특수전단벽 설계

특수전단벽 설계

내진설계범주 D에 속하고 높이가 60m 이상인 경우

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건물의 내진성능 강화의 일환으로 개정된 건축구조설계기준(KBC2009) [1]에서는 구조시스템에 따라 구조물의 안전성 확보를 위해 높이 제한에 관한 규정을 도입하였다. 이에 따르면 RC전단벽 구조시스템이 지진 위험성이 높은 내진설계범주 D에 속하고 높이가 60m 이상인 경우, 특수전단벽으로 설계되어야 한다. 건축구조설계기준(KBC2009)의 지진재해도와 주요 도시에 대한 지진 구역별 지역계수를 분석한 결과, 일반적인 지역계수를 사용하였을 경우 많은 지반조건에서 내진설계범주 D에 해당될 수 있으며, 지진재해도에 따른 지역계수를 사용하였을 때도 지역에 따른 차이가 있지만 상당히 많은 경우 내진설계범주 D에 해당하는 것을 알 수 있다. 특히 지반조건이 SD와 SE인 경우에는 지역이나 건물의 중요도에 상관없이 모두 내진설계범주 D에 해당하므로 현재 건축구조설계기준(KBC2009)의 적용에 있어서 60m가 넘는 고층건축물에 특수전단벽을 채용해야하는 상황이 빈번하게 발생할 수 있음을 알 수 있다. 

특수전단벽은 지진 발생시, 벽체가 큰 하중을 받거나 변형요구량이 큰 경우, 압축을 받는 단부를 특수모멘트골조의 기둥상세와 같이 엄격하게 횡 보강한 전단벽을 의미한다. 특수전단벽을 사용할 경우, 일반 보통전단벽을 사용하는 경우보다 큰 값의 반응수정계수(R)를 적용할 수 있으므로 경우에 따라서는 탄성지진하중의 감소로 인하여 경제적인 설계가 가능할 수도 있다. 반면에 특수전단벽을 적용하여 압축단부 횡보강이 결정되면 벽체의 압축단부에 특수모멘트 골조의 기둥에 사용되는 횡보강 상세를 적용해야 하기 때문에 시공이 어렵고, 골조물량도 기존 보통전단벽 구조에 비해 증가하여 건설원가의 상승 및 시공성 저하에 크게 영향을 미치게 된다. 최근 국내 주거시스템의 특성상 25층 이상 고층 아파트에 대한 수요가 증가하고 있는 추세이며, 대부분의 고층 건축물에서와 같이 고층 아파트의 경우에도 RC 전단벽을 주요 횡력저항부재로 사용하고 있다. 이는 아파트의 계획 시 특수전단벽을 채용해야하는 경우가 빈번하게 발생하여 시공성 및 경제성에 영향을 미칠 가능성이 높음을 의미한다.

​특수전단벽에 관련된 규정은 강진으로 인해 지진위험도가 높은 지역을 대상으로 벽체의 연성확보를 위하여 도입된 규정이고, 우리나라의 경우 지진에 대한 위험도가 강진 지역에 비해 낮은 중/약진 지역으로 감안할 때 현재의 내진 배근상세와 비슷한 내진성능을 가지면서 시공성과 경제성을 보다 쉽게 확보할 수 있도록 개선된 배근상세를 지닌 새로운 구조시스템을 제안할 수 있다. 이때 새롭게 제안되는 배근상세를 갖는 구조시스템은 내진성능평가 등을 통한 합리적인 근거 마련이 필요하며, 이를 위해 본 연구에서는 현재의 건축구조설계기준(KBC2009)에 맞게 설계된 배근상세에 따른 기존의 특수전단벽과 개선된 배근상세를 지닌 가칭 준특수전단벽 구조시스 템의 내진성능평가를 위한 비선형 해석모델을 확립하고 내진거동에 대해 검증하는 것을 주목적으로 한다.

 

​출처 

특수 및 준특수 상세에 따른 철근콘크리트 전단벽의 비 선형 내진거동 해석
한국지진공학회 논문집 17권 1호 (통권 제89호)
2013년 1월
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(5)12-18.hwp (koreascience.kr)

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