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관철동 VE 에 대한 세미나

관철동 VE 에 대한 세미나. 주 진 욱 2003.4.25. HBSE HANBIT STRUCTURAL ENG. 관철동 오피스텔 V/E REPORT. 목 차. 1. 설계 개요 2. 시스템 개요 및 재료 강도 3. 구조 평면도 4. 구조 시스템 검토 4.1 횡력 비교 4.2 횡력 저항 시스템 분석 1) 동적 거동 2) 시스템 효율성 검토 3) LINK BEAM 의 거동 4) 건물 골조 방식 설계 방법 (UBC’97) 4.3 기초

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Presentation Transcript

  1. 관철동 VE에 대한 세미나 주 진 욱 2003.4.25 HBSEHANBIT STRUCTURAL ENG.

  2. 관철동 오피스텔 V/E REPORT 목 차 1. 설계 개요 2. 시스템 개요 및 재료 강도 3. 구조 평면도 4. 구조 시스템 검토 4.1 횡력 비교 4.2 횡력 저항 시스템 분석 1) 동적 거동 2) 시스템 효율성 검토 3) LINK BEAM 의 거동 4) 건물 골조 방식 설계 방법(UBC’97) 4.3 기초 4.4 지하 외벽 및 버트레스 5. 결론 HBSEHANBIT STRUCTURAL ENG.

  3. 관철동 오피스텔 V/E REPORT 1. 설계 개요 ■ 건물 개요   ■ 구조 형식 • 규모 –지상15층, 지하 4층 • 용도 - 지하 4층 ~ 지상 4층 : 주차장, 상업시설 • 지상 5층 ~ 지상 15층 : 오피스텔(복층형) ···철근 콘크리트 구조   ■ 설계 횡하중 조건   ■ 적용 기준 • 풍하중- 서울, 기본 풍속 30m/sec, • 노풍도 B , 중요도 계수(Iw) 1.0 • 지진하중 - 지역 계수(A) 0.11, • 중요도 계수(I) 1.2 • 반응수정계수(R) 4.0 • 지반 계수(S) 1.0 • 하중기준 및 법규 • –건축물의 구조기준 등에 관한 규칙(1999) • 건축물 하중기준 및 해석(2000, 건설교통부) • 부재 설계 • - 콘크리트 구조 설계 기준(1999, 건설교통부) HBSEHANBIT STRUCTURAL ENG.

  4. 관철동 오피스텔 V/E REPORT 2. 시스템 개요 및 재료 강도 PHR ■ 부재 단면 ☞ SHEAR WALL 15F • 지하 4층 ~ 지하 1층 : THK. 200/300 mm • 지상 1층 ~ 지상 15층 : THK. 200 mm 수직 및 수평 부재 fck=240kgf/cm2 ■ 재료 강도 • 지하 4층 ~ 지상 6층 : fck = 270 kgf/cm2 • 지상 7층 ~ 지붕층 : fck = 240 kgf/cm2 7F   ■ 구조 형식 • 중력 저항 시스템 : • 지하층 : 2-WAY SLAB(WIDE BEAM) • 지상층 : 2-WAY SLAB • 횡력 저항 시스템 • - 건물 골조 방식 • 높이 : 70.2m (기준층 층고 3.8m) 1F 수직 및 수평 부재 fck=270kgf/cm2 B4F HBSEHANBIT STRUCTURAL ENG.

  5. 3. 구조 평면도 관철동 오피스텔 V/E REPORT HBSEHANBIT STRUCTURAL ENG.

  6. 관철동 오피스텔 V/E REPORT 4. 구조 시스템 검토 4.1 횡력 비교 (지진하중/풍하중) Vx,E = 286.4 tf Vx,W = 227.9 tf Vy,E = 286.4 tf Vy,W = 327.7 tf HBSEHANBIT STRUCTURAL ENG.

  7. 4.2 횡력 저항 시스템 관철동 오피스텔 V/E REPORT 1) 동적 거동 2) 시스템 효율성 비교 ☞ 건물 골조 방식 채택 <기둥-보 프레임의 횡력저항 기여도-Y-DIR. > HBSEHANBIT STRUCTURAL ENG.

  8. 관철동 오피스텔 V/E REPORT 3) LINK BEAM 의 효율성 비교(건물골조방식) [LINK BEAM 전단력 분포-강성100%] ☞ LINK BEAM의 강성을 0%로 설계(중력 저항 요소) HBSEHANBIT STRUCTURAL ENG.

  9. 관철동 오피스텔 V/E REPORT 4) 건물골조방식의 설계 방법(UBC’97) • 정의 : 수직하중은 입체골조가 저항하고, 지진하중은 전단벽이나 가새골조가 저항하는 • 구조방식. • 기둥-보 프레임의 횡력 부담에 따른 시스템 분류 • - 0% (수직하중만 저항) : 건물 골조 방식 • - 25% : 이중 골조 방식 • - 강성만큼 부담 : 기타 구조 방식 • 프레임 설계 • “It is important to ensure that compatibility requirements be addressed in the design of the • components so that the beam-column frames do not collapse under large lateral seismic • deflections(ΔM).” • * Load Combination : 1.4D + 1.7L • 1.4D + 1.4L + E • 0.9D + E HBSEHANBIT STRUCTURAL ENG.

  10. 관철동 오피스텔 V/E REPORT 4) 건물골조방식의 설계 방법(UBC’97) _ 계속 • 실무에서의 건물 골조 방식 설계 방법의 문제점 • - (1.4D + 1.7L)만 고려한 설계. • 횡력에 대해 소성힌지가 발생하여 모멘트의 재분배로 인한 FRAME의 붕괴는 발생하지 않을 것 • 이라는 가정하에 설계. 그러나, 기둥에 있어서는 문제가 될 수 있다. • 또한, 풍하중에 대한 사용성 측면에서의 균열 제어가 고려가 되어 있지 않다. • 전단벽을 횡력 저항 요소뿐만 아니라 수직 저항 요소로도 고려 • 소결–건물 골조 방식에 있어서 횡력시의 프레임의 횡변위는 무시할 수 없으므로, UBC에서 제시하는 • 적합 조건식을 고려해야 할 것이나, 이러한 경우, 프레임도 횡력을 저항하는 요소로 설계하는 • 개념과 유사하므로, 결과적으로 기타구조방식에 비해 과다하게 설계하는 경향이 된다. • 또한, 전단벽이 없이도 중력 하중에 대해 저항할 수 있는 시스템이 되어야 하므로, • 코아부에도 프레임이 배치가 되어야 하는 문제가 발생한다. • 따라서, UBC 규준에 의한 건물골조방식의 설계 개념과, 실제 사용하고 있는 설계 방법과는 • 거리가 있으며, UBC 규준에 따라 설계를 할 경우 건물골조방식은 상당한 안전측의 설계가 될 • 수 있으며, 이러한 상황을 감안하면, 현실적으로 기타 구조 방식의 적용이 적절할 것으로 판단 • 된다. HBSEHANBIT STRUCTURAL ENG.

  11. 4.3.1 지반의 수직 반력 계수(Kv) 검토 관철동 오피스텔 V/E REPORT 4.3 기초 # 평판재하시험에 의한 지반반력 계수 산정(1997’ 구조물기초설계기준) - 항복 하중의 ½일때의 변위Δ와 이때의 σ를 구하여 σ/ Δ로 산정 SDS의 지반 반력 계수(Kv) 산정식- Joseph E. Bowles 식Kv = S.F x fe / 0.0254 (tf/m3) : 여기서, S.F =3.0(장기), 2.0(단기) = fe x 120 (tf/m3) 극한 침하량을 1in.로 가정. (fe * S.F) : 극한 하중 → 지반이 전단파괴가 일어날 때의 최대 하중 ** 상기 가정값은 지반의 토질이 암반인 경우 극한 침하량을 1in.로 보는 것은 실제 침하량보다 상당히 크게 가정된 값이다. 따라서, 암반인 경우 상기식에 의한 Kv 값보다 상당히 큰 값이 예상된다. HBSEHANBIT STRUCTURAL ENG.

  12. 관철동 오피스텔 V/E REPORT 4.3.2 기초 설계법 비교 • 조건 • 지반의 허용 지내력 – 100tf/m2 • 기초 형식 –매트 지내력 기초 • 지반의 수직 반력 계수(Kv) – Unkown (tf/m3)   ☞ 기초 설계(C1) – 기초 두께 및 기둥 하부 휨응력 검토 2) SDS를 이용한 MAT 설계 1) 독립 기초 형식의 설계 • A) Kv = 12,000 tf/m3 ⇒ Kv=120 x fe (SDS 기본값) • 필요 기초 두께 : 1500mm • Max. Reaction = 39.0 tf/m2 • Mu =-250tf.m/m (평균), Mu,max=-320tf.m/m • B) Kv = 120,000 tf/m3 • 필요 기초 두께 : 1300mm • Max. Reaction = 102.0 tf/m2 • Mu =-170tf.m/m(평균), Mu,max=-250tf.m/m • A) 기초판의 소요크기를 결정할 경우 • 기초판의 소요 크기 – 3400x4300x1300 mm • 소요 지내력– 98tf/m2 • Mu=-153tf.m/m • B) 기초판의 크기를 경간 중심으로 볼 경우 • 기초판의 소요 두께 – THK.1500 mm • 소요 지내력– 28tf/m2 • Mu=-210tf.m/m HBSEHANBIT STRUCTURAL ENG.

  13. 관철동 오피스텔 V/E REPORT 4.4 지하 외부 옹벽 및 버트레스   ☞ 기존 설계 – 버트레스를 이용한 외벽의 2방향 거동 유도   RW1B : X/Y=9m/5.4m 1) 2-WAY – Mux = +18 tf.m/m -24tf.m/m – Muy = +51tf.m/m -102tf.m/m 2) 1-WAY - Muy = +56tf.m/m -110tf.m/m HBSEHANBIT STRUCTURAL ENG.

  14. ☞기존 설계와 V/E의 물량 비교 관철동 오피스텔 V/E REPORT   ☞ 버트레스 설계 – 버트레스의 강성을 크게 사용하지 못할 경우 그 효율이 떨어져, 벽체의 거동은 1-WAY에 가까워진다. HBSEHANBIT STRUCTURAL ENG.

  15. 5. 결론 관철동 오피스텔 V/E REPORT 1. 건물 골조 방식의 설계 - UBC 규준에 적용하여 설계할 경우 현재의 설계 방법은 적절하지 않으며, 풍하중에 대한 고려도 수반되어야 할 것이다. 2. 기초 설계 - 기초 저면 토질이 암반인 경우 SDS 해석시 Kv값은 허용 지내력을 확보할 수 있는 값을 구한다. - 독립 기초형식에 의해 매트 기초를 약산 할 경우에는 필요한 저면적을 산정후 그에 대한 검토. 3. 지하 외벽 - 지하 외벽의 설계시 1방향 또는 2방향 설계에 대해 시공성 및 물량에 대한 구조 엔지니어의 판단 필요. - 토압에 대해 지하외벽의 상하 1방향 벽체로 설계가 불합리할 경우 버트레스는 충분히 강성을 발휘할 수 있도록 단면 및 간격을 확보. 4. Value Engineering - 기존 설계에 대한 V/E 수행시 가장 중요한 사항은 시스템의 적정성 검토라 할 수 있다. 따라서, 중력 및 횡력 저항 시스템의 종류별 공사비 차이 등을 회사차원의 데이터로서 정리해 놓을 필요가 있으며, 횡력 저항 시스템에 대해서는 규준에 대한 적절한 판단이 필요할 것이다. HBSEHANBIT STRUCTURAL ENG.

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