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한계세장비 Limit Slenderness Ratio

아래의 식은 부재의 유효좌굴길이가 kl인 경우의 탄성좌굴하중으로서 오일러 좌굴하중이라고도 합니다. 이 식은 강재가 탄성범위 내에 있을 때 성립되며 축하중이 증가하여 기둥의 응력이 탄성범위를 벗어나면 그대로 적용할 수 없으며 이러한 경우의 불안정 현상을 비탄성좌굴(inelastic buckling)이라고 합니다. 압축재는 세장비의 크기에 따라서 탄성좌굴 또는 비탄성좌굴을 일으키는데 그 세장비를 한계세장비라고 합니다.

허용층변위각 Allowable Story Drift Angle

Story drift란 층간 변위를 뜻합니다. 따라서 allowable story drift angle 은 허용 층간변위각이 됩니다.

KDS 41 17 00(건축물 내진설계기준) 7.2.8.1에서 “층간변위 Δ 는 주어진 층의 상,하단 질량 중심의 횡변위 차이로서 산정한다.”라고 나와있습니다.

표 8.2-1 허용층간변위

이 기준에서는 구조물의 비탄성 변형능력을 고려하여 지진하중을 저감시킬 수 있도록 허용하고 있습니다. 그러나 과도한 비탄성 변형은 구조물의 하중재하능력을 감소시키며, 또한 P-Δ효과에 의한 구조물의 붕괴를 일으킬 수 있습니다. 따라서 이 조항에서는 구조물의 내진등급에 따라 층간변위를 제한하고 있습니다.

활하중 Live Loads

활하중(live loads)은 그 크기와 작용 위치가 변하게 됩니다. 이는 일시적으로 구조물에 위치한 물체의 무게, 움직이는 차량, 자연에 의한 힘들에 의해 발생할 수 있습니다. 시방서에 명시된 최소 활하중은 구조물에 미치는 영향에 대해 경험과 연구 결과로부터 결정됩니다. 일반적으로, 이런 하중들은 과도한 변위나 갑작스런 과재하로부터 보호될 수 있는 허용치를 포함하고 있습니다.

건물의 바닥은 설계 목적에 맞는 등분포 활하중(Uniform Live Loads)을 받는다고 가정됩니다. 이 하중은 일반적으로 지역, 주, 국가의 규정에 의해 표로 만들어져 있습니다. 미국토목학회(ASCE)의 7-05 규정에 최소 활하중의 대표적인 예가 나와있는데 이 활하중은 긴급상황에 따른 과하중의 발생 가능성, 시공하중, 그리고 진동에 대한 사용성 문제에 대한 어느 정도의 예방책까지 포함된 것입니다. 등분포 하중과 더불어 어떤 규정에서는 손수레, 자동차 등에 의해 발생할 수 있는 최소 집중 하중을 명시하고 있으며 이러한 집중 하중들은 바닥판의 임의의 위치에 작용할 수 있습니다. 예를 들면 집중 활하중과 등분포 활하중은 자동차 주차장에서 반드시 고려되어야 할 사항입니다.

면적이 매우 큰 바닥판에 작용하는 활하중이 바닥판 전체에 걸쳐 동시에 작용할 가능성은 매우 희박합니다. 그러므로 시방 규정에서는 이러한 건물에 대한 활하중의 저감(reduction)을 허용하고 있습니다.

힌지 Pin Support

단단해서 변형이 거의 없는 지반에 얕은 구멍을 파서 기둥을 세워보면 연직방향으로는 이동이 없으나 기둥의 밑 부분을 중심으로 쉽게 움직이는 것을 알 수 있습니다. 이와 같이 회전은 자유로우나 상하∙좌우의 이동은 되지 않게 된 지지를 pin지지로서 모델화 합니다. 상부방향으로의 이동 즉, 뽑힘의 가능성은 있어 정확하게 말하면 pin지지는 아니지만 구조물의 자중이 커서 뽑힘이 생길 염려가 없다고 판단되면 이런 경우에도 pin지지라고 가정하여도 무관합니다.

그림은 지지방법(좌측)과 이상화된 힌지(우측)의 표현방법이고 반력수는 수평과 수직반력 2개 입니다.