LEB SYSTEM
21C 새로운 건축 문화를 이끄는 기업, 다일산업(주)
21C 새로운 건축 문화를 이끄는 기업, 다일산업(주)
철골구조물 설계법으로 건축물 강구조 설계기준 KDS41(2019)에서 채택하고있는 한계상태설계법 (limit state design)은 한계상태, 하중계수와 저항계수,
신뢰성에 대한 절대적 확률론적 결정을 고려 하고 있다. 이러한 계수화 형식은 허용응력설계법에서 저항(항복응력)을 안전계수로 나눈 것과는 다른 것이다.
한계상태설계법은 설계자에게 더 많은 융통성, 합리성, 가능성 및 가능한 전반적인 경제성을 부여하고있다.
이 강구조설계기준은 KBC(2009)의 강구조설계
기준을 보완하고 합리적으로 개정∙신설하였다.
특히 KBC(2009) 대비 민원사항을 반영하고, 신강재의 도입, 용접/볼트 규정, 합성구조 부분 등을 개선하였다.
건축물의 구조기준 등에 관한 규칙(국토교통부)
건축구조기준 KDS41(2019)
건축물 강구조설계기준 KBC(2009)
경량철골(KSD3506, SGH295Y)
건축물의 자중과 모든 영구 시공물의 중량에 의한 하중
구분 | 고정하중 |
---|---|
지붕 | 0.5kN/m² |
구조물의 사용과 점유에 의해서 발생하는 하중
구분 | 활하중 |
---|---|
지붕 | 1.0kN/m² |
적설하중은 경사지붕에 쌓이는 눈의 하중을 말하며 구조물에 대한
지역별 100년 재현주기 기본지상적설하중Sg은 다음
<그림 0304.2.1>에 따른다.
Sf = Cb X Ce X Ct X Is X Sg (kN/m²)
(0304.3.1)
<표0304.3.1> 노출계수Ce
주변환경 | Ce | |
---|---|---|
A | 지형, 높은 구조물, 나무 등 주변 환경에 의해 모든 면이 바람막이가 없이 노출된 지붕이 있는 거센 바람 부는 지역 | 0.8 |
B | 약간의 바람막이가 있는 거센 바람 부는 지역 | 0.9 |
C | 바람에 의한 눈의 제거가 지형, 높은 구조물 또는 근처의 몇몇 나무들 때문에 지붕 하중의 감소를 기대할 수 없는 위치 | 1.0 |
D | 바람의 영향이 많지 않은 지역 및 지형과 높은 구조물 또는 몇몇 나무들에 의하여 지붕에 바람막이가 있는 지역 | 1.1 |
E | 바람의 영향이 거의 없는 조밀한 숲 지역으로서, 촘촘한 침엽수 사이에 위치한 지붕 | 1.2 |
<표 0304.3.2> 온도계수Ct
난방상태 | Ct |
---|---|
난방 구조물(적설하중 제어구조) | 1.0 |
비난방 구조물(적설하중 비제어구조) | 1.2 |
<표 0304.3.3> 중요도계수Is
중요도 | 건축물의 용도 및 규모 | Is |
---|---|---|
(특) |
(1)연면적 1,000㎡ 이상인 위험물 저장 및 처리시설 (2)연면적 1,000㎡ 이상인 국가 또는 지방자치단체의 (3)종합병원, 수술시설이나 응급시설이 있는 병원 (4)지진과 태풍 또는 다른 비상시의 긴급대피수용시설로 지정한 건축물 |
1.2 |
(1) |
(1)연면적 1,000㎡ 미만인 위험물 저장 및 처리시설 (2)연면적 1,000㎡ 미만인 국가 또는 지방자치단체의 청사∙외국공관∙소방서∙발전소∙방송국∙전신전화국 (3)연면적 5,000㎡ 이상인 공연장∙집회장∙관람장∙전시장∙운동 시설∙판매시설∙운수시설 (4)아동 관련 시설∙노인복지시설∙사회복지시설∙근로복지시설 (5)5층 이상인 숙박시설∙오피스텔∙기숙사∙아파트 (6)학교 (7)수술시설과 응급시설 모두 없는 병원, 기타 연면적 1,000㎡ 이상인 의료시설로서 |
1.1 |
(2) |
(1)중요도(특), (1), (3)에 해당하지 않는 건축물 |
1.0 |
(3) |
(1)농업시설물, 소규모창고 (2)가설구조물 |
0.8 |
Ss = Cs X Sf (kN/㎡)
(0304.4.1)
지상적설하중이 1.0kN/m² 이하인 지역에서는 지붕의 경사각이(w/15)° (w는 처마에서 용마루까지의 수평거리, m) 이하인 모든 지붕에 눈 위의
비로 인한 하중 0.25kN/m²을 추가하여야 한다. 이 추가하중은 평지붕적설하중 또는 경사지붕적설하중에 적용하여야 하며 최소적설하중, 부분재하,
국부적설하중에는 적용할 필요가 없다.
눈 녹은 물이나 눈 위의 비로부터 물고임하중이 생길 때, 배수를 위한 적절한 경사가 주어져 있지 않으면 지붕에 처짐이 생기므로
이에 대한 하중을 고려해야 한다.
풍하중은 구조물의 설계에 가장 지배적인 하중으로써, 아래와 같이 주골조설계용 지붕풍하중으로 계산 한다.
건축물의 형상은 정형적이어야 한다.
건축물은 와류방출, 공기력불안정진동 등을 유발하는 응답 특성을 나타내지 않아야 한다.
건축물은 풍상측의 장애물에 의해 발생하는 골바람효과나 후류버펫팅을 받는 곳에 위치하지 않아야 한다.
WR = pRAR(N)
(0305.3.1)
1) 밀폐형건축물 및 부분개방형건축물
밀폐형건축물 및 부분개방형건축물의 주골조설계용 지붕의 설계풍압 pR은 다음 식(0305.3.2)으로 산정한다.
pR = qH(GpeCpe – GpiCpi) (N/㎡)
(0305.3.2)
2) 독립지붕
독립지붕의 주골조설계용 지붕의 설계풍압 pR은 다음 식(0305.3.3)으로 산정한다.
pR = qHGpeCN (N/㎡)
(0305.3.3)
기준높이 H에서의 설계속도압 qH는 다음 식(0305.5.1)으로 산정한다.
qH = ½pV2H (N/㎡)
(0305.5.1)
설계풍속
설계풍속 VH는 다음 식(0305.5.2)으로 산정한다.
VH=V0KzrKztlw (m/s)
(0305.5.2)
기본풍속
기본풍속V0은 건설지점이 위치한 지역에 따라 <그림 0305.5.1> 또는
<표 0305.5.1>에 의해 정한다. 다만, 건설지점 부근의 유효한 관측
자료가 있는 경우에는 그 값에 따라 설정할 수 있다.
<표 0305.5.1> 지역별 기본풍속 V0 (m/s)
지역 |
V0 (m/s) |
|
---|---|---|
서울특별시 인천광역시 경기도 |
웅진 | 30 |
인천, 강화, 안산, 시흥, 평택 | 28 | |
서울, 김포, 구리, 수원, 군포, 오산, 화성, 의왕, 부천, 고양, 안양, 과천, 광명, 의정부, 동두천, 양주, 파주, 포천, 남양주, 가평, 하남, 성남, 광주, 양평, 용인 | 26 | |
안성, 연천, 여주, 이천 | 24 | |
대전광역시 충청남북도 |
서산, 태안 | 34 |
당진 | 32 | |
서천, 보령, 홍성, 청주, 청원 | 30 | |
예산, 세종, 대전, 공주, 부여 | 28 | |
아산, 계룡, 진천 | 26 | |
천안, 증평, 청양, 논산, 금산, 음성, 충주, 제천, 단양, 괴산, 보은, 영동, 옥천 | 24 | |
강원도 | 속초, 영양, 강릉, 고성 | 34 |
동해, 삼척, 홍천, 정선, 인제 | 30 | |
양구 | 26 | |
철원, 화천, 춘천, 횡성, 원주, 평창, 영월, 태백 | 24 | |
부산광역시 대구광역시 울산광역시 경상남북도 |
울릉(독도) | 40 |
부산 | 38 | |
포항, 경주, 기장, 통영, 거제 | 36 | |
양산, 김해, 남해, 울산, 울주 | 34 | |
영덕, 고성 | 32 | |
울진, 창원, 사천, 영천 | 30 | |
청송, 대구, 경산, 청도, 밀양, 하동 | 28 | |
영양, 군위, 칠곡, 성주, 달성, 함안, 고령, 창녕, 진주 | 26 | |
봉화, 영주, 예천, 문경, 상주, 추풍령, 안동, 의성, 구미, 김천, 의령, 거창, 산청, 합천, 함양 | 24 | |
광주광역시 전라남북도 |
완도, 해남 | 36 |
진도, 여수, 고흥, 신안, 무안, 장흥 | 34 | |
군산, 목포, 부안, 영암, 강진 | 32 | |
영광, 함평, 나주 | 30 | |
익산, 김제, 순천, 고창, 광양 | 28 | |
광주, 보성, 완주, 전주, 장성 | 26 | |
무주, 진안, 장수, 임실, 정읍, 순창, 남원, 담양, 곡성, 구례 | 24 | |
제주도 | 서귀포, 제주 | 44 |
풍속의 고도분포계수
1) 건설지점의 지표면조도구분은 주변지역의 지표면 상태에 따라 <표 0305.5.2>에 따라 정한다.
<표 0305.5.2> 지표면조도구분
지표면 조도구분 | 주변지역의 지표면 상태 |
---|---|
A | 대도시 중심부에서 고층건축물(10층 이상)이 밀집해 있는 지역 |
B | 수목∙높이 3.5m 정도의 주택과 같은 건축물이 밀집해 있는 지역, 중층건물(4~9층)이 산재해 있는 지역 |
C | 높이 1.5~10m 정도의 장애물이 산재해 있는 지역 수목∙저층건축물이 산재해 있는 지역 |
D | 장애물이 거의 없고, 주변 장애물의 평균높이가 1.5m 이하인 지역 해안, 초원, 비행장 |
2) 평탄한 지역에 대한 풍속고도분포계수 Kzr는 위 1)에서 규정한 건설지점의 지표면조도구분에 따라 <표 0305.5.3> 및 <표 0305.5.4>에 따라 정한다.
<표 0305.5.3> 평탄한 지역에 대한 풍속고도분포계수 Kzr
지표면으로부터의 높이 Z(m) | 지표면조도구분 | |||
---|---|---|---|---|
A | B | C | D | |
z ≤ zb | 0.58 | 0.81 | 1.0 | 1.13 |
zb < z ≤ Zg | 0.22zα | 0.45zα | 0.71zα | 0.98zα |
<표 0305.5.4> zb, Zg, α
지표면조도구분 | A | B | C | D |
---|---|---|---|---|
zb (m) | 20m | 15m | 10m | 5m |
Zg (m) | 550m | 450m | 350m | 250m |
α | 0.33 | 0.22 | 0.15 | 0.10 |
지형계수
(1)산, 언덕 및 경사지의 영향을 받지 않는 평탄한 지역에 대한 지형계수 Kzt는 1.0이다.
(2)산, 언덕 및 경사지 정상 부근 등 풍속할증이 필요한 부분에 대한 적용범위는 <표 0305.5.5>와 같고, 지형계수 Kzt는 식<0305.5.3>으로 산정한다.
<표 0305.5.5> 지형계수 Kzt의 적용범위, m
지형구분 |
퐁속할증 적용 범위 |
적용 범위 |
|
---|---|---|---|
풍상측 |
풍하측 |
||
언덕, 산 |
수평거리 (정점에서) |
1.5Lu와 1.6H 중 큰 값 |
|
경사지 |
수평거리 (정점에서) |
1.5Lu와 1.6H 중 큰 값 |
3.5Lu와 4H 중 큰 값 |
중요도계수
중요도계수 lw는 0103에서 정의한 건축물의 중요도분류에 따라 <표 0305.5.6>에 따라 정한다.
<표 0305.5.6> 중요도계수 lw
중요도분류 | 초고층건축물 | 특 | 1 | 2 | 3 |
---|---|---|---|---|---|
중요도계수(lw) | 1.05 | 1.00 | 0.95 | 0.90 |
1) 밀폐형건축물
사각형평면을 가진 밀폐형건축물에 대한 주골조설계용 외압계수 Cpe는 <표 0305.7.1>에 따라 정한다.
외벽면의 외압계수는 아래표 ①에 따르고, 지붕면 외압계수는 아래표의 ②에 따른다. 단, 형성비 H/√BD가 8이하인 건축물에만 적용한다.
<표 0305.7.1> 밀폐형 건축물의 외압계수Cpe
① 벽면
외압계수 Cpe
D/B | Cpe | |
---|---|---|
풍상벽 Cpe1 | 모든 값 | 0.8kz + 0.03(D/B) |
풍하벽 Cpe2 | ≤ 1 | -0.5 |
> 1 | -0.5 + 0.25ln(D/B)0.8 | |
측 벽 | 모든 값 | -0.7 |
높이방향 압력분포계수 Kz
z ≤ zb | zb < z < 0.8H | z ≥ 0.8H |
---|---|---|
(zb/H)2α | (z/H) 2α | 0.82α |
② 지붕면
평지붕 외압계수 Cpe, θ<10°
지붕 풍상 끝단으로부터의 수평거리 | H/D ≤ 0.5 | H/D ≥ 1.0 |
---|---|---|
< 0.5H | -0.9, -0.4 | -1.3, -0.6 |
0.5H~1H | -0.9, -0.4 | -0.7, -0.3 |
1H~2H | -0.5, 0 | (-0.7, -0.3)* |
2H~3H | -0.3, 0.1 | |
> 3H | -0.2, 0.2 |
* 오직 보간을 목적으로 사용한다.
풍상지붕면 외압계수 Cpe, θ≥10°
H/D |
지붕경사각 θ° |
||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
35 |
≥45 |
|
≤ 0.25 |
-0.7, -0.3 |
-0.5, 0.0 |
-0.3, 0.2 |
-0.2, 0.3 |
-0.2, 0.4 |
0.0, 0.5 |
0.08 sinθ |
0.5 |
-0.9, -0.4 |
-0.7, -0.3 |
-0.4, 0.0 |
-0.3, 0.2 |
-0.2, 0.3 |
-0.2, 0.4 |
|
≥ 1.0 |
-1.3, -0.6 |
-1.0, -0.5 |
-0.7, -0.3 |
-0.5, 0.0 |
-0.3, 0.2 |
-0.2, 0.3 |
풍하지붕면 외압계수 Cpe, θ≥10°
H/D |
지붕경사각 θ° |
||||
---|---|---|---|---|---|
10 |
15 |
20 |
≥25 |
||
≤ 0.25 |
-0.3 |
-0.5 |
-0.6 |
B/D<3 |
-0.6 |
0.5 |
-0.5 |
-0.5 |
-0.6 |
3≤B/D≤8 |
-0.06(7+B/D) |
≥ 1.0 |
-0.7 |
-0.6 |
-0.6 |
B/D>8 |
-0.9 |
2) 아치지붕
아치지붕의 주골조설계용 외압계수 Cpe는 <표 0305.7.2>에 따른다.
<표 0305.7.2> 아치지붕의 외압계수 Cpe
① 풍향 β =0°
f/D |
Ra부 |
Rb부 |
Rc부 |
||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
h/D=0 |
h/D=0.3 |
h/D=0.7 |
h/D=0 |
h/D=0.3 |
h/D=0.7 |
h/D=0 |
h/D=0.3 |
h/D=0.7 |
|
0 |
-0.4 |
-1.0 |
-0.9 |
-0.4 |
-1.0 |
-0.9 |
-0.4 |
-0.6 |
-0.9 |
0.1 |
-0.5 |
-1.2 |
-1.5 |
-0.9 |
-1.0 |
-1.0 |
-0.5 |
-0.5 |
-0.5 |
0.3 |
-0.1 |
-0.4 |
-0.9 |
-1.2 |
-1.4 |
-1.5 |
-0.5 |
-0.5 |
-0.5 |
0.4 |
0.2 |
0 |
-0.5 |
-1.2 |
-1.3 |
-1.4 |
-0.5 |
-0.5 |
-0.5 |
② 풍향 β=90°
f/B |
Ra부 |
Rb부 |
Rc부 |
||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
h/B=0 |
h/B=0.3 |
h/B=0.7 |
h/B=0 |
h/B=0.3 |
h/B=0.7 |
h/B=0 |
h/B=0.3 |
h/B=0.7 |
|
0 |
-0.4 |
-0.9 |
-0.8 |
-0.4 |
-0.5 |
-0.4 |
-0.4 |
-0.3 |
-0.2 |
0.1 |
-1.2 |
-1.1 |
-1.1 |
-0.7 |
-0.5 |
-0.5 |
-0.4 |
-0.4 |
-0.4 |
0.3 |
-1.1 |
-1.1 |
-1.1 |
-0.6 |
-0.5 |
-0.5 |
-0.4 |
-0.4 |
-0.4 |
0.4 |
-1.1 |
-1.1 |
-1.1 |
-0.5 |
-0.5 |
-0.5 |
-0.4 |
-0.4 |
-0.4 |
<표 0305.7.4> 주골조설계용 내압계수 Cpi, 내압가스트영향계수 Gpi
밀폐의 분류 |
Cpi |
Gpi |
|
---|---|---|---|
밀폐형건축물 |
0 또는 -0.4 |
1.3 |
|
부분개방형 건축물 |
탁월한 개구부가 없는 경우 |
+0.55 또는 -0.55 |
1.5 |
탁월한 개구부가 있는 경우 |
+0.7 또는 -0.7 |
2.0 |
|
개방형건축물 |
0 |
0 |
1) 독립지붕
① 편지붕
독립된 편지붕의 주골조설계용 순압력계수 CN는 <표 0305.7.6>에 따른다.
<표 0305.7.6>독립편지붕의 순압력계수 CN(θ≤45°, β=0°, 180°)
지붕 경사각 θ(°) |
하중 상태 |
β=0° |
β=180° |
||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
개방흐름 |
장애흐름 |
개방흐름 |
장애흐름 |
||||||
CN,W |
CN,L |
CN,W |
CN,L |
CN,W |
CN,L |
CN,W |
CN,L |
||
0 |
가 나 |
1.2 -1.1 |
0.3 -0.1 |
-0.5 -1.1 |
-1.2 -0.6 |
1.2 -1.1 |
0.3 -0.1 |
-0.5 -1.1 |
-1.2 -0.6 |
7.5 |
가 나 |
-0.6 -1.4 |
-1 0 |
-1 -1.7 |
-1.5 -0.8 |
0.9 1.6 |
1.5 0.3 |
-0.2 0.8 |
-1.2 -0.3 |
15 |
가 나 |
-0.9 -1.9 |
-1.3 0 |
-1.1 -2.1 |
-1.5 -0.6 |
1.3 1.8 |
1.6 0.6 |
0.4 1.2 |
-1.1 -0.3 |
30 |
가 나 |
-1.8 -2.5 |
-1.8 -0.5 |
-1.5 -2.3 |
-1.8 -1.1 |
2.1 2.6 |
2.1 1 |
0.6 1.6 |
-1 0.1 |
45 |
가 나 |
-1.6 -2.3 |
-1.8 -0.7 |
-1.3 -1.9 |
-1.8 -1.2 |
2.2 2.6 |
2.5 1.4 |
0.8 2.1 |
-0.9 0.4 |
② 경사지붕
독립된 경사지붕의 주골조설계용 순압력계수 CN은 <표 0305.7.7>에 따른다.
<표 0305.7.7> 독립경사지붕의 순압력계수 CN
지붕경사각 θ(°) |
풍상지붕 CN,W |
풍하지붕 CN,L |
||
---|---|---|---|---|
하향 |
상향 |
하향 |
상향 |
|
-30° ≤ θ ≤ -10° |
0.7+0.01θ |
-0.6+0.03θ |
0.05-0.025θ |
-1.2-0.03θ |
-10° < θ < 10° |
0.6 |
-0.9 |
0.3 |
-0.9 |
10° ≤ θ ≤ 30° |
0.3+0.03θ |
-1.15+0.025θ |
0.3 |
-0.6-0.03θ |
공칭하중은 3장에 따른다. 공칭하중의 종류는 고정하중(D), 활하중(L), 지붕활하중(Lr), 풍하중(W), 적설하중(S), 지진하중(E), 강우하중(R),
유체압 및 용기내용물하중(F), 지하수압 ∙ 토압(H), 온도하 중(T) 등이 있다. 여기서 유체압(F)은 명확한 압력과 최대높이에 의해 발생하는 하중을 의미하고
토압(H)은 토압과 지하수압에 의한 수평력을 의미한다.
구조물과 구조부재의 소요강도는 다음의 하중조합 중에서 가장 불리한 경우에 따라 결정하여야 한다.
1.4(D+F) (0702.2.1)
1.2(D+F+T)+1.6L+0.5(Lr 또는 S 또는 R) (0702.2.2)
1.2D+1.6(Lr 또는 S 또는 R)+(1.0L 또는 0.65W) (0702.2.3)
1.2D+1.3W+1.0L+0.5(Lr 또는 S 또는 R) (0702.2.4)
1.2D+1.0E+1.0L+0.2S (0702.2.5)
0.9D+1.3W (0702.2.6)
0.9D+1.0E (0702.2.7)
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