[내진성능평가 및 보강설계]PUSHOVER 해석 적용에 관하여
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관리자2023-06-13 10:02
단순보에 작용하는 연직방향의 하중은 작용하는 하중에 의해서 변형(변위)가 발생하게 되는데 하중이
사라지게 되면(하중을 제거하게되면) 변형(변위)도 사라지게 됩니다.
이러한 정하중의 특성과 달리 풍하중과 같은 동하중은 예를들어 바람이 불게되면(하중이 가력됨) 나뭇가지가 흔들리게
되는데, 바람이 지나간 뒤에도(하중이 사라진뒤) 나뭇가지가 계속해서 흔들리는 양상을 보여주게 됩니다.
이러한 부분이 정하중과 다른 동하중의 특징이라고 할수 있습니다.
고유치해석은 이러한 구조물의 동하중에 대한 특성이 반영되어 있다고 볼 수 있습니다.
무수히 많은 복잡한 요소로 이루어진 구조체는 하중이 사라진 뒤에도 계속해서 움직이는 나뭇가지와 같이 X방향의 변위응답과
Y방향의 변위응답, Z방향에 대한 회전변위응답 성분으로 크게 나뉘게 되고 100% 실제구조물의 전체응답에서
이러한 각성분별 질량의 참여하는 비율에 따라 어느 정도까지 100% 실제구조물의 응답을 나타내고 있는 것인지
가늠할 수 있다 할 수 있겠습니다.
질문하신 내용은,
1. Pushover 해석의 신뢰성
Pushover 해석을 하게되면 X, Y방향 각성분별 1차모드를 기반으로 검토하시면 될 거 같습니다. 다만, X, Y방향 각방향별로
비틀림성분이 어느정도 참여하고 있는지에 따라, 고차모드의 영향이 큰 구조물이 되기도 합니다.
고유치해석 결과에서 각 방향별 질량참여율의 비율만 놓고봤 을 때에는 저차모드가 될 것으로 판단되고
Pushover 해석을 수행하는데 문제가 없을 것으로 판단됩니다.
여기에서 비틀림은 왜 발생하는 지를 살펴봐야 되는데(X, Y 모드에서도 비틀림 성분이 포함됨), 구조물의 비틀림은
질량중심과 강성중심이 일치하지 않고 편심으로 작용하기 때문에 발생할 수밖에 없습니다.
100% 평면이 완전대칭이라고 하더라도 작용하중이 완전대칭이 아닌데다가 특히나 지진하중의 경우 우발편심을 고려하도록
되어 있기 때문에 구조물의 비틀림성분이 발생할 수밖에 없습니다.
동하중(풍하중 또는 지진하중)이 작용할 때에는 아무래도 비틀림성분이 first mode가 되게 되면 X,Y방향의 병진운동과 달리
구조물의 피해가 더 크게 발생할 수밖에 없기 때문에 유의하시는게 좋겠습니다.
2. 지중보설치와 기초 주각부 고려
주각부에서 “전단력등”이 부족하다고 하셨는데, 정확히 전단력인지 인장력인지 모르겠네요. 선형해석법으로 평가와 설계를
진행하는 경우와 Pushover 해석을 진행하느냐에 따라 일부 차이가 발생할 수는 있겠습니다.
통상적으로 Ground Level 즉, B.L (밑면, Base Level)이 1층바닥에 고려되어 있다고 하면 주각부에서
내력이 부족한 경우는 많이 발생하지 않습니다. 그리고 주각부의 전단력이 부족한 경우보다는 세장한 건물에서
기둥의 인장력이 크게 발생하여 내력이 부족한 경우는 있을 것 같습니다.
정확히 어떠한 경우인지 판단하기 어렵지만 주각부에서 내력이 부족하다고 하면 보강을 해야 된다고 판단됩니다.
기초까지 하중을 전달하는 마지막 요소가 주각부인데, 주각부가 내력이 부족하게 되면 상부에서 내력이 충분하거나
보강을 했다손 치더라도 무의미한 상황이 될거 같습니다.
부족하지만, 제가 알고있는 선에서 답변 드립니다. 감사합니다.
사라지게 되면(하중을 제거하게되면) 변형(변위)도 사라지게 됩니다.
이러한 정하중의 특성과 달리 풍하중과 같은 동하중은 예를들어 바람이 불게되면(하중이 가력됨) 나뭇가지가 흔들리게
되는데, 바람이 지나간 뒤에도(하중이 사라진뒤) 나뭇가지가 계속해서 흔들리는 양상을 보여주게 됩니다.
이러한 부분이 정하중과 다른 동하중의 특징이라고 할수 있습니다.
고유치해석은 이러한 구조물의 동하중에 대한 특성이 반영되어 있다고 볼 수 있습니다.
무수히 많은 복잡한 요소로 이루어진 구조체는 하중이 사라진 뒤에도 계속해서 움직이는 나뭇가지와 같이 X방향의 변위응답과
Y방향의 변위응답, Z방향에 대한 회전변위응답 성분으로 크게 나뉘게 되고 100% 실제구조물의 전체응답에서
이러한 각성분별 질량의 참여하는 비율에 따라 어느 정도까지 100% 실제구조물의 응답을 나타내고 있는 것인지
가늠할 수 있다 할 수 있겠습니다.
질문하신 내용은,
1. Pushover 해석의 신뢰성
Pushover 해석을 하게되면 X, Y방향 각성분별 1차모드를 기반으로 검토하시면 될 거 같습니다. 다만, X, Y방향 각방향별로
비틀림성분이 어느정도 참여하고 있는지에 따라, 고차모드의 영향이 큰 구조물이 되기도 합니다.
고유치해석 결과에서 각 방향별 질량참여율의 비율만 놓고봤 을 때에는 저차모드가 될 것으로 판단되고
Pushover 해석을 수행하는데 문제가 없을 것으로 판단됩니다.
여기에서 비틀림은 왜 발생하는 지를 살펴봐야 되는데(X, Y 모드에서도 비틀림 성분이 포함됨), 구조물의 비틀림은
질량중심과 강성중심이 일치하지 않고 편심으로 작용하기 때문에 발생할 수밖에 없습니다.
100% 평면이 완전대칭이라고 하더라도 작용하중이 완전대칭이 아닌데다가 특히나 지진하중의 경우 우발편심을 고려하도록
되어 있기 때문에 구조물의 비틀림성분이 발생할 수밖에 없습니다.
동하중(풍하중 또는 지진하중)이 작용할 때에는 아무래도 비틀림성분이 first mode가 되게 되면 X,Y방향의 병진운동과 달리
구조물의 피해가 더 크게 발생할 수밖에 없기 때문에 유의하시는게 좋겠습니다.
2. 지중보설치와 기초 주각부 고려
주각부에서 “전단력등”이 부족하다고 하셨는데, 정확히 전단력인지 인장력인지 모르겠네요. 선형해석법으로 평가와 설계를
진행하는 경우와 Pushover 해석을 진행하느냐에 따라 일부 차이가 발생할 수는 있겠습니다.
통상적으로 Ground Level 즉, B.L (밑면, Base Level)이 1층바닥에 고려되어 있다고 하면 주각부에서
내력이 부족한 경우는 많이 발생하지 않습니다. 그리고 주각부의 전단력이 부족한 경우보다는 세장한 건물에서
기둥의 인장력이 크게 발생하여 내력이 부족한 경우는 있을 것 같습니다.
정확히 어떠한 경우인지 판단하기 어렵지만 주각부에서 내력이 부족하다고 하면 보강을 해야 된다고 판단됩니다.
기초까지 하중을 전달하는 마지막 요소가 주각부인데, 주각부가 내력이 부족하게 되면 상부에서 내력이 충분하거나
보강을 했다손 치더라도 무의미한 상황이 될거 같습니다.
부족하지만, 제가 알고있는 선에서 답변 드립니다. 감사합니다.
안녕하세요 내진보강설계를 진행하고있는데
고유치해석 결과
아래와같은결과가나왔습니다
1번모드 DY 방향 87.71%질량참여
2번모드 RZ(비틀림) 81.61% 질량참여
3번모드 DX방향 83.37%질량 참여
이때에
이건물의 X방향 1차모드를 3번모드로 보고
Y방향 1차모드를 1번모드로 보고 고차모드의 영향을 검토해도 되는지 궁금합니다.
2번모드에서 비틀림이 크게 작용하는데 이를 무시하고 각 방향의 1차모드로 검토해도 되는지요
(2번 모드(비틀림모드)를 무시하고 각 방향의 1차모드와 질량참여율 90%의 층전단력 비교시 PUSHOVER 해석이 가능한 건물로 검토됨,
그러나 PUSHOVER 해석의 전제는 비틀림이 없는 건물에 대하여 1차모드의 하중패턴으로 가력을 하는 해석으로 알고있어 이부분이 헷갈리네요....)
아니면 PUSHOVER 해석만으로 부족하니 M계수법을 적용해야 하는지 궁금합니다.