강구조 모멘트골조 내진상세

무엇인가

강구조 모멘트골조 내진상세는 지진 시 보-기둥 접합부의 취성파괴를 막기 위한 설계 요건이다.

건물이 크게 흔들려도 접합부가 버티면 골조는 휘어지며 에너지를 흡수한다.

접합부가 먼저 끊어지면 골조 전체의 연성 능력이 사라지므로 상세가 핵심이다.

구성요소와 역할

구성요소는 보, 기둥, 보-기둥 접합부, 패널존, 스티프너로 나뉜다.

보는 소성변형을 받는 주 부재이고, 기둥은 축력과 모멘트를 저항한다.

접합부는 모멘트를 전달하며 회전 능력을 가져야 하고, 패널존은 기둥 웨브의 전단 영역이다.

보의 소성힌지가 접합부 파괴보다 먼저 생기도록 강도 계층을 둔다.

접합부 상세

접합부 상세는 보 플랜지와 웨브의 역할에 따라 나눠 정한다.

플랜지는 큰 인장과 압축을 받으므로 완전용입 용접을 기본으로 쓴다.

웨브는 전단을 담당하므로 고력볼트 또는 필릿용접으로 연결한다.

접합 형식은 실험으로 검증된 것만 사용하도록 요구된다.

기둥-보 강도비

기둥이 보보다 강하도록 설계하면 소성힌지가 보에서 먼저 생긴다.

보의 소성모멘트는 항복강도와 소성단면계수의 곱으로 구한다.

기둥 모멘트 합을 보 모멘트 합으로 나눈 강도비가 기준값보다 커야 한다.

그래서 기둥이 먼저 항복하는 층 붕괴 메커니즘을 피할 수 있다.

골조 등급 비교

이제 세 골조를 등급 기준으로 나란히 비교한다.

OMF는 탄성 범위 설계를 기본으로 하며 연성 요구가 가장 낮다.

IMF는 SMF와 같은 접합부 원리를 쓰되 변위각과 강도 요구가 완화된다.

SMF는 층간변위각과 접합부 강도 요구가 모두 가장 엄격하다.

직접 풀어 보자.

핵심 정리

핵심을 네 가지로 정리한다.

SMF와 IMF는 층간변위각, 접합부 휨강도, 전단강도 요구가 모두 다르다.

접합부 강도는 보의 공칭 휨강도 이상으로 잡아 소성힌지를 보에 둔다.

기둥-보 강도비를 확보해 기둥이 먼저 항복하지 않게 한다.

접합 상세는 시험이나 사전 인증으로 입증하는 방향으로 정한다.