[Q&A] 비구조요소 수평설계지진력 산정식
작성자 : k2k
(2024-12-20)
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비구조체 내진설계 시 등가정적 수평설계지진력 산정식 관련하여 질의 드립니다. Q1) 건축구조기준의 건물 지진응답계수 Cs값 산정식과 비교해보면 '0.4 x ap' 값이 들어가 있는 것이 다릅니다. 이 중 '비구조요소의 증폭계수' ap값은 강체요소와 단단히 부착된 경우 '1'이며, 유연한 요소와 유연하게 부착된 경우 '2.5'를 사용한다고 해설에 나와있습니다(KDS41 17 00 : 2019, 건축물 내진설계기준 및 해설_표 18.4-1 하단 note a.) 그런데 '표 18.4-1 기계 및 전기 비구조요소의 설계계수' 표에 보면, 여러 기계설비들의 증폭계수 값이 '1' or '2.5'로 정의되어 있는데, 이것은 기계설비가 강체와 단단히 부착되었는지 아닌지에 따라 결정되어야 하는 것 아닌지요? 예를 들면, 표에서는 공조기나 냉난방장치는 증폭계수가 2.5로 나와있는데, 실제로는 콘크리트 패드에 취성앵커로 단단히 부착된 경우는 '1.0'을 사용해야 하는 것 아닌지요? A1) 맞습니다. ap는 바닥면을 기준으로 비구조요소의 지진응답이 증폭되는 것을 나타냅니다. 고정의 정도에 따라 1 또는 2.5값을 사용하며, 엔지니어가 판단하여 이 값을 1보다 크고 2.5보다 작게 조절할 수 있습니다. Q2) 수평설계지진력 산정 시 반응수정계수 Rp를 사용하게 되어있는데, 설비와 같은 비구조체의 수평설계지진력을 산정하는 이유는 설비가 존재하는 층의 층가속도와 설비질량과의 곱으로 산정된 지진력을 설비지점 마운트나 설비의 하중이 전달되는 지지부재 검토에 활용하기 위해서라고 이해합니다. 특히 내진특등급의 기능수행수준에 필요한 필수설비임을 감안하여 보수적으로 보면 반응수정계수로 나누지 않고 수평지진력을 산정해야 하는 것 아닌가라는 근본적 의문이 듭니다. 건물 설계시에는 건물의 비선형거동에 따른 에너지소산을 고려하면서도 탄성영역에서 계산하고자 건물 구조특성에 기반한 반응수정계수를 사용하여 지진력을 저감시키지만, 비구조체의 경우 설비 내부가 어떻게 구성되어 있고, 질량중심에서 유발된 수평지진력이 어떤 하중경로를 거쳐 마운트로 전달되는지 모르는 상황에서 단지 판금으로 만든 공조기나 팬은 판금외피가 변형하는 에너지소산이 크니 6이나 되는 큰 반응수정계수를 일괄로 사용하는 것이 적정한지 의문이 듭니다. 이에 대한 의견은 어떠신지 여쭙습니다. A2) - 네. 공갑합니다. 설비가 일반적인 조건에서 설치된 경우에는 설계기준에서 제시한 Rp값을 적용합니다. 이 값은 경험적 데이터와 과거 지진 사례를 통해 (설비의 비선형거동과 에너지소산을 고려하여) 제안된 것입니다. 그러나, 이 값이 설비의 실제 거동을 과소평가할 수 있는지 검토해야 합니다. 특히, 내진특등급 설비와 같은 중요 설비 또는 기능유지가 중요한 설비에 대해서는 Rp값을 1.0로 적용하여 보수적으로 설계하는 것이 합리적일 수 있습니다. 설비 설계 시 보수적인 접근법이 적용된다면 비용 상승이 불가피하겠지만, 이는 중요 설비의 기능유지를 위해 타당한 선택일 수 있습니다. 설비의 중요도와 기능성 등을 고려하여 중요 설비에 대해서는 단순히 설계기준에서 제시된 일반적인 Rp값을 사용하는 것보다 엔지니어의 판단을 반영하고 그 근거를 통해 그 값을 선정하는 것이 합리적일 수 있습니다. |