강구조 내진설계 요구사항

정의

강구조 내진설계 요구사항은 지진력저항시스템의 강재, 보, 기둥, 접합부가 큰 비탄성변형에서도 강도와 연성을 유지하도록 정한 규정이다.

강구조는 지진 때 큰 비탄성변형을 받으므로, 연성 상세가 안전을 좌우한다.

재료, 보·기둥 강도 관계, 접합부 회전능력이 핵심 항목이다.

강기둥-약보 원리

강기둥-약보는 지진 때 보에 소성힌지가 먼저 생기고 기둥은 탄성을 유지하도록 강도를 정하는 원칙이다.

기둥이 먼저 무너지면 층 붕괴로 이어지기 때문이다.

이 원리가 기둥 휨강도 요구와 기둥-보 강도비 규정의 근거가 된다.

재료·부재·접합부 요구

지진력저항시스템의 강구조 요구사항은 재료, 부재, 접합부로 나누어 본다.

강재는 연성을 확보하는 재료 요구를, 접합부는 소성힌지 위치의 회전능력을 정한다.

기둥은 보보다 늦게 항복하도록 강도비를 확보해야 한다.

셋 중 하나라도 빠지면 시스템이 설계 의도대로 거동하지 않는다.

강도비 계산

기둥-보 강도비는 접합부 위치에서 기둥 휨강도 합을 보 휨강도 합으로 나눈 값이다.

기둥 휨강도는 축력을 고려하며, 두 값 모두 kN·m 이므로 비는 무차원이다.

가상의 예로 기둥 합 900, 보 합 600이면 강도비는 1.5다. 1.0을 넘으므로 기둥이 보보다 강하다.

강도비가 1.0 미만이면 기둥이 먼저 항복하므로 기둥 단면을 키우거나 보 강도를 낮춘다.

시험 포인트와 흔한 실수

채점에서는 재료, 부재, 접합부로 나누어 요구를 쓰는지와 강도비 원리를 본다.

기둥이 보보다 먼저 항복하지 않도록 강도비를 확보한다는 원리를 써야 한다.

흔한 실수는 모든 골조에 같은 상세를 적용하는 것이다.

접합부를 용접 상세만으로 설명하면 접합부 전체 거동이 빠진다.

정리와 직접 풀기

정리하면 강구조 내진설계는 재료, 부재, 접합부를 하나의 체계로 본다.

재료는 내진구조용 강재의 항복비와 인장강도비를, 부재는 기둥-보 강도비를 관리한다.

접합부는 소성 회전능력을 확보하고 파단을 막는다.

이제 직접 풀어 보자.

정답은 1.0 미만이다. 강도비가 1.0 미만이면 기둥이 먼저 항복한다.