ConBasement는 다음과 같이 면외 및 면내 하중작용에 대한 지하외벽 부재를 설계한다.
(1) 면외하중에 대한 지하외벽설계
면외하중에 대한 지하외벽설계에는 강도(휨 및 전단)설계와 상시하중에 대한 사용성(처짐 및 균열) 평가를 포함하고 있다.
① 부모멘트에 대한 외측 수직휨인장철근의 배근은 부모멘트의 분포형상을 고려한다.
② 부모멘트에 대한 외측 수직휨인장철근의 cut of길이는 콘크리트기준에 따라서 변곡점의 위치를 고려하여 산정한다.
③ 전단검토는 콘크리트구조기준의 위험 전단면에서부터 시작하고, 전단력 크기에 따라서 필요시 전단링크 철근을 산정하고, 각 전단철근보강 범위를 구분한다.
④ 균열에 대한 해석과 검토는 균열모멘트와 철근배근상태를 고려한 균열 상태를 구분하여 균열 폭을 산정하고 평가한다.
⑤ 처짐에 대한 해석과 검토는 균열모멘트와 철근배근상태를 고려한 유효단면2차모멘트에 의해 즉시 처짐과 장기 처짐을 산정하고 평가한다.
구체적인 내용은 그림1-2(ConBasement의 주요 설계흐름도)와 뒤에 첨부한 ‘[부록 4] ConBasement에 의한 지하구조의 내진설계 실행 예’에 있는 관련내용을 참조한다.
그림10-1. 면외 하중작용에 대한 지하외벽의 해석과 설계
(2) 지하외벽그룹의 전단벽시스템에 대한 설계
면내하중에 대한 지하외벽설계에는 강도(전단)설계와 지하층구조시스템에 대한 층 횡변위를 산정한다. 층 횡변위에 대한 내용은 9장에 있는 ‘(2) 면내작용하중에 대한 구조해석’과 그림10-2(b)를 참고하기 바란다.
• 강도설계
일반적으로 지하외벽(그림10-2(a) 참조)은 지상구조의 전단벽시스템과는 달리 평면적으로 길게 연속된 폐쇄형 전단벽이고, 대부분 hw (벽높이)/lw (벽길이)≤1.0인 squat wall에 해당하므로 지하외벽의 전단벽 파괴모드는 전단파괴모드(대각선 인장, 대각선 압축, 밑면 슬라이딩 중 1가지 이상)이다. 즉 높이/길이비가 낮은 squat wall의 강도는 휨보다는 전단에 의해 결정되므로 면내하중에 대한 지하외벽의 철근은 면내 전단력에 대해 설계한다. 결국 squat wall의 강도는 반복되는 수직철근의 인장과 콘크리트의 경사압축에 의해 결정된다(그림10-3(a)참조). Squat wall의 소요설계전단력에 상응하는 소요설계휨모멘트에 대한 지하외벽의 면내 설계휨강도(그림10-2(d) 참조)는 그림10-2(a)와 같이 벽의 평면적 배치형상, 길이 및 수직철근량(웨브 및 플랜지)을 고려할 때 매우 크다. 그러나 지하외벽처럼 낮은 높이/길이 비의 squat wall에서는 전단파괴 거동이 선행되므로 휨강도(휨인장철근)에 대한 검토가 필요 없다. 따라서 ConBasement의 횡력저항시스템에 대한 지하외벽 부재설계(철근배근)는 전단력만 고려한다.
Squat wall의 파괴모드 양상을 설명하기 위하여 그림10-3에 Strut-Tie Model로 나타냈었다.
• 면외 및 면내 하중에 대한 소요강도를 독립적으로 모두 만족하는 부재설계
각 하중 방향(전체좌표계의 X 및 Y 방향)에 대한 부재설계에서 외벽이 면내하중과 면외하중에 대한 소요설계강도가 기준에서 제한하고 있는 최대 설계강도를 초과하지 않는 두께를 가진 경우에는 면외하중에 대한 소요철근배근과 면내하중에 대한 소요철근배근을 독립적으로 모두 만족하는 철근배근을 결정한다.
① 수직철근 : 면내하중에 대한 소요수직철근량이 면외하중에 대한 소요수직철근량 보다 많이 요구될 경우에는 내부 수직철근량을 증가시킨다(더 큰 직경으로 변경). 외부 수직철근은 필요에 따라 상하 다른 직경의 철근을 적용할 경우도 있어 내부수직철근을 조정한다.
② 수평철근 : 면내 소요설계전단강도에 적합한 수평철근량(직경, 간격)을 결정한다.
구체적인 내용은 그림1.2(ConBasement의 주요 설계흐름도)와 뒤에 첨부한 ‘[부록 4] ConBasement에 의한 지하구조의 내진설계 실행 예’에 있는 관련내용을 참조한다.
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