관철동 VE에 대한 세미나 주 진 욱 2003.4.25 HBSE HANBIT STRUCTURAL ENG.

목 차 HBSE HANBIT STRUCTURAL ENG. 관철동 오피스텔 V/E REPORT 1. 설계 개요 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 HBSE HANBIT STRUCTURAL ENG.

1. 설계 개요 ■ 건물 개요 ■ 구조 형식 ■ 설계 횡하중 조건 ■ 적용 기준 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) HBSE HANBIT STRUCTURAL ENG.

2. 시스템 개요 및 재료 강도 ■ 부재 단면 ■ 재료 강도 ■ 구조 형식 HBSE HANBIT STRUCTURAL ENG. 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 HBSE HANBIT STRUCTURAL ENG.

관철동 오피스텔 V/E REPORT 3. 구조 평면도 HBSE HANBIT STRUCTURAL ENG.

4. 구조 시스템 검토 4.1 횡력 비교 (지진하중/풍하중) HBSE HANBIT STRUCTURAL ENG. 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 HBSE HANBIT STRUCTURAL ENG.

Modal Participation Mass(%) 관철동 오피스텔 V/E REPORT 4.2 횡력 저항 시스템 1) 동적 거동 시스템 1차 주기 Modal Participation Mass(%) X-Trans. Y-Trans. Z-Trans. 건물골조방식 3.52 32.9 31.8 37.7 이중골조방식 2.71 45.9 35.4 33.9 2) 시스템 효율성 비교 시스템 건물골조방식 이중골조방식 Core Frame 횡력 부담(%) X-Dir 100 86.9 13.1 Y-Dir 89.5 10.5 ☞ 건물 골조 방식 채택 <기둥-보 프레임의 횡력저항 기여도-Y-DIR. > HBSE HANBIT STRUCTURAL ENG.

3) LINK BEAM 의 효율성 비교(건물골조방식) 관철동 오피스텔 V/E REPORT 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 4.81 (0.013) 횡변위(cm) 6.53 6.90 8.18 6.50 6.99 8.86 (H/790) 전단 파괴 여부(Vu/ΦVn) N.G (290%) (197%) O.K (중력저항) ☞ LINK BEAM의 강성을 0%로 설계(중력 저항 요소) [LINK BEAM 전단력 분포-강성100%] HBSE HANBIT STRUCTURAL ENG.

4) 건물골조방식의 설계 방법(UBC’97) HBSE HANBIT STRUCTURAL ENG. 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 BUILDING FRAME HBSE HANBIT STRUCTURAL ENG.

4) 건물골조방식의 설계 방법(UBC’97) _ 계속 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. BUILDING FRAME HBSE HANBIT STRUCTURAL ENG.

4.3 기초 HBSE HANBIT STRUCTURAL ENG. 관철동 오피스텔 V/E REPORT 4.3.1 지반의 수직 반력 계수(Kv) 검토 # 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 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. HBSE HANBIT STRUCTURAL ENG.

HBSE HANBIT STRUCTURAL ENG. 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 1) 독립 기초 형식의 설계 2) SDS를 이용한 MAT 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 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 HBSE HANBIT STRUCTURAL ENG.

4.4 지하 외부 옹벽 및 버트레스 HBSE HANBIT STRUCTURAL ENG. 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 HBSE HANBIT STRUCTURAL ENG.

HBSE HANBIT STRUCTURAL ENG. 관철동 오피스텔 V/E REPORT ☞ 기존 설계와 V/E의 물량 비교 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 81.0% BUTTRESS 6,594,000 4,064,000 (해당 BUTTRESS 삭제) 10,658,000   ☞ 버트레스 설계 – 버트레스의 강성을 크게 사용하지 못할 경우 그 효율이 떨어져, 벽체의 거동은 1-WAY에 가까워진다. HBSE HANBIT STRUCTURAL ENG.

5. 결론 HBSE HANBIT STRUCTURAL ENG. 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. HBSE HANBIT STRUCTURAL ENG.