* 별첨 : 건축물 내진설계 프로세스

건축물 내진설계 프로세스

다음의 STEPS을 따르도록 한다.

 

 

 

 

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STEP 1. 건물 중요도에 따라 내진등급 (중요도계수) 산정

 

표 2.2-1 내진등급과 중요도계수 (KDS 41 17 00)

건축물의 중요도1)	내진등급	내진설계 중요도계수 (IE)
중요도(특)	특	1.5
중요도(1)	I	1.2
중요도(2), (3)	II	1.0
1) KDS 41 10 05(3.)에 따름.

 

 

 

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STEP 2. 건축물의 성능목표 산정 

 

표 2.4-1 건축물의 성능수준과 구조요소 및 비구조요소의 성능수준 사이의 관계 (KDS 41 17 00)

건축물의 성능수준	구조요소의 성능수준	비구조요소의 성능수준
기능수행 (OP)	거주가능	기능수행
즉시복구 (IO)	거주가능	위치유지
인명보호 (LS)	인명안전	인명안전
붕괴방지 (CP)	붕괴방지	-

 

표 2.4-2 건축물의 내진등급별 최소성능목표 (KDS 41 17 00) + 표 15.3-1 내진등급과 성능목표 (KDS 41 17 00)

내진등급	성능목표		설계지진	성능기반설계시 2)
	재현주기	성능수준
특	2400년	인명보호	기본설계지진 × 중요도계수 IE	최대고려지진
	1000년	기능수행	- 기대성능1)	기본설계지진
I	2400년	붕괴방지	- 기대성능1)	최대고려지진 (인명보호와 붕괴방지 중간수준 적용)
	1400년	인명보호	기본설계지진 × 중요도계수 IE	기본설계지진 1.2배
	100년	기능수행	-	기본설계지진 0.43배
II	2400년	붕괴방지	- 기대성능1)	최대고려지진
	1000년	인명보호	기본설계지진 × 중요도계수 IE	기본설계지진
	50년	기능수행	-	기본설계지진 0.30배

1) 다른 지진위험도의 성능목표를 충족함으로써 기대할 수 있는 성능. (검토 하지 않음)

2) 성능기반설계시 표의 성능목표중 2가지 이상 만족해야 함.

 

 

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STEP 3. 지진구역 및 지진구역계수 산정

 

표 4.2-1 지진구역 (KDS 17 10 00)

지진구역	행정구역
Ⅰ	시	서울, 인천, 대전, 부산, 대구, 울산, 광주, 세종
	도	경기, 충북, 충남, 경북, 경남, 전북, 전남, 강원 남부1
Ⅱ	도	강원 북부2, 제주
1 강원 남부(군, 시) : 영월, 정선, 삼척, 강릉, 동해, 원주, 태백 2 강원 북부(군, 시) : 홍천, 철원, 화천, 횡성, 평창, 양구, 인제, 고성, 양양, 춘천, 속초

 

 

표 4.2-2 지진구역계수 (평균재현주기 500년에 해당)  (KDS 17 10 00)

지진구역	Ⅰ	Ⅱ
지진구역계수, Z	0.11	0.07

 

KDS 41 17 00 3.2 (1) 정리표

지진구역	행정구역	지진구역계수 Z (재현주기 500년)	유효지반가속도 S (재현주기 2400년) (KDS 17 10 00 : 표 4.2.-3)	기본설계지진 (재현주기 1000년)
I	기타 모든지역	0.11	0.11 x 2 = 0.22	S x 2/3
II	강원 북부, 제주	0.07	0.07 x 2 = 0.14	S x 2/3

단위:  g (9.81㎨)

국가지진위험지도를 이용하여 결정한 S 는 지진구역계수에 위험도계수를 곱하여 구한 S 값의 80%보다 작지 않아야 한다.

 

 

 

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STEP 4. 지반의 분류

 

표 4.2-4 지반의 분류 (KDS 41 17 00)

지반종류	지반종류의 호칭	분류기준
		기반암 깊이, H (m)	토층평균전단파속도, (m/s)
S1	암반 지반	1 미만	-
S2	얕고 단단한 지반	1∼20 이하	260 이상
S3	얕고 연약한 지반		260 미만
S4	깊고 단단한 지반	20 초과	180 이상
S5	깊고 연약한 지반		180 미만
S6	부지 고유의 특성평가 및 지반응답해석이 필요한 지반 1. 액상화 우려가 있는 흙 2. 이탄 또는 유기성높은지반 3. 소성 높고, 점토 4. 층이 두껍고 연약, 중간 단단한 점토 5. 기반암 깊이 50m 초과

기반암은 전단파속도가 760m/s 이상

 

토층평균전단파속도, Vs,soil   (m/s)는 조화평균으로 구한다. 

 

 

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 STEP 5. 지반증폭계수 산정

 

- 지반종류와 유효지반가속도 S 로 산정

 

지반증폭계수 (KDS 41 17 00 : 2019, 4.2.3  표 4.2-1, 표 4.2-2)

 

지반종류	단주기 지반증폭 계수 (Fa)			1초주기 지반증폭 계수 (Fv)
	S ≤ 0.1	S = 0.2	S = 0.3	S ≤ 0.1	S = 0.2	S = 0.3
S1	1.12	1.12	1.12	0.84	0.84	0.84
S2	1.4	1.4	1.3	1.5	1.4	1.3
S3	1.7	1.5	1.3	1.7	1.6	1.5
S4	1.6	1.4	1.2	2.2	2.0	1.8
S5	1.8	1.3	1.3	3.0	2.7	2.4

 

 

 

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 STEP 6. 설계스펙트럼가속도 SDS, SD1 산정

 

4.2.2 단주기와 1초주기 설계스펙트럼가속도 (KDS 41 17 00)

(1) 단주기와 주기 1초의 설계스펙트럼가속도 SDS, SD1은 식 (4.2-4), (4.2-5)에 의하여 산정한다.

 

 (4.2-4)

 (4.2-5)

 

 

 

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STEP 7. 내진설계범주 정의

 

표 5.2-1 단주기설계스펙트럼가속도에 따른 내진설계범주

SDS의 값	내진등급
	특	I	II
0.50 ≤ SDS	D	D	D
0.33≤ SDS ＜0.50	D	C	C
0.17≤ SDS ＜0.33	C	B	B
SDS＜0.17	A	A	A

 

표 5.2-2 주기 1초 설계스펙트럼가속도에 따른 내진설계범주

SD1의 값	내진등급
	특	I	II
0.20 ≦ SD1	D	D	D
0.14≦ SD1 ＜0.20	D	C	C
0.07≦ SD1＜0.14	C	B	B
SD1＜0.07	A	A	A

 

 

 

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 STEP 8. 건물의 비정형성 정의

 

수평비정형 : 비요격면비

 

수직비정형 : 강중기횡강

 

표 5.3-1 평면비정형성의 유형과 정의

유형번호	유형	정  의	관련 항목	적용내진 설계범주
H－1	비틀림비정형	격막이 유연하지 않을 때 고려함. 어떤 축에 직교하는 구조물의 한 단부에서 우발편심을 고려한 최대 층변위가 그 구조물 양단부 층변위 평균값의 1.2배보다 클 때 비틀림 비정형인 것으로 간주한다.	7.2.6.4	C, D
			표 7.1-1	D
			7.2.8.1	C, D
H－2	요철형 평면	돌출한 부분의 치수가 해당하는 방향의 평면치수의 15%를 초과하면 요철형 평면을 갖는 것으로 간주한다.	－	－
H－3	격막의 불연속	격막에서 잘려나간 부분이나 뚫린 부분이 전체 격막 면적의 50%를 초과하거나 또는 인접한 층간 격막 강성의 변화가 50%를 초과하는 경우, 격막의 불연속이 존재하는 것으로 간주한다.	－	－
H－4	면외 어긋남	수직 부재의 면외 어긋남 등과 같이 하중전달 경로의 불연속성이 존재하는 경우	8.3.3	B, C, D
H－5	비평행 시스템	횡력저항 수직 요소가 전체 횡력저항 시스템에 직교하는 주축에 평행하지 않은 경우	8.1.3.2	C
			8.1.3.3	D

표 5.3-2 수직비정형성의 유형과 정의

유형번호	유형	정  의	관련 항목	내진설계 범주
V－1	강성비 정형－ 연층	어떤 층의 횡강성이 인접한 상부층 횡강성의 70% 미만이거나 상부 3개 층 평균강성의 80% 미만인 연층이 존재하는 경우에는 강성분포의 비정형이 있는 것으로 간주한다.	표 7.1-1	D
V－2	중량비 정형	어떤 층의 유효중량이 인접층 유효중량의 150%를 초과할 때 중량 분포의 비정형이 존재하는 것으로 간주한다. 단, 지붕층이 하부층보다 가벼운 경우는 이를 적용하지 않는다.	표 7.1-1	D
V－3	기하학적 비정형	횡력저항 시스템의 수평치수가 인접층치수의 130%를 초과할 경우에는 기하학적 비정형이 존재하는 것으로 간주한다.	표 7.1-1	D
V－4	횡력저항 수직저항 요소의  비정형	횡력저항요소의 면내 어긋남이 그 요소의 길이보다 크거나 인접한 하부층 저항요소에 강성감소가 일어나는 경우에는 수직저항요소의 면내불연속에 의한 비정형이 있는 것으로 간주한다.	8.3.3	B, C, D
V－5	강도의 불연속 －약층	임의 층의 횡강도가 직상층 횡강도의 80% 미만인 약층이 존재하는 경우에는 강도의 불연속에 의한 비정형이 존재하는 것으로 간주한다. 각층의 횡강도는 층전단력을 부담하는 내진요소들의 저항방향 강도의 합을 말한다.	8.3.1	B, C, D

 

 

 

 

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STEP 9. 지진력저항시스템의 정의에 따른 설계계수 산정

 

6.2 지진력저항시스템의 정의 (KDS 41 17 00)

 

지진력 저항 시스템	수직하중 지지	횡하중 지지
내력벽 시스템	벽체	벽체
모멘트저항골조 시스템	보+기둥	보+기둥
건물골조시스템	보+기둥	벽체
이중골조시스템	보+기둥	25%이상 : 보+기둥 나머지 : 벽체

 

표 6.2-1 지진력저항시스템에 대한 설계계수

(표내용 생략)

 

 

  VE = 실제 지진하중

  VD = 설계 지진하중

* 지진력저항시스템의 설계계수

  R = VE/VD   : 반응수정계수

  Cd = δu/δs : 변위증폭계수

  Ω0 = 최대강도/항복강도 : 시스템초과강도계수

 

 

 

 

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STEP 10. 내진설계범주와 비정형성에 따른 해석법 산정

 

구분	해석법	모드 고려	부재물성치	지진하중 크기	지진하중 산정법
정적해석법	등가정적해석법	1차모드만 고려	탄성	V/R	설계응답스펙트럼
	비선형정적해석법	1차모드만 고려	비탄성	V	설계응답스펙트럼
동적해석법	응답스펙트럼해석법	고차모드 고려	탄성	V/R	설계응답스펙트럼
	선형시간이력해석법	고차모드 고려	탄성	V/R	지진의시간이력
	비선형동적해석법	고차모드 고려	비탄성	V	지진의시간이력

 

 각각의 상세 해석방법 및 평가방법

7. 지진하중의 계산 및 구조해석 (KDS 41 17 00) 참조

 

 

 

 

 

 

reference : 

* 국가건설기준센터 (https://www.kcsc.re.kr/) KDS 기준 참고