계산 원칙에 따라 결정됩니다:

빔 길이:

• 수학적 및 안전 원칙에 따르면, l = L (슬랩 스팬).
• 일반 바닥 슬랩의 경우: l ≤ 18 m.
• 짧은 스팬의 경우, 일반적으로 롤드 강철 빔이 사용되며, 긴 스팬의 경우 보강 빔이 사용됩니다.

빔 높이: hmin ≤ h ≤ hmax

여기서 :

• hmin: 빔의 강성을 보장하고 과도한 처짐을 방지하기 위해 필요한 최소 높이입니다.
• hmax: 설계에 따른 최대 빔 높이입니다.
• hopt: 최소 강철 소비에 해당하는 최적의 빔 높이입니다.
• 설계 과정에서 h가 hopt에 가까울수록 좋습니다.

7. 빔 설계 및 시공 시 유의사항

빔이 무엇인지 이해하는 것 외에도, 집의 빔 설계 및 배치 시 풍수 원칙에도 주의를 기울여야 하며, 이를 통해 에너지 흐름과 전체 공간 조화에 부정적인 영향을 피할 수 있습니다. 아래는 빔을 배치해서는 안 되는 몇 가지 위치입니다:

• 침대 바로 위에 빔을 둬서는 안 됩니다: 풍수에 따르면, 빔 바로 아래에 침대를 두는 것은 건강과 웰빙에 부정적인 영향을 미칠 수 있는 불리한 배치로 간주됩니다. 빔 아래에서 자는 것은 압박감과 불편함을 느끼게 하여 수면 질 저하, 피로, 불안을 초래할 수 있습니다.
• 주방 위에 빔을 두지 마세요: 식사 공간이나 주방 위에 위치한 빔은 가족의 긍정적인 에너지를 억누르고 번영과 행운을 줄일 수도 있습니다. 빔 위치 변경이 불가능한 경우, 잘못된 풍수의 영향을 최소화하기 위해 가짜 천장을 설치하여 빔을 숨길 수 있습니다.
• 작업 공간 아래에 빔을 두지 마세요: 이러한 지역 위에 있는 빔은 심리적 압력을 가하고 집중력을 감소시켜 생산성과 창의성에 영향을 미칠 수 있습니다.
• 절대 제단 아래에 빔을 놓지 마세요: 이는 주택 풍수에서 가장 심각한 금기 중 하나입니다. 제단 위에 있는 빔은 영적 에너지를 억누르고 부를 줄이며 가족의 건강과 번영에 불행을 가져온다고 여겨집니다.

빔은 모든 건설 프로젝트에서 필수적인 구조 요소입니다. 설계 및 건설 과정에서 빔의 치수, 경간 및 간격을 정확하게 계산하고 적절한 풍수 배치를 보장하여 구조적 안전성과 조화롭고 번영하는 생활 공간을 확보하는 것이 중요합니다.

빔이란 무엇인지 이해하는 것과 그 기능은 구조에 있어 첫 번째 단계일 뿐입니다. 프로젝트의 품질과 내구성을 높이기 위해,  BMB Steel 와 협력하여 강철 구조물과 조립식 건축 솔루션의 주요 공급업체와 함께하세요.