관철동 VE 에 대한 세미나

관철동 관철동 VEVE 에 에 대한 세미나 대한 세미나

주 진 욱2003.4.25

HBSEHBSE HANBIT STRUCTURAL ENG.HANBIT STRUCTURAL ENG.

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

관철동 오피스텔 V/E REPORT


목 차목 차

■ 건물 개요 ■ 구조 형식

■ 적용 기준 ■ 설계 횡하중 조건

• 규모 – 지상 15층 , 지하 4층• 용도 - 지하 4층 ~ 지상 4 층 : 주차장 , 상업시설 지상 5 층 ~ 지상 15층 : 오피스텔 (복층형 )

··· 철근 콘크리트 구조

• 하중기준 및 법규 – 건축물의 구조기준 등에 관한 규칙 (1999) 건축물 하중기준 및 해석 (2000, 건설교통부 ) • 부재 설계 - 콘크리트 구조 설계 기준 (1999, 건설교통부 )

• 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



1. 1. 설계 개요설계 개요

■ 부재 단면 ☞ SHEAR WALL• 지하 4 층 ~ 지하 1 층 : THK. 200/300 mm• 지상 1 층 ~ 지상 15 층 : THK. 200 mm

15F

1F

7F

B4F

수직 및 수평 부재

fck=240kgf/cm2

수직 및 수평 부재

fck=270kgf/cm2

■ 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)

■ 재료 강도• 지하 4 층 ~ 지상 6층 : fck = 270 kgf/cm2• 지상 7 층 ~ 지붕층 : fck = 240 kgf/cm2

PHR



2. 2. 시스템 개요 및 재료 강도시스템 개요 및 재료 강도



3. 3. 구조 평면도구조 평면도

4.1 횡력 비교 ( 지진하중 /풍하중 )



4. 4. 구조 시스템 검토구조 시스템 검토

X 방향 하중비교

0 10 20 30 40 50

PHRPH2PH1

RF15F14F13F12F11F10F9F8F7F6F5F4F3F2F

tonf

- X지진

- X바람

Y 방향 하중비교

0 10 20 30 40 50

PHRPH2PH1RF

15F14F13F12F11F10F9F8F7F6F5F4F3F2F

tonf

- Y지진

- Y바람

Vx,E = 286.4 tf

Vx,W = 227.9 tfVy,E = 286.4 tf

Vy,W = 327.7 tf



1) 동적 거동

시스템 1차 주기Modal Participation

Mass(%)

X-Trans.

Y-Trans.

Z-Trans.

건물골조방식 3.52 32.9 31.8 37.7이중골조방식 2.71 45.9 35.4 33.92) 시스템 효율성 비교

시스템 건물골조방식 이중골조방식Core Frame Core Frame

횡력 부담 (%)X-Dir 100 0 86.9 13.1

Y-Dir 100 0 89.5 10.5

< 기둥 -보 프레임의 횡력저항 기여도 -Y-DIR. >

☞ 건물 골조 방식 채택

4.2 횡력 저항 시스템



3) LINK BEAM 의 효율성 비교 (건물골조방식 )

인방보 강성 100% 50% 0%

1차 고유주기 (sec) 3.52 3.74 4.32

층간변위 (cm)

X-Dir. 3.24 3.38 4.11

Y-Dir. 2.84 3.24 4.81(0.013)

횡변위 (cm)

X-Dir. 6.53 6.90 8.18

Y-Dir. 6.50 6.99 8.86(H/790)

전단 파괴 여부 (Vu/ΦVn)N.G(290%)

N.G(197%)

O.K(중력저항

)

☞ LINK BEAM 의 강성을 0% 로 설계 ( 중력 저항 요소 ) [LINK BEAM 전단력 분포 - 강성 100%]

• 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



4) 건물골조방식의 설계 방법 (UBC’97)

• 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 , UBC 에서 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 .



4) 건물골조방식의 설계 방법 (UBC’97) _ 계속

SDS 의 지반 반력 계수 (Kv) 산정식 - Joseph E. Bowles 식

Kv = 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 .

# 평판재하시험에 의한 지반반력 계수 산정 (1997’ 구조물기초설계기준 )

- 항복 하중의 ½일때의 변위Δ와 이때의 σ를 구하여 σ/ Δ 로 산정

-하중 침하도

하중

침하량

4.3.1 지반의 수직 반력 계수 (Kv) 검토

4.3 기초

• 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

1) 독립 기초 형식의 설계• 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

2) SDS 를 이용한 MAT 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

4.3.2 기초 설계법 비교



☞ 기존 설계

– 버트레스를 이용한

외벽의 2 방향 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

4.4 지하 외부 옹벽 및 버트레스



MEMBER 기존 설계 ( 원 ) V/E ( 원 ) 공사비 차이 ( 원 ) 비율

EXT.WALL

RE-BAR 89,157,000 72,235,000

16,922,000 　CONC

.　 ( 벽체 두께 변경 없음 ) 　　

Sub

Total

89,157,000 72,235,000 16,922,000 81.0%

BUTTRESS

RE-BAR 6,594,000 　　 6,594,000 　　

CONC. 4,064,000 ( 해당 BUTTRESS 삭제 ) 4,064,000 　

Sub

Total

10,658,000 10,658,000 　　

☞ 기존 설계와 V/E 의 물량 비교

☞ 버트레스 설계 – 버트레스의 강성을 크게 사용하지 못할 경우 그 효율이 떨어져 ,

벽체의 거동은 1-WAY에 가까워진다 .



5. 결론1. 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 Kv 값은 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 1 방향 또는 2 방향 설계에 대해 시공성 및 물량에 대한 구조 엔지니어의 판단 필요 .

- 토압에 대해 지하외벽의 상하 1 방향 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 .

관철동 VE 에 대한 세미나

Documents

Transcript of 관철동 VE 에 대한 세미나