목 차 1. 구조계획요약 1.1 구조평면및시스템선정 1.2 Infill System 의적용 1.3 시공방안및공사비산정 1.4 전생애이산화탄소 (LCCO 2 ) 평가 2. 구조계획개요 2.1 건물개요 2.2 사용재료및강도계획 2.3 단계별구조설계과정 2.4 적용기준 2.

목 차 1. 구조계획요약 1.1 구조평면및시스템선정 1.2 Infill System 의적용 1.3 시공방안및공사비산정 1.4 전생애이산화탄소 (LCCO 2 ) 평가 2. 구조계획개요 2.1 건물개요 2.2 사용재료및강도계획 2.3 단계별구조설계과정 2.4 적용기준 2.5 구조해석프로그램 3. RC 구조시스템설계 3.1 RC_9A Model 3.2 RC_6A Model 3.3 RC_6AM Model 3.4 RC_9AM Model 3.5 RC_6B 3.6 RC_9B

1. 구조계획요약 1. 구조계획요약 1.1 구조평면및구조시스템선정 본건물은자유로운 infill system 의적용과내부공간활용을위해 3 개층간격으로메가보를설 치하였으며, 구조평면도는여러평면모델에따른구조성능을비교하여선정하였다. 각평면에대한개요 -각평면형태에따른횡력저항성능을평가하기위하여, 평면모델은메가기둥모듈의면적을동일하게하는조건하에서 30x30m 평면과 30x45m 평면에대한 3~4가지모델을설정하여구조성능을비교하였다. -30x30m 평면에대해서는 < 표 1> 과같이세가지모델 (A1, A2, A3) 을설정하였으며, A1, A2모델의경우, 평면의코너에위치한네개의기둥모듈을, A3 모델의경우, 양측면에위치한기둥모듈을횡력에저항하는메가기둥으로보고메가기둥면적의합을동일하게하였다. -30x45m 평면에대해서는 < 표 2> 와같이네가지모델 (B1, B2, B3, B4) 을설정하였으며, B1~B3 모델의경우, 네모서리에위치한기둥모듈을, B4 모델의경우장변중앙에있는기둥모듈을횡력에저항하는메가기둥으로설정하여해석을수행하였다. 각평면에대한구조성능비교 -작은보가없이, 메가보에의해모든횡력이지지되는기본모델에서각평면형태에따른풍하중에의한횡변위크기를비교한결과 30x30m 평면의경우, A3>A2>A1의경향성을보이며, 30x45m 평면의경우, B2>B1>B3>B4의경향성을나타낸다. -30x30m 평면의경우동일물량사용시강성이큰기둥을적게배치하는것과횡하중에저항하는기둥모듈이건물의코너에배치될수록횡변위저감에효율적이라는결론을도출하였다. ( 허용횡변위 : H/500=364.8mm) -30x45m 평면의경우메가기둥을장변방향으로길게배치하거나, 약축방향에모듈을집중배치하여약축방향의강성을향상시키는것이횡변위저감에효율적이라는결론을도출하였다. < 표 1> 30x30m 평면모델 A1 A2 A3 평면모델 변형 (mm) 192.15 231.01 299.75 변형률 (%) 100.00 120.22 160.00

< 표 2> 30x45m 평면모델 B1 B2 평면모델 변형 (mm) 113.75 116.44 변형률 (%) 100.00 102.36 B3 B4 평면모델 변형 (mm) 99.14 96.45 변형률 (%) 87.16 84.79 일반적으로건축물의세장비 ( 높이 / 단변길이 ) 가 5.0이상이면초고층건물로여겨지며, 7.0을넘어서게되면횡력에대한특별한구조시스템을강구해야하는것으로알려져있다. 따라서본연구에서는선정한평면에세장비 6:1(48층 ) 과 9:1(72층 ) 인건물을대상으로횡력저항성능을평가하였다. Infill system 의적용과다용도공간이용의효율성을높이기위해 < 그림 1> 와같이코어주변의 메가기둥을제외한내부기둥을제거하여메가기둥과메가보에의해지지되는구조시스템을선정 하였다. < 그림 1> 내부기둥을제거한구조시스템

최종구조평면및입면 < 표 3> 구조평면도 A (m) B (m) < 표 4> 구조입면도 6A Model 6AM Model 9A Model 9AM Model A-A'/B-B'

6B Model 6BM Model A-A' B-B' A-A' B-B' 9B Model 9BM Model

- 구조시스템명 - 각구조시스템특징및층수 모델명특징층수높이 (m) 6A1M2P1 3 개층단위로설계 16 층 (3 개층 *16) 48 층 (1 개층 6A1M2P1_A 1 개층복합사용 40 층 (3 개층 *4/1 개층 *36) 기준 ) 182.4 9A1M2P1 3 개층단위로설계 24 층 (3 개층 *24) 72 층 (1 개층 9A1M2P1_A 1 개층복합사용 64 층 (3 개층 *4/1 개층 *60) 기준 ) 273.6 6B4M2P1 3 개층단위로설계 16 층 (3 개층 *16) 48 층 (1 개층 기준 ) 182.4 9B4M2P1 3 개층단위로설계 24 층 (3 개층 *24) 72 층 (1 개층기준 ) 273.6

1.2 Infill System 의적용 가변형 Infill System 계획된구조평면및시스템에 Infill 모듈및모듈화된대형부재를사용하여가변형입체 / 복합공간구조시스템을구축하고자한다. Meag Structure 내부에경량철골유닛을사용하여가변형 sub-infill system을계획하였다. Design concept은인도의 Residence Antilia를기반으로하였다. Residence Antilia(India) Sub-Infill System Design 다음은 3 개층단위의모듈에적용될경량철골유닛이다. 길이 (mm) 폭 (mm) 높이 (mm) 3,000 2,700 3,900 하프유닛 : 3,000 4,800 1,350 5,700 Sub-Infill System proto-type Proto type-a (SI-324) Proto type-b (SI-326) Infill Unit (mm) 길이 4,800 폭 2,700 높이 3,000 3 층 2 열 3 경간 3 층 2 열 6 경간

가변 matrix 도출 process 공간확장을위해가변구조부재제거 전체구조물의하중흐름파악 인접부재의하중에따른파괴가능성파악 부재보강및허용가변부재로교체 가변 matrix SI-324 변화가능규모 SI-326 변화가능규모 최대폭 9.6m 최대폭 9.6m 최대높이 3층 최대높이 3층 최대경간 10.8m 최대경간 16.2m 공간규모변화가능경우의수 공간규모변화가능경우의수 규모 평면배치 층별배치 총 규모 평면배치 층별배치 총 1층 2열 2경간 2 3 6 1층 2열 2경간 3 3 9 1층 2열 3경간 1 3 3 1층 2열 3경간 2 3 6 1층 2열 4경간 1 3 3 1층 2열 4경간 1 3 3 2층 2열 2경간 2 2 4 1층 2열 5경간 1 3 3 2층 2열 3경간 1 2 2 1층 2열 6경간 1 3 3 2층 2열 4경간 1 2 2 2층 2열 2경간 3 2 6 3층 2열 2경간 2 1 2 2층 2열 3경간 2 2 4 3층 2열 3경간 1 1 1 2층 2열 4경간 2 2 4 3층 2열 4경간 1 1 1 2층 2열 5경간 1 2 2 2층 2열 6경간 1 2 2 3층 2열 2경간 3 1 3 3층 2열 3경간 2 1 2 3층 2열 4경간 1 1 1 3층 2열 5경간 1 1 1 3층 2열 6경간 1 1 1 총 24 총 50

고성능접합부개발 본연구에서는가변성확보를위한고성능접합부를개발하였다. 본구조물의목적에맞는대공간확보를만족시키기위하여기존의적층형 Unit Modular System 대신일체형접합부 Unit Modular System 을선정하였다. 적층형 Unit Modular System 일체형접합부 Unit Modular System 일체형접합부는기둥과기둥연결재의길이, 기둥연결재의볼트개수, 보 - 보연결재의길이, 보 연결재의개수를변수로하여, 유한요소해석을통한변수분석과접합부실험을통한성능평가 를수행하였다.

1.3 시공방안및공사비산정 본구조시스템에서는메가기둥과메가보와같이대형부재가사용되므로시공성에대한검토와발생할수있는문제점에대한시공방안을필요로한다. 따라서 < 표 3> 같이수평부재에대하여 RC부재대안으로사용될수있는, PC부재및 U형 PC부재에대한적용성및시공성을검토하여다음과같은결론을도출하였다. < 표 5> 수평부재시공방안 RC PC U 형 PC 시공 대안 특징 192.15 231.01 299.75 30x30m 평면을갖는 RC 구조시스템에대하여재료의구성율을나타낸결과 < 표 4> 와같았으며, 같은평면에대하여 RC와 U형PC, SRC구조시스템, PSC구조시스템시공시의공사비를비교한결과위에서 RC구조시스템의대안으로제시한 U형PC 구조시스템이 < 표 5> 에나타난것과같이가장경제적이라는결론을도출할수있었다. < 표 6> RC 구조시스템의재료구성율 50% 40% 30% 20% 10% 0% 콘크리트철근시스템동바리거푸집

< 표 7> 각공법별공사비비교 1,200,000 1,000,000 공사비 ( 천원 ) 800,000 600,000 400,000 200,000 0 RC U 형 PC SRC PSC 1.4 전생애이산화탄소 (LCCO 2 ) 평가 건축물의전생애이산화탄소 (LCCO2) 평가는 < 그림 2 > 과같이건설단계, 운영단계, 유지관리 단계및해체 / 폐기단계로구분되는건축물전생애 (Life Cycle) 동안의 CO2 배출량을종합적으로 예측하고평가하는기술을의미한다. < 그림 2> 건축물의전생애 (Life Cycle) 평가방법은아래와같이전생애의단계별로구분하여나타내었다. 평가범위는전생애 (LCCO2) 와지상층으로한정하였으며, 수명은 40년, 80년, 120년으로가정하였다. -건설단계: 기존의연구자료에준하여 60층의표준적인고층건축물을선정하고평가건축물의콘크리트와철근사용량을비교하여 CO2 주요배출자재사용량을도출하고 CO2 배출량평가건축물부위별강도변화 (30MPa, 50MPa) 에따른 CO2 배출량변화를고려하였다. -운영단계: 2008년에너지총조사보고서 ( 지식경제부 ) 의사무소건축물부분평균에너지소비량을기준으로하여 CO2 배출량을평가하였다.

- 해체폐기 : 2010 년건설표준품셈에근거하여사무소건축물해체시발생되는폐기물량을산정하고 해체장비조합별 CO2 배출량을이용하여건축물해체단계의 CO2 배출량을평가하였다. LCCO2 평가시사용된프로그램은다음과같다. -개발자: 한양대학교친환경건축연구센터 (ERC) -프로그램등록: 2007-01-123-004218 -특허출원: 제0934979호 -2003년도산업연관분석직간접부분, 에너지관리공단의 CO2 배출계수, 콘크리트강도별 CO2 배출량을이용하여건설단계자재생산및운영단계의 CO2 배출량산출 -평가세부단계 ( 자재운송, 유지관리단계등 ) 에대해서는 SUSB-LCA의추계모델식으로 CO2 배출량산출

2. 구조계획개요 2. 구조계획개요 2.1 건물개요 위치 서울근교도시계획구역 구조 철근콘크리트조 용도 다용도건물 ( 사무실, 아파트, 편의및상업시설 ) 층고 한모듈- 11.4m / 한층- 3.8m 2.2 사용재료및강도계획 재료구분설계강도비고수직재 50N/mm 2 KS F4009 콘크리트수평재 30N/mm 2 레디믹스트콘크리트 KS D3504 철근일반철근 (SD400) 400N/mm 2 철근콘크리트용봉강 2.3 단계별구조설계과정 계획설계 (Schematic Design) 구조설계규준확정 구조재료강도확정 설계하중표작성 ( 중력하중, 지진하중, 풍하중 ) 구조형식선정 최적의구조형식선정 구조계획평면도선정 계획설계용설계설명서 ( 구조계산서 ) 작성 기본설계 (Design Development Design) 계획설계를근거로정밀구조해석실시 구조평면도작성 각종배근도산정 - 슬래브, 보, 기둥배근상세도작성

구조시스템 Flow Chart 구조평면선정 적정시스템선정 하중선정 재료강도선정 횡력해석및사용성검토 부재응력검토 부재크기결정 2.4 적용기준 항목 적용규준및참고문헌 구조설계 건축구조기준및해설 (2009, 대한건축학회 ) 콘크리트구조 콘크리트구조설계기준 (2008, 대한건축학회 ) 2.5 구조해석프로그램 MIDAS GENw MIDAS SDSw MIDAS Design+ Allplan BIM Program 3D 해석을통한안정성검토골조구조해석슬래브해석슬래브, 보, 기둥등검토도면출력및배근상세

3. RC 구조시스템설계 RC 구조시스템설계 3.1 RC_9A Model 3.1.1 건물개요 3.1.2 설계하중 3.1.3 부재크기및상세도면 3.1.4 횡력해석및사용성검토 3.1.5 LCC CO2 저감평가 3.1.6 SRC 기둥-Steel 보적용 3.1.7 PSC (Prestressed Concrete) 공법적용 3.2 RC_6A Model 3.3 RC_6AM Model 3.4 RC_9AM Model 3.5 RC_6B 3.6 RC_9B

3.1 RC_9A Model 3.1.1 건물개요 위치 서울근교도시계획구역 구조 철근콘크리트조 용도 다용도건물 ( 사무실, 아파트, 편의및상업시설 ) 층수 지상 24층 ( 본건물은 Infill system의적용을위해 3개층을하나의모듈로계획한건물임. 모듈을한층으로보았을경우건물의총층수는 24층이며이는일반적인건물 에서말하는층수로 72층 (=24x3) 을의미함 ) 층고 한모듈- 11.4m / 한층- 3.8m 최종구조도면

3.1.2 설계하중 중력하중 용도별 재료 / 두께 (mm) 고정하중 (kn/m 2 ) 활하중 (kn/m 2 ) 기준층 ( 다용도 ) 바닥마감 1.95 (0.65) 슬래브 / 300 12.24 천장 0.45 (0.15) 파티션 3.3 (1.1) 소계 17.94 15(5*) 지붕층 바닥마감 2.2 슬래 / 150 2.9 천장 0.4 소계 5.5 1 하중단위 : 1.00 kn/m 2 = 100 kgf/m 2 으로정함 (): 1개층단위의하중을의미함. 따라서산정된하중은 ()x3을한값임. *: 다용도건물이므로, 각건물용도가갖는활하중중에최대값을하중으로선정함. 풍하중 기본풍속 (V0) : 30m/s 중요도계수 (Iw) : 1.0 노풍도 : A 가스트영향계수 : 2.36 Roof 22F 19F 16F 13F 10F 7F 4F G.L. Story Force 0 500 1000 1500 Wx Wy (kn) 강체구조물과유연구조물판정 건출물의고유진동수가 1Hz 이하인경우또는바람에의한공진효과를무시할수없는경우, 유연구조물로판정함 KBC2009 건축구조기준및해설에서소개하고있는근사식에의해 1차고유진동수를구하면다음과같음철근콘크리트조 : n 1 = 1/(0.015H)=0.24 (Hz) -> 유연구조물

지진하중 지역계수 (S): 0.176 중요도계수 (I E ): 1.2 Story Force 지반종류 : 단주기설계스펙트럼 (S DS ): 0.40 주기 1초설계스펙트럼 (S D1 ): 0.23 내진설계범주 : D 반응수정계수 (R): 5 ( 중간모멘트골조 ) 시스템초과강도계수 (Ω 0 )*: 3 변위중폭계수 (C d )*: 4.5 기본진동주기 (T): T=0.073(h n ) 3/4 =4.9 지진응답계수 (C s ): 0.01 S D Roof 23F 21F 19F 17F 15F 13F 11F 9F 7F 5F 3F G.L. 0 500 1000 1500 Ex Ey (kn) 풍하중지진하중비교 건축구조설계기준 (2009) 에의한지진하중은강도설계하중이므로풍하중과지진하중강도비교를 위해풍하중계수 1.3 을곱한값과지진하중비교 X-dir. Story Shear y-dir. Story Shear Roof 23F 21F 19F 17F 15F 13F 11F 9F 7F 5F 3F G.L. 1.3Wx Ex Roof 23F 21F 19F 17F 15F 13F 11F 9F 7F 5F 3F G.L. 1.3Wy Ey 0 10000 20000 30000 (kn) 0 10000 20000 30000 (kn) 구분 X-dir Y-dir 풍하중 (kn) 26794.65 (203%) 26794.65 (203%) 지진하중 (kn) 13163.95 (100%) 13163.95 (100%)

하중조합 구분 내용 1) 고정하중과적재하중만을고려할경우 1.2D + 1.6L 철근콘크리트 ( 강도설계법 ) 2) 바람의영향을고려할경우 1.2D ± 1.3W + L 고정하중과풍하중의하중효과가서로상쇄되는경우 0.9D ± 1.3W 3) 지진하중의영향을고려할경우 1.2D ± E + L 고정하중과지진하중의하중효과가서로상쇄되는경우 0.9D ± E 범례 D : 고정하중 L : 적재하중 W : 풍하중 E : 지진하중 3.1.3 부재크기및상세도면 부재층수부재크기 C1 1-4 층 2400 x 2400 C2 5-8 층 2300 x 2300 기 둥 C3 9-12 층 2100 x 2100 C4 13-16 층 1800 x 1800 C5 17-20 층 1400 x 1400 C6 21-24 층 1200 x 1200 G1, G1-1, G2 1500 x 2000 보 B1, B1-1, B2 2-roof층 1000 x 2000 G3, G3-1, G4 1850 x 2000 슬 래 브 S1 2-24 층 Thickness: 300mm S2 roof 층 Thickness: 250mm

기둥상세도면

보상세도면

슬래브상세도면 SLAB Reinforcement Lx(m) Ly(m) THK(mm) Sx1 Sx2 Sy1 Sy2 1 Roof 7.5 7.5 250 D13+D16 @150 D13+D16 @400 D13+D16 @150 D13+D16 @400 2 S1 (3 개층 ) 7.5 7.5 300 D16 @100 D13+D16 @150 D16 @100 D13+D16 @150

3.1.4 횡력해석및사용성검토 지진하중에대한사용성및안정성검토 1) 고유치해석 9A1M2P1 질량참여율 (90% 이상참여함 ) 1 차모드 ( Y-DIR ) 2 차모드 ( X-DIR ) 3 차모드 ( Z-ROT ) 4 차모드 ( X-DIR ) 주기 ( T ) = 6.69 sec 주기 ( T ) = 6.69 sec 주기 ( T ) = 4.13 sec 주기 ( T ) = 2.31 sec 2) 응답스펙트럼 0.12 0.1 Soectral Data 0.08 0.06 0.04 0.02 0 0 1 2 3 4 5 주기 (T)

3) 층간변위검토 ( 허용층간변위 : 0.015h) 25 20 X 방향층간변위비 Y 방향층간변위비 Ex = 0.0018h < 0.015 O.K Ey = 0.0018h < 0.015 O.K 15 0.015h(mm) 10 5 0 0 0.005 0.01 0.015 0.02 풍하중에대한사용성및안정성검토 최상층변위 : 475.6mm < H/500=547.2mm O.K 25 20 X 방향풍변위 Y 방향풍변위 H/500(mm) 15 10 5 0 0 200 400 600 (mm)

3.1.5 전생애이산화탄소 (LCCO 2 ) 평가결과 40년기준전생애이산화탄소 (LCCO 2 ) 평가결과 -본건축물의 LCCO 2 평가결과는건설단계 27.82%, 운용단계 71.64%, 해체폐기단계 0.54% 로산출됨. -표준건축물대비절감율은건설단계약 13%, 해체폐기단계 3.2% 로 LCCO 2 기준총 4% 의 CO 2 절감되며이는총 17,642,483 kg-co 2 에해당됨. 또한절감량 4% 는소나무 6,040,483 그루가연간흡수하는 CO 2 량과동일하며, 태양광설비 235,296 m 2 의연간전력생산량으로저감되는 CO 2 배출량과동일함.

80년기준전생애이산화탄소 (LCCO 2 ) 평가결과 -평가건축물의 LCCO 2 기준절감량은 17.83% 이며이는총 157,752,736 kg-co 2 에해당됨. 또한절감량 17.83% 는소나무 54,011,826 그루가연간흡수하는 CO 2 량과동일하며태양광설비 2,103,931 m 2 의연간전력생산량으로저감되는 CO 2 배출량과동일함. 120년기준전생애이산화탄소 (LCCO 2 ) 평가결과 -평가건축물의 LCCO 2 기준절감량은 21.10% 이며이는총 293,230,957 kg-co 2 에해당됨. 또한절감량 21.10% 는소나무 100,397,240 그루가연간흡수하는 CO 2 량과동일하며태양광설비 3,910,789 m 2 의연간전력생산량으로저감되는 CO 2 배출량과동일함. 40 년, 80 년, 120 년기준전생애이산화탄소 (LCCO 2 ) 평가결과비교 - 본건축물의 LCCO 2 평가결과각평가기간별 CO 2 걸감량은 40 년기준 3.99%, 80 년기준 17.83%, 120 년기준 21.10% 으로산출됨

3.1.6 SRC 기둥 -Steel 보적용 본모델에대하여 RC 구조시스템의설계방법과동일하게 SRC 구조시스템에도적용. 기존의 RC 구조를기둥은 SRC, 보는 Steel 로변경하여해석수행. 해석모델의재료물성치는다음 과같음 해석모델의재료물성치 부재 Concrete Column(SRC) Reinforcement Beam(Steel) 강도 C50 SM490 SM490 탄성계수 33,524 MPa 21,414 MPa 21,414 MPa 단위중량 2,400 kgf/m3 7,850 kgf/m3 7,850 kgf/m3 프아송비 0.167 0.3 0.3 부재크기 부재층수부재크기 SRC (Column) Steel (Beam) C1 C2 C3 C4 C5 C6 Concrete 1900 x 1900 1-4층 Steel H 1000 x 1000 x 70 x 95 Concrete 1800 x 1800 5-8층 Steel H 1000 x 1000 x 70 x 95 Concrete 1700 x 1700 9-12층 Steel H 950 x 950 x 65 x 85 Concrete 1500 x 1500 13-16층 Steel H 900 x 900 x 50 x 85 Concrete 1300 x 1300 17-20층 Steel H 850 x 850 x 50 x 75 Concrete 1200 x 1200 21-24층 Steel H 700 x 700 x 50 x 75 G1, G1-1, G2 W40 x 431 B1, B1-1, B2 W40 x 199 G3, G3-1, G4 W40 x 503

기둥상세도면 보상세도면

3.1.7 PSC (Prestressed Concrete) 공법적용 프리스트레스트공법은약한인장강도를갖는콘크리트에긴장재를적용하여압축력을가함으 로써콘크리트구조물의균열발생저지, 내구성향상, 경제적단면확보등을실현하기위한공법. 본구조물에프리스트레스공법을적용하여기존의메가부재의단면크기를감소시키고자함. 긴장재의재료특성 7 연선의지름 12.7 mm 의이형 PS 강성 (SWPC 1N) 을사용 strand diameter strand area E fpu fpy force/tendon 12.7mm 98.71 mm^2 200000 MPa 1894.438MPa 1610.779 MPa 159 kn RC 구조시스템과 PSC 구조시스템적용시단면크기비교 보부재 RC 구조시스템 부재크기 (mm) PSC 구조시스템 G1, G1-1, G2 1500 x 2000 800 x 1500 B1, B1-1, B2 1000 x 2000 650 x 1500 G3, G3-1, G4 1850 x 2000 1000 x 1500

보상세도면

3.2 RC_6A Model 3.2.1 건물개요 위치 서울근교도시계획구역 구조 철근콘크리트조 용도 다용도건물 ( 사무실, 아파트, 편의및상업시설 ) 층수 지상 16층 ( 본건물은 Infill system의적용을위해 3개층을하나의모듈로계획한건물임. 모듈을한층으로보았을경우건물의총층수는 16층이며이는일반적인건물 에서말하는층수로 48층 (=16x3) 을의미함 ) 층고 한모듈- 11.4m / 한층- 3.8m 최종구조도면

3.2.2 설계하중 중력하중 용도별 재료 / 두께 (mm) 고정하중 (kn/m 2 ) 활하중 (kn/m 2 ) 기준층 ( 다용도 ) 바닥마감 1.95 (0.65) 슬래브 / 300 12.24 천장 0.45 (0.15) 파티션 3.3 (1.1) 소계 17.94 15(5*) 지붕층 바닥마감 2.2 슬래 / 150 2.9 천장 0.4 소계 5.5 1 하중단위 : 1.00 kn/m 2 = 100 kgf/m 2 으로정함 (): 1개층단위의하중을의미함. 따라서산정된하중은 ()x3을한값임. *: 다용도건물이므로, 각건물용도가갖는활하중중에최대값을하중으로선정함. 풍하중 기본풍속 (V0) : 30m/s 중요도계수 (Iw) : 1.0 노풍도 : A 가스트영향계수 : 2.36 Roof 15F 13F 11F 9F 7F 5F 3F G.L. Story Force 0 200 400 600 800 Wx Wy (kn) 강체구조물과유연구조물판정 건출물의고유진동수가 1Hz 이하인경우또는바람에의한공진효과를무시할수없는경우, 유연구조물로판정함 KBC2009 건축구조기준및해설에서소개하고있는근사식에의해 1차고유진동수를구하면다음과같음철근콘크리트조 : n 1 = 1/(0.015H)=0.36 (Hz) -> 유연구조물

지진하중 지역계수 (S): 0.176 중요도계수 (I E ): 1.2 지반종류 : 단주기설계스펙트럼 (S DS ): 0.40 주기 1초설계스펙트럼 (S D1 ): 0.23 내진설계범주 : D 반응수정계수 (R): 5 ( 중간모멘트골조 ) 시스템초과강도계수 (Ω 0 )*: 3 변위중폭계수 (C d )*: 4.5 기본진동주기 (T): T=0.073(h n ) 3/4;; =3.6 지진응답계수 (C s ): 0.01 S D Roof 15F 13F 11F 9F 7F 5F 3F G.L. Story Force 0 400 800 1200 Ex Ey (kn) 풍하중지진하중비교 건축구조설계기준 (2009) 에의한지진하중은강도설계하중이므로풍하중과지진하중강도비교를 위해풍하중계수 1.3 을곱한값과지진하중비교 X-dir. Story Shear Y-dir. Story Shear Roof 15F 13F 11F 9F 7F 5F 3F G.L. 1.3Wx Ex Roof 15F 13F 11F 9F 7F 5F 3F G.L. 1.3Wy Ey 0 4000 8000 12000 (kn) 0 4000 8000 12000 (kn) 구분 X-dir Y-dir 풍하중 (kn) 10266.44 (142%) 10266.44 (142%) 지진하중 (kn) 7200 (100%) 7200 (100%)

하중조합 구분 내용 4) 고정하중과적재하중만을고려할경우 1.2D + 1.6L 철근콘크리트 ( 강도설계법 ) 5) 바람의영향을고려할경우 1.2D ± 1.3W + L 고정하중과풍하중의하중효과가서로상쇄되는경우 0.9D ± 1.3W 6) 지진하중의영향을고려할경우 1.2D ± E + L 고정하중과지진하중의하중효과가서로상쇄되는경우 0.9D ± E 범례 D : 고정하중 L : 적재하중 W : 풍하중 E : 지진하중 3.2.3 부재크기및상세도면 부재층수부재크기 C1 1-4 층 1500 x 1500 기 둥 C2 5-8 층 1400 x 1400 C3 9-12 층 1200 x 1200 C4 13-16 층 1100 x 1100 G1, G1-1, G2 800 x 1600 보 B1, B1-1, B2 2-roof층 650 x 1600 G3, G3-1, G4 1300 x 1600 슬 래 브 S1 2-24 층 Thickness: 300mm S2 roof 층 Thickness: 250mm

기둥상세도면

보상세도면

슬래브상세도면 SLAB Reinforcement Lx(m) Ly(m) THK(mm) Sx1 Sx2 Sy1 Sy2 1 Roof 7.5 7.5 250 D13+D16 @150 D13+D16 @400 D13+D16 @150 D13+D16 @400 2 S1 (3 개층 ) 7.5 7.5 300 D16 @100 D13+D16 @150 D16 @100 D13+D16 @150

3.2.4 횡력해석및사용성검토 지진하중에대한사용성및안정성검토 4) 고유치해석 6A1M2P1 질량참여율 (90% 이상참여함 ) 1 차모드 ( Y-DIR ) 2 차모드 ( Y-DIR ) 3 차모드 ( Z-ROT ) 4 차모드 ( Y-DIR ) 주기 ( T ) = 5.64 sec 주기 ( T ) = 5.64 sec 주기 ( T ) = 4.11sec 주기 ( T ) = 1.91 sec 5) 응답스펙트럼 0.12 0.1 Soectral Data 0.08 0.06 0.04 0.02 0 0 1 2 3 4 5 주기 (T)

6) 층간변위검토 ( 허용층간변위 : 0.015h) 15 10 X 방향층간변위비 Y 방향층간변위비 0.015h(mm) Wx = 0.0015h < 0.015 O.K Wy = 0.0015h < 0.015 O.K 5 0 0 0.005 0.01 0.015 0.02 풍하중에대한사용성및안정성검토 최상층변위 : 271.6mm < H/500=364.8mm O.K 15 X 방향풍변위 Y 방향풍변위 H/500(mm) 10 5 0 0 100 200 300 400 (mm)

3.3 RC_6AM Model 3.3.1 건물개요 위치 서울근교도시계획구역 구조 철근콘크리트조 용도 다용도건물 ( 사무실, 아파트, 편의및상업시설 ) 층수 지상 40층 ( 본건물은 1~4층은 Infill system의적용을위해 3개층을하나의모듈로계획하 고, 5~40층까지는 1개층씩계획된건물임. 따라서하부 3개층모듈과 1개층모듈 이복합적으로적용된건물임 ) 층고 3개층모듈- 11.4m / 1개층모듈- 3.8m 최종구조도면 < 그림. 3 개층모듈평면 >

< 그림. 1 개층모듈평면 > 3.3.2 설계하중 중력하중 용도별 재료 / 두께 (mm) 고정하중 (kn/m 2 ) 활하중 (kn/m 2 ) 기준층 ( 다용도 ) 바닥마감 1.95 (0.65) 슬래브 12.24 천장 0.45 (0.15) 파티션 3.3 (1.1) 소계 17.94 15(5*) 지붕층 바닥마감 2.2 슬래 / 130 2.9 천장 0.4 소계 5.5 1 하중단위 : 1.00 kn/m 2 = 100 kgf/m 2 으로정함 (): 1개층단위의하중을의미함. 따라서산정된하중은 ()x3을한값임. *: 다용도건물이므로, 각건물용도가갖는활하중중에최대값을하중으로선정함.

풍하중 기본풍속 (V0) : 30m/s 중요도계수 (Iw) : 1.0 노풍도 : A 가스트영향계수 : 2.36 Roof 37F 33F 29F 25F 21F 17F 13F 9F 5F G.L. Story Force Wx Wy 0 100 200 300 400 (kn) 강체구조물과유연구조물판정 건출물의고유진동수가 1Hz 이하인경우또는바람에의한공진효과를무시할수없는경우, 유연구조물로판정함 KBC2009 건축구조기준및해설에서소개하고있는근사식에의해 1차고유진동수를구하면다음과같음철근콘크리트조 : n 1 = 1/(0.015H)=0.36 (Hz) -> 유연구조물 지진하중 지역계수 (S): 0.176 중요도계수 (I E ): 1.2 지반종류 : 단주기설계스펙트럼 (S DS ): 0.40 주기 1초설계스펙트럼 (S D1 ): 0.23 내진설계범주 : D 반응수정계수 (R): 5 ( 중간모멘트골조 ) 시스템초과강도계수 (Ω 0 )*: 3 변위중폭계수 (C d )*: 4.5 기본진동주기 (T): T=0.073(h n ) 3/4;; =3.6 지진응답계수 (C s ): 0.01 S D Roof 37F 33F 29F 25F 21F 17F 13F 9F 5F G.L. Story Force 0 200 400 Ex Ey (kn)

풍하중지진하중비교 건축구조설계기준 (2009) 에의한지진하중은강도설계하중이므로풍하중과지진하중강도비교를 위해풍하중계수 1.3 을곱한값과지진하중비교 X-dir. Story Shear y-dir. Story Shear Roof 37F 33F 29F 25F 21F 17F 13F 9F 5F G.L. 1.3Wx Ex Roof 37F 33F 29F 25F 21F 17F 13F 9F 5F G.L. 1.3Wy Ey 0 5000 10000 (kn) 0 5000 10000 (kn) 구분 X-dir Y-dir 풍하중 (kn) 10163.56 (143%) 10163.56 (143%) 지진하중 (kn) 7124.02 (100%) 7124.02 (100%)

하중조합 구분 내용 7) 고정하중과적재하중만을고려할경우 1.2D + 1.6L 철근콘크리트 ( 강도설계법 ) 8) 바람의영향을고려할경우 1.2D ± 1.3W + L 고정하중과풍하중의하중효과가서로상쇄되는경우 0.9D ± 1.3W 9) 지진하중의영향을고려할경우 1.2D ± E + L 고정하중과지진하중의하중효과가서로상쇄되는경우 0.9D ± E 범례 D : 고정하중 L : 적재하중 W : 풍하중 E : 지진하중 3.3.3 부재크기및상세도면 부재층수부재크기 C1 1-4 층 1500 x 1500 기 둥 C2 5-16 층 1300 x 1300 C3 17-28 층 1000 x 1000 C4 29-40 층 1000 x 1000 G1, G1-1, G2 900 x 1800 B1, B1-1, B2 1-4층 800 x 1800 보 G3, G3-1, G4 1200 x 1800 G5, G5-1, G6 500 x 1000 B3, B3-1, B4 5-40층 500 x 1000 G7, G7-1, G8 800 x 1000 슬 래 브 S1 2-24 층 Thickness: 300mm S2 roof 층 Thickness: 250mm

기둥상세도면

보상세도면

슬래브상세도면 SLAB Reinforcement Lx(m) Ly(m) THK(mm) Sx1 Sx2 Sy1 Sy2 1 Roof 7.5 7.5 150 D13+D16 @150 D13+D6 @400 D13+D16 @150 D13+D16 @400 2 S1 (3 개층 ) 7.5 7.5 300 D16 @100 D13+D16 @150 D16 @100 D13+D16 @150 3 S2 (1 개층 ) 7.5 7.5 250 D13+D16 @250 D13 @500 D13+D16 @150 D13 @500

3.3.4 횡력해석및사용성검토 지진하중에대한사용성및안정성검토 7) 고유치해석 6A1M2P1 질량참여율 (90% 이상참여함 ) 1 차모드 ( X-DIR ) 2 차모드 ( X-DIR ) 3 차모드 ( Z-ROT ) 4 차모드 ( Y-DIR ) 주기 ( T ) = 5.60 sec 주기 ( T ) = 5.60 sec 주기 ( T ) = 4.10sec 주기 ( T ) = 1.83 sec 8) 응답스펙트럼 0.12 0.1 Soectral Data 0.08 0.06 0.04 0.02 0 0 1 2 3 4 5 주기 (T)

9) 층간변위검토 ( 허용층간변위 : 0.015h) 45 40 35 30 25 X 방향층간변위비 Y 방향층간변위비 0.015h Wx = 0.0015h < 0.015 O.K Wy = 0.0015h < 0.015 O.K 20 15 10 5 0 0 0.005 0.01 0.015 0.02 풍하중에대한사용성및안정성검토 최상층변위 : 277.6mm < H/500=364.8mm O.K 40 35 30 X 방향풍변위 Y 방향풍변위 H/500 25 20 15 10 5 0 0 100 200 300 400 (mm)