벽체의 약축방항 강성을 사용하여 해석할 경우
약축강성 사용에 따른 부재설계 방법을 정리합니다.
먼저 벽체의 약축강성을 사용할 경우
철근량이 줄어드는 경우가 있다면
그것은 프로그램에서 오류가 있거나
사용자가 프로그램을 잘못 사용한 경우입니다.
약축방향 강성을 사용하든 안하든 외력은 일정할 것이고
외력이 일정하다면 건물내부의 반력도 일정할 것입니다.
반력에거 압축은 콘크리트가 인장은 철근이 받는다면
소요철근량은 큰 차이가 없어야 합니다.
하지만 약축강성을 사용한다면,
기준에서 요구하는 최소철근비, 철근간격 등의 규정에 의해
오히려 철근량이 늘어나는 것이 맞을 것입니다.
예전에 사용하였거나 현재 사용하고있는
약축강성 따른 부재설계방법을 정리해 보겠습니다.
1. (축력*강축모멘트)와 (축력*약축모멘트)를 계산하고
강축모멘트와 약축모멘트의 응력을 합성하지 않음
P/A + Mx/Zx and P/A+My/Zy
축력*강축모멘트로 검증비(Ratio)를 계산하고
축력*약축모멘트를 별도로 계산하여 검증비출력합니다.
강축, 약축 각각 검증비가 1.0 이하가 되도록 하고
두축의 응력을 합성하지 않는 방법입니다.
아마, 이방법은 2D 프로그램을 사용할 때의 습관
때문이 아닌가 추측해봅니다.
해석할 때 강축과 약축 강성을 사용하였다면
설계할때도 당연히 강축모멘트에 의한 응력과
약축모멘트에 의한 응력을 합성하는 것이 당연합니다.
이 방법을 사용하면 철근물량이 줄어드니까
약축강성을 사용하면 철근물량이 줄어드는 것으로 착각하는
엉터리들도 있더군요.
구조의 가장 기본도 모르는 한심한 일이죠.
힘의 평형조건도 모르는...
2. (축력*강축모멘트)^n+(축력*약축모멘트)^n 으로 하거나
축력*(강축모멘트+약축모멘트)로 계산하는 방법
(P/A+Mx/Zx)^n + (P/A+My/Zy)^n
P/A + (Mxy/Zxy)
위의 1번 방법에서 2축의 응력을 합성하는 기능을 추가한 방법입니다.
쉽게 말하면 기둥식 설계가 됩니다.
강축과 약축모멘트의 합성에 따라 하중의 축을 회전하여 계산하거나
강축모멘트와 약축모멘트를 각각 계산한 다음
두 축의 응력을 합성하는 방법입니다.
이 방법에는 어텋게 보멘 문제가 없을 것 같기도 하나
약축방향에 대한 기둥식 설계가 어렵다는 문제가 잇습니다.
예를 들면, 약축방향 좌굴에 대한 문제,
횡방향철근의 간격을 벽체 두께의 1/2이내로 배근해야 한다든지
횡방향뱡향 철근을 주철근의 간격이내, 150mm 간격이내로
배치하여야 한다는지 하는 문제점이 많이 있습니다.
아마, ACI를 만든 미국에서는 벽체의 약축방향 설계를 하지 않기 때문에
설계기준에 반영하지 않아서 생긴 문제일 수도 있습니다.
좌우지간 이 방법을 사용하는 기준(법)을 어기는 결과과 됩니다.
과거에 프로그램에 이 방법을 둔 국내의 형편상 어쩔 수 었었기 때문입니다.
현재 BeST프로그램에서는 이 방법을 사용하지 않고 있습니다.
3. (축력*강축모멘트)+([축력=0]*약축모멘트)로 계산하는 방법
( P/A+Mx/Zx) + (My/Zy)
위의 1번과 2번 방법의 문제점을 개선한 방법입니다. BS기준에서도 이방법을 채택하고 있습니다.
강축방향은 기둥식으로 약축방향은 축력이 0인 보(Beam)식으로 계산한 다음
두응력은 단순히 더하는 방법입니다.
두응력을 더할때 기둥식과는 달리 응력을 감소시키지 않고 그냥
더하는 것이 합성방법에도 차이가 있습니다.
약축모멘트 강도을 계산할때 축력을 사용하지 않기 때문에
기둥식 설계의 문제점을 100% 해결한 것은 아니지만 상당히 해결하고 있습니다.
현재까지의 알려진 여러방법 중 최선의 방법일 것입니다.
하지만, 이 방법에도 약축방향 전단설계에는 자신이 없습니다.
그래서 아직 약축방향 전단설계 기능을 넣지 않는 이유이기도 합니다.
현재로서는,
약축방향 강성을 사용하지 않는 것이 최선의 방법이라고 할 수 있습니다.
경제적이 될 수 없는 약축방향 강성은 사용하지 않도록 합시다.
