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이중골조시스템의 반응수정계수(R) 산정에 대하여

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  • 하이구조
  • 22-01-07 12:26
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본문

Question :
 
안녕하세요.
60층 건물을 모델링하였는데 내부코어벽체와 외부기둥모멘트골조로 이루어져 있습니다.
구조기준에 의하면
 
2.건물골조시스템
2-n. 철근콘크리트 특수전단벽 R=6
4. 특수모멘트골조를 가진 이중골조시스템
4-j. 철근콘크리트 특수전단벽 R=7
 
둘 중 하나를 선택해야 합니다. 여기서 6.2.4 특수모멘트골조 혹은 중간모멘트골조를 가진 이중골조시스템에 의하면 이중골조시스템에서 모멘트골조는 적어도 설계지진력(밑면전단력)의 25%를 저항할 수 있어야 한다. 라는 기준에 의해 제가 모델링한 건물의 내부코어벽체와 외부기둥모멘트골조가 밑면전단력를 몇% 분담하는지 구하려고 하는데 의문이 들었습니다.
 
제가 해석을 진행한 순서는
1. 고유치해석을 진행하여 고유주기 도출
2. 고유주기를 통해 정적지진하중(Ex, Ey)&반응스펙트럼지진하중(Rx, Ry)입력(보정계수 Cm=1), 반응수정계수 R=6입력 후 해석
3. 해석한 결과를 통해 보정계수 Cm 도출(내진설계기준 7.3.3.5 0.85V/Vt>=1.0)
4. 보정계수 Cm을 입력한 지진하중(Rx, Ry)으로 해석
5. Story shear force ratio를 통해 외부골조와 내부벽체의 밑면전단력 부담비율 확인 => 외부골조의 밑면전단력 분담 25%이상
6. 다시 2번으로 가서 반응수정계수 R=7 입력후 해석후 4번까지 반복
7. Story shear force ratio를 통해 외부골조와 내부벽체의 밑면전단력 부담비율 확인 => 외부골조의 밑면전단력 분담 25%이하
 
이렇게 되었는데 R=7을 써야하는지 R=6을 써야하는 건지 궁금합니다.
아니면 5번까지 진행한 후 외부골조의 밑면전단력 분담이 25%이상이 나왔기 때문에 그냥 R=7을 사용하면 되는 건가요?
 
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Answer :
 
KDS 41 17 00 건축물 내진설계기준, 표 6.2-1 지진력저항시스템에 대한 설계계수에 의하면,
질문의 초고층건물에 해당되는 콘크리트구조물은 시스템의 제한과 높이 제한에 따라 내진설계범주 D인 경우, 다음과 같은 지진력저항시스템을 적용할 수 있습니다.
 
2.건물골조시스템
2-n. 철근콘크리트 특수전단벽 R=6
 
4. 특수모멘트골조를 가진 이중골조시스템
4-j. 철근콘크리트 특수전단벽 R=7
4-k. 철근콘크리트 보통전단벽 R=6
 
5. 중간모멘트골조를 가진 이중골조시스템
5-b. 철근콘크리트 특수전단벽 R=6.5
 
 
상기와 같은 초고층구조물의 지진력저항시스템은 먼저 횡강성 즉 수평변위제어가 가능한 구조시스템을 감안하여 선정됩니다.
 
즉 지진하중에 따른 허용층간변위의 제한과 풍하중에 의한 전체 횡변위의 제한을 만족하는 횡력저항 구조시스템을 감안하여 상기 지진력저항시스템 중 하나를 선정하게 됩니다.
 
그리고 만약 특수모멘트골조 혹은 중간모멘트골조를 가진 이중골조시스템을 선택하였다면,
모멘트골조는 적어도 설계지진력(밑면전단력)의 25%를 저항할 수 있어야 하고, 이중골조 전체의 횡력저항능력은 모멘트골조와 전단벽 각각의 횡력저항능력의 합으로 각각의 횡력저항능력은 그들의 횡강성에 비례하여 발휘되어야 합니다.
 
여기서 모멘트골조가 적어도 설계지진력(밑면전단력)의 25%를 저항할 수 있는지의 검토는 전체 구조체의 모델링을 통하여 검증해 볼 수도 있겠지만, 이것이 여의치 않는 경우에는 모멘트골조만 따로 모델링하여 설계지진력(밑면전단력)의 25%를 부과하여 이들을 저항할 수 있도록 하기도 합니다.
 
 
귀하의 해석순서를 볼 때
 
2번에서 R=6으로 입력 후 해석했다는 것은 지진력저항시스템을 2.건물골조시스템 중 2-n. 철근콘크리트 특수전단벽(R=6)으로 보았다는 것인데, 이 경우에는 거의 대부분의 지진하중을 전단벽이 모두 저항하도록 하는 것으로, 구조해석 모델링 상에서 이에 대한 고려가 필요한 것입니다.
그런데 5번에서 “외부골조의 밑면전단력 분담 25%이상”으로 나왔다면 상기에 대한 고려가 없었다는 얘기입니다.
 
7번에서 R=7로 입력 후 다시 해석했다는 것은 지진력저항시스템을 4. 특수모멘트골조를 가진 이중골조시스템 중 4-j. 철근콘크리트 특수전단벽(R=7)으로 보았다는 것인데, 외부골조의 밑면전단력 분담 25% 이하라면 이중골조시스템의 조건을 만족시키지 못합니다.
따라서 여기서는 횡강성을 조절하거나 별도의 모멘트골조해석을 통하여 골조가 설계지진력(밑면전단력)의 25%를 저항할 수 있도록 해주어야 합니다.
 
 
참고로 “하이구조”유튜브채널 - 동영상 - “콘크리트구조물의 지진력저항시스템”을 통하여 학습해보시기 바랍니다.
 
 
오늘도 좋은 하루 되세요. ^^

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