반응수정계수 R값 산정방법 (출처 : 건축구조실무Q&A)

반응수정계수 R값 산정방법 (출처 : 건축구조실무Q&A)

 

질문 : 구조해석 시 반응수정계수 R을 먼저 알아야 해석을 진행할 수 있도록 기존의 구조관련 소프트웨어가 지원하는 것으로 알고 있습니다.

그러나, 실질적으로 반응수정계수 R값을 적용할 때 명확하고 유용한 기준이 없어 구조설계 경험에 주로 의존하고 있는 것으로 보입니다.

예를 들어, RC구조물에 중앙코어가 있는 경우에 A라는 사람은 모멘트골조로 판단(일부에 코어가 존재하기 때문에), B라는 사람은 횡력은 코어가, 수직하중은 골조가 부담하는 것으로 판단하는 것(실지로 해석해보면 횡력 코어가 거의 다 부담함) 등 구조설계자의 판단에 의존하고 있는 실정입니다.

따라서, 좋은 판단근거나 자문을 해주시면 구조설계에 도움이 되겠습니다.


답변 : 기준의 지진력저항시스템을 참고

반응수정계수 R은 구조시스템의 초기항복을 넘어 극한하중과 변위에 도달하기에 충분히 큰 변형상태에서의 구조물의 연성과 감쇠능력을 반영하는 계수입니다.

즉, 정해진 설계내력에 대한 구조물 전체가 특정한 지진에 대하여 선형탄성적을 거동한다고 발생하는 힘의 비라고 할 수 있습니다.

따라서, 특정한 지진에 대한 구조물의 탄성요구 강도를 반응수정계수 R계수로 감소시킬 수 있는 이유는 전체 구조물이 비선형 거동과 감쇠효과로 인하여 에너지 흡수와 에너지 소산능력을 가지고 있기 때문입니다.

반응수정계수 R값 산정방법 (출처 : 건축구조실무Q&A)

질의하신 골조의 경우, 실무에서는 기준에 준하여 어떤 지진력저항시스템으로 설게한 것인가를 결정하여 반응수정계수 R계수를 정하여 해석하고 해석결과를 확인하여 최종 지진력저항시스템을 확정하여 구조설계를 합니다.

그러나, 반응수정계수 R을 큰 값(예를 들어 연성골조인 경우)을 저용하여 설계할 경우엔 지진하중이 줄어들지만 연성모멘트골조에 해당하도록 특별히 만족시켜야 할 상세규정을 구조도면에 반영시켜야 합니다.

따라서, 건물의 규모에 따라 전문가에 의하여 적절하게 구조방식을 잘 선택해야 경제적이 구조설계가 가능합니다.

이중골조시스템으로 설계할 경우엔 강한 지진에 의해 전단벽이나 가새골조의 피해가 발생할 때 연성모멘트골조가 전 지진하중의 25%와 연직하중을 저항할 능력이 있어야 합니다.

이종골조시스템을 사용하기 위해서는 모멘트저항골조가 설계지진력의 최소한 25%를 부담하고 일정 이상의 변형능력을 갖도록 연성상세설계가 되어야 합니다.

설계지진력의 25%이상 부담할 수 있는 가에 대한 판단은 이중골조시스템에 대하여 산정된 지진하중 크기 및 분포의 25%에 대하여 전단벽이나 가새골조의 도움 없이 독립된 모멘트 저항골조가 저항할 수 있는 가에 의하여 결정됩니다.

이러한 요건을 만족하면, 이중골조시스템으로서 전체 지진력에 대하여 설계할 수 있습니다.

이중골조시스템의 요건에 적합하지 않는 경우에는, 즉 연성모멘트골조(중간모멘트골조)가 독립적으로 설계지진력의 25%를 받지 못하는 경우에는 건물 골조시스템으로 설계할 수 있습니다.

건물골조시스템으로 설계시에는 지진하중의 100%를 전단벽이나 가새골조 등의 횡력시스템이 모두 저항하도록 설계할 필요가 있으며 골조가 지진하중의 일부를 부담하도록 설계할 수 있습니다. 더 상세한 내용을 알고 싶다면 기준의 지진력저항시스템을 참고하시기 바랍니다.


출처 : 건축구조실무Q&A(사단법인 한국건축구조기술회 / 2012)


* 참고 : 제가 그냥 공부겸 실무에서 궁금한 것들을 복기하면서 쓰고 있는 데 제가 이해 못하고 블로그에 올리는 경우도 있으니 그 점은 보시는 분마다 참고하시기 바랍니다.