[건축구조기술사 제140회 2교시 4번]

2교시 4번 · 25점 · 6문제 중 4문제 선택 · 100분

아래 그림의 지하주차장 외벽을 정적토압과 설계지진토압을 고려하여 배근도를 작성하시오.
(단, 지진토압은 등가정적법을 적용하고 휨 및 전단검토는 주어진 식으로 검토한다.)

[조건]
• 지진구역: 1
• 유효지반가속도: 0.176
• 지반종류: S2
• 단주기 지반증폭계수: Fa = 1.4
• 중요도계수: I = 1.2
• 반응수정계수: R = 3
• 피복두께: 50 mm
• 철근강도: D16이상 600 MPa
D13이하 500 MPa
• 흙 내부 마찰각: 40°
• 흙 단위중량: 18 kN/m3
• 수중 흙 비중: 8 kN/m3
• 물 비중: 10 kN/m3
• 지하수위: GL – 4.0 m
• 압축강도: 30 MPa
• 벽체 두께: 400 mm
• 철근 규격: 수직철근 D16
수평철근 D13
건축구조기술사 2교시 4번 그림 1

지하외벽 단면

건축구조기술사 2교시 4번 그림 2

BMD

건축구조기술사 2교시 4번 그림 3

SFD

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답안 구조

  1. 개요
  2. 토압계수 및 설계지반조건 분석
  3. 깊이별 정적토압 및 수압 산정
  4. 등가정적법에 의한 설계지진토압 산정
  5. 하중조합 및 최대 단면력(휨, 전단) 산출
  6. 휨 및 전단 내력 검토
  7. 지하외벽 배근도 작성

용어 정의

정지토압계수
지하외벽과 같이 횡방향 변위가 구속된 구조물에 작용하는 수평토압의 비율을 나타내는 계수.
등가정적법
지진 발생 시 구조물에 작용하는 동적 관성력을 등가의 정적인 수평하중으로 환산하여 설계에 반영하는 해석 방법.
지반증폭계수
기반암에서 발생한 지진파가 상부 토층을 통과하며 증폭되는 정도를 지반종류 및 지진주기에 따라 나타낸 계수.

핵심 내용

  • 지하외벽의 구속상태를 고려한 정지토압계수 적용 및 지하수위 기준 상하부 유효응력 분리 산정
  • 유효지반가속도, 지반증폭계수, 중요도계수 및 반응수정계수를 조합한 수평지진계수 도출
  • 상재하중, 수압, 정적토압 및 동적토압을 포함한 극한하중조합 구성
  • 제시된 BMD 및 SFD 공식을 활용한 하단 고정부의 최대 계수휨모멘트 및 계수전단력 산출
  • 벽체 유효깊이를 고려한 수직철근(D16) 및 수평철근(D13)의 소요 단면적 계산 및 배근 간격 결정

공식: K0=1−sin⁡ϕK_0 = 1 - \sin\phi, SDS=S⋅Fa⋅2.5⋅23S_{DS} = S \cdot F_a \cdot 2.5 \cdot \frac{2}{3}, ps=K0⋅γ⋅zp_s = K_0 \cdot \gamma \cdot z, Mu=wl215M_u = \frac{w l^2}{15}, Vu=2wl5V_u = \frac{2 w l}{5}, ϕVc=0.75⋅0.17fckbwd\phi V_c = 0.75 \cdot 0.17 \sqrt{f_{ck}} b_w d

풀이 순서: 흙의 내부마찰각을 이용하여 정지토압계수 및 주동토압계수 산정 → 지하수위(GL-4.0m)를 기준으로 건조토, 수중토의 단위중량과 수압을 적용하여 깊이별 정적토압 분포 계산 → 유효지반가속도, 지반증폭계수 등을 고려하여 지반의 설계스펙트럼가속도 및 수평지진계수 도출 → 등가정적법을 적용하여 벽체에 작용하는 설계지진토압 분포 및 크기 산정 → 정적하중과 지진하중을 하중조합계수에 따라 조합하여 벽체에 작용하는 최종 등가분포하중 결정 → 주어진 삼각하중 조건의 모멘트 및 전단력 공식을 이용하여 하단(기초 접속부)의 최대 단면력 계산 → 벽체 두께와 피복두께로부터 유효깊이를 구하고, 콘크리트 전단강도 확인 및 휨철근(수직 D16) 요구량 산출 → 구조검토 결과를 바탕으로 수직 및 수평철근(D13)의 배근 간격을 결정하여 최종 단면 배근도 작성

AI 작성 답안 개요 · 검수 전 · 채점기준과 기준답안은 공개되지 않습니다. 참고용 개요입니다.

출처: 한국산업인력공단, Q-Net 자료실 · 공공누리 제1유형 · 원문(Q-Net)

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