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2022-03-08 [RE] 기둥 상/하부 공칭소성휨강도에 상응하는 전단력 = 계산된 전단력

작성자 : 정지훈

(2022-10-07)

조회수 : 1011

안녕하세요

저는 동양구조의 정지훈 소장입니다.

질문1-1,1-2

만약 기둥이 전단파괴가 된다면, 건물의 거동에 치명적인 문제가 발생하게 됩니다.
특수모멘트골조(중간모멘트 골조도 비슷한 개념을 적용하나 항복강도 기준으로 전단력을 산정함)는 [기둥 상/하부 공칭소성휨강도에 상응하는 전단력](간단히 “계산된 전단력”이라 함)으로 기둥 전단설계를 하도록 되어 있습니다.
이 개념은 소성힌지가 발생하기 전까지는 전단파괴가 절대로 발생하지 않도록 하는 개념입니다. 따라서 굳이 층전단력까지 추가할 필요가 없습니다. 해당식으로 전단력을 계산을 했다면 기둥이 버틸 수 있는 최대 전단력까지 고려된 것으로 보면 됩니다.

물론 층전단력도 확인하여야 합니다. p502에 보시면 “두 개의 전단력은 해석에서 계산된 값보다 크다”라는 문구를 확인하시면 됩니다. 물론 계산된 값이 층전단력보다 작으면 층전단력을 반영해야 합니다. 그러나 현실적으로 그런 경우는 거의 발생하지 않습니다.

*참고) 계산이 복잡한 관계로 실무에서는 소성휨강도 대신에 [수직하중에 의한 전단력 + 지진하중에 의한 전단력 x 초과강도계수]를 적용하기도 합니다.

질문2.
질문1과 동일한 답변입니다. 층전단력을 추가할 필요가 없습니다. 실무에서는 벽체를 삭제한 해석 모델에서 지진하중의 25%만 하중을 가하여 기둥 전단력을 확인하고, 이 전단력이 계산된 전단력보다 작은 것만 확인합니다.

질문3.
층전단력이 맞습니다. 다층 골조 해석을 하여 S.F.D에서 나온 전단력으로 설계를 합니다. 해당 개념은 층전단력과 상응합니다.


================== 원본글 내용 ==================

 

 

 

안녕하세요.
건축구조를 공부하고 있는 학생입니다.

내진파트에서 궁금한 것이 있어 아래와 같이 질의 드립니다.

콘크리트구조 학회기준 예제집(2020) 기준으로 질문을 드리는 점 양해 부탁드립니다...
위 예제집의 17절에 12층 골조-전단력 건물의 내진설계 예제가 제시되어 있습니다. (17.1~17.5 까지 동일 조건)

p.485에 해당 건물은 N-S 방향으론 이중골조(특수구조벽 + 특수M골조)
E-W 방향으론 특수M골조 라고 되어있네요.

예제 17.3에는 이 건물의 E-W 방향의 기둥을 설계하는 예제입니다.
여기서 p.501에 보면... 기둥 전단설계 시, 아래의 문구가 있습니다.

"기둥에 대한 전단설계는 횡력에 대한 해석으로부터 얻어진 계수전단력에 근거한 것이 아니다..."

기둥의 상하부의 휨강도에 상응하는 전단력으로 기둥을 설계하는 컨셉에는 이해했습니다.

질문1-1.
그런데 기둥의 경우 계수전단력은 아예 무시하는 것인가요? E-W 방향이라면 골조가 모든 지진하중을 저항해야 하는데, 각 층에 작용하는 층 전단력은 누가 저항해주는 것이죠?

질문1-2.
제가 생각하기엔 아래처럼 구해야 할 것 같은데.. 이게 맞을까요?
기둥의 소요전단력 = 기둥 상/하부 공칭소성휨강도에 상응하는 전단력 + 층전단력(누적값) 을 기둥의 횡강성비로 분배한 전단력(강한격막 가정)

질문2.
만약 N-S 방향으로 다시 고려한다면, 이중골조로 지진을 저항합니다.
이 경우, 최소 25%이상의 밑면전단력을 골조가 저항해줘야 하는데, 이 경우도 기둥에 작용하는 궁극적인 전단력 계산은 어떻게 되는것이죠?

제가 생각하기엔,
기둥의 소요전단력 = 기둥 상/하부 공칭소성휨강도에 상응하는 전단력 + 밑면전단력의 25%에 의한 층전단력(누적값) 을 기둥의 횡강성비로 분배한 전단력(강한격막 가정)

질문3.
제가 아직 실무는 하고 있지 않아, 궁금한 것이 있습니다.
어떤 사람은 층 지진력(Fx) 을 해당 층의 전단벽 혹은 수직요소의 소요강도(외력)라고 하고, 어떤 사람은 층 전단력(Vx, 누적값)이 소요강도라고 합니다.
제가 생각하기엔 역학적으로 봐도 전단벽이나 기둥의 계수전단력을 층 전단력(Vx, 누적값)을 기준으로 설계해야 맞는 것 같은데... 어떤 하중을 적용해야 하나요?

기준에서는 지진에 의한 수평비틀림모멘트를 적용할 시엔 편심거리에 "층전단력" 을 곱하라고 명확하게 명시되어 있네요..  (KDS 41 17 00 7.2.6.4)
그리고 예제 17.6을 보면 전단벽 설계 시, 문제조건에서 계수전단력 Vu = 3600kN 이라고 나와있는데, 이거 아무리 봐도 층지진력이 아닌 층전단력 같은데... ㅠㅠ