벽식구조의 건물에서 해석법을 달리함으로서

경제적을 설계가 가능하지 않을까 연구하다가 발견한 방법입니다.

 

기존의 벽식구조의 해석은

그림 1 에서와 같이 벽체의 면내강성만을 가지고 연직하중과 횡하중에 대하여 해석하여 설계하거나

그림 2 에서와 같이 벽체의 면내강성 면외강성을 모두 사용하여 연직하중과 횡하중에 대하여 해석하는

방법을 사용해 오고 있습니다.

이 두방법을 사용할 경우 해석과 설계가 제대로 될 경우

소요철근량에는 큰 차이가 없었습니다.

 

ClasicMethod.jpg

 

해석법을 달리하면 경제적인 방법이 없을까 연구하다가

기존에 사용하는 방법을 조합하면 어떨까 하고 생각하게 되었습니다.

연직하중에 대해서는 면내강성만을 사용하여 해석하고

횡하중에 대해서는 면내강성면외강성을 모두 사용하여 해석한 다음

두 해석결과를 조합하는 방법입니다.

 

이렇게 하면 벽체 내에 생기는 편심은 면내강성만을 사용했을 때보다

주축모멘트에 의한 편심량이 줄어고 약축모멘트에 의한 편심량은 늘어나게 됩니다.

 

하지만 약축모멘트에 의한 편심은 단면의 핵(t/6) 내에 위치하게 되는 경우가 많고

단면의 핵 내에 편심이 위치하면 단면에는 인장응력이 생기지 않게 되므로

인장철근이 필요없게 됩니다.

 

주축모멘트에 의해서는 편심이 줄어듦으로 해서 소요철근량이 줄어드나

약축모멘트에 의해서 추가로 늘어나는 소요철근량이 없으므로

전체적으로는 경제적으로 될 것으로 생각했습니다.

 

NewMethod.jpg

 

결과는

첫번째 예제모델을 가지고 테스트해보니 약 10%정도의 철근량이 감소했습니다.

줄어들 것을 예상했습니다만, 너무 많이 줄어 들었습니다.

그래서 재차 다른 곳에서 다른 예제를 가지고 테스트를 했는데,

철근량의 변화가 거의 없었습니다.

즉 줄어드는 철근량이 없었습니다.

 

왜 그럴까 연구를 해보니

제가 한가지 놓친 것이 있었습니다.

 

두가지 조합에 의해서

모멘트도 줄어들지만 축력도 같이 줄어듭니다.

결과적으로 모멘트/축력으로 계산되는 편심량은

큰 변화가 없기 때문에 철근량의 변화가 없었던 것입니다.

 

첫번째 예제에서 철근량이 줄어든 것은

해석을 잘못해서 발생된 문제였습니다.

 

결론적으로 말하면

외력이 바뀌지 않았으므로

건물전체에 발생되는 반력은 변화가 없을 것이고

반력에 의해 소요되는 철근량은 변화가 없는 것이

당연한 것이었습니다.

 

외력에 변화가 없으면,

해석방법이 바뀐다고 해서 소요철근량이 달라져서는 않되는 것이죠.

해석에서 벽체의 요소기술이 바뀐다면 몰라도요.

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