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기둥의 2축 휨 검토: 단축 둘만 보면 안 되는 이유

건축물의 기둥은 거의 항상 두 방향의 휨모멘트를 동시에 받습니다. x축과 y축을 따로 검토하면 모두 통과해도, 합쳐 보면 부족할 수 있습니다.

1기둥이 2축 휨을 받는 이유

지진력은 임의의 방향에서 오고, 골조 해석의 하중조합도 두 수평 방향의 영향을 함께 포함하며, 모서리 기둥과 외곽 기둥에서는 더욱 뚜렷합니다. 따라서 기둥의 설계 하중은 보통 축력에 두 방향의 휨모멘트를 더한 한 조(Pu, Mux, Muy)입니다.

2단축 둘만 볼 때의 위험

단축 P–M 곡선은 휨모멘트가 한 주축 방향에 놓일 때의 강도만 나타냅니다. 두 방향의 휨모멘트가 동시에 존재하면 단면이 견딜 수 있는 합성 모멘트는 보통 두 단축 강도를 단순히 조합한 값보다 작으며, 따로 검토하면 양쪽 모두 통과하는데 실제로는 부족할 수 있습니다.

3상관 곡면

모든 방향의 P–M 곡선을 모으면 3차원 P–Mx–My 상관 곡면이 됩니다. 어떤 하중이 곡면 안쪽에 있으면 강도가 충분하고, 바깥쪽에 있으면 부족하다는 뜻입니다.

구조벽 P–M 상관도 (강축과 약축)06,00012,00018,00024,00030,000-2,0001,6675,3339,00012,66716,33320,000M (tf·m)P (tf)θ=0° (x축 기준)θ=90° (y축 기준)
그림 1같은 구조벽이라도 두 주축 방향의 설계강도 곡선은 크게 다르며, 검토할 때 하중의 방향을 고려해야 함을 보여 줍니다(계산 엔진 실계산).

4수요/용량비 읽는 법

수요/용량비(D/C)는 「이 하중이 강도를 얼마나 사용했는가」를 하나의 숫자로 나타냅니다. 1보다 작으면 통과이고, 1에 가까울수록 여유가 없습니다. StructFlow는 샘플링 각도에 따라 튀지 않는 연속적이고 안정적인 D/C를 제공하므로, 서로 다른 하중조합과 설계안을 비교하기 쉽습니다.

5대량의 하중조합을 한 번에 검토

골조 해석에서는 수천 건의 하중이 쉽게 나옵니다. StructFlow에서는 ETABS의 Column Forces 표나 Excel 열을 그대로 붙여 넣어 수만 건을 한 번에 검토하고, D/C 순으로 정렬하여 기준을 만족하지 못한 몇 건만 볼 수 있습니다.

기둥 하중을 붙여 넣어 검토해 보십시오.

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