평면상 직교하는 두 방향에 대한 지진하중의 조합

ConBasement는 건축구조기준과 건축물의 지하구조 내진설계 지침(대한건축학회, 2020, Rev.1)에 따라서 기준에서 요구하는 평면상 직교하는 두 방향에 대한 지진하중의 조합을 고려한다.

ConBasement의 평면상 직교하는 두 방향에 대한 지진하중의 조합

지하구조물이 내진설계범주 ‘C’에 속하고 평면 비정형성 유형 H-5에 해당될 경우 또는 내진설계범주 ‘D’에 속하는 지하구조물의 설계부재력(전단벽으로서의 지하외벽)은 다음의 방법을 적용한다. ① 한 방향 지진하중 100%에 대한 하중효과와 그에 직교하는 방향의 지진하중 30%에 대한 하중효과의 절대 값을 합하여 구한다. • 주 지진하중이 X방향인 경우 : QE = ± QEX ± 0.3QEY • 주 지진하중이 Y방향인 경우 : QE = ± QEY ± 0.3QEX ② 횡력이 편심으로 작용하는 경우에는 편심에 의한 비틀림 효과를 고려한다. ③ 단, 지하외벽이 연속적으로 둘러싸인 폐쇄형 전단벽그룹의 지진력저항시스템(지하외벽구조시스템)에는 우발편심을 고려하지 않는다.

건축구조 기준에서는 구조물이 내진설계범주 ‘C’에 속하고 평면 비정형성 유형 H-5에 해당될 경우 또는 내진설계범주 ‘D’에 속하는 경우에는 평면상 직교하는 두 방향에 대한 지진하중효과를 고려하여 설계하도록 다음과 같이 규정하고 있다.

[기준 해설] 지진하중은 건물의 임의의 방향으로 작용할 수 있으며, 이러한 현상을 고려하기 위하여 일반적으로 직교하는 2축의 지진하중의 효과를 조합하여 설계한다. 그러나 2축에 대하여 최대 지진하중이 동시에 작용할 확률은 매우 적으므로 적절한 방법으로 직교하는 2축에 대한 하중효과를 조합하여야 한다. 관련 기준 조항에서는 (1) 어느 한 방향 지진하중효과의 100%와 그 직각방향 지진하중효과의 30%를 단순히 합하거나 또는 (2) 양방향 지진효과의 100%를 SRSS방법으로 조합하도록 하고 있다.

그러나, 최근 ASCE 7-16에서 (2)의 방법은 더 이상 일반적으로 사용하지 않으므로, ConBasement는 (1)의 방법(“100%+30% Rule”)만 적용하도록 하였다.

ConBasement는 사용자의 선택에 따라서 지진횡토압(정적횡토압 수반), 지하층관성력, 지상층관성력(사용자가 미리 고려한 값)에 “100%+30% Rule”을 적용할 수 있다.

일반적으로 국내의 지하외벽의 배치는 그림3-1과 같이 평면상 각 주축(X 또는 Y)의 횡력방향에 평행하지 않은 요소들을 대부분 포함하고 있으므로 기준에서 요구하는 평면상 직교하는 두 방향에 대한 지진하중의 조합을 반드시 고려하여야 한다.

그림3-1. 평면상 주횡력 방향에 평행하지 않은 지하외벽 요소(skewed wall)