TIMWORK-inc/kds-kcs-standards huggingface dataset:
(1) 지상구조와 연결되어 지상구조로부터 지진하중이 전달되는 지하구조물의 영역은 지상구조로부터 전달되는 지진하중을 전달할 수 있도록 안전하게 설계되어야 하며, 지상구조와 연결되는 부위는 지상구조와 동일한 연성등급의 상세를 사용하여 설계한다. 다만, 부재의 강도가 초과강도계수를 고려한 특별지진하중보다 큰 경우에는 연성상세를 사용할 필요는 없다.
14.4 지진하중과 하중조합
14.4.1 지진하중
(1) 지하구조물의 관성력에 의한 지진하중은 지상구조물과 동일한 방법으로 14.2의 중요도계수와 14.3.2의 설계계수를 적용하여 계산한다.
(2) 지진토압의 계산은 14.5에 따른다. 지진토압과 지진토압계수 산정 시 기본설계지진은 3.지진구역 및 지진구역계수에서 정의하는 2400년 재현주기 유효지반가속도()의 2/3값을 적용한다. 설계지진토압은 구해진 지진토압에 14.2의 중요도계수와 14.3.2의 반응수정계수를 적용하여 산정한다.
14.4.2 하중조합
(1) 하중조합은 KDS 41 12 00 건축물 설계하중의 1.7 하중조합을 따른다. 단, 정적토압의 하중계수는 의 1.6 대신에 1.0을 사용한다. 지진하중 는 지상구조물의 관성력에 의한 지진하중, 지하구조물의 관성력에 의한 지진하중, 설계지진토압(토사의 관성력에 의해 지하구조물에 작용하는 하중)을 포함한다.
14.4.3 정적토압과 설계지진토압의 조합
(1) 하중조합 시 지하구조물의 한쪽 면에 정적토압과 설계지진토압이 함께 작용하고 반대면에는 토압이 0인 경우를 포함하는 조합에 대하여 고려해야 한다. 다만, 지진시 유발되는 지반의 수평 관성력보다 지반의 자중에 의한 정적토압이 큰 깊이 아래에서는 지진토압작용의 반대면에 정적토압을 고려할 수 있다.
14.5 지진토압의 계산
14.5.1 지진토압산정의 기준면
(1) 지진토압은 지표면으로부터 기반암(지층의 전단파속도, ＝760m/s 이상)사이 토사의 운동을 고려하여 14.5.2에 따라 계산한다. 기반암은 지하구조물에 지진토압을 유발하지 않는 것으로 가정한다.
14.5.2 지진토압의 계산
(1) 일반적으로 지하구조물에 대한 지진해석 및 내진설계를 위한 지진토압은 응답변위법, 시간이력해석법을 이용하여 계산할 수 있다.
(2) 지표면으로부터 기반암까지 토사의 깊이가 15 m 이내이고, 지표면으로부터 지하구조물 기초의 저면까지의 깊이가 토사 깊이의 2/3 이하인 경우 지진토압은 (1)에서 기술된 두 가지 방법 이외에 추가로 등가정적법을 적용하여 구할 수 있다. 등가정적법에 의한 지진토압은 지표면에서 지하구조물 저면까지 깊이가 증가함에 따라 선형으로 증가하는 토압분포를 가지며 식 (14.5-1)~식 (14.5-3)으로 구한다.
(14.5-1)
(14.5-2)
(14.5-3)
여기서, ：등가정적법에 의한 지하구조물의 지하외벽에 작용하는 지진토압의 합력
：지하외벽과 접하는 토사지반의 평균 단위중량
：지표면에서 지하외벽의 저면까지의 깊이
：지진토압계수
：해당지반 지표면에서의 최대유효지반가속도
：3장에서 정하는 유효지반가속도
：표 4.2-1의 단주기 지반증폭계수
(3) 지하구조가 계수정적토압과 수압에 대하여 안전하게 설계되어 있고, 평지 또는 건축물에 접한 지표면의 최대 높이 차이가 1.5m 이내인 대지에 건설되며, 지표면으로부터 지하구조의 최하층 바닥의 상면까지의 깊이가 5.0m 이내인 경우에는 지진토압의 영향을 설계에 고려할 필요가 없다.
14.6 지하구조를 고려한 지진해석 및 내진설계 방법
(1) 지진하중과 설계지진토압에 대하여 지상구조와 지하구조가 안전하도록 설계해야 한다.
(2) 원칙적으로 구조물의 해석모델은 지상구조와 지하구조를 포함하고 기초면 하부가 고정된 해석모델을 사용한다. 부재력을 구하기 위한 해석모델에서 지표면으로부터 기반암 사이 토사에 접하는 지하구조의 측면에 어떠한 수평방향 구속조건도 적용하지 않아야 하나, 기반암에 접하거나 지진시 유발되는 지반의 관성력보다 지반의 자중에 의한 정적토압이 큰 깊이 아래에서는 지하구조의 측면에 수평방향 횡지지력과 구속조건을 적용할 수 있다. 지상구조의 지진하중과 주기를 계산하기 위한 해석모델에서는 지반에 의한 지하구조 측면의 구속효과를 고려해야 한다.
(3) 지하구조의 강성이 지상구조의 강성보다 매우 큰 경우, 지상구조와 지하구조를 분리하여 해석할 수 있다. 이때, 지상구조의 해석모델은 지표면에서 고정조건을 사용할 수 있다. 지하구조의 해석모델은 기초하부가 고정된 해석모델을 사용하며, 지상구조로부터 전달된 하중, 지하구조의 지진하중, 지진토압, 정적토압을 고려해야 한다.
(4) 말뚝기초를 포함한 모든 기초는 기초판저면의 밑면전단력이 지반에 안전하게 전달되도록 설계되어야 하며, 기초저면과 지반이 밀착되도록 시공되어야 한다.
(5) 지하구조물과 지반을 함께 모델링할 경우 지하구조물 측면의 토사와 기반암 상부에서 기초하부까지의 토사를 해석모델에 포함해야 한다.
(6) 지하구조에 대한 근사적인 설계방법으로, 설계지진토압을 포함하는 모든 횡하중을 횡하중에 평행한 외벽이 지지하도록 설계할 수 있다.
(7) 지하외벽은 직각방향으로 재하되는 설계지진토압에 대해서 안전하도록 설계해야 한다. 다만, 해당영역의 손상이 중력하중과 횡하중에 대한 구조물 전체의 안전성과 인명피해에 영향을 주지 않는다면, 해당 벽체영역의 국부적인 파괴를 허용할 수 있다.
15. 성능기반설계
15.1 적용범위
(1) 성능기반설계법은 비선형해석법을 사용하여 구조물의 초과강도와 비탄성변형능력을 보다 정밀하게 구조모델링에 고려하여 구조물이 주어진 목표성능수준을 정확하게 달성하도록 설계하는 기법으로, 표 6.2-1에 규정된 시스템 계수를 적용하기 어려운 구조물과, 다양한 성능수준을 만족하고자 하는 구조물의 내진설계에 적용할 수 있다. 면진 및 감쇠장치를 사용하는 경우에는 16장과 17장을 따른다. 다만, 면진 및 감쇠장치를 사용하는 경우에도 15.7의 요구사항은 준수하여야 한다.
15.2 설계응답스펙트럼
(1) 설계에 사용되는 탄성설계응답스펙트럼은 4.2에 따라서 정의되어야 한다. 동적해석을 위한 설계지진파의 결정은 7.3.4.1을 따른다. 비선형정적해석을 사용하는 경우에는 구조물의 비탄성변형능력 (또는 연성도) 또는 에너지소산능력에 따라서 탄성응답스펙트럼가속도를 저감시켜서 비탄성응답스펙트럼을 정의할 수 있다.
15.3 성능목표 및 설계지진력의 정의
15.3.1 성능목표
(1) 건축물 및 건물외구조물을 성능기반설계법으로 설계하고자 할 때 표 15.3-1에 제시된 최소성능목표 중 2가지 이상을 만족해야 한다. 표 15.3-1의 성능수준은 전체 건축물의 성능수준으로 이를 만족하기 위해서는 표 2.4-1에 제시된 구조물과 비구조요소에 해당하는 성능수준을 모두 만족하여야 한다.
표 15.3-1 내진등급과 성능목표

내진등급

성능목표

재현주기

성능수준

특

2400년

인명보호

1000년

기능수행

I

2400년

붕괴방지1)

1400년

인명보호

100년

기능수행

II

2400년

붕괴방지

1000년

인명보호

50년

기능수행

1) 내진1등급 건축물의 붕괴방지 검토시에는 허용변형기준값을 1.2로 나눈 값을 혹은 인명보호과 붕괴방지의 중간수준의 허용기준을 적용
15.3.2 재현주기별 설계지진의 정의
(1) 표 15.3-1에서 2400년 재현주기지진은 최대고려지진, 1000년 재현주기지진은 2.3의 기본설계지진으로 정의한다. 또한, 1400년 재현주기지진은 기본설계지진의 1.2배에 해당하는 지진을 의미한다. 50년과 100년 재현주기지진은 기본설계지진에 각각 0.30과 0.43을 곱하여 구한다.
(2) 각 재현주기에 해당하는 지진의 설계응답스펙트럼은 기본설계지진의 설계응답스펙트럼에서 값에 재현주기에 따른 위험도계수를 반영하여 구한다.
15.4 구조물과 부재의 허용변위
(1) 표 15.3-1의 성능목표를 만족할 수 있도록, 구조시스템의 변형특성과 연성상세를 고려하여 구조물의 층간변위와 각 부재의 변형은 허용값 이내로 제어되어야 한다. 단, 기능수행검토시에는 부재별 강도와 변형 능력에 대한 검토는 생략할 수 있다.
(2) 내진특등급의 기능수행검토시 구조물의 허용층간변위는 1.0%로 한다. 또한 내진 1등급과 내진 2등급의 기능수행검토시 허용층간변위는 0.5%로 한다.
(3) 최대고려지진에서의 붕괴방지를 위한 층간변위는 내진2등급을 기준으로 3%를 초과할 수 없다. 다른 내진등급에 대해서는 중요도계수로 나눈 값을 적용한다.
15.5 해석 및 설계요구사항
(1) 비선형정적해석과 비선형동적해석법 중 적절한 방법을 사용하여 구조물에 대한 해석을 수행하고 선형해석결과와의 검증을 통해 해석결과의 신뢰성을 확인하여야 한다.
① 정형인 저층건물에서는 비선형정적해석을 사용할 수 있다.
② 비정형 건물 혹은 고층건물에서는 비선형동적해석을 사용해야한다. 비선형동적해석법을 적용할 경우 시간이력해석과 설계지진파의 선정은 7.3.4를 따른다.
③ 성능기반설계법에서는 목표성능수준에 따른 층별 최대 층간변위비, 15.6의 밑면전단력 최소강도규정, 각 부재별 소성회전각의 성능수준별 허용값, 각 부재별 강도에 대한 성능수준별 허용값을 만족해야 하며, 다축가진효과를 고려해야 한다.
④ 비선형정적해석 혹은 비선형동적해석결과로 구한 구조물 주기, 최대밑면전단력, 주요 횡력저항요소의 횡하중 분담비율 및 파괴모드, 최대층간변위의 수직분포형상, 최상층최대변위 등은 등가정적 및 응답스펙트럼해석법 등 선형해석법으로 구한 결과와 비교하여 차이점과 유사점에 대한 분석을 통해 설계의 신뢰성을 제시해야 한다.
⑤ 기능수행검토시 구조물과 비구조요소는 18장과 20장의 해당규정을 만족하여야 한다.
15.6 최소강도규정
(1) 구조체의 설계에 사용되는 밑면전단력의 크기는 등가정적해석법에 의한 밑면전단력의 75% 이상이어야 한다.
15.7 성능기반설계 결과의 검증
(1) 성능기반설계법을 사용하여 설계할 때는 그 절차와 근거를 명확히 제시해야 하며, 전반적인 설계과정 및 결과는 설계자를 제외한 성능기반 내진설계를 검증할 수 있는 2인 이상의 제3자검토자에게서 타당성을 검증받아야 한다. 제3자검토자는 해당분야 실무실적을 보유한 국가기술자격법에 의한 건축구조기술사와 관련분야의 연구실적이 있는 박사학위 취득자로 한다.
16. 면진구조
(1) 모든 면진구조물과 그 구성요소는 이 조항에 따라 설계하고 시공하여야 한다. 면진구조물의 해석은 그 구조물의 생애주기에 걸쳐 발생될 면진장치의 재료특성 변화를 고려해야 한다.
(2) 16장에서 규정하는 면진구조의 설계는 15장에서 규정하는 성능기반설계의 일부로 본다.
(3) 16장에서 별도로 규정하지 않은 사항에 대해서는 15장의 성능기반설계에 따른다.
16.2 설계 요구사항
16.2.1 기본 요구사항
(1) 면진구조물은 중요도계수를 1.0으로 한다.
(2) 면진구조물의 설계지진과 최대고려지진 가속도스펙트럼은 각각의 단주기와 1초주기의 스펙트럼가속도를 사용하여 4.2에 따라 작성한다. 최대고려지진의 단주기와 1초주기 스펙트럼가속도 와 는 다음 식에 따라 결정한다.
(16.2-1)
(16.2-2)
여기서, ：단주기와 1초주기의 설계스펙트럼가속도 (4.2에 따른다)
16.2.2 면진시스템 요구사항
(1) 면진시스템은 생애주기 동안의 성능저하, 크리프, 피로, 온도, 습기 등의 환경조건에 대한 요구조건을 만족하여야 한다.
(2) 면진층에서 풍하중에 의한 횡변위는 면진 상부구조의 “8.2.3 변형과 횡변위 제한”에 따른 허용층간변위 이하로 구속하여야 한다.
(3) 면진시스템은 건축법의 용도구분에 따른 내화구조 요구사항을 만족하여야 한다.
(4) 면진시스템은 총 설계변위에서의 수평력이 총 설계변위의 50%에서의 수평력보다 최소 0.025 이상의 복원력 특성을 가져야 한다.
(5) 면진구조물이 아래의 조건을 모두 만족하도록 설계된 경우가 아니라면, 면진시스템의 지진하중에 의한 횡변위는 최대고려지진 시의 변위 이하로 제한되어서는 안 된다.
① 최대고려지진 시의 응답이 면진시스템과 면진 상부구조의 비선형특성을 명확히 고려한 동적해석에 따라 산정된다.
② 면진시스템과 면진 하부구조의 극한성능이 최대고려지진 시의 강도와 변위 요구조건을 초과한다.
③ 면진 상부구조가 최대고려지진 시의 안정성과 연성 요구사항에 대해 충분히 검토된다.
④ 면진시스템의 지진하중에 대한 횡변위 제한 기능이 총 설계변위의 0.75배 이하에서는 작동하지 않는다.
(6) 면진시스템의 각 요소는 총 최대변위와 설계수직하중에 대하여 안정하도록 설계하여야 한다. 이를 위하여 설계 수직하중과 관련된 하중조합에서 지진하중효과를 1.5배로 하여 검토한다.
(7) 면진층에서 전체 구조물의 전도에 대한 안전계수는 요구하중조합에 대해 1.0 이상이어야 한다. 전도계산에 사용되는 지진력은 최대고려지진에 근거해야 하고, 수직방향 복원력의 산정에는 를 사용하여야 한다. 개별 요소의 국부적인 들림은 발생하지 않아야 한다. 단, 국부적인 들림이 면진장치나 다른 구조요소에 과응력이나 불안정을 일으키지 않을 경우에는 예외로 한다.
(8) 면진 상부구조의 변형이 작은 경우, 면진구조물의 감쇠는 면진시스템에 의한 에너지소산 능력만을 고려해서 산정해야 한다. 면진시스템의 이력거동이 비선형해석 모델에서 고려되고, 변형이 면진층에 집중되어 상부구조의 변형이 작은 경우 구조물의 감쇠비는 0%를 사용해야 한다. 단, 상부구조에 감쇠장치가 설치되는 등 비고전적 감쇠 모델을 적용하는 경우에 상부구조의 감쇠를 포함할 수 있다.
16.2.3 구조시스템 요구사항
(1) 수평격막이나 다른 구조요소들이 면진층 상부에 연속성을 부여하고, 지반운동에 의한 힘을 구조물의 한 부분으로부터 다른 부분으로 전달할 수 있는 적절한 강도와 연성을 지녀야 한다.
(2) 주변 옹벽 또는 다른 고정 장애물과 면진구조물 사이의 최소 이격거리는 총 최대변위 이상이어야 한다.
(3) 건물외구조물은 16.3에 따라 산정된 설계변위와 힘을 사용하여 19장의 요구조건을 만족하여야 한다.
16.2.4 구조·비구조 요소 요구사항
(1) 면진구조물의 구조요소와 가스, 전기, 엘리베이터와 같은 안전관련 비구조요소는 18장과 다음 사항을 만족하도록 설계하여야 한다.
① 면진층과 면진 상부구조의 구조·비구조 요소는 최대동적응답에 상응하는 전체 수평지진력을 저항할 수 있도록 설계하여야 한다.
② 면진층을 관통하는 면진구조물의 구조·비구조 요소는 총 최대변위에 견딜 수 있도록 설계하여야 한다.
③ 면진층 하부에 있는 면진구조물의 구조·비구조 요소는 5장, 6장, 7장, 8장, 18장의 요건에 따라 설계하고 시공하여야 한다.
16.3 해석절차
16.3.1 일반사항
(1) 면진구조물은 이 조항의 요구사항에 따라 직접적분법에 의한 3차원 시간이력해석을 수행하여야 한다.
16.3.2 모델링
(1) 면진시스템은 하중－변위 관계의 비선형성을 고려하여 시험에 의해 검증된 변형특성에 따라 모델링하여야 한다.
16.3.3 지반운동
(1) 시간이력해석을 위한 설계지진파는 7.3.4.1에 따른다. 다만, 지진파의 크기를 조정하기 위한 주기의 범위는 0.5부터 1.25으로 한다.
16.3.4 설계값의 산정
(1) 각 쌍의 지진파에 대한 최대응답의 평균을 사용하여 설계한다. 시간이력해석을 통하여 얻은 밑면전단력 가 16.3.7(1)에서 제시하고 있는 최소지진력보다 작은 경우에는 해석을 통하여 얻은 부재력에 다음의 보정계수를 곱하여 사용한다.
(16.3-1)
여기서, ：식 (16.3-6)로 구한 면진시스템 또는 면진 하부구조물의 최소지진력, kN
：시간이력해석을 통하여 얻은 밑면 전단력, kN
16.3.5 횡변위 제한
(1) 면진구조물의 횡변위는 표 8.2-1의 횡변위 제한을 만족하여야 한다.
16.3.6 최소 횡변위
(1) 면진시스템의 설계변위 와 최대변위 는 각각 다음 식에 의한 값보다 작아서는 안 된다.
(16.3-2)
(16.3-3)
여기서, ：1초주기 설계스펙트럼가속도(4.2에 따른다.)
：최대고려지진의 1초주기 스펙트럼가속도
,：유효감쇠(,)에 대한 감쇠계수 (표 16.3-1에 따른다.)
：설계변위에서 면진구조물의 유효주기
：최대변위에서 면진구조물의 유효주기
표 16.3-1 유효감쇠에 따른 감쇠계수, 또는

유효 감쇠, 또는 (임계퍼센트)a,b

또는

≤2

0.8

5

1.0

10

1.2

20

1.5

30

1.7

40

1.9

≥50

2.0

a 감쇠계수는 16.5.3(2)에 따라 결정된 면진시스템의 유효감쇠에 근거해야 한다.

b 주어진 유효감쇠 이외의 유효감쇠에 해당하는 감쇠계수는 선형보간으로 구한다.
(2) 면진시스템 요소들의 총 설계변위 와 총 최대변위 는 다음 식보다 작아서는 안 된다.
(16.3-4)
(16.3-5)
여기서, ：설계변위, m
：최대변위, m
：구조물의 가장 짧은 평면치수. 에 대하여 직 각으로 측정된 값, m
：구조물의 가장 긴 평면치수, m
：지진방향과 직각인 대상요소와 면진시스템의 강성중심과의 거리, m
：면진 상부구조의 질량 중심과 면진시스템의 강성중심 사이의 실제 편심거리와 힘의 방향에 직각인 건물 치수 중 최댓값의 5%로 정의되는 우발편심거리를 합한 값, m
16.3.7 최소 지진력
(1) 면진시스템과 면진 하부구조의 밑면 전단력 는 다음 식으로 구한 값보다 작아서는 안 된다.
(16.3-6)
여기서, ：식 (16.5-3)로 구한 설계변위에서의 면진시스템 최대유효강성, kN/m
(2) 면진 상부구조의 최소전단력 은 다음 식으로 구한 값보다 작아서는 안 된다.
(16.3-7)
여기서, 는 표 6.2-1의 반응수정계수에 3/8을 곱한 값으로 2 이하이다. 다만, 면진 상부구조가 5.3에 정의된 비정형구조물인 경우에는 식 (16.3-7)에 1.33을 곱하여야 한다.
(3) 는 계수풍하중에 상응하는 밑면전단력보다 커야 하며, 다음 값 중 최댓값의 60%보다 작아서는 안 된다. 단, 면진 상부구조가 5.3에 정의된 비정형구조물인 경우에는 다음 값의 80%보다 작아서는 안 된다.
① 동일 내진 중량 와 면진주기 를 갖는 밑면이 고정된 구조물에 대하여 7.2의 등가정적해석법에 의한 밑면전단력
② 면진시스템의 탄성한계에 상응하는 수평지진력의 1.5배
16.4 설계검토
(1) 면진구조물의 해석, 설계와 장치시험결과에 대한 설계검토는 지진해석법과 면진시스템의 이론과 실무에 경험이 있는 등록된 전문가로 구성된 독립된 집단에 의해 수행하여야 한다. 설계검토는 다음 사항을 포함하여야 한다.
① 총 설계변위, 총 최대변위와 최소전단력의 결정을 포함한 기본설계의 검토
② 장치원형시험의 참관 및 검토
③ 전체 구조시스템의 최종설계와 해석결과의 검토
④ 면진장치 제품시험의 참관 및 검토
16.5 면진장치 시험
16.5.1 일반사항
(1) 면진구조물의 설계와 해석에 사용된 장치는 이 조항에서 규정된 바에 따라 시공 전에 시험을 통하여 성능을 확인하여야 한다.
16.5.2 장치원형 시험
(1) 장치원형 시험은 면진시스템 내에서 면진장치의 종류별로 형상과 크기를 대표하는 2개 이상의 실물 시험체에 대하여 수행한다.
① 시험순서와 방법
면진장치의 압축－전단특성 결정을 위한 시험의 하중가력 순서와 방법은 다음의 사항에 따르며, 수직하중은 활하중의 50%와 고정하중의 조합(0.5L＋D)으로 한다.
가. 설계 풍하중 값으로 20회 반복가력
나. 다음의 변위증분에 대하여 각각 3회 반복가력：0.25, 0.5, 1.0, 1.0,
다. 총 최대변위에 대하여 3회 반복가력 1.0
② 시험의 생략
다음의 두 조건을 모두 만족하는 경우에는 면진장치의 장치원형 시험을 수행할 필요가 없다.
가. 내진설계책임구조기술자가 유사한 장치와 관련 시험에 관한 모든 데이터를 열람할 수 있는 상태에서 시험의 생략을 허가
나. 내진설계책임구조기술자가 해당 면진장치와 사전에 시험이 수행된 장치 사이의 유사성을 인정
③ 하중－변위특성의 결정
개개 면진장치의 유효강성 와 유효감쇠 는 장치원형 시험 결과에 기초하여 다음의 각 가력 사이클에 대하여 산정한다.
(16.5-1)
(16.5-2)
여기서, ：에서 정방향 하중, kM
：에서 부방향 하중, kN
：사이클당 소산되는 에너지, kNm
④ 면진장치 종속성 시험
가. 속도의존성：면진장치의 하중－변형특성이 하중속도에 의존성이 있는 경우에는 16.5.2(1)①에서 규정된 각각의 시험은 유효진동수(1/)에서 동적으로 수행하여야 한다.
나. 압축하중 종속성：수직하중을 지지하는 면진장치는 총 최대변위에서 최소·최대 수직하중에 대하여 정적으로 시험하여야 한다. 지진하중 산정은 를 로 대체하여 산정하며, 지진에 의해 발생되는 수직하중 는 최대고려지진에 의한 최대응답으로 한다.
⑤ 면진장치의 적합성 판정
다음의 조건을 만족하는 경우에 장치원형 시험의 성능은 적절한 것으로 판정한다.
가. 모든 시험시의 하중－변형 관계에서 변형 증가에 따른 하중저하가 없다.
나. 16.5.2(1)①나.에서 규정한 모든 변위 증분과 수직하중에 대응하는 시험에 대하여 다음을 만족한다.
㈎ 각 시험체에 있어서 3회 반복 시험시의 각 유효강성 값과 3회 평균 유효강성 값의 차이가 15% 이하
㈏ 각 시험 사이클에서 면진장치 시험체 2개의 유효강성과 평균 유효강성의 평균값 차이가 15% 이하
다. 각 시험체에 있어서 16.5.2(1)①다.에 규정된 반복가력시험에서 사이클별 강성변화가 초기 값의 20% 이내
라. 각 시험체에 있어서 16.5.2(1)①다.에 규정된 반복가력시험에서 사이클별 유효감쇠 저하가 초기 값의 20% 이내
마.면진시스템의 수직하중저항요소에 대한 모든 시험체는 16.5.2(1)④나.의 시험에서 안정적인 거동을 보여야 한다.
16.5.3 면진시스템의 설계 특성값
(1) 최대·최소 유효강성
설계변위에서 면진시스템의 최대유효강성 와 최소유효강성 은 16.5.2(1)①나.의 1.0 변위에 대한 반복시험결과에 기초하여 다음 식에 따라 산정한다.
(16.5-3)
(16.5-4)
여기서, ：정방향 설계변위에서 면진장치의 최대하중 절대값, kN
：정방향 설계변위에서 면진장치 최소하중 절대값, kN
：부방향 설계변위에서 면진장치의 최대하중 절대값, kN
：부방향 설계변위에서 면진장치의 최소하중 절대값, kN
최대변위에서 면진시스템의 최대유효강성 와 최소유효강성 은 16.5.2(1)①나.의 변위에 대한 반복시험결과에 기초하여 다음 식에 따라 산정한다.
(16.5-5)
(16.5-6)
여기서, ：정방향 최대변위에서 면진장치의 최대하중 절대값, kN
：정방향 최대변위에서 면진장치의 최소하중 절대값, kN
：부방향 최대변위에서 면진장치의 최대하중 절대값, kN
：부방향 최대변위에서 면진장치의 최소하중 절대값, kN
(2) 유효감쇠
설계변위와 최대변위에서 면진시스템의 유효감쇠 , 는 16.5.2(1)①나.의 1.0와 1.0 변위에 대한 반복시험결과에 기초하여 다음 식에 따라 각각 산정한다.
(16.5-7)
(16.5-8)
여기서, ：설계변위에서 사이클당 전체 소산에너지
：최대변위에서 사이클당 전체 소산에너지
16.5.4 제품시험
(1) 설치에 앞서 면진장치의 하중－속도－변위특성이 내진설계책임구조기술자가 정한 설계조건을 만족하는지 검증하기 위한 제품시험을 수행한다. 각각의 제품시험 결과는 16.5.2의 장치원형 시험내용을 포함하여 시험성적서로 제출하여야 한다.
제품시험은 설계변위에 대하여 각각 3회 반복가력하며, 수직하중은 활하중에 의한 효과의 1/2과 고정하중의 합으로 한다.
② 면진장치의 적합성 판정
다음의 조건을 만족하는 경우에 제품시험에 따른 성능은 적절한 것으로 판정하며, 제품시험을 만족하지 못하는 면진장치는 현장에 설치되어서는 안 된다.
가. 개개 면진장치에 있어서 설계변위에 대한 3회 반복시험시의 각 유효강성값과 3회 평균 유효강성값의 차이가 15% 이하
나. 설계변위에 대한 면진시스템의 평균 유효강성값과 설계값의 차이가 10% 이하
③ 제품시험결과의 설계반영
제품시험에 대한 적합성이 확인된 제품에 대하여 각 유효강성의 편차를 고려한 강성중심이 질량중심과 일치하도록 재배치한다.
17. 감쇠시스템을 적용한 구조물
17.1 일반사항
(1) 지진하중 저감을 목적으로 감쇠시스템이 적용된 모든 구조물(이하 ʻ감쇠시스템 적용 구조물ʼ)과 감쇠시스템의 모든 구성요소는 이 조항의 요구사항에 따라 설계 및 시공하여야 한다.
(2) 17장에서 규정하는 감쇠시스템 적용 구조물의 설계는 15장에서 규정하는 성능기반설계의 일부로 본다.
(3) 17장에서 별도로 규정하지 않은 사항에 대해서는 15장의 성능기반설계에 따른다.
(4) 감쇠장치가 면진구조물의 면진경계면에 설치되는 경우에 변위, 속도, 가속도는 16장에 따라 산정하여야 한다.
17.2 설계 요구사항
17.2.1 내진설계범주 ?A?에 대한 설계
감쇠시스템 적용 구조물은 내진설계범주 ʻAʼ에 속하더라도 내진설계범주 ʻBʼ에 해당되는 해석방법과 설계요구사항을 반영하여 설계하여야 한다.
17.2.2 시스템 요구사항
(1) 감쇠시스템 적용 구조물은 지진력저항시스템 단독으로 다음 ①항에 정의된 하중을 지지할 수 있는 내력을 보유해야 한다.
① 지진력저항시스템
감쇠시스템 적용 구조물은 각각의 횡방향으로 표 6.2-1에 제시된 지진력저항시스템 중 하나를 보유해야 한다. 각 방향의 지진력저항시스템의 설계는 17.4의 요구사항과 다음을 만족하여야 한다.
가. 지진력저항시스템의 설계에 사용된 지진하중에 의한 밑면전단력은 보다 작아서는 안되며, 은 식 (17.2-1)과 식 (17.2-2)에 따라 산정한다.
(17.2-1)
(17.2-2)
여기서, ：7.2.1에 따라 결정되는 해당 방향의 설계지진하중에 의한 밑면 전단력, kN
：감쇠장치의 감쇠성능에 따라 구조물에 작용하는 하중이 저감되는 정도를 고려한 예상감쇠보정계수로서, 17.4.3의 절차에 따라 확인하여야 한다.
나. 지진력저항시스템의 구조요소 중에서 감쇠시스템에 속하거나 감쇠장치에 따라 발생하는 힘에 저항하도록 요구되는 구조요소의 최소강도는 17.2.2(1)②의 추가적인 요구조건을 만족하여야 한다.
② 감쇠시스템
가. 감쇠장치에서 에너지소산을 발생시키지 않는 부분 및 감쇠장치를 다른 구조요소에 연결하기 위해 사용되는 요소들은 접합부를 포함하여 성능목표를 규정하는 지진에 대하여 탄성상태를 유지하도록 설계하여야 한다. 그 밖의 구조요소들은 감쇠시스템의 기능에 부정적인 영향을 미치지 않음을 구조해석 또는 실험을 통해 입증한다면 비탄성 변형을 허용할 수 있다.
나. 에너지소산을 발생시키는 부분을 포함하여 감쇠장치와 그 접합부는 최대고려지진에 따라 발생하는 힘, 변위, 속도에 대하여 파단 또는 심각한 강도저하 없이 저항할 수 있어야 한다.
다. 가.와 나.에서 감쇠장치에 유발되는 힘은 강도저감계수를 곱하거나 반응수정계수로 나누지 않아야 한다.
라. 감쇠시스템 구성요소의 힘지배작용은 성능목표를 규정하는 지진에 대하여 17.3.4에서 규정한 평균응답의 1.2배를 적용하여 설계한다.
17.2.3 감쇠시스템 요구사항
(1) 장치 설계
감쇠장치는 최대고려지진에 대한 응답과 다음의 조건들을 고려하여 설계, 시공, 설치하여야 한다.
① 지진하중에 의한 저진동·대변위 거동 시의 성능저하
② 풍하중·온도하중에 의한 고진동·소변위 거동 시의 성능저하
③ 중력하중에 의한 하중 또는 변위
④ 부식, 마모, 생물분해, 화학물 등에 의한 장치 일부분의 고착
⑤ 온·습도, 수분, 자외선 등과 그 밖의 환경조건에의 노출
(2) 다축 이동
감쇠장치의 접합부는 감쇠시스템에 동시에 발생하는 종방향, 횡방향, 수직방향 변위를 흡수할 수 있는 충분한 마디구조를 갖추어야 한다.
(3) 검사와 주기적 시험
모든 감쇠장치는 검사와 교체를 위한 접근방법을 확보해야 한다. 설계수명 동안 감쇠장치의 신뢰성을 보증하기 위하여 내진설계책임구조기술자는 모든 유형의 감쇠장치에 대한 적절한 검사와 시험계획을 수립하여야 한다. 검사와 시험방법의 수준은 감쇠장치의 사용기간과 설계수명 동안의 특성변화 가능성을 반영하여야 한다.
(4) 품질관리
KDS 41 10 10의 품질보증계획의 일환으로 내진설계책임구조기술자는 감쇠장치의 제작에 대한 품질관리계획을 수립하여야 한다. 품질관리계획은 최소한 17.6.2와 17.6.3의 시험요구조건을 포함하여야 한다.
(5) 설계특성치
감쇠장치의 공칭설계특성치를 17.6.2(3)에 따라 결정한다. 설계특성치의 변동성을 고려하기 위해 다음과 같이 상한계설계특성치 및 하한계설계특성치를 산정한다.
(17.2-3)
(17.2-4)
= 장치원형시험 결과에 품질관리 및 유지관리상의 추가적인 변동성을 고려한 특성치 증가 시 변동계수로서 1.2 이상의 값
= 장치원형시험 결과에 품질관리 및 유지관리상의 추가적인 변동성을 고려한 특성치 감소 시 변동계수로서 0.85 이하의 값
(6) 설계특성치의 적용
상한계설계특성치와 하한계설계특성치를 적용하여 상한계해석 및 하한계해석을 수행한다. 상한계해석은 속도계수, 강성, 강도, 에너지소산 등의 최대치가 함께 고려된 해석이다. 하한계해석은 속도계수, 강성, 강도, 에너지소산 등의 최소치가 함께 고려된 해석이다.
17.3 해석절차
17.3.1 일반사항
(1) 감쇠시스템 적용 구조물은 17.3.2에 따라 수학적 모델을 작성하여 7.3.4.3에 따라 3차원 비선형 시간이력해석을 수행하여야 한다.
(2) 감쇠장치로 인해 구조물이 비고전적 감쇠의 특성을 갖게 되는 경우 시간이력해석법은 이를 반영할 수 있어야 한다.
(3) 연직하중의 효과가 시간이력해석에 반영되어야 한다.
17.3.2 모델링
(1) 구조물의 수학적 모델은 7.3.2의 규정을 따르는 3차원 모델로서 구조물과 감쇠장치의 비선형이력거동을 직접적으로 고려하되 구조요소의 강도는 강도저감계수를 곱하지 않은 값을 적용해야 한다.
구조물의 거동 특성을 고려하여 원감쇠비를 적용한다. 실험을 통해 지진력저항시스템이 유효항복변위나 이보다 약간 작은 변위에서 더 큰 감쇠비를 가진다는 것을 입증하지 못하는 경우에 감쇠시스템이 적용된 구조물의 지진력저항시스템에 적용하는 원감쇠비는 임계감쇠의 3%보다 큰 값을 취할 수 없다.
감쇠장치의 강성과 감쇠특성은 17.6에 규정된 시험에 따라 검증하거나 이를 근거로 결정하여야 하며, 비선형하중－변위특성은 지진하중의 진동수, 진폭, 지속시간 등에 대한 의존성을 명확하게 반영할 수 있도록 모델링하여야 한다. 변위의존형 감쇠장치의 수학적 모델은 강도, 강성, 이력곡선형상의 중요한 변화가 시험자료에 부합하는 이력거동을 모사할 수 있어야 한다. 속도의존형 감쇠장치의 수학적 모델은 시험자료에 부합하는 속도계수를 포함하여야 하며, 속도계수가 시간과 온도에 종속성이 있는 경우에는 그 영향을 명확히 반영하여야 한다. 감쇠장치를 구조물에 연결하는 구조요소는 반드시 구조해석 모델에 포함하여야 하며, 감쇠장치를 제외한 모든 구조요소는 탄성으로 모델링한다.
예외사항：시간이력해석 동안 감쇠장치의 특성변화가 예상되는 경우에 장치특성의 상한치와 하한치에 따라 동적응답의 변동범위를 결정할 수 있다. 17.2.3(5)의 상한계설계특성치 및 하한계설계특성치에 이를 반영할 수 있다.
17.3.3 지반운동
(1) 시간이력해석은 지반조건에 상응하는 지반운동기록을 7쌍 이상 이용하여 수행한다. 지반운동기록은 7.3.4.1의 절차에 따라 선정 및 조정한다. 단, 응답스펙트럼 조정 대상 주기 범위는 다음과 같이 산정한다.
① 주기 범위의 하한치를 결정하기 위한 구조해석 모델에서 감쇠장치의 강성은 초기강성을 적용한다.
② 주기 범위의 상한치를 결정하기 위한 구조해석 모델에서 감쇠장치의 강성은 최대고려지진에 대한 최대변위에서 결정되는 유효강성을 적용한다.
17.3.4 설계값 산정
(1) 시간이력해석에 사용된 각각의 지반운동에 대한 응답변수로서 최대층간변위, 감쇠시스템 구조요소의 최대하중, 개별 감쇠장치의 최대하중, 최대변위와 최대속도(속도의존형 감쇠장치의 경우)를 결정하여야 한다. 7개 이상의 지반운동에 대한 평균응답을 사용하여 설계한다.
17.4 감쇠시스템 적용 구조물의 허용기준
(1) 17.3의 시간이력해석법을 적용함에 있어서 지진력저항시스템과 감쇠시스템에 대한 하중조건과 설계값의 허용기준은 이 조항에 따라야 한다.
17.4.1 지진력저항시스템
(1) 지진력저항시스템은 감쇠시스템 없이 단독으로 17.2.2(1)①에 주어진 밑면 전단력 에 저항할 수 있어야 한다. 내진설계범주와 비정형성에 따라 7.1에서 허용한 해석법을 적용하여 확인할 수 있다.
(2) 지진력저항시스템은 성능목표에 부합하는 강도와 변형능력을 갖고 있음을 감쇠장치를 포함한 비선형시간이력해석을 통해 확인하여야 한다.
(3) 층간변위의 요구조건은 15.4의 규정에 따르며 감쇠장치를 포함한 비선형시간이력해석에 의해 확인한다.
17.4.2 감쇠시스템
(1) 감쇠장치의 접합부를 포함한 감쇠시스템의 모든 구조요소는 17.2.2(1)②의 요구조건을 만족하여야 한다.
17.4.3 감쇠성능 확인
(1) 감쇠보정계수
17.2.2(1)①의 지진력저항시스템 설계를 위한 최소밑면전단력 결정에 적용된 감쇠보정계수 는 다음 식에 따라 결정된 보다 작지 않아야 한다.
(17.4-1)
여기서, ：인명보호 성능목표에 해당되는 지진에 대하여 17.3에서 규정한 해석절차에 따라 결정된 감쇠시스템 적용 구조물의 밑면전단력, kN
：와 동일한 절차를 따르되, 감쇠장치의 하중－변위 관계에서 속도의존적 성분은 제거하고, 변위의존적 성분은 유효강성으로 치환하여 얻어진 밑면전단력, kN
단, 와 를 산정할 때 지진력저항시스템에 속하는 부분의 밑면전단력만 산입한다.
(2) 감쇠장치의 변위의존적 성분의 유효강성
개별 감쇠장치의 하중－변위 관계에서 변위의존적 성분의 유효강성은 의 산정과정에서 얻어진 감쇠장치의 변위와 하중에 기초하여 다음 식에 따라 산정한다.
(17.4-2)
여기서, ：각각 감쇠장치의 정, 부방향으로 발생하는 최대변위, m
：각각 에서 발생하는 감쇠장치의 하중, kN
17.5 설계 검토
(1) 감쇠시스템의 해석, 설계와 장치시험결과에 대한 설계검토는 지진해석법과 에너지소산시스템의 이론과 실무에 경험이 있는 등록된 전문가로 구성된 독립된 집단에 따라 수행하여야 한다.
(2) 설계 검토는 최소한 다음 사항을 포함하여야 한다.
① 감쇠장치의 설계변수를 포함한 지진력저항시스템과 감쇠시스템 예비설계의 검토
② 지진력저항시스템과 감쇠시스템의 최종설계와 모든 관련 해석의 검토
③ 감쇠장치 시험 요구조건, 장치의 품질관리와 성능보증, 유지관리 일정과 점검사항의 검토
17.6 감쇠장치의 시험
17.6.1 일반사항
(1) 감쇠시스템 설계에 적용된 감쇠장치의 힘－속도 또는 힘－변위관계와 감쇠특성은 이 조항에 규정한 장치원형 시험에 따라야 한다. 품질관리시험에 적용되는 감쇠장치의 제작과 품질관리 절차는 장치원형 시험과 똑같아야 한다.
17.6.2 장치원형 시험
(1) 설계에 사용된 감쇠장치의 종류와 크기별로 각각 2개의 실규모 감쇠장치에 대하여 이 조항에서 규정한 시험들을 실시하여야 한다. 구조물에 사용되는 장치의 종류와 크기별로 제조와 품질관리 절차가 동일하고, 동시에 내진설계책임구조기술자가 대표 크기에 대한 장치원형 시험을 허용한 경우에 한하여 각 종류별로 대표 크기의 감쇠장치만 장치원형 시험을 할 수 있다. 내진설계책임구조기술자가 허용하는 동시에 장치원형 시험과 제품시험에 관한 요구조건에 부합되지 않는다면 시험에 사용된 시험체는 구조물의 시공에 사용할 수 없다.
시험은 다음과 같은 일련의 순서에 따라 수행하며, 각 감쇠장치를 실제 설치하였을 때의 고정하중과 활하중의 효과를 고려하고, 온도환경을 반영하여야 한다. 지진하중시험에서는 최대고려지진에 대한 장치의 변위를 사용하여야 한다.
가. 풍하중시험：설계풍하중에 상응하는 진폭과 기본진동주기의 역수에 해당하는 진동수()로 2,000회 반복재하
나. 지진하중시험：다음과 같은 변위진폭 및 반복회수를 의 진동수를 갖는 정현파형태로 재하
(가) 최대고려지진 시 예상되는 장치변위의 0.33배를 10회씩 반복재하.
(나) 최대고려지진 시 예상되는 장치변위의 0.67배를 5회씩 반복재하.
(다) 최대고려지진 시 예상되는 장치변위의 1.0배를 3회씩 반복재하.
여기서, 감쇠장치 특성이 작동온도에 따라 변하는 경우에는 적어도 하나의 시험체는 온도범위를 포괄하는 최소한 3가지의 조건(최소온도, 상시온도, 그리고 최대온도)에서 지진하중시험을 수행
다. 진동수의존성 시험：감쇠장치가 진동수의존성이 있는 경우 풍하중시험과 지진하중시험을 진동수 1과 2.5에서 수행
다음 조건들을 모두 만족하는 과거의 시험결과가 있는 경우에 장치원형 시험을 생략할 수 있다.
가. 치수, 내부 구조 및 압력 등이 유사한 장치
나. 유형과 재료가 동일하게 만들어진 장치
다. 문서화된 동일한 제작 및 품질관리 절차에 의해 제작
라. 유사한 최대변위 및 하중으로 시험
③ 하중－속도－변위특성 결정
가. 감쇠장치의 하중－속도－변위특성은 앞서 규정된 장치원형 시험용 반복가력시험에 근거해야 한다.
나. 감쇠장치의 유효강성은 식 (17.4-2)를 사용하여 각 진폭레벨에 대해 산정하여야 한다.
다. 감쇠장치의 공칭설계특성치는 주어진 변위 진폭레벨에 대해서 처음의 3회 반복재하에서 얻어진 평균값으로 산정한다.
④ 변위의존형 감쇠장치의 적합성
변위의존형 감쇠장치의 성능은 17.6.2(1)에 규정된 시험에 근거하여 다음 조건이 모두 만족된다면 적절하다고 간주한다.
가. 풍하중시험：누출, 항복, 파손을 포함하는 손상 징후가 없음
나. 지진하중시험과 진동수의존성 시험：
(가) 특정 변위진폭, 진동수 및 온도에서 수행된 시험에서, 임의 회차의 반복재하 시 변위 원점에서의 최대·최소하중이 모든 반복재하로부터 산정된 각각 평균치의 15% 이내
(나) 특정 변위진폭, 진동수 및 온도에서 수행된 시험에서, 임의 회차의 반복재하 시 방향별 최대 장치변위에서의 하중이 모든 반복재하로부터 산정된 각각 평균치의 15% 이내
(다) 특정 변위진폭, 진동수 및 온도에서 수행된 시험에서, 임의 회차의 반복재하 시 감쇠장치의 이력곡선 면적이 모든 반복재하로부터 산정된 평균치의 15% 이내
(라) 특정 변위진폭, 진동수 및 온도에서 수행된 시험에서, 모든 반복재하로부터 산정된 변위 원점에서의 최대·최소하중의 각각 평균치, 방향별 최대 장치변위에서의 하중의 각각 평균치 및 이력곡선 면적의 평균치가 내진설계책임구조기술자에 따라 제시된 목표 값의 15% 이내
⑤ 속도의존형 감쇠장치의 적합성
속도의존형 감쇠장치의 성능은 17.6.2(1)에 규정된 시험에 근거하여 다음 조건이 모두 만족된다면 적절하다고 간주한다.
가. 풍하중시험：누출, 항복, 파손을 포함하는 손상징후가 없음
(가) 강성을 가진 속도의존형 감쇠장치의 경우, 특정 변위진폭, 진동수 및 온도에서 수행된 시험에서, 임의 회차의 반복재하 시 감쇠장치의 유효강성이 모든 반복재하로부터 산정된 평균치의 15% 이내
(나) 특정 변위진폭, 진동수 및 온도에서 수행된 시험에서, 임의 회차의 반복재하 시 변위 원점에서의 최대·최소하중이 모든 반복재하로부터 산정된 각각 평균치의 15% 이내
(라) 특정 변위진폭, 진동수 및 온도에서 수행된 시험에서, 모든 반복재하로부터 산정된 변위 원점에서의 최대·최소하중의 각각 평균치, 유효강성(강성을 가진 감쇠장치에 한함)의 평균치와 이력곡선 면적의 평균치가 내진설계책임구조기술자에 따라 제시된 목표 값의 15% 이내
17.6.3 품질관리시험
(1) 건축구조물에 설치하기에 앞서 설치될 모든 감쇠장치의 하중－속도－변위특성이 내진설계책임구조기술자가 정한 한계 내에 있는지를 보장하기 위한 시험을 수행한다. 제품시험의 범위와 빈도는 내진설계책임구조기술자에 따라 결정한다.
① 최대고려지진 장치변위의 0.67배의 진폭과 의 진동수로 3회 재하
② 시험에서 얻어진 설계특성치는 17.2.3(5)의 설계특성치 범위 설정에서 고려한 품질관리 변동폭 범위 이내에 들어야 한다.
③ 비탄성 변형이 발생한 시험체는 구조물의 시공에 사용할 수 없다.
18. 비구조요소
18.1 일반
(1) 건축구조물에 영구히 설치되는 건축, 기계 및 전기설비 등의 비구조요소와 그 지지부 및 연결부는 이 절의 규정에 따라 설계되어야 한다. 단, 구조물 유효중량의 25%를 초과하는 비구조요소는 건물외구조로 분류하여 19장의 규정을 따른다.
(2) 또한 기계 혹은 전기 비구조요소를 내장하고 있는 높이 1.8m 이상의 모듈형 공장제작품으로서 18장에 해당 설계규정이 없는 경우 19장의 건물과 유사한 건물외구조물의 규정에 따른다. 하지만 모듈형 시스템에 내장되거나 모듈형 시스템에 의해 지지되는 비구조요소는 18장의 규정에 따라 설계되어야 한다.
(3) 창고용 선반과 탱크, 소화수조는 19장의 규정에 따라 설계한다.
18.1.1 적용범위
(1) 다음의 비구조요소는 18장의 규정에 따라 내진설계가 수행되어야 한다.
① 중요도계수 가 1.5인 비구조요소
② 파라펫, 건물외부의 치장 벽돌 및 외부치장마감석재
(2) 상기 (1)에 속하지 않으면서, 다음에 해당하는 전기 및 기계비구조요소는 18장의 규정에 따른 설계가 요구되지 않는다.
① 중요도계수 가 1.0이면서 바닥으로부터 설치높이 1.2m 이하, 중량 1,800N 이하이고 덕트나 파이프와의 연결부가 유연한 재료로 구성되어 있는 경우
② 중량 100N 이하, 단위길이당 중량이 70 N/m 이하인 경우
(3) 상기 (1)과 (2)에 속하지 않는 비구조요소의 내진설계 여부는 건축주와의 협의에 따른다.
18.1.2 중요도계수
(1) 비구조요소의 중요도계수 는 1.0으로 한다. 단, 다음에 해당할 경우 를 1.5로 한다.
① 소화배관과 스프링클러 시스템, 소화수조 등 인명안전을 위해 지진 후에도 반드시 기능하여야 하는 비구조요소. 또한 피난경로상의 계단, 캐노피, 비상유도등, 칸막이벽 등 손상시 피난경로확보에 지장을 주는 비구조요소와 대형 창고형 매장 등에 설치되어 일반대중에게 개방된 적재장치
② 규정된 저장용량 이상의 독성, 맹독성, 폭발위험 물질을 저장하거나 지지하는 비구조요소
③ 표 2.2-1의 내진특등급에 해당하는 구조물에서 시설물의 지속적인 기능수행을 위해 필요하거나 손상시 시설물의 지속적인 가동에 지장을 줄 수 있는 비구조요소
18.1.3 설계 고려사항
18.1.3.1 설계절차
(1) 비구조요소의 설계는 다음 중 하나의 절차에 의해 수행될 수 있다.
① 내진설계책임구조기술자가 18장의 규정에 따라 해당건물내 비구조요소의 내진설계를 수행하는 경우
② 해당 비구조요소의 제조자가 정밀해석 혹은 18.1.3.2의 규정에 의한 실험을 통해 내진성능을 보유하고 있음을 입증하는 문서를 제출하는 경우
③ 18.1.3.3의 절차에 따라 검토되고 승인된 경우
18.1.3.2 실험적 절차
(1) 18장에 규정된 해석적인 설계절차를 대신하여 실험을 통해 비구조요소 및 그 지지부의 내진성능을 확인할 수 있다. 실험적 절차에는 내진설계책임구조기술자가 인정한 공인된 실험규약이 사용되어야 하며 실험을 통해 이 기준이 요구하고 있는 내진요구사항과 동등하거나 이를 초과하는 내진성능을 보유하고 있음이 증명되어야 한다. 실험적 절차를 적용할 경우 식 (18.2-1)에 의해 산정되는 최대지진력은 를 초과할 필요는 없다.
18.1.3.3 설계의 검토와 승인
(1) 개별 비구조요소의 공인된 설계기준에 따라 내진설계를 수행하고 내진설계책임구조기술자가 이를 승인하는 경우 비구조요소의 내진설계는 구조체의 내진설계와 분리하여 수행될 수 있다. 이때 설계계산서 혹은 시험성적서를 근거로 시공상세도가 작성되어야 하며 내진설계책임구조기술자에 의해 검토 및 승인되어야 한다.
18.1.3.4 내진성능의 증명이 요구되는 비구조요소
(1) 지진 이후에도 반드시 기능이 유지되어야 하는 비구조요소의 경우 다음의 규정을 통해 내진성능을 증명하여야 한다. 기능수행 목표의 설계지진은 2장 및 15장을 따른다.
① 기능유지가 요구되는 기계 및 전기 비구조요소의 구동부분 혹은 동력부 부분은 18.1.3.2의 규정에 의한 진동대 실험을 통해 해당 설계지진 후에도 정상작동함을 증명하여야 한다.
② 중요도계수가 1.5인 위험물질과 관련된 비구조요소의 경우 제조자는 정밀해석과 진동대 실험 등을 통해 해당 설계지진 시에도 위험물질이 유출되지 않음을 증명하여야 한다.
③ 해석을 통한 증명은 움직이지 않는 비구조요소에만 허용하고 을 적용한 지진력에 대하여 수행한다.
18.1.3.5 타 비구조요소에 대한 영향
(1) 특정 비구조요소의 파괴가 다른 비구조요소의 손상을 유발하지 않도록 비구조요소들 간의 기능과 물리적인 간섭을 확인하여야 한다. 해석이나 실험을 통해 증명되지 않는 한 스프링클러 헤드 및 헤드연결관은 다음 항목으로부터 최소한 75mm의 유격을 확보하여야 한다.
① 영구히 설치되는 설비 및 그 지지부와 가새
② 다른 배관시스템 및 그 지지부와 가새
(2) 단, 유연한 배관을 가진 스프링클러는 이 규정에서 제외된다.
18.1.3.6 유연성
(1) 비구조요소와 그 지지부 혹은 연결부는 유연성과 강도를 고려하여 설계되고 평가되어야 한다.
18.2 설계지진력 및 변위
18.2.1 등가정적하중
18.2.1.1 수평설계지진력
(1) 지진에 의한 수평방향 등가정적하중 는 식 (18.2-1)에 의하여 산정한다. 지진하중이 아닌 다른 하중이 를 초과하여 그에 따라 설계될 경우에도 이 절의 상세나 제한규정은 적용되어야 한다.
(18.2-1)
는 다음의 값을 초과할 필요는 없다.
(18.2-2)
그러나 는 다음의 값 이상이 되어야 한다.
(18.2-3)
：비구조요소 질량 중심에 작용하는 설계지진력
：비구조요소의 증폭계수(표 18.3-1 또는 표 18.4-1)
：비구조요소의 중요도계수
：구조물의 밑면으로부터 지붕층의 평균높이
：표 18.3-1 또는 표 18.4-1에 규정된 비구조요소의 반응수정계수
：4.2에 따라 결정한 단주기에서의 설계스펙트럼가속도
：비구조요소의 작동상태를 고려한 중량
：구조물의 밑면으로부터 비구조요소가 부착된 높이
：구조물의 밑면 이하에 비구조요소가 부착된 경우
：구조물의 지붕층 이상에 비구조요소가 부착된 경우
표 18.3-1과 표 18.4-1의 초과강도계수는 콘크리트나 조적조에 정착되는 앵커 설계 시 18.5에서 요구하는 경우에만 적용한다.
는 최소한 두 직교축에 대해 독립적으로 산정되어야 하며 필요할 경우 그 요소의 사용하중 혹은 작동시 하중과 적절히 조합되어야 한다. 하지만 수직방향으로 캔틸레버 형식인 비구조요소의 경우 모든 수평방향으로 가 작용하는 것으로 고려되어야 한다.
18.2.1.2 수직설계지진력
(1) 수직방향 설계지진력은 으로 산정하며 작용하는 수직하중과 동시에 고려한다. 다만, 비부착식 바닥패널이나 비부착식 천장패널에는 적용하지 않는다.
18.2.2 동적해석법
(1) 식 (18.2-1)을 대신하여 다음과 같은 동적해석을 통해 구해진 구조물의 응답을 근거로 비구조요소의 수평설계지진력을 산정할 수 있다. 이때 구조물의 응답가속도는 R=1.0을 적용하여 산정한다.
① 응답스펙트럼해석법(7.3.3)
② 선형시간이력해석법(7.3.4.2)
③ 비선형 시간이력해석(7.3.4.3)
④ 층응답스펙트럼(18.2.2.1)
⑤ 간략층응답스펙트럼 (18.2.2.2)
(2) 동적해석법에 의한 비구조요소의 설계지진하중은 식 (18.2-4)을 통해 산정한다. 이 경우에도 식 (18.2-2)와 식 (18.2-3)의 의 상한치 및 하한치 규정은 적용되어야 한다.
(18.2-4)
여기서, ：비구조요소 질량 중심에 작용하는 설계지진력
：건물 i층의 층응답가속도. 응답스펙트럼해석 결과를 사용할 경우 는 해석결과에 의한 i층의 최대응답가속도이다. 시간이력해석 결과를 사용할 경우 는 해석결과에 의한 i층의 층응답가속도이다. 이때, 7개 이상의 지진파가 사용된 경우 지진파별 최대응답가속도의 평균값을 사용할 수 있으며 7개 미만의 지진파가 사용된 경우 지진파별 최대응답가속도중 최대치를 사용하여야 한다. 시간이력해석을 위한 설계지진파는 7.3.4.1에 따라 선정하고 조정한다.
：비구조요소의 반응수정계수(표 18.3-1 또는 표 18.4-1)
: 7.2.6.5에 규정된 비틀림 증폭계수
18.2.2.1 층응답스펙트럼
(1) 층응답스펙트럼은 7.3.4.1에 따른 해당부지의 설계지진파를 사용한 7.3.4.2의 선형시간이력해석 혹은 7.3.4.3의 비선형시간이력해석을 통해 구해진 각 층의 층가속도로부터 산정한다. 감쇠시스템을 가진 구조물은 17장의 규정에 따른 비선형 시간이력해석 결과로부터 산정한다.
(2) 층응답스펙트럼은 사용된 각 지진파에 의한 층가속도마다 산정되어야 한다. 이때 비구조요소의 감쇠비는 실험결과에 근거하지 않는 한 5%를 초과할 수 없다.
(3) 식 (18.2-4)를 통한 설계지진하중 산정 시 는 비구조요소의 주기에 해당하는 지진파별 층응답스펙트럼 값들 중 최대치를 사용하며, 는 1.0을 사용한다.
18.2.2.2 간략층응답스펙트럼
(1) 간략층응답스펙트럼은 7.3.3에 의한 응답스펙트럼해석결과로부터 결정한다. 이때 구조물의 고유주기와 모드형상은 각 직교방향별로 최소한 3차모드까지 고려되어야 한다. 포함되는 모드의 가장 짧은 주기는 설계대상 비구조요소 고유주기의 80%보다 작거나 같아야 한다.
(2) 각 방향별 모드별 층가속도스펙트럼은 식 (18.2-5)을 사용하여 비구조요소의 주기 의 함수로 표현된다.
(18.2-5)
: i층에서 x모드의 층가속도,
: i층에서 x모드의 모드참여계수,
: x모드의 스펙트럼가속도,
: 비구조요소의 동적증폭계수. 비구조요소의 고유주기 와 건물의 x 모드의 고유주기 의 비율의 함수로서 그림 18.2-1로부터 구한다.
(3) 간략층응답스펙트럼은 각 모드의 층가속도스펙트럼중 최댓값으로 결정하나 건물저면의 스펙트럼가속도보다는 커야 한다.
(4) 수평방향의 설계지진력은 식 (18.2-4)에서 를 간략층응답스펙트럼에서 해당비구조요소의 주기에 해당하는 값으로 대치하여 산정한다.
그림 18.2-1 비구조요소의 동적증폭계수
18.2.3 상대변위
(1) 비구조요소가 수용해야 할 지진에 의한 상대변위 는 다음과 같이 계산한다.
(18.2-6)
: 2.2의 중요도계수
: 아래 (1)과 (2)의 규정에 의해 산정되는 상대변위
① 동일한 구조물 또는 구조시스템상의 수직 위치가 와 인 두 연결점에 대하여 는 다음과 같이 계산한다.
(18.2-7)