벽체의 면외방향 검토를 해야할지에 대하여 살펴보겠습니다.

먼저 벽체가 주로 사용되는 아파트의 벽체를 예로 들어

오일러좌굴공식을 사용하여 좌굴내력을 계산해보겠습니다.

Pc  =  π²EI/(kL)²

      = 3.14² * 26985 * 1166400000 / 2600²

      = 45955357 N   --- >  45955 kN

   여기서

      두게 : 180 mm       길이 : 2400 mm

       높이 : 2600 mm    fck : 24  N/mm²   -> Ec :26985 N/mm²

콘크리트 구조설계기준에서 허용되는 최대 설계축강도를

계산해보겠습니다.

ΦPn(max) = 0.80Φ[ 0.85f c k( Ag－As t ) ＋f yAs t ]

                  = 0.8*0.65[0.85*24(432000-17280)+400*17280]

                 = 4615004 N   --->   4615 kN

    여기서

         fy = 400 N/mm²

         철근비 : 4% -> As = 17280 mm²

위의 비교를 보면 오일러좌굴내력이 기준에서 제시하는 최대 설계축강도 보다 많이 큼을 알수 있습니다.

설계기준에 제시된 방법으로만 설계해도 일반적인 경우에서 좌굴은 문제가 없다는 것입니다.

위의 비교는 벽체가 하나만 단독으로 존재하는 경우이고

지금 아파트와 같이 벽체가 T자나 ㄱ자 등으로 조합되는 경우는 좌굴내력이 엄청 커지겠죠.

그리고 여러벽체가 조합되는 경우에 대해서는 아래의 내용을 보기 바랍니다.

그렇면 약축방향의 강성을 무시해도 되는 이유를 따져 보겠습니다.

      1. 벽식구조에서는 벽체단독으로 존재하는 것이 아니라,

          많은 벽체들이 슬래브로 구속되어 같이 거동한다.

      2. 벽체의 약축방향은 강축방향에 비해 엄청난 연성체이다.

횡하중은 슬래브를 통하여 각 벽체에 분배됩니다.

횡하중에 의해 건물에 1이라는 변위가 생겼을 때

슬래브에서 X,Y방향 변위를 공유하는 각 벽체에도 1이라는 변위가 생길 것입니다.

슬래브에 의해 구속되어 있는 벽체는 횡하중 방향으로

면외방향이 되는 벽체도 있지만 면내방향이 되는 벽체도 있습니다.

이 것은 면외방향은 변위가 아주크고 면내방향을 변위가 작지 않고

모든 벽체의 변위가 거의 일정하다는 것입니다.

바꾸어 말하면 횡하중에 대해

면외강성이 없다고 가정하고,

면내강성 만으로 건물의 변위가 허용치 이내이면 된다는 것입니다.

면외방향이 면내방향에 비해 연성이 크기 때문에

면내방향으로의 변위가 문제가 않된다면 면외방향은 문제가 않되겠죠.

정리하면 벽체들은 슬래브에 의해 변위를 공유하므로

면외방향의 변위많큼 면내방향으로도 같은 변위가 생깁니다.

면외방향의 강성이 없더라도 면내방향의 강성이 충분하면 건물은 이상이 없습니다.

면외방향은 면내방향에 비해 연성부재이므로

면내방향의 변형이 문제가 없으면 면외방향의 변위는 더욱 문제가 없습니다.