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Session 3. KBC 2016 지진하중 개정내용 및 성능설계 FAQ

실무자가 알아야 할 KBC2016 지진하중 이상현교수 / 단국대학교 (KBC 설계하중 집필위원)

1 KBC2016 지진하중 주요 개정내용

2 성능설계실무에서 자주 찾는 질문(FAQ)

3 실수 및 오류

CONTENTS

KBC2016 지진하중 주요 개정내용

0306.3.2 지반의 분류 0306.3.3 설계스펙트럼 가속도 0306.6 지진력저항시스템 0306.9 성능설계 0306.10 비구조 요소 0306.12 면진구조물의 내진설계 0306.13 감쇠시스템 적용 구조물의 내진설계

KBC2016 지진하중 주요 개정내용 0306.3.2 지반의 분류

KBC 2009 : 상부 30m에 대한 평균 지반특성, VS,30

KBC 2016 : 지반분류의 기준면으로부터 보통암(지층의 전단파속도, =760m/s 이상) 까지의

지반에 대한 평균 지반특성

다만, 보통암의 위치가 기준면으로부터 5m 이내 혹은 30m 이상인 경우, VS,30 으로 지반분류

토사지반에 보통암 특성이 포함될 경우 토사지반의 영향이 왜곡됨.

30m 토사지반

보통암 (Vs>760m/s)

[ KBC 2009]

토사지반 토사지반의 깊이고려

(최대 30m)

[ KBC 2016]

보통암 (Vs>760m/s)

KBC2016 지진하중 주요 개정내용 0306.3.3 설계스펙트럼 가속도

KBC 2009 : 토사지반 깊이의 영향에 관계없이 단주기 및 장주기 증폭 적용

KBC 2016 : 보통암까지의 깊이가 얕은 단주기 지반에 의한 증폭을 고려하기 위하여

SC, SD 지반분류에 깊이에 따라 다른 증폭계수 적용

– EURO 기준과 유사함

단주기지반증폭계수 Fa 장주기지반증폭계수 Fv

지반종류 지진지역

Ss<2.5 Ss=0.50 Ss=0.75

SA 0.8 0.8 0.8

SB 1.0 1.0 1.0

SC

보통암까지의 깊이 20m 이상

1.2 1.2 1.1

보통암까지의 깊이 20m 미만

1.4 1.4 1.3

SD


1.6 1.4 1.2


1.7 1.5 1.3

SE 2.5 1.9 1.3

지반종류 지진지역

S<0.1 S=0.2 S=0.3

SA 0.8 0.8 0.8

SB 1.0 1.0 1.0

SC


1.7 1.6 1.5


1.5 1.4 1.3

SD


2.4 2.0 1.8


1.7 1.6 1.5

SE 3.5 3.2 2.8


SC 지반 : 360 ≤ VS,30 < 760

0 0.5 1 1.5 20

0.25

0.5

0.75

1

Period (s)

Spec

tral A

ccel

erat

ion

(g)

IBC - S

C

KBC - SC (H>20m)

KBC - SC (H<20m)

SD 지반 : 180 ≤ VS,30 < 360

0 0.5 1 1.5 20

0.25

0.5

0.75

1

Period (s)

Spec

tral A

ccel

erat

ion

(g)

IBC - S

D

KBC - SD

(H>20m)

KBC - SD

(H<20m)


KBC와 NYCDOT 2008(뉴욕)과 비교

뉴욕: 자체적으로 연구를 수행, 암반스펙트럼을 만들어서 그 결과를 바로 설계에 적용하고 있음.

기반암까지의 심도가 낮아서 단주기를 증폭시키고 장주기는 감소시키는 경향이 동일하게 나타남.

0 0.5 1 1.5 20

0.25

0.5

0.75

1

Period (s)

Spec

tral A

ccel

erat

ion

(g)

KBC - SC (H>20m)

KBC - SC (H<20m)

NYC - SC on Rock A (H<30m)

NYC - SC on Rock B (H<30m)

NYC - SC (H>30m)

SC 지반 : 360 ≤ VS,30 < 760 SD 지반 : 180 ≤ VS,30 < 360

KBC2016 지진하중 주요 개정내용 0306.3.6 지진력저항시스템

KBC2009에서는 제공되지 않았던

‘9. 철근콘크리트설계기준의 일반규정만을 만족하는 철근콘크리트구조시스템’ 을 추가.

여기서 일반규정이란 5장에서 0520절을 제외한 나머지 규정.

- 초과강도를 고려하면 R=3 으로 설계했을 때 탄성거동 예측.

- 철근콘크리트 구조를 R=3으로 설계했을 때는 높이제한 30m를 제외한 내진상세와 지진하중의 골조분담률

제한조건(0306.6.1, 0306.6.2)을 고려하지 않고, 보통모멘트골조와 전단벽을 이용한 대부분의 구조시스템에

적용이 가능.

기본 지진력저항시스템1)

설계계수 시스템의 제한과 높이(m) 제한

반응수정

계수

시스템

초과강도

계수

변위증폭

계수

내진설계

범주 A 또는 B

내진설계 범주

C

내진설계 범주

D

9. 철근콘크리트설계기준의 일반규정만을 만족하는 철

근콘크리트구조시스템2) 3 3 3 - - 30

2) 철근콘크리트설계기준의 일반규정이란 5장의 0520절을 제외한 나머지 규정을 의미한다.

<표 0306.6.1> 지진력저항시스템에 대한 설계계수

KBC2016 지진하중 주요 개정내용

KBC2016 지진하중 주요 개정내용 0306.9 성능설계법

<0306.9.1 적용범위>

비탄성해석을 사용하여 구조물의 비탄성변형응답을 보다 정확히 설계에 반영하거나, 다양한 성능수준을 만족

하도록 설계하고자 하는 경우, <표 0306.6.1>에 규정된 각시스템 계수를 적용하기 어려운 구조물의 설계에

적용할 수 있다.

면진 및 감쇠장치를 사용하는 경우에는 0306.12와 0306.13을 따른다. 다만, 면진 및 감쇠장치를 사용하는

경우에도 0306.9.7의 요구사항은 준수하여야 한다.

(해설) 0306.8까지의 내용은 기본적으로 탄성해석, <표 0306.6.1>에 규정된 각 시스템 계수, 그리고 인명

안전 (또는 붕괴방지)의 단일 성능수준에 대하여 설계하도록 규정된 조항이다. 그러나, 초고층건축물,

대공간구조물, 중요시설물 등 특수한 건축물의 경우에는 에 대해서는 <표 0306.6.1.>에 규정된 각 시

스템 계수가 정확하지 않고, 비탄성해석을 이용한 보다 정확한 해석이 필요하며, 또한 다양한 성능수준

을 만족하도록 설계할 필요가 있다.


<0306.9.2 설계응답스펙트럼>

설계에 사용되는 탄성설계응답스펙트럼은 0306.3 지진위험도에서 규정된 조항에 따라서 정의되어야 한다.

동적해석을 위한 설계지진파의 결정은 0306.7.4.1을 따른다. 비탄성정적해석을 사용하는 경우에는 구조물

의 비탄성변형능력 (또는 연성도) 또는 에너지소산능력에 따라서 탄성응답스펙트럼가속도를 저감시켜서 비

탄성응답스펙트럼을 정의할 수 있다.

max yµ = ∆ ∆


<0306.9.4 구조물과 부재의 허용변위>

<표 0306.9.1>의 성능목표를 만족할 수 있도록, 구조시스템의 변형특성과 연성상세를 고려하여 구조물의 층

간변위와 각 부재의 변형은 허용값 이내로 제어되어야 한다.

<0306.9.5 해석 및 검증방법>

성능설계법에서는 비탄성정적해석과 비탄성동적해석법의 두 가지 방법 모두를 사용하여 구조물에 대한 해석

과 검증을 수행해야 한다.

이 기준에서는 비선형탄성정적해석과 비탄성동적해석을 모두 수행하도록 규정하고 있다.

비탄성동적해석의 경우 해석의 신뢰성을 확보하기 어려우며,

해석결과만을 가지고 엔지니어가 설계 및 해석입력의 오류를 판단하기 어렵기 때문

모든 비탄성해석프로그램은 적용범위에 대한 한계를 가지고 있으므로, 구조물의 거동과 변형특성을 고려하여

가장 적합한 해석프로그램을 선택하여야 한다.


<0306.9.6 최소강도규정>

구조체의 설계에 사용되는 밑면전단력의 크기는 등가정적해석법에 의한 밑면전단력의 75% 이상이어야 한다.

<0306.9.7 성능설계 결과 검증>

성능설계법을 사용하여 설계할 때는 그 절차와 근거를 명확히 제시해야 하며, 전반적인 설계과정 및 결과는 설

계자를 제외한 1인 이상의 내진공학 전문가로부터 타당성을 검증받아야 한다.

성능설계는 기술적으로 매우 난이도가 높기 때문에, 설계결과의 안전성과 경제성은 설계자 및 참여전문가의

기술수준에 전적으로 의존하므로, 기술수준이 높고 경험이 많은 전문가가 설계에 참여해야 한다.

KBC2016 지진하중 주요 개정내용 0306.10 비구조요소

KBC 2009 : 비구조 요소와 공작물의 용어가 명확하지 않음

KBC 2016 : - 비구조요소 : 구조물에 영구히 설치되는 요소(건축, 기계 및 전기설비),

단, 다른 구조물에 의하여 지지되는 비구조요소의 중량이 전체 중량의 25%를 초과하는 경우는

건물외구조물로 분류함

- 건물외구조물 : 건축물, 차량 또는 철도용 교량, 원자력발전소, 해양선착장 또는 댐으로 분류되지

않는 모든 구조물

0306.10 : 비구조요소에 대한 설계기준을 명시함

전기, 기계설비이외에 칸막이벽, 커튼월, 승강기등 포함

0306.11 : 건물외구조물에 대한 설계기준을 명시함

저장용기 지지탑, 통신탑, 놀이시설물, 흙막이구조물 포함

KBC2016 지진하중 주요 개정내용 0306.12-13 면진-감쇠기준

<면진-감쇠기준 집필방향>

1. ASCE 7-10 근간

기존의 KBC2009와 설계체계를 같이하는 ASCE 7-10을 근간으로 하여 면진/감진 설계기준을 집필

국내에 해당사항이 없는 내용이나 부적합한 부분은 배제

국내 기술수준의 초기단계를 고려하여 간단/명료 기술

2. 최대예상지진 스펙트럼 가속도

다음의 식에 따라 면진/감쇠 규정에서 최대예상지진 스펙트럼 가속도를 정의

설계지진 : 구조요소의 강도요구조건을 만족

최대예상지진 : 안전성 요구조건을 추가적으로 검토 (2,400년 재현주기지진)

DSMS SS )2/3(= 11 )2/3( DM SS =



3. 해석절차의 선정 : 시간이력해석법 근간

ASCE7-10은 등가정적해석법, 응답스펙트럼법, 시간이력해석법(선형/비선형) 규정

기준은 시간이력해석(선형/비선형) 정의, 기타방법은 해설에서 예비설계로 적용

상부구조 :

선형/비선형모델

면진장치

비선형모델

하부구조

선형모델

감쇠시스템 : 선형모델

감쇠장치

비선형모델

지진력저항시스템

선형/비선형모델



4. 내진설계 추가사항

(1) 책임등록기술자

구조설계, 장치시험 등에 책임있는 등록된 설계전문가 → 경력/자격사항 요구

(2) 설계 검토

면진/감쇠설계의 비선형해석 및 장치설계의 적합성을 검증하기 위하여 ASCE 기준에서 정의하고 있는

설계검토(Design Review)를 기준내에 규정

(3) 장치관련 시험/검증

면진/감쇠설계에서는 장치의 안전성이 구조물 안전성에 중대한 영향

면진/감쇠장치의 시험방법 및 적합성 평가기준 정의

장치의 성능시험 결과에 대하여 설계검토 (등록된 설계전문가)

KBC2016 지진하중 주요 개정내용 0306.12 면진구조물의 내진설계

<0306.12.5.6 최소횡변위>

면진시스템의 설계변위와 최대변위는 각각 다음 식에 의한 값보다 작아서는 안 된다.

[해그림 0306.12.4] 설계변위와 유효감쇠의 수치계수 관계

D

DDD B

TgSD 21

49.0

π=

M

MMM B

TgSD 21

48.0

π=

KBC2016 지진하중 주요 개정내용 0306.12 면진구조물의 내진설계

<0306.12.5.7 최소지진력>

면진시스템과 면진하부구조의 밑면전단력는 다음 이상.

면진상부구조의 최소전단력은 다음 값 이상. 다만, 상부구조가 비정형인 경우는 1.33배

Vs는 계수풍하중 이상이며, 다음 값 중 최대값의 60% 보다 작아서는 안 된다. 다만, 상부구조가 비정형인 경우는

80%보다 작아서는안 된다.

① 동일 유효지진중량 와 면진주기를 갖는 밑면이 고정된 구조물에 대하여 0306.5절에 의한 밑면전단력

② 면진시스템의 탄성한계에 상응하는 수평지진력의 1.5배

Db DkV max9.0=

[해그림 0306.12.2] 면진장치 성능관련 기호정의

Db DkV max9.0=

I

Ds R

DkV max6.0=

KBC2016 지진하중 주요 개정내용 0306.12 감쇠시스템 적용 구조물의 내진설계

Vmin

• 지진저항시스템 설계

• Checking Damping Capacity = Base shear reduction • Checking Drifts

• Design of Damping System components : Elastic for NL procedures (φ=1.0)

• Design & Testing of Damping Devices & Connections

Conventional Analysis and Design (minimum capacity)

(Linear/Nonlinear) Time History Analysis

DBE

DBE

MCE

설계과정

VV η=min

75.0≥η

• 감쇠가 고려된 구조시스템 설계

• No need to Check Drifts

• 감쇠장치의 안전성과 신뢰성 검증

성능설계실무에서 자주 찾는 질문 (FAQ)

비탄성해석 프로그램 고려사항

1.목표성능수준 내진등급과 성능목표

내진등급 성능목표

성능수준 지진위험도

특

기능수행

(또는 즉시거주)1) 설계스펙트럼가속도2)의 1.0배

인명안전 및

붕괴방지 설계스펙트럼가속도의 1.5배

I 인명안전 설계스펙트럼가속도의 1.2배


II 인명안전 설계스펙트럼가속도의 1.0배


1) 사용자 또는 설계자의 성능목표수준에 따라서 정한다.

2) KBC2016 0306.3 지진위험도에서 규정된 조항에 따른다.

성능수준판정 1) 층간변위 2) 각 부재단위 3) 건물단위

설계스펙트럼가속도의 1.0배

설계스펙트럼가속도의 1.5배

특등급

II 등급

EQ Load

Lateral displacement 붕괴방지 인명안전 즉시거주

성능수준 상 태

거주가능 문제점이 없는 최상의 상태. 평가기준 지진작용시 구조부재의 피해는 무시할만하며

비구조재에 손상이 있으나 거주에 안전하며 보수와 청소를 통해 기능을 수행할 수 있음.

인명안전

평가기준 지진 작용시 구조물은 원래 횡강성과 강도를 손실하나 붕괴에 대해서는

여전히 여력을 보유하고 있음. 구조물은 영구변형이 발생. 구조물의 비구조요소에는

심각한 손상이 발생하여 기능을 수행하지 못하며 보수전 거주는 안전하지 않음.

지진 발생동안 인명안전에 대한 위험은 매우 낮음.

붕괴방지

평가기준 지진 작용시 구조부재에 큰 피해가 예상됨. 대부분의 구조부재에서도 강도와

강성저하가 크게 일어나지만 수직하중저항시스템의 붕괴는 발생하지 않음. 여진에

의해 붕괴가능성이 있으므로 거주에 적합하지 않음. 구조물의 보수에 의한 기능의

복원이 사실상 어려움.

(붕괴) 평가기준 지진작용시 일부 수직하중저항시스템이 연직하중저항능력을 소실하여

부분적인 붕괴 혹은 전면적인 붕괴가 발생함.

1.목표성능수준

2. 층간변위 기반 성능수준 평가

등급 특 1등급 2등급

허용층간변위 1% 1.5% 2%

문제점: 구조형식에 관계없이 결정됨

구조시스템 내진설계된 경우 내진설계 되지 않은 경우

IO LS CP IO LS CP

RC 모멘트골조 1 2 4 0.5 1.0 2

조적채움벽이 있는 RC 모멘트골조 0.7 1.4 2.4 0.35 0.7 1.2

전단지배형 전단벽 시스템 0.25 0.5 1 0.12 0.25 0.5

휨지배형 전단벽 시스템 0.5 1 2 0.25 0.5 1

철골골조 0.7 2.5 5 0.55 2.0 4

가새가 있는 철골골조 0.5 1.5 2 0.4 1.2 1.6

조적조 0.4 0.67 1 0.4 0.67 1

1) KBC2016

2) 시설안전공단 내진성능평가요령(2015)

3. 부재모델링 및 부재별 성능수준 평가

(a) 유한요소 (b) 분포비탄성 (c) 집중힌지 벽체 fiber요소의 비선형 모델

Mander모델의 응력-변형율 관계 수정 Kent-Park모델


철근 재료모델

(1) 인장과 압축을 받는 철근의 응력-변형율 관계는 원칙적으로

탄성-완전소성의 이선형계를 사용한다. 철근의 탄성계수는

200,000MPa를 사용하고, 인장파단에 의한 변형률한계는

0.1을 사용한다.

(2) 철근이 독립적인 파이버요소로 모델링된 벽체의 경우, 압

축을 받는 철근은 좌굴거동에의한 응력저하를 고려하여야 한

다. 단조하중을 받는 철근의 경우, 압축변형률 0.003에서 좌

굴이 발생하여 항복응력의 10%로 응력이 저하되는 다중선형

관계를 사용할 수 있다.

벽체는 피복두께가 얇아 피복파괴 후 철근의 좌굴이 발생되기 쉽다. 따라서 철근의 좌굴을 고려하는 것이 원칙이다.

그러나 콘크리트가 0.002이상의 변형율에서 강도저하를 나타내므로, 철근의 좌굴은 주로 철근콘크리트의 잔류강

도에 영향을 미치므로 반드시 고려해야 할 필요는 없다. 특히 급격한 철근의 강도저하는 구조해석의 수치해석상 안

정성을 저하시키는 요인이 될 수 있다.

모델링 파라메터 허용기준 (소성회전각, rad.)

소성회전각 (rad.) 잔류 강도비 거주 가능

1차부재 2차부재

a b c 인명 안전 붕괴 방지 인명 안전 붕괴 방지

1. 휨에 의해 지배되는 비내진상세 단면일 경우

주근의 배근상태 작용전단력의

비율

0 이하 0.25 이하 0.02 0.03 0.2 0.005 0.01 0.02 0.02 0.03

0.5 이상 0.01 0.015 0.2 0.0015 0.005 0.01 0.01 0.015

0.5 이상 0.25 이하 0.01 0.015 0.2 0.005 0.01 0.01 0.01 0.015

0.5 이상 0.005 0.01 0.2 0.0015 0.005 0.005 0.005 0.01

2. 휨에 의해 지배되는 내진상세 단면일 경우

주근의 배근상태 작용전단력의

비율

0 이하 0.25 이하 0.025 0.05 0.2 0.010 0.025 0.05 0.02 0.05

0.5 이상 0.02 0.04 0.2 0.005 0.01 0.02 0.02 0.04

0.5 이상 0.25 이하 0.02 0.03 0.2 0.005 0.01 0.02 0.02 0.03

0.5 이상 0.015 0.02 0.2 0.005 0.005 0.015 0.015 0.02

3. 전단에 의해 지배되는 경우

스터럽 간격이 d/2 이하인 경우 0.003 0.02 0.2 0.0015 0.002 0.003 0.01 0.02

스터럽 간격이 d/2 초과인 경우 0.003 0.01 0.2 0.0015 0.002 0.003 0.005 0.01

4. 정착 혹은 철근이음의 파괴가 예상되는 경우

스터럽 간격이 d/2 이하인 경우 0.003 0.02 0.0 0.0015 0.002 0.003 0.01 0.02

스터럽 간격이 d/2 초과인 경우 0.003 0.01 0.0 0.0015 0.002 0.003 0.005 0.01

5. 보-기둥접합부의 정착파괴가 예상되는 경우

0.015 0.03 0.2 0.01 0.01 0.015 0.02 0.03

2.2 부재소성변형량 - 보


모델링 파라메터 허용기준 (소성회전각, rad.)

소성회전각 (rad.) 잔류

강도비 거주 가능 1차부재 2차부재


1. 조 건 1

축력비 전단

철근비

0.1 이하 0.006이상 0.035 0.06 0.2 0.005 0.026 0.035 0.045 0.06

0.002 0.027 0.034 0.2 0.005 0.02 0.027 0.027 0.034

0.6 이상 0.006이상 0.01 0.01 0.0 0.003 0.008 0.009 0.009 0.01

0.002 0.005 0.005 0.0 0.002 0.003 0.004 0.004 0.005

2. 조 건 2

축력비 전단

철근비 작용전단력의

비율

0.1 이하

0.006이상 0.25 이하 0.032 0.06 0.2 0.005 0.024 0.032 0.045 0.06

0.5 이상 0.025 0.06 0.2 0.005 0.019 0.025 0.045 0.06

0.005이하 0.25 이하 0.012 0.012 0.0 0.005 0.009 0.01 0.01 0.012

0.5 이상 0.006 0.006 0.0 0.004 0.005 0.005 0.005 0.006

0.6 이상

0.006이상 0.25 이하 0.01 0.01 0.2 0.003 0.008 0.009 0.009 0.01

0.5 이상 0.008 0.008 0.2 0.003 0.006 0.007 0.007 0.008

0.005이하 0.25 이하 0.004 0.004 0.0 0.002 0.003 0.003 0.003 0.004

0.5 이상 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0

전단보강근 상세

135도 후크가 있는

ACI상세


폐쇄형 상세

기 타

조건 1 조건 2 조건 2



6.0≤)//( kVV np

0.)//(<6.0 1≤kVV np

)//(<0.1 kVV np

: FEMA356, ASCE 41-06 에서 제시한 연성요구량에 대한 계수

1.0 in regions where ductility is less than or equal to 2, 0.7 in regions where ductility is greater than or equal to 6 and varies linearly for displacement ductility between 2 and 6

: 소성힌지의 휨강도에서 전단요구량 : 부재의 전단강도

2.2 부재소성변형량 - 기둥


pV

nV

k

2.2 부재소성변형량 - 기둥 모델링 파라메터 허용기준 (소성회전각, rad.)

소성회전각 (rad.) 잔류

강도비 거주 가능 1차부재 2차부재


3. 조 건 3

축력비 전단

철근비

0.1 이하 0.006이상 0.0 0.06 0.0 0.0 0.0 0.0 0.045 0.06

0.005이하 0.0 0.006 0.0 0.0 0.0 0.0 0.005 0.006

0.6 이상 0.006이상 0.0 0.008 0.0 0.0 0.0 0.0 0.007 0.008

0.005이하 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0

4. 조 건 4 : 순높이 방향의 부적절한 이음이나 정착에 의해 지배되는 기둥

축력비 전단

철근비

0.1 이하 0.006이상 0.0 0.06 0.4 0.0 0.0 0.0 0.045 0.06

0.005이하 0.0 0.006 0.2 0.0 0.0 0.0 0.005 0.006

0.6 이상 0.006이상 0.0 0.008 0.4 0.0 0.0 0.0 0.007 0.008

0.005이하 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0

pV

nV

k :FEMA356에서 제시한 연성요구량에 대한 계수

: 소성힌지의 휨강도에서 전단요구량 : 부재의 전단강도

전단보강근 상세


ACI상세


폐쇄형 상세

기 타




6.0≤)//( kVV np

0.)//(<6.0 1≤kVV np

)//(<0.1 kVV np


각 부재 또는 부재내의 작용별로 해당 거동특성에 따라서 아래 ① 변형지배작용

모델(비선형 모델링) ②하중지배작용모델(선형모델링)와 같이 검토한다. 또한,

압축력비가 0.1이하인 모든 주요 휨부재의 휨강도는 콘크리트균열휨강도의

1.3배보다 커야 한다.

① 변형지배작용모델(비선형 모델링)

DφD enu ,≤

uD : 평균 소요 변형량

enD , : 각 수준별 허용 변형량

01.φ=


② 하중지배작용모델(선형 모델링)

≤ enu FφF ,

uF : 평균 소요 작용력의 1.2배

enF , : 기대재료특성을 기반으로 하는 설계강도(Expected Strength)

01.φ=


4. 구조물 전체 성능수준 평가

전체

성능수준 판정기준

거주가능 부재별 성능수준이 거주가능인 부재가 부담하는

연직하중분담율이 80%이상

인명안전 부재별 성능수준이 인명안전, 거주가능인 부재가 부담하는 연직하중분담율이

80%이상

붕괴방지 부재별 성능수준이 붕괴방지, 인명안전, 거주가능인 부재가 부담하는


붕괴 부재별 성능수준이 붕괴인 부재가 부담하는


5. 재료 강도

재료 특성 공 칭 강 도 계 수

콘크리트 압축강도 21MPa 이하 1.2

24 ～ 40MPa 1.1

철근의 항복강도 및 인장강도

300MPa 이하 1.25

350 ～ 400MPa 1.1

500 ～ 600MPa 1.05

700MPa 1.0

강도등급에 따른 콘크리트와 철근의 기대강도계수

- 콘크리트는 KCI 2012의 평균강도를 설계기준강도

로 나눈 값을 기대강도계수로 결정하였다.

- 철근의 경우, 한국콘크리트학회의 연구보고서인「콘

크리트 구조물에 대한 고장력 철근의 적용성 연구」에

제시된 100개 이상의 철근 인장시험결과를 각 강도별

로 평균하여 평균항복강도와 평균인장강도를 계산하

고, 이 값들을 KS D 3504에서 제시하는 항복강도와

인장강도의 하한값으로 나누어 기대강도계수로 결정

하였다.

6. 유효강성

비선형 해석에 사용하는 축력, 전단, 휨에 대한 부재 유효강성

: 콘크리트 균열의 영향을 고려해야 함.

부재의 유효강성

휨강성 전단강성 축강성

보 0.5 EcIg GAw -

기둥 (축력비가 0.5이상) 0.7 EcIg GAw EcAg

기둥 (축력비가 0.3이하) 0.5 EcIg GAw EcAg

벽 (균열이 없는 경우) 0.8 EcIg GAw EcAg

벽 (균열이 있는 경우) 0.5 EcIg GAw EcAg

연결보 0.2 EcIg GAw -

LATBSDC (Los Angeles Tall Buildings Structural Design Council) 기준에서 정의한 부재의 유효강성


보 0.35 EcIg GAw EcAg

기둥 0.7 EcIg GAw EcAg

벽 1.0 EcIg 0.5GAw EcAg

TBI (Tall Buildings Initiative) 기준에서 정의한 부재의 유효강성


보 0.5 EcIg GAw EcAg

기둥 0.5 EcIg GAw EcAg

벽 0.75 EcIg GAw EcAg

7. 거동특성 분류

모든 부재의 거동은 변형지배작용과 하중지배작용으로 분류.

- 변형지배작용

: 지진력 저항시, 항복이 수반되는 부재의 거동을 의미. (휨거동)

- 하중지배작용

: 취성적 특성을 가지는 부재의 거동으로 지진력 저항시 항복이 수반되지 않거나 항복 후

저항력을 기대할 수 없는 부재의 거동을 의미. (보, 기둥, 벽체의 전단이나 기둥의 압축력)

변형지배작용 하중지배작용

보 휨 전단력

기둥 휨 축력, 전단력

전단벽 휨 축력, 전단력

연결보 휨, 전단력 -

8. 초기 감쇠율

구조요소들의 감쇠기여도는 해석에서 모델링된 요소들과 모델링 되지 않은 요소들로 구분될 수 있다. 구조요소에 의한 감쇠효과들은 비탄성 요소 모델의 이력거동 전체에 걸쳐 해석에 내재된다. 다른 구조부재(중력골조), 지반-건축물 상관관계, 해석에 모델링 되지 않는 비구조 요소들에 의한 감쇠효과들은 등가 점성감쇠를 통하여 포함될 수 있다.

기존의 지침들은 강한 지진동 하의 일반적인 건축물의 비선형 해석에 대하여 임계감쇠의 2%～5%범위에 있는 점성감쇠값을 사용하는 것을 제안한다. 많은 실험결과들에서는 순수 구조시스템에 발생하는 에너지 소산을 모델링하기 위해 철골골조에서는 약 1%, 철근콘크리트 구조에서는 2%~3%의 감쇠값을 사용하는 것을 권장한다.

철근콘크리트 내력벽식구조물의 초기 감쇠율은 2.5%를 넘지 않도록 한다.

9. 암반지진기록의 선정 및 조정

1)국내·외의 암반에서 계측된 지진기록을 부지응답해석을 위한 입력지진파로 적용하며, 국내에서 발생될 것으로 예상되는 지진조건과 유사한 지진기록을 선정한다.

2)암반지진기록 2성분의 제곱합제곱근 (SRSS) 응답스펙트럼이 구조물 기본진동 주기의 0.2배부터 1.5배 사이에서 값이 적용되지 않은 암반에 대한 설계응답스 펙트럼의 1.3배에 맞도록 개별 지진파의 크기를 조정한다.

주의 : Damping Device Design 구조물 기본진동주기의 0.5배부터 1.25배

Soft Soil Deposits

Outcropping Motion

Within Motion

Free Field Motion

Free Field Motion

. 9. 암반지진기록의 선정 및 조정

1) 대상지반조건을 고려하여 KBC2016 기준에 따라 값이 적용되지 않은 설계응답스펙트럼을 목표스펙트럼으

로 작성한다.

2) 구조물 기본진동주기의 0.2배부터 1.5배 사이에서 지반운동 2성분의 제곱합제곱근 응답스펙트럼의 평균이

설계응답스펙트럼의 1.3배의 90% 보다 크도록 조정한다.

3) 지반운동의 직교하는 2성분은 동시에 작용하는 것이므로 양자의 조정에 적용되는 배율은 동일해야 한다.

. 9. 암반지진기록의 선정 및 조정

성능설계실무에서 자주 찾는 질문 비탄성해석프로그램 선택과 운영시에 고려사항

① 구조물과 부재를 모델링할 때, 가정이 실제 거동특성에 부합하는지를 검토

② 실제 부재의 거동특성과 연성상세를 고려하여 변형능력과 에너지소산능력(또는 주기거동곡선)이 정

의되어야 한다. 명확한 실험적, 이론적 증거가 없는 경우에는 보수적으로 모델링해야 한다.

③ 비탄성해석시에 수치적 결함으로 인하여 해석이 중단되거나, 실제와 다른 해석결과가 나타날 수 있다.

흔히 소프트웨어 개발자들은 수치해석적 어려움을 피하기 위하여 수치적 오류를 무시하고 해석을 진행

하도록 프로그램을 만드는 경향이 있다.

④ 일반적으로 비탄성해석을 수행하더라도 시간이력해석에서는 각 시간별 해석구간에서 선형해석을 가

정하여 수행하는 경우가 많다.

오류를 줄이기 위해서는 가급적 시간구간을 짧게 구성하여 해석을 수행

비교적 해석이 쉬운 비탄성정적해석과 탄성시간이력해석을 수행하여 그 결과를 비교, 검증

⑤ 현재 모델링과 해석 기술수준을 고려할 때 기둥, 보등 선형부재의 해석은 비교적 신뢰성이 있으나,

벽체 등 면부재의 해석의 신뢰성은 크게 떨어진다.

감사합니다.

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