내진설계범주와 지진응답계수

내진설계범주와 지진응답계수

내진설계범주는 건물의 중요도와 설계스펙트럼 가속도로 정한 내진 등급이다.

지진응답계수는 설계응답스펙트럼을 반응수정계수로 나눈 밑면전단력 계수다.

내진설계범주와 지진응답계수는 함께 묶어 이해해야 한다.

설계 입력값과 설계스펙트럼

설계의 출발점은 지진구역계수 Z, 위험도계수 I, 지반증폭계수 Fa·Fv다.

지진구역계수는 I구역 0.11g, II구역 0.07g이며 재현주기 기준 값이다.

Fa는 단주기, Fv는 1초 주기 증폭을 나타내며 지반이 연약할수록 커진다.

이 값으로 SDS와 SD1이 정해지고, 설계범주와 Cs 산정의 입력이 된다.

내진설계범주 판정

내진설계범주는 SDS와 SD1을 각각 판정하고 더 엄한 쪽을 택한다.

단주기 SDS와 1초주기 SD1 판정을 모두 거쳐야 하며 한쪽만 보면 안 된다.

범주가 올라갈수록 허용되는 해석법과 상세 요구가 엄격해진다.

범주 C와 D에서는 구조계획과 상세 설계 요구가 추가된다.

정답은 C다. 두 판정 중 더 엄한 범주를 적용하는 것이 원칙이다.

지진응답계수 산정

지진응답계수는 SDS를 반응수정계수 R과 중요도계수 Ie로 나눈 값이다.

예시 값은 SDS 0.40g, SD1 0.20g, R 5, Ie 1.0, 고유주기 T 0.60초다.

이 값들을 기본식과 상한식에 넣어 Cs를 구한다.

고유주기 T는 약산법이나 해석으로 구하며, 주기가 길수록 상한 Cs가 작아진다.

Cs 계산

기본식으로 Cs1을 구한다. 0.40을 5/1.0으로 나누면 0.080이다.

상한식은 SD1을 T와 R/Ie의 곱으로 나눈다. 0.20을 0.60×5로 나누면 0.0667이다.

기본식 0.080이 상한 0.0667을 넘으므로 상한이 지배한다.

따라서 지진응답계수는 0.067로 정한다. 두 식을 모두 계산해 비교해야 한다.

헷갈리는 점과 채점

가장 흔한 실수는 Z를 한 재현주기 값으로 두고 다른 조건에 그대로 곱하는 것이다.

재현주기별 위험도계수 I를 따로 곱하고, 중요도계수 Ie도 빠뜨리면 안 된다.

설계범주를 단주기 판정만으로 정하고 1초 주기 판정을 생략하는 것도 흔한 실수다.

채점에서는 위험도계수, 두 주기 판정, Cs 상·하한 확인이 순서대로 보여야 한다.

정리

정리하면 Z와 I로 시작해 SDS와 SD1을 구하고, 이 값으로 설계범주를 정한다.

이어서 고유주기, R, Ie를 넣어 지진응답계수 Cs를 구하고 상·하한을 확인한다.

답안은 범주를 먼저 밝히고 해석법을 고르는 순서로 쓴다.