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독립기초 Spread Foundation

기둥으로부터 전달된 집중 하중을 받기 위해서는 기초의 지지면적을 양방향으로 증가시키는 독립기초(spread foundation)가 가장 일반적인 기초형식입니다. 기둥에서 전달되는 하중이 p 라면 지압력은  q = p/ab 이고 ab는 기초면적입니다. 독립기초의 형태는 정방형이 가장 경제적이나, 때로는 공간 제한에 의해 장방형이 되기도 합니다. 독립기초의 설계에 있어서는 휨응력과 뚫림전단(punching shear)에 대한 저항에 의해 좌우됩니다.

기초 위 기둥에 의해 생기는 뚫림전단은 1:2경사를 가진 피라미드 형태로 전단파괴가 생기며, 이것에 의하면 기둥 단면적보다 큰 전단면적을 얻을 수 있고, 확대된 전단면적에 대한 전단력을 계산하여 허용치와 비교합니다. 이 경우 휨모멘트와 전단력 계산시 기초의 자중은 무시되는데, 이것은 기초의 자중과 그것에 의해 생성된 지압력이 맞작용하기 때문입니다. 그러므로 독립기초에서 휨모멘트와 전단력 계산시 기둥에 의한 전달된 하중만으로 지압력을 산정하게 됩니다.

동적해석법 Response Spectrum Analysis

Midas eGen의 응답스펙트럼해석(response spectrum analysis)에서 지반운동이 가해지는 구조물의 동적평형방정식은 다음과 같습니다.

 

ü+ ú + u=

여기서
: 질량행렬(mass matrix)
: 감쇠행렬(damping matrix)
: 강성행렬(stiffness matrix)
: 지반가속도

이고, u와 ú, ü은 각각 상대변위, 속도, 가속도를 의미합니다.

응답스펙트럼해석법은 다자유도시스템을 단일자유도시스템의 복합체로 가정하여 미리 수치적분 과정을 통해 계산된 임의 주기(또는 진동수) 영역 내의 최대응답치에 대한 스펙트럼(가속도, 속도, 변위 등)을 이용하여 조합 해석하는 방법으로 설계용 스펙트럼을 이용한 내진설계에 주로 활용됩니다.

응답스펙트럼해석법에서는 임의 모드에서의 최대응답치를 각 모드별로 구한다음, 적정한 조합방법을 이용하여 조합함으로써 최대 응답치를 예견하게 됩니다. 예를들어 내진 해석 시 임의 모드의 임의 자유도에 대한 변위와 관성력은 식 (1)과 같이 계산됩니다.

(1)

여기서
: m차 모드에서의 모드기여계수
: 임의 x위치에서의 m차 모드벡터
: m차 주기에서의 normalized spectral displacement
: m차 주기에서의 normalized spectral acceleration
: 임의 x 위치에서의 질량

구조해석 프로그램에서 임의 주기치에 대한 spectral data가 입력되면 해석된 고유주기에 해당하는 spectral value를 찾기 위해 일반적으로 선형보간법을 사용하기 때문에 spectral curve의 변화가 많은 부위에 대해서는 가능한 세분화된 데이터를 사용하는 것이 바람직합니다. 그리고 spectral data의 주기범위는 반드시 고유치해석시 산출된 최소·최대 주기범위를 포함할 수 있도록 입력되어야 합니다. 그리고 midas eGen에서는 내진해석시 사용되는 spectral data를 규준에 따른 동적계수, 지반계수, 지역계수, 중요도계수, 반응수정계수, 등의 입력으로 쉽게 생성할 수 있어 편리합니다. 반응수정계수 값은 부재 설계시 적용되는 것이 보다 일반적인 방법입니다. 


 

등가정적해석법 Static Equivalent Force Analysis

지진력을 정적인 횡력으로 계산하여 건축물의 지진거동을 해석하는 방법입니다. 지진을 고려해야 하는 모든 구조물은 최소한 기준(0306.5) 등가정적해석법에 따른 구조해석 과정을 수행해야 합니다. 이 해석과정은 하중조합에서 사용되는 지진의 영향에 대한 구조부재내력과 변형, 횡변위 제한에 따른 설계범위를 결정하는 기초과정입니다. 아래의 내용은 등가정적해석법에 의한 일반적인 내진설계 및 지진해석 시 필요한 사항입니다.

밑면 전단력 V는다음 식에 따라 구합니다.

= ∙

지진응답계수 는 다음 식에 따라 구합니다.

= 지진응답계수
= 고정하중과 아래에 기술한 하중을 포함한 유효 건물 중량

A. 창고로 쓰이는 공간에서는 활화중의 최소 25%(공용차고와 개방된 주차장 건물의 경우에 활화중은 포함시킬 필요가 없음.)
B. 바닥하중에 칸막이벽 하중이 포함될 경우에 칸막이의 실제중량과 0.5Kn/m2중 큰 값 
C. 영구설비의 총하중
D. 적설하중이 1.5kN/m2을 넘는 평지붕의 경우에는 평지붕 적설하중의 20%

= 주기 1초에서의 설계스펙트럼 가속도
= 반응수정계수
= 건축물의 중요도 계수
= 건축물의 고유 주기(초)


 

등분포하중 Uniformly Distributed Load

구조물에 작용하는 하중상태인 분포하중의 일종으로 선재일 경우는 단위길이, 바닥판 같은 면에 대해서는 단위면적당의 하중이 각각 부재 전체의 길이 또는 판 전체의 면에 일정하게 분포되는 하중상태를 말합니다. 예를 들면 콘크리트 슬래브 하중, 데크플레이트 슬래브 하중, 베란다의 슬래브 하중, 난간의 하중, 벽의 하중, 파라펫의 하중 등이 있습니다. 하중의 표시는 보통 아래 그림과 같이 나타냅니다. 보통 하중의 양을 나타내는 기호는 영문소문자 를 사용합니다.