내진 설계
내진 설계에서 목표는 단순히 구조물의 붕괴를 방지하는 것이 아니라, 강한 지반 운동에 노출되더라도 구조물이 예측 가능하고 제어된 방식으로 거동하도록 보장하는 것입니다. 구조 엔지니어는 건물이 제어된 항복 메커니즘으로 거동하도록 해야 하며, 이는 구조물의 선택된 부분이 전체적인 안정성을 손상시키지 않으면서 항복하고, 변형되며, 에너지를 소산할 수 있도록 허용하는 것입니다.
횡력 저항 시스템
구조 엔지니어는 어떤 유형의 횡력 저항 시스템을 적용할지 결정할 수 있습니다. 각 시스템에는 고유한 제어된 항복 메커니즘이 있으며, 구조 엔지니어는 구조물이 해당 메커니즘에 따라 거동하도록 보장해야 합니다.
- 모멘트 골조(MF): 항복은 보에서 발생해야 함
- 동심 가새 골조(CBF): 항복은 가새에서 발생해야 함
- 편심 가새 골조(EBF): 항복은 링크 요소에서 발생해야 함
의도한 항복 메커니즘을 달성하기 위해 구조 엔지니어는 내력 설계 원칙을 적용합니다. 소산 부재는 지진 시 항복하도록 설계됩니다. 실제 재료 내력과 변형률 경화를 고려하기 위해 예상 강도에 초과강도 계수를 곱하여 증폭합니다. 비소산 부재(기둥, 접합부, 연결부 등)는 이 증폭된 힘에 탄성적으로 저항하도록 설계됩니다. 이를 통해 항복이 의도된 위치에서만 발생하도록 보장합니다. 연결부 설계는 이 목표를 달성하는 데 핵심적인 역할을 합니다.
연결부 설계
연결부를 적절히 상세화함으로써 구조 엔지니어는 보 단부나 가새 요소와 같이 미리 정의된 구역에서 소성이 발생하도록 보장할 수 있습니다.
설계 기준 및 설계 지침은 의도된 부재에서 항복이 발생하도록 보장하는 공식을 제공하지만, 이러한 검토는 복잡하고 시스템별, 연결부별로 다를 수 있습니다. 이는 구조 엔지니어가 각 시스템과 연결부에 대해 별도의 스프레드시트를 작성해야 함을 의미합니다. 또한 설계가 완료된 후에도 기존 방법은 연결부가 내진 하중 하에서 어떻게 거동하는지 또는 소성이 어디서 발생하는지를 직접적으로 시각화할 방법이 없습니다. 더욱이 연결부가 설계 지침에 포함되지 않는 경우, 구조 엔지니어는 명확한 지침 없이 남겨지게 됩니다.
IDEA StatiCa는 모든 횡력 저항 시스템에 걸쳐 연결부를 설계하고 검토할 수 있는 단일 플랫폼을 제공함으로써 이 과정을 단순화합니다. 이는 내력 설계 원칙에 따라 설계를 검증할 뿐만 아니라, 구조 엔지니어가 항복이 발생하는 위치를 시각적으로 확인할 수 있도록 하여 내진 연결부 설계를 보다 직관적이고 정확하게 만듭니다.
결론
의도한 항복 메커니즘을 달성하기 위해 구조물을 올바르게 상세화하는 것이 중요합니다. 설계 기준 및 지침은 포괄적인 공식과 절차를 제공하지만, 종종 방대하고 시스템별로 다릅니다. IDEA StatiCa는 구조 엔지니어가 단일 플랫폼 내에서 다양한 구조 시스템에 대한 내력 설계 검토를 수행할 수 있도록 함으로써 이 과정을 간소화합니다.
각 시나리오에서 IDEA StatiCa가 어떻게 도움이 되는지 살펴보겠습니다
- 사전 검증된 연결부를 사용한 모멘트 골조 상세화 - AISC
- Eurocode (출시 예정)
- 인도 표준 (출시 예정)
- 호주 (출시 예정)