내진구조설계기준

목차

등가정적 횡력해석

1. 내진구조 설계의 목표 및 기본이념

2. 정의 및 기호

3. 내진구조설계 절차

4. 등가정적 횡력해석

5. 구조 제한

본문내용

반영한 값이다. 그래서 UBC의 최대 C값 0.12를 1.5로 한 경우, 여기에 중요도계수등을 감안하면 가속도 평균 증폭계수인 2.5와 비슷하게 된다.
또 0.3초 이상에서는 C = 1/1.2√T 로 표현할 수 있다.
이러한 값을 지반계수와 함께 표현한 것이 그림 6이다.
(a) 연약지반인 경우
(b) 경지반인 경우
그림 4. MDAF-T 관계
그림 5. C 값
바) 건물의 고유주기 (T)
T는 기부전단력 계수의 하나인 C값을 결정하기 위한 구조물의 고유주기이며, 이 값은 구체화된 동 적 해석에서 저항요소의 동특성과 골조의 유연도 등에 따라 구해지는 값이다. 또 그 값을 구하는 것 이 대단히 복잡하므로 일반적인 경험식인 다음식으로 고유주기 (T)를 결정하기로 한다. UBC를 비롯 한 대부분의 나라의 규준과 ATC-3에서도 이 값들은 사용되고 있다.
T = 0.085 H : 철골구조
T = 0.060 H : 철근콘크리트 구조 ------------(2)
T = 0.090 H/√D : 기타구조물
다만, H : 건물고(m)
D : 해석하고자 하는 방향의 건물 평면 치수(m)
4.2 층지진횡력 (Fχ)
층지진횡력 (Fχ)은 저층이면 주로 건물의 기본 진동모드에 따라 그림 6과 같이 역삼각형 분포이겠 으나, 층이 높아 질수록 기본모드 이외의 모드에 대한 지진동특성을 고려해야 하므로 UBC는 최상부 에 집중하중 Ft을 고려하고, ATC-3는 지진응답 특성을 잘 나타내는 여러개 모드를 합성한 값으로 표 현하고 있다. 즉
ATC 방법 :
Fχ = (wχ*hχk/wi*hik)*V-------------------(3)
다만, k = 1 : T ＜ 0.5 초
k = 2 : T ＞ 2.5 초
k = 0.75 + T / 2.0 : 0.5 ＜ T ＜2.5 초
wχ, wi = 기부로부터 x, i 위치에서의 중량
hχ, hi = 기부로부터 x, i 위치까지의 건물고
UBC 방법 :
Fχ = (V-Fχ)(wχ*hχ/∑wi*hi)-------------------(3)
다만, Ft = 0 : T ＜ 0.7 초
Ft = 0.07 TV : T ＞ 0.7 초
Ft ＜ 025V
전자에 의한 층지진횡력을 구하는 방법이 구조물의 높이와 광역의 건물주기에도 적절히 평가하는 것 이라 생각되므로 수직방향으로의 분포인 층지진횡력(Fχ)은 전자의 방법을 그대로 사용하기도 한다.
4.3 국부 지진력 (Fp)
건물에 정착된 요소에 작용하는 국부지진력은 건물의 기부전단력보다 일반적으로 크다 그것은 부정적 구조물이 아닌 요소가 저항할 수 있도록 하기 위한 것이고, 정착부위의 파괴하중을 높이기 위해서이다.
건물의 부속 골조와 그들의 정착은 다음(5)식에 따라 설계한다.
Fp = AICpW-------------------(5)
단, A, I 는 앞의 표들과 같고, 기계설비 정착에 관한 I값은 1.5로 한다. C는 표5과 같다.
표 5. CP 값
건물의 일부분
CP 값
내외부의 내력벽과 비내력벽
캔틸래버형 파라펫
장식물
다이어프램으로 작용하는 바닥과 지붕
외부판넬의 접합부
조립식 구조요소 및 기타벽의 접합부
0.45
2.5
2.5
0.25
4.7
0.7
5. 구조 제한
5.1. 수평 비틀림
건물의 각 평면에서 기둥, 벽, 브레이스가 편재하게 되면 지진 피해를 크게 받게 된다. 그러므로 지진 에 의한 건물의 비틀리을 극소화 하기 위해 강심과 중심과의 편심을 가능한 적개하려는 형태의 제한이 다. 그러므로 각층 전단력의 편심을 지진력 작용방향과 직각인 평면 치수의 0.05 이하로 한다.
다만, 고층일수록 불확실성을 많이 내포하므로 5-10%로 하는 것이 바람직하다.
1. 비틀림 모멘트는 층전단력에 편심거리를 곱하여 계산할 수 있다.
2. 지반진동, 강성, 강도, 자중의 오차로 인해 비틀림 모멘트가 생길 수 있는데 그 값은
※ (층전단력) * (해석하고자하는 아래층의 최대 편심거리 *1/2)
※ (비틀림 모멘트 최대치의 1/2이다.)
5.2 전 도
건축물은 수평 전단력의 영향으로 전도하는 경우가 있다. 어느 층의 전도 모멘트는 그 층의 내력벽이 나 골조의 강성 비율로 분배되는데, 이것에 견딜수 있게 설계되야 한다. 모멘트는 삼각형분포공식에 의 해 구할 수 있다. 그러나 이 하중은 최대 층전단력 곡선에 근거를 두고 있다.
따라서 지진에 의한 전도모멘트는 다음과 같이 구할 수 있다.
M = k∑Fi(hi-hx)-------------------------(6)
Fi : i위치에서의 층지진횡력
hi, hx : 기부에서 i, x위치까지의 높이
단, k 감소 계수 : 지붕으로부터 10층 까지는 1.0
지붕으로부터 20층 까지는 0.8
지붕으로부터 10층에서 20층간에는 보간적임
5.3 층간 변위
건물의 비구조부재도 지진력에 대하여 건전해야 한다. 그러나 구조체의 수평강성이 낮으면 중지진 정도에서도 대단히 큰 변형을 일으키게 되고, 골조가 큰 변형을 일으키게 되면 비구조 부재는 파괴 박리하게 된다.
이런 의미에서 층간 변형 d/hi이 1/200을 넘지 않도록 변형의 제한을 두고 있다. 다만, 비구조 부재에 특별한 고려를 한다면 1/120까지로 완화할 수도 있다. 이때는 급배수관등의 설비 관계 부위의 기능 유 지도 검토할 수가 있다.
5.4 건물 분리
인접 또는 동일 건물간의 익스펜션조인트로 인해 지진시 건물이 서로 충돌하지 않도록 건물 상호간 의 간격을 유지해야 한다.
즉, 철골구조물 : H / 50 정도
철근 콘크리트 또는 철골철근콘크리트 구조물 : H / 100
다만, 건물의 지진시 변형을 정확히 평가하면 양쪽 건물 변형량의 합의 2배 이상.
5.5 P-δ효과
P-δ의 효과는 상부층 연직하중의 편심으로 생긴다. 즉 층간변위가 δ만큼 생긴다면 연직하중에 δ 를 곱한 휨모멘트가 증가한다. 층모멘트에 대해서 P-δ로 인한 모멘트와의 비는 다음 θ에 의해 계 산된다.
θ = Pxδ/YxHxPx -------------------------(7)
단, δ : 층간변위
Yx : x층과 x-1층간에 작용하는 지진전단력
Hx : x층 이하의 층높이
Px : x층 상부의 전 연진하중
이때 값이 0.1보다 적으면 P-δ효과는 무시할 수 있다.

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