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내력벽 슬래브/무량판 슬래브 Shear Wall Slab/Flatplate Slab

건축구조의 한 종류로 수직재의 기둥에 연결되어 하중을 지탱하고 있는 수평구조 부재인 보(beam)가 없이 기둥(column)과 슬래브(slab)로 구성됩니다. 건축구조를 건물에 작용하는 힘에 저항하는 방식으로 구분할 때, 축하중에 의한 구조방식 중의 하나입니다.
슬래브란 철근 콘크리트 구조의 바닥을 말하는데, 슬래브에 발생하는 하중이 곧바로 기둥을 통하여 바닥에 전달되어 지반으로 내려가도록 하는 방식입니다.
보를 설치하기 위하여 50∼70㎝의 공간을 별도로 확보하지 않아도 되므로 층의 높이를 줄일 수 있으나 대신 두께가 두꺼운 슬래브가 필요합니다. 보통 설비나 전기배관 등이 보 밑으로 지나가야 하기 때문에 슬래브 하부에서 천정마감까지 상당한 두께를 차지해야 하지만 무량판 슬래브의 경우 보가 없기 때문에 그만큼 공관 활용면에서 좋습니다.
하지만 슬래브-보-기둥으로 전달되는 하중의 흐름에서 보가 빠지게 되므로 기둥 주위의 슬래브를 구멍내거나 절단하려는 힘이 크게 작용하여 펀칭 현상이 일어날 수 있기 때문에 기둥 주변 슬래브를 보강해야 합니다. 삼풍백화점 사고가 대표적 펀칭현상에 의한 사고입니다. 기둥과 슬래브가 만나는 부분에 넓은 플레이트가 필요한데, 그리스 건축의 주두가 이와 같은 역할을 합니다. 무량판 구조는 주로 철근콘크리트구조에 적용됩니다. 한편, 슬래브에 발생하는 하중을 보로 모은 뒤 각 기둥에 전달되도록 하는 구조를 보기둥구조라고 합니다.

내력벽시스템 Shear Wall Systems

내력벽시스템은 중력하중의 거의 전체를 지지하고 횡력에 대한 저항도 전단벽과 같이 거동하는 벽체를 갖는 시스템입니다. 건축물 내진설계기준(KDS 41 17 00)에서는 모든 내진설계범주에 적용이 가능하지만 내진설계범주D의 건축물은 높이가 60m로 제한됩니다.

철근콘크리트 특수전단벽은, IBC2006에서는 1910.2.4의 철근콘크리트 특수구조벽체를 위한 ACI318의 조항21.7의 요구사항과 부합하는 벽체입니다. IBC2006에서는 철근콘크리트 특수전단벽은 내진설계범주D 이상에 해당된 내력벽을 갖는 구조물에 요구되며 건축물의 높이도 50m로 제한됩니다. 그러나 다음을 만족할 경우 높이제한을 50m에서 75m로 증가시킬수 있습니다.

(1) 고려하는 방향에서 가새골조나 전단벽이 전체 지진력의 50%를 초과하여 저항하지 않는다.
(2) 가새골조나 전단벽에서 비틀림 효과로 발생하는 지진력은 전체 지진력의 20%를 초과하지 않는다.

그러나 건축물 내진설계기준(KDS 41 17 00)에서는 특수전단벽은 건축물의 높이제한이 없습니다.

내력벽시스템

내림기초

매트기초등의 설계두께보다 터파기를 더해서 기초두께를 두껍게 시공하게 되는 일부의 구간을 뜻합니다. 설계도면을 예를 들면 기둥주변의 독립기초등은 매트기초 두께보다 지반을 더 굴착해서 두껍게 내린 기초로 시공하는 경우에도 내림기초라는 용어를 쓸 수 있습니다.
현장에서 발생되는 상황으로는 콘크리트 파일기초 등의 경우에 파일의 두부파손이 발생되어 파손된 두부를 일정부분 제거하여 두부정리를 할 경우 기초저면보다 두부 상단이 더 낮아지게 됩니다. 이때 낮아진 파일 주변의 지반을 지정된 크기만큼 더 굴착하여 파일을 노출시키고 철근을 보강하여 매트를 타설하게 되는데 이 때도 내림기초라고 표현합니다.

 

내부굴착말뚝 Bored Precast Pile

굴착공법은 현장타설 콘크리트 말뚝입니다. 소정의 위치에 구멍을 뚫고 콘크리트 또는 철큰 콘크리트를 충진해서 만드는 말뚝입니다. 타입공법은 지지력 확보, 시공속도, 시공관리,시공 설비의 관점에서는 탁월한 공법이나 소음, 진동 등의 건설공해 등으로 규제되므로 이에 대한 대체공법으로 개발된 것입니다.
상당히 견고한 지반까지 시공이 가능하고, 건설공해가 없으며 직경이 크고 근이 빈도가 깊은 pile 시공이 가능하다는 장점을 가지고 있습니다. 하지만 시공관리가 잘못되면 품질이 저하되고 공벽붕괴의 우려가 있습니다. 또 slime의 불완전한 제거로 지지력이 저하되기도 하며 말뚝선단 및 주위지반이 해이되는 단점이 있습니다.
굴착공법의 종류로는 Earth drill, R.C.D, All casing 공법이 있습니다.

 

내부마찰각 Angle of Internal Friction

일반적으로 물체 내부에서 물체의 일부가 미끄럼면을 경계로 하여 상대적으로 이동하려고 할 때, 경계면에 작용하는 수직응력과 전단저항력과의 관계를 나타내는 직선이 수직응력축과 이루는 각을 내부마찰각(angle of internal friction)이라고 합니다. 즉 흙의 전단강도 성분 중 흙입자의 내부마찰에 기인하는 마찰저항은 전단면에 작용하는 수직응력에 비례하는데 이 비례정수를 tan Φ로 할 때, 각도 Φ 를 말합니다. 지반의 성토하중 같은 외력이 가해지면 흙속에 전단응력이 발생하고 그 흙의 전단에 대한 저항치를 넘으면 그 면을 따라 미끄럼이 발생하여 전단파괴됩니다. 흙이 가진 전단에 대한 저항치를 흙의 전단강도(shear strength of soil)라 하며, 전단파괴가 일어난 면을 미끄럼면이라 합니다.

일반적으로 전단시험에서 구해지는 전단저항각을 내부마찰각으로 부르는 경우가 많지만 엄밀한 의미에서는 내부마찰각은 파괴시의 간극비 또는 함수량을 규정하지 않으면 근본적으로는 일정하지 않습니다. 내부마찰각은 생략하여 간단히 마찰각이라고 부르는 경우도 있는데 토질역학에서는 벽면마찰각 등이 있기 떄문에 혼동하지 않도록 해야 합니다.

내부마찰각은 흙의 전단 저항력에 크게 관여하고 있어 흙의 3축압축시험 결과로 구할 수 있습니다. 자연에 산의 각도는 안식각이라 불리며 이 값은 내부마찰각과 거의 같습니다. 사질토 지반의 강도 특성에서 가장 중요한 정수는 내부마찰각(Φ)인데, 실제로 사질토는 시료 채취의 어려움 때문에 토질시험으로 직접 구하기는 어렵습니다. Φ를 N값으로부터 구하는 제안식은 다음과 같습니다.

• 입자가 둥글고 입도분포가 균일한 모래 : Φ = +15
• 입자가 둥글고 입도분포가 좋은 모래 및 입자가 모나고 입도분포가 균일한 모래 : Φ =+20
• 입자가 모나고 입도분포가 좋은 모래 : Φ =+ 25

 

내진등급 Earthquake Use roup

지진하중 산정상의 용어로 건물의 용도 및 규모에 따라 다음 표와 같이 구분하여 중요도 계수 내진설계범주를 정합니다.

내진설계범주 Sismic Design Category

내진설계범주는 지반운동의 크기, 건물의 용도, 지반의 종류의 영향을 모두 고려하여 결정되는 내진설계 성능분류기준입니다. 내진 중요도 그룹과 지진세기에 따라서 내진 설계범주를 결정하는 것은 근래 개발된 성능에 기인한 내진설계개념에 따른 것입니다.
이러한 방식으로 결정한 해당건축물의 내진설계범주에 따라 사용구조 시스템의 제한, 해석방법, 그리고 설계 및 상세해석등에 있어서 서로다른 작용을 받게 됩니다. 이는 내진 설계범주가 높아질수록 높은 수준의 성능을 보장하기 위함입니다.
그리고, 내진설계범주의 과정은 KDS 41 17 00의 기준으로 다음과 같습니다.

모든 구조물은 결정된 스펙트럼 가속도계수(SD1, SDS)와 내진용도그룹을 바탕으로 내진설계범주 중의 하나로 분류되어야 합니다. 각각의 건물과 구조물은 기본 진동주기 와 관계없이 아래표에 따라 가장 엄격한 내진설계범주로 분류되어야 합니다.

• 단주기 설계스펙트럼가속도에 따른 내진설계범주 <표 5.2-1> 

• 주기 1초에서 설계스펙트럼가속도에 따른 내진설계범주 <표 5.2-2>