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앞서 KBC카테고리 1편에서는 금번에 개정된 건축구조기준 KBC2016에서 변경된 내용을 개략 살펴봤고,

2편부터는 각 변경내용 및 변경되지 않았지만 중요한 내용에 대해 조금 깊게 설명해 보겠습니다.


건축구조기준의 목적, 건축물의 중요도, 구조설계법 


□ 건축구조기준 KBC2016의 목적

  건축구조기준의 목적은 '건축물 및 공작물의 안전성, 내구성, 사용성, 친환경성을 확보하는 것'입니다.

  안전성(safety)은 건축구조물의 예상되는 수명기간 동안 최대하중에 대하여 저항하는 구조물의 성능, 구성(sustainabiluty, durability)은 건축구조물의 안전성을 일정한 수준으로 유지하는 것으로, 장기간에 걸친 외부의 학적, 계적, 리적작용에 저항하여 변질되거나 변형되지 않고 처음 설계조건 대로 오래 사용할 수 있는 구조물의 성능, 용성(serviceability)은 짐, 동, 열 등에 적절히 저항하는 것으로, 구조물 본래 양유지, 능유지, 마감재 상방지, 지관리, 사용상 적성 등을 충족시키는 구조물의 성능, 환경성(environment friendly)은 자연환경을 오염시키지 않고 자연 그대로 환경과 잘 어울리는 구조물의 성능입니다.

  구조설계의 3원칙, 3S는 구조물이 그 기능을 충분히 발휘하면서(serviceability) 튼튼하며(safety) 오래 견디도록(sustainabiluty) 하는 것으로 '안전성·내구성·사용성'이며, 여기에 건축주는 '경제성', 시공자는 '시공성'을 추가하여 구조설계의 목표로 삼기도 합니다.

  금번 KBC2016을 통해 목적이 3S+1E로 넓혀졌고, 1E(친환경성)는 '저탄소 및 자원순환 구조부재 사용'하는 것으로, 그외 상세한 기준이나 제한은 없으며, 미래지향적으로 고려하라는 권장사항이지, 의무사항은 아닙니다.

  사용자에 대한 안전확보(안전성,내구성)와 쾌적성(사용성), 그리고 건물 자체의 사회적 기여(자연친화적)까지 포함되었습니다.


□ 건축물의 중요도

- 건축물은 그 용도와 규모에 따라 중요도 등급을 특, 1, 2, 3의 4가지로 분류합니다.

  건축물에 중요도 등급을 부여하는 목적은 건축물의 역활에 부합하는 안전성능을 확보하고, 과도한 설계로 인한 경제성이 저하되는 것을 예방하기 위한 것입니다.

- 중요도(특) 건물로는 ①연면적 1,000㎡이상 위험물 저장 및 처리시설, ②연면적 1,000㎡이상 국가 또는 지자체 청사·외국공관·소방서·발전소·방송국·전신전화국, ③종합병원·수술시설이나 응급시설이 있는 병원, ④지진·태풍·기타 비상시 긴급대피수용시설 지정 건축물입니다. 심각한 재해에도 반드시 유지되어야 하는 건축물인데, 재해시 위험물이 유출되면 인명피해가 예상되는 시설, 재난을 수습하고 정보를 전파하는 역활을 하는 시설, 재난 응급부상자를 치료하는 시설, 재난 이재민을 수용하는 시설 등, 위험을 차단하고 수습하기에 반드시 필요한 시설들입니다.

- 중요도(1) 건물로는 ①연면적 1,000㎡미만 위험물 저장 및 처리시설, ②연면적 1,000㎡미만 국가 또는 지자체 청사·외국공관·소방서·발전소·방송국·전신전화국, ③수술시설과 응급시설이 모두 없는 병원, 연면적 1,000㎡이상 종합병원이 아닌 의료시설, 연면적 5,000㎡이상 판매시설·관람장·운동시설·운수시설(여객용)·전시장·공연장·집회장, ⑤노인복지시설·사회복지시설·아동관련시설·근로복지시설, ⑥5층이상 아파트·오피스텔·기숙사·숙박시설, ⑦학교 입니다. 어느정도 위험한 재해에 유지되어야 하는 건축물로서, 특히 붕괴시 인명·경제적 손실과 국민적 충격·대규모 혼란이 우려되는 이용자 밀집시설, 재해시 피난 거동이 불편한 노약자 사용시설 등 입니다.

- 중요도(2) 건물은 중요도 (특),(1),(3)에 속하지 않는 것들입니다. 붕괴시 인명피해 위험도가 낮은 건축물들입니다.

- 중요도(3) 건물로는 농업시설물, 가설구조물, 소규모창고입니다. 붕괴시 인명피해가 없거나 일시적인 건축물들입니다.

- 이 중요도에 따라 하중별 중요도계수 적용이 달라집니다.

  적설하중은 중요도계수 IS : 중요도(특)=1.2 , 중요도(1)=1.1 , 중요도(2)=1.0, 중요도(3)=0.8 입니다.

  풍하중은 중요도계수 IW : 중요도(특),(1)=1.0 , 중요도(2)=0.95, 중요도(3)=0.9이며, KBC2016에서는 초고층건축물(50층 이상 또는 건물높이 200m 이상) IW=1.05 이 더 추가되었습니다.

  지진하중 중요도계수 IE : 중요도(특)=내진특등급=1.5 , 중요도(1)=내진I등급=1.2 , 중요도(2),(3)=내진II등급=1.0 입니다.

- KBC2016에서는 중요도(특)시설에 '긴급대피수용시설'이 포함됨에 따라, 운동시설과 학교 등 재해시 통상 긴급대피수용시설에 대해서는 구조설계 계획시 건축주(발주자)에게 향후 사용계획을 문의·확인하여 적합하게 설계하여야 할 것입니다.

- 중요도(2)에 속하는 주변 대부분의 건물들(근생, 주거시설 및 기타) 또한 인명피해 위험도가 낮지 않고, 실제로는 인명피해자 수가 작게 기대될 뿐이지만, 일정 우려수준 이상의 재해에 광범위한 인명피해가 발생할 수 있으므로, 2016년 9월 규모 5.8 경주지진 등의 경험을 바탕으로 전반적인 등급기준 강화가 필요하다고 사료됩니다.


□ 구조설계법

- KBC2016에서 인정하는 구조설계법은 '강도설계법, 한계상태설계법, 허용응력설계법, 허용강도설계법'에 새롭게 '성능설계법'이 추가 되었습니다.

- 허용응력설계법(ASD, Allowable Stress Design method)은 탄성이론에 의한 구조해석으로 산정한 부재단면의 응력이 허용응력(안전율을 감안한 한계응력) 이내가 되도록 구조부재를 설계하는 방법입니다. (=작용응력설계법 WSD, Working Strength Design)

- 강도설계법(SDM, Strength Design Method)은 구조부재를 구성하는 재료의 비탄성거동을 고려하여 산정한 부재단면의 공칭강도에 강도감소계수를 곱한 설계강도이 계수하중에 의한 소요강도 이상이 되도록 구조부재를 설계하는 방법입니다. (=극한강도설계법 USD, Ulitmate Strength Design, 예전 철근콘크리트구조에서 사용하던 용어)(=하중계수설계법 LFDM, Load Factor Design Method)

- 허용강도설계법(ASD, Allowable Strength Design method)은 허용강도법 하중조합 아래에서 부재의 허용강도가 소요강도 이상이 되도록 구조부재를 설계하는 방법입니다. 허용응력설계법에서 발전된 것이 아니라, 사용성검토를 위해 강도설계법에서 수정되어 (사용성)한계상태설계법에서 적용하고 있습니다.

- 한계상태설계법(LSD, Limit State Design method)은 한계상태를 명확히 정의하여 하중 및 내력의 평가에 준해서 한계상태에 도달하지 않는 것을 확률통계적 계수를 이용하여 설정하는 설계법입니다. (=하중-저항계수설계법, LRFD, Load and Resistance Factor Design)

- 성능설계법(PBD, Performance Based Design method) : 기존처럼 기준에서 주어지는 설계방법과 관계없이 어떠한 증명방법을 사용하더라도, 구조물의 성능목표를 미리 정하여 이에 부합되는 구조부재를 설계하는 방법입니다.

- 성능설계법이 채택되기 이전, 그리고 현재의 대부분의 설계법은 역량설계법(Capacity Design Method)으로서 크게 '허용응력설계법, 강도설계법, 한계상태설계법'만 존재한다고 보면 됩니다. 그럼 위와 같이 이런저런 설계법들은 다 무엇인가? 각 설계법이 생겨난 순서는 ASD→USD(SDM)→LSD순 입니다. 좀더 자세히 설명하면 ASD(=WSD)설계법만 존재 했었고, 철근콘크리트재료공학이 발전하면서 USD가 생겼습니다. (실제 실험과 경험을 RC파괴가 ASD보다 상당한 여유력이 있어 그 강도의 극한까지 부재의 내력으로 인정하여 더 경제적인 구조로 접근하고자 했던 것입니다.) USD가 생기면서 여러 하중들의 조합에 대한 최대 외력을 감안하는 확률적 접근도 필요하여, USD의 도구로 LFDM을 적용한 것입니다. LFDM에서 한걸음 더 나아가 부재 강도에 대해서도 재료의 뷸균질화와 시공오차등을 감안하면 공칭강도가 아닌 강도감소계수를 적용한 설계강도로의 확률적 접근도 적용하여 LRFD개념이 생겼고, 여기에 더 나아가 양방향(외력하중과 부재강도) 확률적 접근에 신뢰도지수를 검토하여 LSD가 완성된 것입니다. 

- 실무에서 사용하는  '강도설계법, 한계상태설계법, 허용응력설계법, 허용강도설계법'은 모두 역량설계법(Capacity Design Method)이라고도 하며, 부재의 역량이 하중조건 이상이 되도록하는 것이고, 한계상태설계법은 검토목적에 따라 강도설계법 또는 허용응력(허용강도)설계법을 채택하는 것이지 강도설계법 또는 허용응력(강도)설계법과 구분되는 설계법은 아니며, 현 구조설계 실무에서는 전반적으로 한계상태설계법을 적용하고, 이 한계상태설계법은 목적에 따라 강도한계상태설계법과 사용성한계상태설계법으로 나뉩니다.

- 강도한계상태설계법은 강도설계법이며, 부대의 설계강도가 소요강도 이상이 되도록 하여 안전성을 확보하는 것이고, 사용성한계상태설계법은 허용응력(강도)설계법의 하중조합(통상 하중별 계수가 1.0인 하중들의 합인 Service Load로 사용되며, 상황에 따라 단기하중에 대해서는 1.0보다 작은 하중계수를 적용하여 조합)의 외력에 대해 부재의 처짐, 진동,균열,피로 등 사용상의 불편이나 불안이 없도록 하기 위해 적용하거나, 기초구조, 조적식구조, 목구조, 앵커볼트에 의한 콘크리트의 파괴 등 대상 지반이나 사용 재료가 비균질함에 따른 확률통계적 균일한 값을 산정하기 곤란한 경우에 적용합니다.

- 과거에는 콘크리트나 강구조에 대한 재료성능의 실험·검증자료가 부족하고 물성치의 균일함이 의심되어 허용응력설계법이 주를 이루었으나,  KBC2005에서는 주류인 허용응력설계법과 함께, 현행보다 강한 하중조합계수를 적용한 강도설계법도 적용할 수 있도록 되었고, KBC2009에서는 철근콘크리트와 강구조의 안전성에 대해서는 강도설계법에 의한 강도한계상태설계법을 적용하도록 되었습니다.

- 기존 역량설계법(강도설계법, 한계상태설계법, 허용응력설계법, 허용강도설계법)은 주어진 하중여건에 대하여 구조부재 또는 골조시스템이 안전성과 사용성이 확보되기만 하면 되었지만, 얼나마 안전한지, 어느정도의 안전여유력을 가지는지 알 수가 없었고, 이에 대안인 성능설계법은 간단하게는 건축주의 주문에 따라 증축의 여부, 용도의 가변성, 건축구조기준에서 정하는 눈, 바람, 지진 적용기준보다 높은 값을 원할 때, 초기 하중설정을 정하여 종래와 같은 설계법 진행하는 것과 같은 성능기반설계법과, 이미 설계되거나 완성된 구조부재·골조시스템이 어떤 하중조건까지 견딜 수 있는지를 검증하는 성능검증설계법이 있습니다.

- 성능기반설계법을 하면, 일례는 건축주가 '지진규모 얼마까지의 지진이 건물 지하에서 발생해도 견딜 수 있도록 설계하라.'(현 건축구조기준만으로는 확인할 수 없는 한계가 있으며, 이에 대한 기술은 건물지진규모분석연구서비스 BMTARS가 특허로 보유하고 있음)는 주문에 건축주가 알기 쉽도록 답을 제공할 수 있습니다.

- 성능검증설계법의 일례는 현재 일반사무실로 사용중인 슬래브가 모빌렉 등 중량적재창고로 전용 가능한지 검토하고, 활하중저감계수까지 감안하여 최대 수용가능한 활하중이 얼마인지, 또는 사용중인 옥상에 조경을 어떤 규모까지 설치할 수 있는지를 확인하는 것' 등과 같이 현행 실무에서도 통상 구조설계의 역순으로 하는 구조안전검토와, 또는 기존 비내진설계 건물이 현행 건축구조기준의 내진성능을 확보하고 있는지 비선형탄성해석(push-over)등을 실시하여 확인하고 부족시 내진보강공법을 제안하는 정밀안전진단 등이 이에 포함됩니다.


□ 성능설계법 심층 이해

  1. 개요 : 사용자와 설계자 모두가 대상 구조물의 목표성능을 명확히 설정하여 구현시키는 설계법. 효율적인 내진설계 가능.

  2. 장점 (참조 : 국가표준 한국건축규정과 성능기반설계, 국가표준한국건축규정개발연구단, 2015, p.30.)

     1) 현행 기준 사양설계기준(역량설계법)보다 향상된 성능수준이 보장

     2) 현행 기준의 성능수준을 만족하면서 동시에 건설비용 절감이 가능

     3) 현행 기준보다 높은 성능과 낮은 잠재손실을 갖도록 설계가 가능

     4) 기존 건물의 지진성능을 평가하고 잠재적 손실을 추정할 수 있음

  3. 성능설계법 이해를 돕는 자료

性能設計 성능기반설계 (前川宏一 東京大学大学院工学系研究科 教授, 講義자료)


性能設計あるいは性能照査型設計は,社会基盤構造の次世代設計法として語られる場合も多い。 Performance Based Design(性能設計)の定義は,必ずしも確定的でない。この設計システムが公的機関が所轄するインフラの設計規範に採用されはじめた段階にある。 欧州ではEU統合から,国境を越えたインフラの新しい設計規範に性能設計が検討されている。 北米ではACI(American Concrete Institute)が中心になって,ISO(International Standard Organization → International Organization for Standardization) 国際標準設計コードにこの考え方を取り入れ,経済のglobal standard化 によって国際建設市場の覇権を狙っているように見える。 我が国では,阪神大震災以後,性能設計の整備が急務事項として認識されるに至り, 設計目標を明確にした,透明性の高い各種基準類の整備が図られてきた。 土木学会では,1991年に原子力発電施設地中鉄筋コンクリートの耐震設計指針に性能設計の考え方が明確に導入された。 土木学会コンクリート標準示方書は,1995年前後から性能照査型設計への移行に向けた議論を開始し, 2003年にほぼ性能照査型の標準示方書を発刊するに至っている。

성능기반설계 또는 성능검토설계는 사회기반시설 구조의 차세대 설계법으로 거론되는 경우도 많다. Performance Based Design (성능 설계)의 정의는 아직 명료하지 않다. 이 설계 시스템이 공공기관이 관할하는 인프라의 설계기준에 채용되기 시작한 단계에 있을 뿐이다. 유럽에서는 EU 통합에서 국경을 초월한 인프라의 새로운 설계기준에 성능기반설계가 검토되고 있다. 북미에서는 ACI가 중심이되어, ISO 국제 표준 설계코드에 이 개념을 도입, 경제의 글로벌 규격화에 의해 국제 건설 시장의 패권을 노리고 있는 것으로 보인다. 일본에서는 한신대지진(1995년 고베대지진) 이후, 성능설계의 정비가 급선무 사항으로 인식되기에 이르렀고 설계목표를 명확하고 투명하게 각종 기준의 정비를 도모 해왔다. 일본토목학회에서는 1991 년에 원자력 발전시설 중 철근콘크리트 내진설계지침에 성능설계의 개념이 명확하게 도입되었다. 일본토목학회 콘크리트표준시방서는 1995 년 전후부터 성능검토설계로의 전환을 위한 논의를 시작하고 2003 년에 거의 성능검토형 표준시방서를 발간하기에 이르렀다.


性能設計そのものは,極自然なものづくりの概念である(図1)。 性能設計では,1)インフラを構成する構造物に要求する安全性能(耐震性能を含む),使用性能,耐久性能等を明確に定義して, クライアントに分かるように表示することから始まる。次に上記の性能を満足するための答えを見いだすべく設計 (構造物の寸法や諸元,材料の配置と選択など)を行うわけであるが,2)具体的な設計方法には,設計者の裁量を認めることを原則とする。 そして3)設計された構造物が所定の要求性能を確実に満足することを, 構造解析や検証実験等を用いて事前に照査あるいは建設後に確認・検査することを求めるものである。

성능기반설계 자체는 지극히 당연한 구조설계 개념이다 (그림 1). 성능기반설계는 1) 구조물에 요구하는 안전성(내진성능 포함), 사용성, 내구성 등을 명확하게 정의하여 일반 사용자도 알 수 있도록 표시하는 것으로부터 시작된다. 이 요구성능에 만족하는 답을 찾는 위해 설계(구조물의 치수 및 제원 재료의 배치와 선택 등)을 하겠지만, 2) 구체적인 설계 방법은 설계자 재량을 인정하는 것을 원칙으로한다. 그리고 3) 설계된 구조물이 소정의 요구성능을 확실히 만족시키는 것을 구조분석 및 검증실험 등을 이용하여 사전에 검토 또는 건설 후 확인 · 점검하라는 것이다.


上記の流れに従って,過去の構造設計の流れを簡単に対比してみよう。 まず,要求性能の明示であるが,現実には設計者自らが設計しようとする構造物の目標性能は, 設計者自身,必ずしも明確には意識されていなかった。設計者自らが設計しようとする構造物の安全性能や使用性能を意識しなくても, 提供されている設計法や手順に従って意思決定をしていけば, 結果として要求性能を満足すると思われる構造物が設計できるようになっている。付与すべき安全性能や使用性や耐久性能は,設計法を作成した技術者には明確に認識されているが, 提供された設計法や手順に則って設計する技術者には,どのような性能が発揮されるかが分からない(分からなくても良い)。 1995年の阪神淡路大震災直後に,『一体,どのぐらいの規模の地震に対して,どの程度まで構造物が壊れることを覚悟して設計したのか?』 という問いに,殆どの構造設計技術者は即答出来なかったのも,このような背景がある。 性能設計は,設計者自らに,如何なる性能(複数)を構造物に付与しようとするのかを明確に定義するところから始まる。

위 그림의 흐름에 따라 과거의 구조설계의 흐름과 쉽게 비교해 보자. 먼저 요구성능의 표현이지만, 현실(현재의 역량설계법)은 설계자 스스로가 설계하고자 하는 구조물의 목표성능을 설계자 자신도 명확하게 인식하지 못하고 있다. 설계자 스스로가 설계하고자 하는 구조물의 안전성능 및 사용성능을 의식하지 못한채, 구조기준으로 제공되는 설계법과 절차에 따라 설계를 하면 결과적으로는 기준에서 정하는 요구성능을 만족한 것으로 본다. 구조물에 부여해야하는 안전성, 사용성, 내구성은 건축구조기준 등의 설계법을 만든 기술자(기준을 만드는 사람)는 명확하게 인식하고 있지만, 이 설계법에 따른 절차대로 설계하는 기술자(설계자)는 어떤 성능이 발휘될 지를 모른다. 그런데 현재의 구조기준으로는 실상 몰라도 된다. 1995년 한신(고배)대지진 직후, "도대체 어느 정도의 규모의 지진에 대해서 어느 정도까지 구조물을 파괴도는 것을 각오하고 설계했는가?"라는 질문에 대부분의 구조설계 기술자가 즉답을 할 수 없었던 것도 이와 같은 배경이 있다. 성능기반설계는 설계자 스스로가 어떤 성능을 갖는 구조물을 설계할 것인지 명확하게 정하는 것부터 시작된다.


マニュアルとして提供されていた設計法(道路,鉄道,地下,港湾,・・・)は,それに従って設計すれば, 要求性能が満たされる構造物ができる,というものである。 しかし,今日の技術を駆使すれば,厳しい要求性能が与えられたとしても, それに見合う構造物の諸元や寸法や材料の選定の組み合わせは無限に存在するといってもよいであろう。仕様規定(マニュアル)はあくまで,要求性能を達成するための設計に到達する一つの方法であって,唯一ではない。仕様規定に反するものであっても,出来上がった構造物が所定の性能を満足するのであれば,それは当然ながら受け入れられるものである。 残念ながら,多くの場合,この仕様規定(マニュアル)がルールとして位置づけられてきたことは否定できない。 新たな技術開発を行い,新たな構造解析法を確立して,既往の仕様に従わなくても十分,性能を発揮できる構造物を設計したとしても, 単に既往の手順に従っていないとして,新設計・施工が却下された事例には事欠かない。 設計法やガイドラインをルールにしないことを明示するのは,以上の背景による。 あくまで,性能を確保する一つの手段として位置づける。技術開発の足を引っ張らない。

메뉴얼(건축구조기준 등)로 제공되던 설계법은 그에 따라 설계하면 일정 요구성능을 충족하는 구조물로 인정할 수 있다는 것이다. 그러나 오늘날의 기술을 적용하면 어려운 성능조건이 주어져도 그에 맞는 구조물의 제원, 치수, 재료의 선정 조합이 무한하게 존재하므로 그 요구조건을 달성할 수 있다. 현행 역량설계법에 의한 구조기준(메뉴얼)은 어디까지나 요구성능을 달성하기 위한 하나의 방법일 뿐이지, 유일한 것이 아니다. 이 기준을 위배해도 완성된 구조물이 소정의 성능을 만족하면, 그것은 당연히 받아 들여질 수 있는 것이다. 그러나 불행하게도, 대부분의 구조설계의 경우에 기준에서 벗어난 설계가 부담되어, 그냥 기준대로 수동적인 설계가 고착화된 것은 부인할 수 없다. 새로운 기술의 개발을 통해 새로운 구조해석법을 확립하였더라도, 또 과거의 기준에 따르지 않아도 충분한 성능을 발휘할 수 있는 구조물을 설계하였더라도, 단순히 과거의 기준에 따르지 았다는 이유만으로 새로운 설계 또는 새로운 시공으로 인증 받지 못한 사례는 너무나 많다. 성능기반설계는 설계방법과 기준을 획일적으로 정하지 않는 것이고, 어디까지나 성능을 확보하기 위해서 사용한 새로운 수단이라도 타당하다면 인정되어야 한다는 것이며, 새로운 아이디어에 의한 기술개발을 방해 하지 않는 것이다.


이하내용 원문참조. 링크 : http://concrete.t.u-tokyo.ac.jp/ja/lectures/kouzou/kouzou2.html

 


  4. 부재 비선형해석의 변형지배작용과 하중지배작용

     1) 내진성능평가와 비선형해석

        - "기존 건축물의 내진성능 평가요령"에 따른 건축물의 내진성능평가는 '예비평가→상세평가(1단계, 탄성해석)→상세평가(2단계, 비탄성해석)'의 3단계 절차가 있습니다.

        - 이중 상세평가(2단계)에서는 비선형해석(=비선형탄성해석=비선형정적해석)으로 실무에서는 통상 푸시오버기법을 사용합니다. 


     2) 푸시오버(Pushover)


        - 푸시오버는 미리 설정한 정적하중을 구조물에서 예상할 수 있는 최대성능점까지 점진적으로 가하여 저항력과 변위 관계를 나타내는 능력곡선을 얻어 성능점을 분석·평가하는 것입니다. 횡하중의 분포를 구조물이 1차모드가 지배적이라는 가정으로 구한 밑면전단력의 수직분포를 사용하기 때문에 기본적으로 고차모드의 영향이 크지 않은 건물(정형, 중층 이하)에 적용합니다.



        - 이하 설명하는 의사횡력, 유효강성, 1·2차부재, 변형·하중지배작용, 다축가진효과, 성능수준결정 등은 이미 상세평가(1단계, 탄성해석)에서 부터 적용되는 내용들이고, 상세평가(2단계, 비탄성해석, 푸시오버)에서도 적용이 유지되는 것 뿐입니다.  

        - 해석시 미리 설정하는 정적하중을 의사횡력(=의사지진력)이라고 하며, V=CSaW로 구합니다. (C=최대비탄성변위와 선형탄성변위의 보정계수, Sa=고려방향의 건물 기본주기에 해당하는 설계응답스펙트럼가속도값, W=고정하중+활하중×25%) C는 모멘트골조인 경우로서 1층 건물은 1.3, 2층은 1.1, 3층이상은 1.0이고, 전단벽 또는 가새골조인 경우로서 1층 건물은 1.4, 2층은 1.2, 3층 건물은 1.1, 4층이상은 1.0이며, 조적조는 모두 1.0을 적용합니다.

        - 철근콘크리트구조는 횡력에 부재균열 발생을 고려하여 모델링시 사용하는 유효강성 기준을 FEMA에서 제시하고 있습니다. 휨강성의 경우는 균열이 없는 벽체는 0.8EcIg, 축력비가 0.5이상인 기둥은 0.7EcIg, 보, 축력비가 0.3이하인 기둥, 균열이 있는 벽체는 0.5EcIg이고, 전단강성의 경우는 모두 0.4EcAw이며, 축강성은 보는 의미가 없고, 기타 모두 1.0EcAg입니다.

        - 다축가진효과는 지진이 어디에서 날지 모르기 때문에, 즉 건물에 지반가속도가 전달이 어디서 맞이할 지 모르기 때문에 건물의 평면 X와 Y좌표방향으로 각각 계산되는 하중효과(변위량)을 섞는 방법이고, 100:30방법과 SRSS방법이 있습니다. 통상의 내진설계절차에서도 적용됩니다. 예를 들면, 건물전체 강성특성이 X축이 강축라고 가정하고, X축방향 변위가 50mm, Y축방향 변위가 10mm라고 한다면, 100:30으로는 [50×100%+10×30%, 10×100%+50×30%]MAX=53mm이고, SRSS로는 √(502+102)=50.99mm가 됩니다. 한 축과 직교하는 축의 최대/최소 변위비가 1.5배 이내이면 SRSS방법이 지배적이고, 1.5배 이상이면 100:30방법이 지배적입니다.

        - 해석에 포함된 모든 부재는 지진력저항의 기여도에 따라, 1차부재와 2차부재로 분류하여 요구성능을 달리 정합니다. 1차부재는 횡력저항부재에 속하여 지진력을 저항하는 부재이고, 2차부재는 중력하중만 지지하고 지진력으로 유발되는 연직하중을 지지 못하는 부재입니다. 1차부재의 요구성능리 당연히 높게 정해져 있습니다.

        - 또한 해석에 포함된 모든 부재는 거동의 종류에 따라, 변형지배작용 부재와 하중지배작용 부재로 분류하여 그 강도 적용, 조합하중, 허용기준을 달리 합니다.

     3) 변형지배작용과 하중지배작용

        - 변형지배작용 부재는 연성거동을 하며, 평균강도(QCE)를 적용하고, 조합하중은 QUD=QG±Q, 허용기준은 QCE≥QUD/m 입니다.

        - 하중지배작용 부재는 취성거동을 하며, 공칭강도(QCN)를 적용하고, 조합하중은 QUF=QG±QE/(C·J) 허용기준은 QCN≥QUF 입니다.

          [ QG : 중력하중에 의한 부재력 및 변형, 지상구조물 Q=1.1(QD+QL+QS), 지하구조물 Q=0.9Q, QD : 고정하중, QL : 설계활하중의 25%이거나 실제 활하중, QS : 유효적설하중, QE : 지진하중에 의한 부재력 및 변형, QUD : 중력하중과 지진하중의 조합하중에 의한 부재력 및 변형, QUF : 중력하중과 지진하중의 조합하중에 의한 거동, C : 의사횡력 산정시 산정되는 보정계수(위 참조), J : 하중전달감소계수로서지진구역I은 2.0, 지진규역II는 1.5로 하고, I.O Level 검토시에는 1.5, 1차부재로서 항복하지 않는 경우는 1.0 ]

     4) 성능수준의 결정

        - 전체구조물의 내진성능판정기준은 지진 후에 부재의 연직하중저항능력을 기준으로 합니다. 전체성능수준은 기능수행(OP Level), 거주가능(IO Level), 인명안전(LS Level), 붕괴방지(CP Level) 등 4가지로 나뉩니다.


이하 내용 참조(한국시설안전공단 자료) 다운 :   



건축구조기술사 시험출제 경향

제108회 1교시 7번 '역량설계법 설명, 이에 따라 설계된 모멘트골조, 중심가새골조, 편심가새골조 에너지소산 위치와 매커니즘'

제106회 1교시 5번 '성능기반설계시 부재 비선형모델을 변형지배작용과 하중지배작용으로 분류하여 설명'

제105회 1교시 1번 '강구조물 설계시 강도한계상태와 사용성한계상태에 대한 설명'

제104회 1교시 5번 'ASD, LSD, LRFD, USD, PBD 영어원문과 우리말용어 기재'

제104회 1교시 13번 '강재의 휨 강도를 산정하기 위한 한계상태를 모두 열거'

제103회 1교시 3번 '강구조 설계에서 강도한계상태설계의 개념 설명'

제103회 1교시 12번 '성능기반설계시 검토할 항목 나열'

제103회 1교시 13번 '구조물 전체의 안전성과, 구성요소의 안정성 확보를 위해 고려사항 5가지 나열'

제101회 1교시 5번 '강구조 한계상태설계법에서 정하는 사용성한계상태의 기준 설명'

제98회 1교시 2번 '안전, 불안전, 안정, 불안정의 개념 설명'

제97회 1교시 3번 '한계상태설계법과 허용응력설계법을 설명'

제95회 1교시 10번 '내진설계의 내진역량설계법 설명'

제92회 1교시 9번 '강구조한계상태에 따라 지붕에 작용하는 하중조합, 주어진 조건에 의한 최대 소요하중 설명'

제90회 1교시 12번 '초고층 건물의 사용성, 안정성, 경제성, 서비스성 설명'

제89회 1교시 5번 '강구조물 사용성한계상태 기준의 근간인 사용성검토가 요구되는 일반적 구조거동 3가지 요약'

제85회 1교시 3번 '구조물 진동응답이 사용성한계상태에 영향을 미치는 경우를 설명, 대책 제시'

제85회 1교시 5번 '강구조한계상태설계법의 하중조합 설명'

제83회 1교시 11번 '강도설계법 하중조합에서 횡력과 고정하중 조합시 고정하중게수를 0.9로 정하는 이유를 설명'

제81회 1교시 6번 '강구조 한상태설계법에서 풍하중이 포함된 하중조합 3가지 기술'

제78회 1교시 13번 '허용응력설계법, 소성설계법, 한계상태설계법의 기본개념을 설명'

제75회 1교시 2번 '구조설계에서 강도감소계수를 사용하는 이유'

제75회 1교시 10번 '소성해석에 의한 소성설계가 탄성해석에 의한 일반설계보다 비경제적인 경우가 많은 이유 설명'

제73회 1교시 13번 '한계상태의 의미와 종류'

제72회 1교시 9번 '성능기반설계법 설명'

제71회 1교시 5번 '철근콘크리트 구조물의 구조설계법의 종류를 비교 설명'

제70회 1교시 2번 'LRFD법에의한 인장재 설계시 강도와 사용성에 대한 구조개념의 요점 설명'

제70회 1교시 10번 '고층구조물의 사용성한계상태 설명'



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