개념 한 쪽
지진하중은 건물 전체에 작용하는 힘을 바닥면의 전단력으로 바꾸어 설계한다. 건물의 무게와 주기, 중요도와 지반 조건이 힘의 크기를 정한다. 등급에 따라 허용하는 층간변위도 달라진다.
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출제기준 단원 「지진하중 산정」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 허용 값 확인 | 1 | 내진 특등급 허용층간변위 고르기 |
| 계수 연결 | 1 | 지진지역과 지역계수 연결 고르기 |
| 크기 비교 | 1 | 밑면전단력이 가장 작은 구조물 고르기 |
등가정적해석법은 밑면전단력으로 지진하중을 나타낸다. 밑면전단력은 유효건물중량에 지진응답계수를 곱해 구한다. 지진응답계수는 설계스펙트럼가속도, 중요도계수, 반응수정계수, 고유주기로 정해진다. 가스트영향계수는 풍하중 계산에 쓰이는 계수이므로 지진응답계수와 관계가 없다.
밑면전단력의 크기는 중량에 비례하고 주기에 반비례한다. 중량이 작고 주기가 긴 구조물이 밑면전단력이 가장 작다. 지진구역계수는 지역에 따라 달라져 지진구역 I은 0.11g, 지진구역 II는 0.07g로 정해진다. 중요도계수는 구조물의 기능과 피해 규모에 따라 차등 적용하며, 병원 같은 응급의료시설이 가장 높은 등급을 받는다.
내진설계는 연성 거동을 확보하는 방향으로 한다. 기둥이 먼저 파괴되는 것보다 보가 먼저 파괴되도록 유도하고, 접합부가 파괴되는 것보다 부재 중간이 파괴되도록 유도한다. 허용층간변위는 내진등급에 따라 다르며, 특 등급은 층고의 0.010배, I등급은 0.015배다.
지진에 대응하는 기술도 구분한다. 제진은 댐퍼로 에너지를 소산하는 방식이라 보수 비용과 공사 규모가 커서 소형 건물보다 대형 구조물에 적합하다. 내진보강은 강도와 연성, 감쇠를 높이는 것이 목적이며, 중량을 늘리면 지진력이 커져 오히려 불리하다. 지진의 절대적 크기는 규모로 나타내고, 관측 지점의 흔들림 정도는 진도로 나타낸다.
지진하중 문제는 계수와 등급을 뒤바꾼다. 지진응답계수에 가스트영향계수를 넣거나, 밑면전단력이 주기에 비례한다고 하면 틀리다. 특 등급의 허용층간변위를 0.015로 두거나 I등급을 0.010으로 두는 선지도 함정이다. 내진보강에서 중량을 늘리는 것이 유리하다고 하거나, 규모와 진도를 같은 개념으로 설명하는 것도 어긋난다.
다음 중 내진 특 등급 구조물의 허용층간변위는? (단, hsk 단는 x 층층고)
정답 ② · 내진 특 등급 구조물의 허용층간변위를 묻는 문제이다. 건축구조기준에 따르면 내진등급별 허용층간변위각은 특등급 0.010hsx, 1등급 0.015hsx, 2등급 0.020hsx로 규정된다.
내진특급 구조물의 허용층간변위각은 1/100(0.010)이므로 0.010 hsx가 정답이다.
우리나라 지진지역 및 이에 따른 지역계수(A)값이 바르게 연결된 것은?
정답 ① · 이 문제는 구 내진설계 기준에 근거한 것으로, 과거 한국의 지진구역별 지역계수 A값을 묻는 문제입니다. 기존 기준에서 지진지역 1의 A값은 0.11, 지진지역 2의 A값은 0.07로 규정되어 있었습니다.
구 내진설계 기준에서 지진지역 1의 지역계수 A는 0.11, 지진지역 2는 0.07로 규정된다.
다음 중 등가정적해석법을 사용하여 밑면전단력을 산정하는 경우, 밑면전단력의 크기가 가장 작은 구조물은?
정답 ④ · 등가정적해석법에 의한 밑면전단력(V)은 'V = Cs × W'로 계산됩니다. 여기서 W는 건물의 유효 중량이며, Cs는 지진반응수정계수로서 건물의 고유주기(T)에 반비례하는 경향이 있습니다.
밑면전단력은 중량에 비례하고 주기에 반비례하므로 중량 작고 주기 긴 구조물이 최소이다.
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