[한국의 목조주택 설계 · 시공자를 위한] 일본 중목구조 설계와 시공 22
[한국의 목조주택 설계 · 시공자를 위한] 일본 중목구조 설계와 시공 22
  • 서범석 기자
  • 승인 2023.05.09 09:00
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자료제공 = 일반사단법인 일본목재수출진흥협회

8.1.4 주두주각 접합부의 설계
(1) 주두주각 접합부의 인장내력의 요구치
내력벽 양쪽에 붙는 기둥의 주두주각 접합부의 인장내력 요구치 T는 아래와 같이 계산한다. 또한 주두접합부와 주각접합부의 인장내력 요구치는 같은 값으로 한다.
(1)-1 2층 건물의 2층에 있는 기둥의 경우(단층부분의 기둥의 경우를 포함)
         T=△Qa1×H1×B1-Nw
여기에서, △Qa1:해당 기둥의 양측에 붙는 내력벽의 허용전단력의 차이
         △Qa1=|PaL1-PaR1|
PaL1, PaR1 : 해당 기둥의 좌측(우측)의 내력벽의 허용전단력(kN)
H1 : 해당층의 층높이(m)
B1 : 해당 기둥의 주변부재로 굽힘 효과를 나타내는 계수
모퉁이 기둥의 경우 : 0.8, 그 외의 기둥의 경우 : 0.5
Nw : 연직하중에 의한 해당 기둥의 압축력 (kN)
단, 기둥의 압축력을 계산하지 않는 경우에는 다음 값을 채용해도 된다.
모서리 기둥의 경우 : 2.12kN, 
기타 기둥의 경우 : 3.18kN

(1)-2 2층 건물의 1층에 있는 기둥의 경우
T=△Qa1×H1×B1+△Qa2×H2×B2-Nw
여기에서, △Qa1: 해당 기둥 양쪽에 붙는 내력벽 허용전단내력의 차이
        △Qa1=|PaL1-PaR1|
        △Qa2=|PaL2-PaR2|
PaL1、 PaR1:해당 기둥의 좌측(우측)의 내력벽의 허용전단력(kN)
PaL,、 PaR2 : 해당 기둥에 연속되는 2층 기둥 좌측(우측)에서의 내력벽 허용전단내력(kN)
H1 : 해당층의 층높이(m)
H2 : 해당층의 층높이(m)
B1 : 해당 기둥 주변 부재에 의한 굽힘 효과를 나타내는 계수
모서리 기둥의 경우 : 0.8, 기타 기둥의 경우 : 0.5
B2 : 해당 기둥에 연속되는 2층 기둥 주변 부재에 의한 굽힘 효과를 나타내는 계수
2층 부분 모서리 기둥의 경우 : 0.8, 2층 부분의 기타 기둥의 경우 : 0.5
Nw : 연직하중에 의한 해당 기둥의 압축력(kN)
단, 기둥의 압축력을 계산하지 않는 경우에는 다음 값을 채용해도 된다.
모서리 기둥의 경우 : 5.30kN, 기타 기둥의 경우 : 8.48kN

(2) 주두주각 접합부의 인장내력 설계치
주두주각 접합부의 인장내력 설계치 Ta는 접합방법에 따라 표4.6에 의한다.

(3) 주두주각 접합부의 철물 산정
 각 층 각 방향에서의 내력벽 양쪽에 붙는 기둥 주두주각 접합부의 인장내력 설계치 Ta가 해당 접합부의 인장내력 요구치T이상이 되도록 해당 접합부의 접합방법을 결정한다. 
주두주각 철물 위치도는 그림8.11, 그림8.12와 같다. 주두주각 접합부의 철물 산정은 표8.15에 나타낸 것과 같다.

그림 8.11 주두주각 철물 위치도(2층)
그림 8.11 주두주각 철물 위치도(2층)
그림 8.11 주두주각 철물 위치도(2층)
그림8.12 주두주각 철물 위치도(1층)

(4) 주두주각 접합부의 철물 산정
각 층 각 방향에서의 내력벽 양쪽에 붙는 기둥 주두주각 접합부의 인장내력 설계치 Ta가 해당 접합부의 인장내력 요구치T이상이 되도록 해당 접합부의 접합방법을 결정한다.
(표8.12는 나무신문 인터넷 ‘홈페이지 → 여론광장 → 자료실’에서 확인 가능하다.)

표8.13 단주기지반 증폭계수, Fa
표8.13 단주기지반 증폭계수, Fa

8.2 진동해석을 통한 구조검토
8.2.1 설계 가속도 응답 스펙트럼

KDS 41 17 00(건축물내진 설계기준)의 「4.2.2 단주기와 1초 주기의 설계 스펙트럼 가속도」(1)에서는, 단주기와 주기 1초의 설계 가속도 스펙트럼 SDS, SD1은 아래와 같은 의해 산정한다. 여기에서 Fa와 Fv는 각각 아래 표에 규정된 지반 증폭계수이다.
        SDS =S×2.5×Fa×2/3
        SD1 =S×Fv×2/3
또한, KDS 41 17 00(건축물내진 설계기준)의「4.2.2 단주기와 1초 주기의 설계 스펙트럼 가속도」(3)에서는, 지반 분류가 S5이고 기반암의 깊이가 불분명할 때는 Fa와 Fv 값의 110%를 적용한다.

표8.14 1초 주기지반 증폭계수, Fv
표8.14 1초 주기지반 증폭계수, Fv

두가지 식 가운데 「2/3」는 내진등급Ⅱ의 건축물에 대해서 붕괴방지를 요구하고 있는 「재현주기2400년의 지진」 에서 동건물에 대해서 인명보호를 요구하고 있는 「재현주기1000년의 지진」으로 변환하고 있다. 
지진의 설계가속도응답 스펙트럼은 다음 식에 따라 산정한다.
        【0≦T≦To】 
        【To≦T≦Ts】     
        【Ts≦T】        
여기에서, T:구조물의 고유주기(초)
T0=0.2×SD1/SDS
Ts=SD1/SDS
TL=5초

그림 8.13 설계가속도응답 스펙트럼
그림 8.13 설계가속도응답 스펙트럼

8.2.2 지진파형의 작성
설계가속도응답 스펙트럼으로 설계용 지진파형을 작성하였다. 내진등급Ⅱ, 지진구역Ⅰ, 지반 S5를 상정해 「재현주기1000년의 지진」에 상당하는 지진파형(L1라고 한다)를 작성하였다. 또한, 「재현주기 2400년의 지진」에 상당하는 지진파형(L2)을 작성했다.  /나무신문

그림 8.14 설계용가속도응답 스펙트럼과 가속도 파형(재현주기1000년의 지진:L1)
그림 8.14 설계용가속도응답 스펙트럼과 가속도 파형(재현주기1000년의 지진:L1)
그림 8.15 설계용가속도응답 스펙트럼과 가속도 파형(재현주기2400년의 지진:L2)
그림 8.15 설계용가속도응답 스펙트럼과 가속도 파형(재현주기2400년의 지진:L2)

이 연재는 일본목재수출진흥협회가 최근 한국어로 발행한 <한국의 목구조 설계·시공자 대상, 중목구조▷설계와 시공 안내자료>를 순서에 따라 게재합니다. 나무신문 인터넷 ‘홈페이지 → 여론광장 → 자료실’에서 전문을 PDF 상태로 내려받을 수 있습니다. <편집자 주>