기능
- 지진해석을 수행하기 위한 데이터를 입력합니다. 지진해석은 응답스펙트럼해석과 정적지진해석이 있습니다.
호출
메인 메뉴에서 [해석] 탭 > [하중설정] 패널 > [기본하중설정] > [지진하중] 탭
입력
해석방법
지진해석의 종류를 지정합니다.
지진해석에는 동적해석법(RS)과 등가정적해석법이 있습니다. (기본값 : 동적해석법(RS) )
적용방법
지진해석은 동적해석법(RS)과 등가정적해석법 중 하나만 선택가능합니다.
각 해석법의 특징은 다음과 같습니다.
* 동적해석법(RS)
- 가장 손쉽게 수행할 수 있는 동적 지진해석 방법입니다.
- 해석과정
- 다자유도 시스템을 여러 개의 단일자유도 시스템으로 변환합니다.
- 변환된 단일자유도 시스템에 대하여 수치해석적인 방법으로 변위, 속도, 가속도의 최대 응답치를 구합니다.
- 계산된 모드별 최대 응답치를 조합하여 해석결과를 산출합니다.
* 등가정적해석법
- 정적지진해석은 규준에서 정의하는 방법으로 하중을 생성하여 층별로 하중을 부과합니다.
입력방법
스펙트럼 데이터 또는 지진하중 생성 방법을 지정합니다.
하중기준에 따른 방법과 사용자 직접입력방법이 있습니다. (기본값 : 하중기준)
적용방법
응답스펙트럼해석의 경우
- 규준에 따른 자동생성방법을 사용하면 스펙트럼 데이터를 간편하게 생성할 수 있습니다.
- 사용자 직접입력방법은 이미 만들어진 스펙트럼 파일을 불러들이거나, 테이블 형식으로 직접
입력할 수 있습니다.
- 이미 만들어진 스펙트럼 파일을 불러들이는 경우 직접입력 라디오버튼을 누르고 불러오기 버튼을
눌러 SGS 형식이나 SPD 형식으로 저장된 파일을 불러들입니다.
등가정적지진해석의 경우
- 규준에 따른 자동생성방법을 사용하면 정적지진하중을 간편하게 생성할 수 있습니다.
- 사용자 직접입력방법에서는 하중조건만 생성되며, 실제하중은 생성된 하중조건에 대해 절점하중 형태로
직접 입력해야 합니다.
설계스펙트럼 정보
단주기 및 1초 주기 스펙트럼 가속도 산정을 위한 변수들을 입력합니다.
하중기준 : 스펙트럼 데이터나 정적지진하중 생성을 위한 건축물 내진설계기준 KDS 41 17 00 을 제공합니다.
설계 스펙트럼 가속도
- 지진구역
- 유효지반가속도는 지진구역으로부터 아래 표를 이용하여 자동으로 산정된다.
- 상세 지진재해도를 이용하여 결정한 유효지반가속도 S는 아래 표를 이용하여 결정한 값의 80% 이상이어야 한다.
| 지진구역 | 행정구역 |
유효지반가속도 S |
| 1 | 지진구역 2를 제외한 전 지역 | 0.22 |
| 2 | 강원도 북부, 제주 | 0.14 |
- 지반 종류
Period Coef. (CU) : 주기 상한 계수
- Sd1 의 값에 따라 다음 표를 이용하여 직선 보간하여 자동으로 산정된다.
| Sd1 | Cu |
| 0.4 이상 | 1.4 |
| 0.3 | 1.4 |
| 0.2 | 1.5 |
| 0.15 | 1.6 |
| 0.1 이하 | 1.7 |
Fa : 단주기 지반 증폭계수
- 지반증폭계수(Acceleration-based site coefficient).
유효지반가속도와 지반종류로부터 아래 표를 이용하여 자동으로 산정된다.
- 직접 입력할 경우에는 아래 표를 이용한 값의 80% 이상이어야 한다.
- S의 중간값에 대해서는 직선보간한다.
| 지반종류 | 지진지역 | ||
| S ≤ 0.1 | S = 0.2 | S = 0.3 | |
| S1 | 1.12 | 1.12 | 1.12 |
| S2 | 1.4 | 1.4 | 1.3 |
| S3 | 1.7 | 1.5 | 1.3 |
| S4 | 1.6 | 1.4 | 1.2 |
| S5 | 1.8 | 1.3 | 1.3 |
Fv : 주기1초의 지반 증폭 계수
- 지역 계수와 지반종류로 부터 아래 표를 이용하여 자동으로 산정된다.
- 직접 입력할 경우에는 아래 표를 이용한 값의 80%이상이어야 한다.
- S의 중간값에 대해서는 직선보간한다.
| 지반종류 | 지진지역 | ||
| S ≤ 0.1 | S = 0.2 | S = 0.3 | |
| S1 | 0.84 | 0.84 | 0.84 |
| S2 | 1.5 | 1.4 | 1.3 |
| S3 | 1.7 | 1.6 | 1.5 |
| S4 | 2.2 | 2.0 | 1.8 |
| S5 | 3.0 | 2.7 | 2.4 |
Sds : 단주기 설계 스펙트럼 가속도
- 지역계수와 지반증폭계수로부터 자동으로 산정된다.
SDS = (2/3)*S*2.5*Fa
Sd1 : 주기1초의 설계스펙트럼 가속도
- 지역계수와 지반증폭계수로부터 자동으로 산정된다.
SD1 = (2/3)*S*Fv
내진등급
중요도 계수는 내진등급에 따라 자동으로 설정됩니다.
| 내진등급 | 특 | Ⅰ | Ⅱ |
| 중요도 계수 | 1.5 | 1.2 | 1.0 |
내진 등급에 따라 층간변위각 그래프와 연동되어 결과가 출력됩니다.
내진 설계 범주
- 단주기 설계 스펙트럼 가속도(Sds), 주기 1초 설계스펙트럼 가속도(Sd1), 내진등급에 따라 단주기 및 주기1초
에서의 내진설계범주가 각각 자동으로 산정된다.
- 최종적인 내진설계범주는 단주기 및 주기 1초에서의 설계스펙트럼에 따른 내진설계범주 중 불리한 값을 취한다.
- 단주기 설계스펙트럼가속도(Sds)에 따른 내진설계범주
| Sds 의 값 | 내진등급 | ||
| 특 | Ⅰ | Ⅱ | |
| 0.50g ≤ Sds | D | D | D |
| 0.50g ≤ Sds ＜ 0.50g | D | C | C |
| 0.50g ≤ Sds ＜ 0.33g | C | B | B |
| Sds ＜ 0.17g | A | A | A |
- 주기 1초 설계스펙트럼가속도(Sd1)에 따른 내진설계범주
| Sds 의 값 | 내진등급 | ||
| 특 | Ⅰ | Ⅱ | |
| 0.50g ≤ Sds | D | D | D |
| 0.50g ≤ Sds ＜ 0.50g | D | C | C |
| 0.50g ≤ Sds ＜ 0.33g | C | B | B |
| Sds ＜ 0.17g | A | A | A |
: 구조물의 주축 방향
: 구조물의 주축 방향 + 90
대화상자 좌측의 입력란에 주기와 스펙트럼값을 사용자가 직접 입력합니다. 위와 같이 입력된 스펙트럼함수는 주기에 대한 스펙트럼값을 그래프로 처리 하므로, 그 형태를 쉽게 파악할 수 있습니다. 응답스펙트럼해석에서는 구조물의 고유주기에 해당하는 스펙트럼함수 값을 선형 보간하여 사용하기 때문에 스펙트럼곡선의 곡률이 급격히 변화하는 부분에 대해서는 여러 구간으로 나누어 조밀한 스펙트럼값을 갖도록 하는 것이 바람직하고, 스펙트럼함수의 주기범위는 구조물의 고유주기를 모두 포함하도록 하여야 합니다.
* 입력 스펙트럼데이터 종류
입력할 스펙트럼데이터의 종류를 지정합니다.
일반가속도 : 가속도스펙트럼을 중력가속도로 나눈 스펙트럼
가속도 : 가속도스펙트럼
속도 : 속도스펙트럼
변위 : 변위스펙트럼
* 조정증감계수 : 스펙트럼데이터의 증감계수를 입력합니다. 스펙트럼 데이터가 입력된 상태에서 입력 스펙트럼 데이터
종류를 변경하면, 변경된 단위에 따라 입력된 데이터가 자동으로 변경되지 않고, 적용형식만 변경
됩니다. 따라서 단위계변경에 따른 증감량을 증감계수로 입력하면 스펙트럼 데이터를 모두 변경해
야 하는 번거로움을 줄일 수 있습니다.
최대가속도값 : 사용자가 원하는 최대가속도 값을 입력하여 입력된 값에 따라 응답가속도를 Scale up 또는 down 시킵니다.
* 중력가속도
중력가속도를 입력합니다.
* 감쇠비
스펙트럼데이터에 적용된 감쇠비입니다.
* 그래프옵션
그래프를 축방향별로 대수척도(Log Scale)로 표현할 것인지 여부를 지정합니다.
* 설명
스펙트럼데이터를 설명하는 간단한 설명문을 입력합니다. 기본값으로 스펙트럼 데이터의 생성시 적용된 지반계수,
지역계수, 중요도계수, 반응수정계수 등이 표현됩니다.
응답스펙트럼 하중정보
모드 조합 방법
응답스펙트럼 해석시 모드별로 수행된 해석 결과를 조합하는 방법으로,
SRSS (Square Root of the Sum of the Squares)방법과
CQC (Complete Quadratic Combination) 방법을 제공합니다. (기본값 : SRSS)
적용방법
- 응답스펙트럼 해석은 모드별로 구분하여 해석을 수행하므로 최종적으로 모드별 해석결과를 조합해야 합니다.
- 조합방법에 따라 결과가 다소 차이가 발생할 수 있으므로 구조물의 특성에 적합한 방법을 선정해야 합니다.
- SRSS 방법은 계산은 간편하나 모드들이 근접할 경우 조합결과가 과대 또는 과소평가 되는 경향이 있습니다.
특히, 비틀림효과가 큰3차원 해석에서 큰 오차를 나타냅니다.
- CQC 방법은 SRSS 방법의 단점을 보완하고 있습니다. 이 방법은 모드간 확률적인 상관도를 고려하므로 근래에
사용이 늘고 있습니다.
지진력 저항시스템
R : 반응수정계수
Ω0 : 시스템 초과강도계수
Cd : 변위증폭계수
선정
지진력저항시스템에 대한 설계계수
KDS 41 17 00 <표 6.2-1="6.2-1"> 지진력저항시스템에 대한 설계계수
직교효과 고려
하중방향과 직각 방향의 하중도 동시에 고려할지 여부를 지정합니다.
100:30 : 한 방향 지진하중의 100%와 직각방향 하중의 30%에 대한 하중효과의 절대값을 합하여 구합니다.
SRSS(Square Root of Sum of Square) : 직교하는 두 방향의 하중 효과의 100%를 제곱합제곱근(SRSS)방법으로 조합합니다.
"KDS41 17 00 : 2022 8.3.1" 참조
8.1.3 지진하중의 방향
8.1.3.1 내진설계범주‘B’
설계지진력은 각 부재에 가장 큰 하중효과가 발생하는 방향으로 적용한다. 이러한 규정은 지진력을 직교하는
임의의 두 방향으로 각각 작용시켰을 때 만족하는 것으로 간주한다.
8.1.3.2 내진설계범주‘C’
8.1.3.1의 규정을 만족하여야 하며, 특히 <표5.3-1>에 규정된 평면비정형 유형H-5에 해당하는 구조물의
설계부재력은 다음의 두 가지 방법 중 한 가지 방법을 이용하여 결정한다.
(1) 한 방향 지진하중 100%와 그에 직교하는 방향의 지진하중 30%에 대한 하중효과의 절대값을 합하여
구하되, 두 가지 조합 중 큰 값을 택한다.
(2) 직교하는 두 방향 하중효과의 100%를 제곱합제곱근(SRSS)방법으로 조합한다.
8.1.3.3 내진설계범주‘D’
구조물의 설계부재력은 다음의 두 가지 방법 중 한 가지 방법을 이용하여 결정한다.
(1) 한 방향 지진하중 100%와 그에 직교하는 방향의 지진하중 30%에 대한 하중효과의 절대값을 더하여,
두 조합 중 큰 값을 택한다.
(2) 직교하는 두 방향 하중효과의 100%를 제곱합제곱근(SRSS)방법으로 조합한다.
주축 자동 설정
구조물의 주축을 자동으로 설정할지 여부를 지정합니다
응답스펙트럼해석은 지진하중의 방향에 따라 해석결과가 달라진다. 이때, 각 방향의 반력합이 가장 크게 나타나는 방향을 주축방향이라고 합니다.
주축을 자동으로 찾아서 이에 대한 응답스펙트럼 해석을 수행합니다.
주축 방향과 더불어 주축의 직각 방향의 지진하중도 내부적으로 자동으로 생성합니다.
* 최대 반력법 : 특정 하중방향으로의 반력합이 가장 큰 경우를 고려하는 방법
* 최대 변형 에너지법 : 특정 하중방향으로의 변형 에너지합이 가장 큰 경우를 고려하는 방법
우발 편심 고려
응답스펙트럼 하중 자동계산시 우발편심 모멘트 고려여부를 선택합니다
우발편심 거리는 하중방향과 수직방향 건물폭의 비율만 입력 받고, 실제 우발편심 거리는 층별 및 하중 방향별로 자동 계산합니다.
자동산정 : 평면치수에 대한 백분율로 입력하여 자동으로 편심거리를 입력합니다.
직접입력 : 편심거리를 사용자가 직접 입력합니다.
등가정적해석법
등가정적하중정보
기본주기
하중방향별 건축구조물의 기본주기를 입력합니다.
기본값은 건물의 폭과 높이 및 층수로 결정되는 자동 계산되는 주기를 이용합니다.
적용방법
기본주기는 밑면전단력 계산시 사용됩니다.
자동 계산을 check off 하면 우측의 버튼이 활성화 되고 버튼을 누르면 아래와 같은 대화상자가 나타납니다.
hn : 건물의 높이
N : 건물의 층수
Ac : 철근콘크리트 전단벽 구조일 경우 1층에서 지진하중 방향에 평행한 전단벽의 전단 단면적과 전단벽의
길이로부터 구해지는 값
기본주기 생성식은 다음의 다섯가지가 있습니다.
| 방법 | 근사고유주기 생성식 | 구조형식 |
| 1 | 철근콘크리트 모멘트골조 | |
| 2 | 철골 모멘트골조 | |
| 3 | 철골편심 가새골조 및 철골좌굴방지 가새골조 | |
| 4 | 철근콘크리트 전단벽구조, 기타골조 | |
| 5 | 철근콘크리트와 철골모멘트저항골조에서 12층이하이고 최소 층고 3m이상 |
하중방향과 하중직각방향의 기본진동주기 생성식을 선택한 후, 건물의 높이나 폭 및 층수를 입력하고 OK 버튼을
누르면 각 방향별 기본진동주기를 자동으로 계산합니다.
건물의 높이, 폭, 층수는 자동으로 제시됩니다.
특히, 건물의 폭은 하중방향에 따라 자동으로 변경됩니다. 사용자는 제시된 값들을 수정하여 사용할 수 있습니다.
해석 주기 고려 : 지진하중 적용시 약산식에 의한 근사고유주기를 해석 주기로 사용할지 여부를 체크합니다.
check on : 해석에 의한 고유주기가 사용됩니다.
check off : 약산식에 의한 고유주기가 사용됩니다.
추가하중
자동으로 생성되는 하중 이외의 사용자가 개별로 지정하는 별도의 추가하중
적용방법
추가하중은 층별로 입력합니다.
추가하중은 자동생성 하중과 동일 위치에 더해집니다.
하중방향 및 이의 직각방향으로 추가하중을 동시에 생성할 수 있습니다.
층별 추가하중의 입력 및 수정 방법은 다음과 같습니다.
추가하중을 신규로 입력하거나 수정하는 경우 :
층 셀을 클릭하여 추가하중을 입력할 층을 선택합니다.
하중방향과 하중직각방향의 추가하중을 입력하고 확인버튼을 누릅니다.
기존에 하중이 입력된 층에 대해 본 작업을 수행하면 기존 데이터가 덮어씌어 집니다.
입력된 추가하중을 삭제하는 경우 :
층별 추가하중 목록표에서 삭제할 하중을 선택하고 “Delete” 키를 누릅니다.
비틀림 증폭계수
비틀림 증폭계수를 층별로 입력합니다.
Torsional Amplification Factor : "최대변위"/"1.2*건물 각 모서리 변위의 평균"값을 제곱한 값
KDS 41 17 00 : 2022 7.2.6.5 "비틀림의 동적증폭" 참조
지진하중 개요
자동으로 생성된 지진하중을 확인하는 기능입니다. (본 기능은 후처리 모드에서 사용가능합니다.)
하중방향별 층지진력, 층전단력, 전도모멘트를 확인할 수 있습니다.