이중골조시스템

START 서브노트 문제:

이중골조시스템

• 정의
• 특징
• 하중의 분담
• 설계방법

정답:

정의

• 횡력의 25% 이상을 부담하는 연성모멘트골조가 전단벽이나 가새골조와 조합되어 있는구조방식
• 이중골조시스템은 골조와 전단벽으로 구성된 시스템으로 중력하중은 골조(Frame)가 대부분을 지지하고, 횡력은 전단벽(Wall)이 지지하는 시스템으로 골조는 횡력의 25%를 지지할 수 있도록 설계되는 시스템이다.

시스템의 특징

• 반드시 완전한 공간 골조를 이루어 중력하중을 저항 → 전단벽이 없어도 지지할 수 있게 기둥설치(경계요소 설치)
• 횡하중에 의한 전단벽 파괴 시 수직하중을 지지할 있는 골조가 반드시 필요
• Main Shock(본진)에 대해서는 먼저 전단벽이 저항을 하고, 추후에 닥치는 여진에 대해서는 파괴되지 않고 남아있는 골조가 마지막까지 저항을 해야 한다.
• 특수모멘트 골조와 중간모멘트 골조를 가진 이중 골조 시스템으로 분류

하중의 분담

• 두 개의 횡력저항 하위 시스템(모멘트 저항골조, 전단벽)은 강성에 비례해서 설계 전단력을 분할 하여 저항한다.
• 설계 밑면 전단력의 25% 이상을 모멘트 골조가 저항할 수 있어야 한다.
• 각 건물의 바닥 다이아프램은 강체로서 횡하중이 작용할 경우 강한 격막 작용을 통해 각층 전단벽과 모멘트골조는 함께 거동하는 상호작용을 하게된다. 이때 전단벽은 하부층에서 발생하는 골조의 횡변위를 감소시키고, 골조는 상부층에서 발생한 전단벽의 횡변위를 감소시키는 역할을 함.
• 여기서 25%는 여진에 대해 저항할 수 있는 구조물의 여력이며, 수직하중에 저항할 수 있도록 경계요소(Boundary Element)를 설치하여 공간골조를 이루어야 한다.
• 전단벽에 작용하는 응력이 0.1$f_{ck}$를 초과하는 경우 전단벽에 별도의 기둥을 배치하여야 한다.

요건에 적합하지 않을 경우

• 이중골조 시스템의 요건에 적합하지 않을 경우, 즉 중간모멘트 골조(연성모멘트골조)가 독립적으로 설계지진력의 25%를 받지 못하는 경우에는 건물골조시스템으로 설계할 수있다.
• 건물골조시스템 설계시 연성모멘트골조(중간모멘트골조)를 적용할 경우에는 지진하중의 100%를 전단벽이나 가새골조 등의 횡력시스템이 모두 저항하도록 설계할 필요는 없다.
• 다만, 건물골조시스템에서 보통 모멘트 골조로 설계하는 경우는 설계지진력의 100%를 횡력저항시스템이 저항하도록 설계되어야한다.
• 일정 이상의 변형능력을 갖도록 연상상세설계가 되어야하며, 철근콘크리트 중간모멘트골조의 연성상세는 내진설계 특별고려사항을 따라야 한다. 그렇지 않을 경우에는 보통모멘트골조로 취급한다.

설계방법

1. 해석모델 1
   • 모든하중에 대해 설계하는 이중골조시스템
2. 해석모델 2
   • 지진력을 25%로 적용한 모든 하중에 대해 설계(콘크리트 전단벽을 제외한 대신 전단벽 테두리 절점에 경계요소인 기둥을 넣어 해석 → 추후 벽체 경계부분에 경계요소 요구강도만큼 기둥식 배근으로 처리
   • 골조와 전단벽 사이에 경계요소를 넣어야 하는데 이 경계요소는 원래는 벽체 자중과 일정 부담하중을 받을수 있는 기둥을 넣어야 하는데, 대부분 전단벽이 코어라서 코어에는 건축에서 기둥을 설계에 반영안하므로 실제 설계 상세에는 벽체 단부를 등가 기둥으로 가정하여 기둥식 배근하고 폐쇄형 횡보강근을 배근

• 두 모델 중 최대부재력으로 부재를 설계한다.

END