내진설계법이란

목차

Ⅰ.내진 설계란?
1. 내진 설계의 개념
2. 내진 설계에 사용되는 해석 방법
3. 등가정적해석에 의한 내진구조 해석 방법
4. 내진 구조계산의 기본요령

Ⅱ.내진 진단 기준과 보강
1. 지진피해의 종류
2. 내진성능 진단˙평가
3. 건축물의 내진보강공법

본문내용

단기준"에서는 건물의 수평력에 대한종국강도지표 C와 인성지표 F를 산정하고 보유성능 기본지표 Eo[=f(C, F)]를 평가한다. 여기에 지역의 지진활동도와 기초 지반 조건 등에 의한 지동지표 G, 구조계획의 적부에 따른 형상지표 Sp, 노후화 정도를 나타내는 시간경과지표 T를 고려해서 최종적으로 견딜 수 있는 지진동의 크기를 나타내는 구조내진지표 Is를 (7)식으로 계산한다.
Is =Eo G SD T … (7)
Eo 는 강도보다 연성이 큰 부재에서 큰 값을 나타내고 건물의 종국강도, 파괴형식 및 내진 능에 의해서 평가된다. Is 는 건물의 내진성능을 평가하는 지표로서 Is 가 클수록 내진성능이 우수한 건물이 된다. 이와 같이 구한 I 값과 여러 조건에서 정하는 내진판정지표 Et를 비교해서 해당건물의 내진성능을 판정한다.
Is Et (안전)
여기서, Et 는 과거 지진 시에 건물의 피해·무피해와 내진성능지표와의 관계에 대해서 검토하고 지진응답해석 결과 등을 근거로 정하며 예상되는 지진규모, 지반조건, 지반진동 특성, 건물의 중요도, 건물층수, 파괴모드(휨형, 전단형) 등 제반조건을 고려한다.
다음그림은 지반가속도가 250gal(cm/sec2) 정도였던 일본의 十勝沖지진(M=7.9), 宮城縣지진(M=7.4)과 伊豆大雁근해지진(M=7.0)시의 피해건물과 무피해건물의 2차 Is 를 나타낸 것으로, 피해건물에 대해서는 띠장방향과 도리방향 중에서 피해를 입은 방향의 Is (2차)값을 나타내고 있고 무피해건물에 대해서는 2방향 중에서 값이 작은 방향을 나타내고 있다.
그림7로부터 다음과 같은 사항을 확인할 수 있다.
그림7. 피해 및 무피해건물의 I (2차)값
I 0.4:대파, 중파가 많다.
0.4 I 0.6:대파, 중파가 있지만 무피해
0.6 I 0.8:대부분이 무피해건물이다.
I 0.8:모두 무피해이다.
표1. 진단에 의한 보강등급 판정의 예 등급
등급
조건
판정
I
Is > Et
보강대상이 아님.
II
Er > Id > 2/3Er
원칙은 보강대상이 아님. 다만, 예상하는 강도의 지진동에 대해서 피해가 생길 가능성이 있기 때문에 파괴형식을 검토하고 붕괴의 위험성이 있는 경우에는 보강이 필요하다.
III
2/3Er > Is >= 1/3Er or Is >= 0.3
원칙은 보강대상이다. 다만, 보다 정밀한 진단에 의해 붕괴의 위험성이 없다고 예상되는 경우에는 보강대상에서 제외한다.
Ⅳ
Is < 1/3Er
or Is < 0.3
보강 또는 개축대상이다.
도표에 의해 I (2차)값이 0.6 정도 이상이면 250~300gal 정도의 지진에 대해서 대체로 안전측에 있다고 볼 수 있고, I (2차)값이 0.4 이하인 경우는 피해를 입을 가능성이 크며 Is (2차)가 0.7~0.8 이상이면 안전하다고 생각할 수 있다. 표1은 일본 건축방재협회의 "내진진단기준"에 의한 학교건물의 2차, 3차 진단을 통한 판정방법의 예를 나타낸 것이다.
3. 건축물의 내진보강공법
건축구조물의 내진성능을 향상시키기 위해서 시행하는 내진보강공법은 다음과 같이 강도상승형, 인성(변형능력) 향상형과 혼합형(강도+인성)으로 분류할 수 있다.
3.1 보강목적 및 특성
3.1.1 강도 상승
내진벽, 날개벽, 브레이스를 증설하여 건축구조물의 수평력에 대한 강도의 향상을 도모하는 경우이다. 현재, 일본에서는 내진벽 증설공법이 가장 많이 이용되고 있으며 전체 80% 이상을차지하고 있다.
3.1.2 인성 향상
기둥과 보등에서 전단파괴가 예측되는 부재에는 전단보강을 실시하여 상대적으로 휨 항복이 되도록 하는 방법 즉, 인성을 향상시키는 방법을 자주 이용하는데 용접철망, 강판 등으로 보강하고 콘크리트와 모르터로 일체화한다. 단면이 증가하기 때문에 휨 내력이 증가하고, 내력이 향상되는 것도 있지만, 기둥 보강의 경우는 극취성 기둥의 단주화를 막고, 인성 향상을 도모하기 위해 허리벽 및 내림벽과 기둥 사이를 끊어서 틈(Slit)을 성형한다. 이 경우 내력은일반적으로 저하된다.
3.1.3 기 타
건물 중량 감소: 수평 전단력의 감소 효과
보강골조의 중량 증가에 대책: 기초보강
3.2 내진보강공법의 종류와 특성
3.2.1. 내진벽
기존 골조내에 신설 내진벽을 설치하거나(증설내진벽), 기존 내진벽의 두께를 늘려(덧침벽) 주로 보유내력을 향상시켜 건물의 내진성능을 개선하는 방법이다. 기둥의 취성파괴가 예측되는 경우에는 기존 벽의 개구부를 콘크리트 벽으로 폐쇄해서 내진벽을 만드는 보강법도 있다.
일반적으로 내진벽은 강도저항형의 내진요소로, 높은 강성과 큰 전단내력을 보유하는 반면, 변형 능력이 약하다는 역학특성을 갖고 있다. 따라서 내진벽 보강은 극한강도가 작은 기존 건물을 벽으로 보강하여 벽의 전단력을 증가시켜서 강도만으로 지진에 저항할 수 있는「강도저항형」건물을 만들 경우에만 사용한다.
3.2.2. 날개벽의 증설
내진벽으로 취급할 수 없는 비교적 작은 벽판, 즉 날개벽을 기둥의 한쪽 또는 양측에 덧붙여서 기둥의 강도 또는 골조의 인성을 개선하는 방법이다. 이 공법에는 기존 기둥의 후프근을 잘라낸 후, 날개벽의 횡근을 용접하여 기존 골조와의 일체성을 도모하는 공법과 공기단축을 꾀하고자 매입식 앵커를 사용하여 날개벽을 용접하는 공법 및 앵커 철물 등을 이용해서 프리캐스트 판을 날개벽 형태로 설치하는 공법 등이 있다.
기둥 전단파괴형의 골조에 날개벽을 증설해서, 기둥의 내력을 증대시켜, 골조를 휨보지배형의 붕괴형으로 하면, 내력과 변형성능 모두를 개선할 수 있다. 또, 날개벽을 증설하면 골조의 수평강성이 증대되어 건물의 강성분포를 개선할 수 있다.
3.2.3 기둥의 보강
벽이 적고 주로 기둥으로 구성된 건물을 대상으로 한다. 건물의 용도상 벽의 증설이 곤란한 경우에 기둥을 보강해서 건물의 내진성능을 향상시키는 공법이다. 구체적인 적용대상으로는 기둥의 전단내력이 부족한 건물과 허리벽, 내림벽과 같은 잡벽이 있어 동일 층의 기둥강성이 불균등한 건물 및 기둥에 큰 내력과 변형 능력이 필요한 필로티 형식의 건물을 생각할 수 있다.
3.2.4 기 타
◈철골 브레이스, 철골 패널에 의한 보강 ◈기초 및 지반의 보강
그림8. 여러 가지 내진보강공법의 예

키워드

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