KR20140058116A - 기계·전기·소방 비구조요소에 설치되는 내진설계용 최적 내진장치 선정 시스템 및 방법, 컴퓨터 프로그램이 기록된 기록매체 - Google Patents

기계·전기·소방 비구조요소에 설치되는 내진설계용 최적 내진장치 선정 시스템 및 방법, 컴퓨터 프로그램이 기록된 기록매체 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기계·전기·소방 비구조요소에 설치되는 내진설계용 최적 내진장치 선정 시스템 및 방법, 컴퓨터 프로그램이 기록된 기록매체에 관한 것으로, 그 목적은 구조물에 영구히 설치될 비구조요소의 내진설계시 구조물, 비구조요소 및 내진장치 정보를 바탕으로
정격하중에 따른 최적의 내지진력을 가진 내진장치가 자동으로 선정되도록 하는 시스템 및 방법, 컴퓨터 프로그램이 기록된 기록매체를 제공하는 데 있다.
본 발명의 구성은 구조물 지리 데이터, 비구조요소의 변수 데이터, 내진장치 모델 데이터를 전송하는 단말장치(1)와; 하나 이상의 단말장치로부터 전송된 정보를 이용하여 구조물에 장치되는 비구조요소의 내진 설계를 위해 정격하중에 대한 내지지력을 가진 최적 내진장치를 자동 선정해 주도록 내진설계범주 선정부(21), 내진설계범주 재 선정부(22), 등가정하중 선정부(23), 스톱퍼 선정부(24), 마운트 선정부(25)로 이루어진 내진장치 선정장치(2)와; 내진장치 선정장치(2)가 비구조요소에 대한 최적 정격하중을 가진 내진장치모델을 선정시 필요한 데이터가 저장된 데이터 장치(3);로 이루어진 최적 내진장치 선정 시스템과 선정 방법, 이러한 선정 방법을 수행하는 컴퓨터 프로그램이 기록된 기록매체를 발명의 특징으로 한다.

Description

기계·전기·소방 비구조요소에 설치되는 내진설계용 최적 내진장치 선정 시스템 및 방법, 컴퓨터 프로그램이 기록된 기록매체{Aseismatic apparatus selection system and metheod for designing aseismatic equipment establish on non structure part of machinery, electricity and extinguish and recording medium having computer program thereof}
본 발명은 기계·전기·소방 비구조요소에 설치되는 내진설계용 최적 내진장치 선정 시스템 및 방법, 컴퓨터 프로그램이 기록된 기록매체에 관한 것으로, 자세하게는 등가정적해석법에 따른 구조물의 내진설계를 위해 구조물에 설치되는 비구조요소를 내진하는 최적 내진장치(스톱퍼 또는 마운트) 모델을 자동으로 선정토록 내진설계범주에 따른 등가정하중 및 수평 및 수직설계지진 가속도 계수를 계산하여 최적의 내지진력을 가진 내진장치가 자동 선정되도록 하는 시스템 및 방법, 컴퓨터 프로그램이 기록된 기록매체에 관한 것이다.
최근 시공되는 구조물은 지진에 대비하여 건축시 내진 설계가 의무화되고 있다. 이러한 구조물은 설계시 구조물의 시공 지역이나 지반종류에 따라 내진설계범주를 결정하여 구조물 내의 힘과 변형에 대한 구조해석을 통해 설계하게 된다.
내진설계의 결정은 내진등급과 설계스펙트럼가속도인 단주기 설계스펙트럼가속도(Sds) 및 주기 1초에서 설계스펙트럼가속도(Sd1)에 의해 내진설계범주를 결정하게 된다. 이때 단주기 설계스펙트럼가속도(Sds) 및 주기 1초에서 설계스펙트럼가속도(Sd1)가 다를 경우에는 높은 내진설계범주로 분류하게 된다. 또한 계산된 단주기 설계스펙트럼가속도, 주기 1초에서 설계스펙트럼가속도값은 동일한 범주의 값일지라도 다시 구조물의 중요도에 따라 그 내진설계범주가 변하게 된다.
우리나라의 경우, 상기 내진등급은 구조물의 중요도에 따라 특(중요도 특), Ⅰ(중요도 1), Ⅱ(중요도 2, 3)로 분류하고, 내진설계범주는 A, B, C, D로 구분하고 있다.
내진설계시 내진설계범주가 결정되면, 내진설계범주 중 A, B 타입은 등가정적해석법에 따라 구조해석하여 설계를 하고, 내진설계범주 중 C, D 타입은 동적해석법에 따라 구조해석하여 설계하게 된다.
상기 건축물의 중요도 분류는 용도 및 규모에 따라 분류되는데 예를 들어 중요도 (특)은 (1)연면적 1000㎡ 이상인 위험물 저장 및 처리시설, (2) 연면적 1000㎡ 이상인 국가 또는 지방자치단체의 청사, 외국공관, 소방서, 발전소, 방속국, 전신전화국, (3) 종합병원, 수술시설이나 응급시설이 있는 병원에 해당된다. 중요도 (Ⅰ)은 (1)연면적 1000㎡ 미만인 위험물 저장 및 처리시설, (2) 연면적 1000㎡ 미만인 국가 또는 지방자치단체의 청사, 외국공관, 소방서, 발전소, 방속국, 전신전화국, (3) 연면적 5000㎡ 이상인 공연장, 집회장, 관람장, 전시장, 운동시설, 판매시설, 운수시설(화물터미널과 집배송 시설은 제외함), (4) 아동관련시설, 노인복지시설, 사회복지시설, 근로복지시설, (5) 5층이상인 숙박시설, 오피스텔, 기숙사, 아파트, (6) 학교, (7) 수설시설과 응급시설 모두 없는 병원, 기타 연면적 1000㎡ 이상인 의료시설로서 중요도 (특)에 해당하지 않는 건축물이 해당된다. 그 밖에 중요도 (2)는 붕괴시 인명피해 위험도가 낮은 건축물이고, 중요도 (3)은 붕괴시 인명피해가 없거나 임시적인 건축물이다.
한편, 구조물의 내진설계뿐만 아니라 비구조요소들에 대한 내진설계를 하게된다. 비구조요소란 건물시스템의 일부로서 건물에 영구히 설치된 건축, 기계 및 전기 구성요소와 그 고정장치 및 부착물을 의미하는 것으로 지진 발생시 건축구조물과 하나로서 거동할 수 있도록 건물 각 부분이 서로 견고히 부착되고 연결되는 것을 의미한다.
이러한 비구조요소의 종류는 건축 비구조요소, 기계 비구조요소, 전기 비구조요소, 기타 비구조요소가 있다.
먼저 건축 비구조요소로는 외벽, 칸막이 벽, 내，외부치장부재, 천장, 난간, 차양, 굴뚝, 계단 등이 있고, 기계 비구조요소로는 기계장비, 보일러, 물탱크, 냉각기, 비상발전기, 펌프, 파이프, 덕트 등이 있고, 전기 비구조요소로는 변압기, 전기 및 통신장비, 분배장비, 조명기구, 승강기 등이 있고, 기타 비구조요소로는 역사적 가치가 있는 물품, 가구, 가전용품, 컴퓨터, 악기 등이 있다.
이와 같은 비구조요소의 내진설계가 필요한 이유는 만일 지진 하중에 의해 건축구조물이 파괴되지 않더라도 환기계통 시스템과 전기 조명기구 등이 쏟아지고, 가구와 장비들이 쏠리고 넘어져서 건물로부터 빠져나갈 수 없다면, 그리고 건물 밖으로 탈출에 성공한 후에도 떨어지는 유리판이나 외벽장식재 등에 맞을 위험에 직면하게 된다면 그러한 건물은 비록 무너지지 않을지라도 결코 안전한 구조물이라 할 수 없기 때문에 구조물의 내진설계 못지 않게 비구조요소의 내진설계가 매우 중요하다.
예를 들자면, 건축 비구조요소의 파손·낙하는 인명살상 및 부근의 장비가 사용불능이 될 정도로 손상을 입힐 수 있고, 기계 및 전기 장비가 파손되어 화재, 폭발 및 유해물질의 누출 피해가 발생될 수 있으며, 파이프시스템의 파손으로 인하여 보일러로부터 데워진 고온·고압의 스팀이나 물이 뿜어 나올 수 있기 때문에 비구조요소의 내진설계는 매우 중요하다.
따라서 내진설계범주가 정해지면 등가정하중을 계산하여 비구조요소들의 내진설계를 위해 각종 스톱퍼나 마운트들도 선정하게 된다. 여기서 등가정하중을 구하는 이유는 국내 내진설계기준에 따르면 구조물에 영구히 설치되는 건축, 기계 및 전기설비 등의 비구조요소는 결정된 등가정하중과 변위에 견디도록 설계해야 하기 때문이다.
종래 구조물의 내진설계시 구조물에 설치되는 비구조요소들의 내진설계를 위한 각종 스톱퍼나 마운트들의 선정방법은 보통 설계회사에서 수작업으로 상기 설명과 같이 시공될 구조물의 내진설계범주가 결정된후, 설계회사에서 비구조요소를 채택하여, 이러한 비구조요소들의 내진설계에 적합한 내진장치(스톱퍼나 마운트)를 선정하는 작업을 하여 구조물과 비구조요소들에 대한 내진 설계를 완료하게 된다.
다만, 종래 내진장치(스톱퍼나 마운트)를 선정하는 방법이 비구조요소의 내진설계용 내진장치(스톱퍼나 마운트) 선정 관련한 설계 경험이 있는 엔지니어가 수많은 개별 비구조요소별로 수작업으로 선정하는 것이어서 선정과정이 오래 걸리고 복잡하다는 단점이 있다.
또한 비구조요소의 내진장치(스톱퍼나 마운트) 선정 관련한 설계 경험이 많지 않은 엔지니어가 선정시 정확한 내지진력을 가진 내진장치의 모델 선정이 이루어지지 않을 수도 있다. 이 경우, 수평지진력에 비해 낮은 내지진력을 가진 내진장치를 선정할 경우에는 비구조요소의 내진 안정성이 떨어지게 되고, 수평지진력보다 과도한 내지지력을 가진 내진장치가 선정시에는 경제적인 측면의 손실이 발생할 수 있다는 점이다.
따라서 내진설계범주의 선정단계부터 구조물에 설치될 특정 비구조요소별 내진설계를 위한 스톱퍼 및 마운트를 선정하는 과정을 단축하면서도 정확한 선정이 이루어지도록 하는 기술의 필요성이 대두되고 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 구조물에 영구히 설치될 비구조요소의 내진설계시 구조물, 비구조요소 및 내진장치 정보를 바탕으로 정격하중에 따른 최적의 내지진력을 가진 내진장치가 자동으로 선정되도록 하는 기계·전기·소방 비구조요소에 설치되는 내진설계용 최적 내진장치 선정 시스템 및 방법, 컴퓨터 프로그램이 기록된 기록매체를 제공하는 데 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명은 구조물의 지역계수 및 지반종류 데이터, 비구조요소의 변수 데이터, 내진장치 모델 데이터를 전송하는 단말장치와;
구조물의 지역계수 및 지반종류 데이터를 기반으로 내진설계범주 A, B를 도출하는 내진설계범주 선정부와; 내진설계범주 선정부에서 제외된 내진설계범주 C, D 중에서 등가정하중 선정부로 보낼 내진설계범주를 재 도출하는 내진설계범주 재 선정부와; 내진설계범주 A, B 타입 또는 재도출된 내진설계범주가 정해지면 비구조요소별 변수 데이터를 가지고 등가정하중을 계산 후, 운전중량에 따른 수평 및 수직설계지진가속도 계수를 계산하는 등가정하중 선정부와; 단말장치로부터 입력된 비구조요소별 장비규격, 장비에 적용될 스톱퍼수량, 등가정하중 선정부에서 도출된 수평 및 수직설계지진 가속도 계수를 참조하여 수평 및 수직설계지진가속도 보다 큰 내지진력을 가진 최적 스톱퍼 모델을 선정하는 스톱퍼 선정부와; 단말장치로부터 입력된 비구조요소별 장비규격, 장비에 적용될 마운트 수량, 등가정하중 선정부에서 도출된 수평 및 수직설계지진 가속도 계수를 참조하여 설계 수평 및 수직설계지진가속도 보다 큰 내지진력을 가진 최적 마운트 모델을 선정하는 마운트 선정부;로 이루어진 내진장치 선정장치와;
내진장치 선정장치가 비구조요소에 대한 최적 정격하중을 가진 내진장치모델을 선정시 필요한 데이터가 저장된 데이터 장치;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 구조물에 설치되는 비구조요소의 내진설계용 최적 내진장치 선정 시스템을 제공함으로써 달성된다.
본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 데이터 장치는 내진장치 선정장치에서 계산시 필요한 지반증폭계수 데이터, 내진설계범주별 내진등급 데이터, 비구조요소별 등가하정하중 계산시 사용되는 반응수정계수 데이터, 증폭계수 데이터, 중요도계수 데이터, 지반 및 지역종류별 최대 및 최소 등가정하중 데이터, 내진 장치 모델별 정격하중 데이터가 저장된 데이터 장치;를 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 내진설계범주 선정부는 단말장치로부터 입력된 구조물의 지역계수 및 지반종류 데이터를 기반으로 데이터 장치에 저장된 단주기 증폭계수(Fa) 및 1초 주기 지반증폭계수(Fv)를 참조하여 단주기 설계스펙트럼 가속도계수(SDS) 및 주기 1초의 설계스펙트럼 가속도(SD1)를 각각 구한 다음, 해당 값을 바탕으로 내진등급과 단주기 증폭계수(Fa) 및 1초 주기 지반증폭계수(Fv) 값에 따라 정해진 내진설계범주 A, B, C, D 중 어디에 속하는지를 검토하여 내진설계범주 A, B 타입 구조물 만을 선택하도록 구성될 수 있다.
본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 내진설계범주 재 선정부는 내진설계범주 선정부에서 제외된 내진설계범주 C, D 타입 중에서 내진설계범주 C 중 건물형상 및 높이가 내진설계범주 C의 하기 (I) 타입에 구조물에 해당하지 않거나, 내진설계범주 D 중 건물형상 및 높이가 내진설계범주 D의 하기 (II) 타입에 해당하지 않는 구조물을 선별하여 등가정하중 선정부로 보내는 내진설계범주로 결정하도록 구성될 수 있다.
(I) 타입 : 높이 70m 이상 또는 21층 이상의 정형구조물 또는 높이 20m 이상 또는 6층 이상의 비정형구조물
(II) 타입 : 높이 70m를 초과하는 정형구조물, 높이 20m 또는 5층을 초과하는 비정형구조물, 평면 및 수직 비정형성을 가지는 기타 구조물이 아닌 구조물
본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 등가정하중 선정부는 내진설계범주 선정부에서 산출된 단주기 설계스펙트럼 가속도계수(SDS)와, 단말장치로부터 입력된 비구조요소별 변수 데이터(장비 운전중량(Wp), 설치높이(z), 구조물 높이(h))와, 단말장치가 데이터 장치 자료중에서 참조한 증폭계수(ap), 반응수정계수(Rp), 중요도계수(Ip)를 참조하여 등가정하중을 계산한후, 계산된 등가정하중 값을 계산하여 데이터장치에 저장된 지반종류별 등가정하중의 최대·최소값 구간 범위 데이터와 대비하여 해당 구간 안에 해당하는지를 비교하여 해당범위 안에 있으면 해당값으로, 계산된 등가정하중 값이 지반종류별 등가정하중의 최대 최소값 구간범위 데이터값 중에서 최소값보다 작으면 최소값으로 등가정하중을 정하고, 계산된 등가정하중 값이 지반종류별 등가정하중의 최대 최소값 구간범위 데이터값 중에서 최대값보다 크면 최대값을 등가정하중으로 정하여 운전중량에 따른 수평설계지진가속도 계수(αh) 및 수직설계지진가속도 계수(αv)를 구하도록 구성될 수 있다.
본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 스톱퍼 선정부는 단말장치로부터 입력된 비구조요소별 장비 정보, 장비 규격, 장비의 무게중심을 계산하고, 이후 하기 식 7에 따라 총운전중량을 계산한 다음, 장변과 단변쪽에 설치되는 정착부(구조물)의 장변 인장력(T0) 및 단변 인장력(T0')을 계산하여 장변 인장력(T0) 및 단변 인장력(T0')이 0보다 작으면 이동 방지형 스톱퍼가 적합하고, 0보다 크면 이동·전도 방지형 스톱퍼가 적합함을 선정하여 단말장치에 통보하고, 이후 단말장치로부터 선정된 스톱퍼 모델의 수량이 입력되면 수평 및 수직 설계지진력을 구한 후 수량으로 나누어 스톱퍼 당 수평 및 수직 설계지진력보다 큰 수평 및 수직방향 내지진력을 가진 최적 스톱퍼를 데이터 장치에 저장된 스톱퍼 모델 데이터 중에서 선정하고, 자동 선정된 장변 및 단변측 스톱퍼에 대한 성능 평가 정보를 단말장치에 전송하도록 구성될 수 있다.
본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 마운트 선정부는 단말장치로부터 입력된 비구조요소별 장비 정보, 장비 규격장비의 무게중심을 계산하고, 이후 총운전중량을 계산한 다음, 전도모멘트에 의한 최대인장력 발생각도를 계산하고, 이후 전도모멘트에 의한 마운트 정착부의 인장력을 계산하고, 이후 앵커볼트에 작용하는 인장력을 계산하고, 동시에 전도모멘트에 의한 마운트 정착부의 전단력을 계산하고, 이후 앵커볼트에 작용하는 전단력을 계산하며, 이후 앵커볼트에 작용하는 인장력 및 전단력과 데이터장치에 저장된 앵커볼트 모델별 허용 인장력 및 전단력을 대비하여 앵커볼트를 선정하고, 이후 앵커볼트 선정 전 또는 선정 후에 단말장치로부터 마운트 모델의 수량이 입력되면 수평 및 수직 설계지진력을 구한 후, 이를 마운트 수량으로 나누어 마운트 당 수평 및 수직 설계지진력보다 큰 수평 및 수직방향 내지진력을 가진 최적 마운트를 데이터 장치에 저장된 마운트 모델 데이터 중에서 선정하고, 이후 자동 선정된 마운트에 대한 성능 평가 정보를 단말장치에 전송토록 구성될 수 있다.
한편, 본 발명은 다른 실시 양태로, 구조물의 지역계수 및 지반종류 데이터를 기반으로 등가정적해석법에 적용될 내진설계범주 A, B 타입을 도출하는 내진설계범주 선정단계와;
내진설계범주 선정단계에서 제외된 내진설계범주 C, D 타입 중에서 등가정적해석법에 적용될 내진설계범주를 재 도출하는 내진설계범주 재 선정단계와;
내진설계범주 선정부를 통해 내진설계범주 A, B 타입 및 재도출된 내진설계범주가 정해지면 비구조요소별 변수 데이터(장비하중, 설치높이, 구조물 높이)를 가지고 등가정하중을 계산 후 운전중량에 따른 수평 및 수직 설계지진가속도 계수를 계산하는 등가정하중 선정단계와;
비구조요소별 장비규격, 장비에 적용될 스톱퍼수량, 등가정하중 선정단계에서 도출된 수평 및 수직설계지진 가속도 계수를 참조하여 수평 및 수직 설계지진력보다 큰 수평 및 수직방향 내지진력을 가진 최적 스톱퍼 모델을 선정하는 스톱퍼 선정단계와;
비구조요소별 장비규격, 장비에 적용될 마운트 수량, 등가정하중 선정단계에서 도출된 수평 및 수직설계지진가속도 계수를 참조하여 수평 및 수직 설계지진력보다 큰 수평 및 수직방향 내지진력을 가진 최적 마운트 모델을 선정하는 마운트 선정단계;로 이루어진 것을 특징으로 하는 구조물에 설치되는 비구조요소의 내진설계용 최적 내진장치 선정 방법을 제공함으로써 달성된다.
본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 내진설계범주 선정단계는 단말장치로부터 구조물의 지역계수 및 지반종류 데이터를 전송받는 단계와;
지역계수 및 지반종류 데이터와 데이터장치에 저장된 단주기 증폭계수(Fa) 및 1초 주기 지반증폭계수(Fv)를 참조하여 단주기 설계스펙트럼 가속도계수(SDS) 및 주기 1초의 설계스펙트럼 가속도(SD1)를 각각 구하는 단계와;
산출된 단주기 설계스펙트럼 가속도계수(SDS) 및 주기 1초의 설계스펙트럼 가속도(SD1) 값을 데이터장치에 저장된 구조물의 내진등급기준 내진설계범주 A, B, C, D와 대비하여 등가정적해석법에 적용될 내진설계범주 A, B 타입 구조물에 해당하는지 판단하는 단계;로 이루질 수 있다.
본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 내진설계범주 재 선정단계는 내진설계범주 C, D 타입 데이터중에서 내진설계범주 C에 속하는 데이터가 있는지를 판단하는 단계와;
이후 내진설계범주 C에 속하면 건물형상 및 높이가 내진설계범주 C의 하기 (I) 타입 구조물에 해당하는지를 판단하여 해당하지 않으면 등가정하중 선정단계로 보내는 단계와;
한편, 내진설계범주 C에 속하지 않는 내진설계범주 D에 속하면 건물형상 및 높이가 내진설계범주 D의 하기 (II) 타입 구조물에 해당하는지를 판단하여 해당하지 않으면 등가정하중 선정단계로 보내도록 판단하는 단계;로 이루어질 수 있다.
(I) 타입 : 높이 70m 이상 또는 21층 이상의 정형구조물 또는 높이 20m 이상 또는 6층 이상의 비정형구조물
(II) 타입 : 높이 70m를 초과하는 정형구조물, 높이 20m 또는 5층을 초과하는 비정형구조물, 평면 및 수직 비정형성을 가지는 기타 구조물이 아닌 구조물
본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 등가정하중 선정단계는 내진설계범주 선정부에서 산출된 단주기 설계스펙트럼 가속도계수(SDS)와, 단말장치로부터 입력된 비구조요소별 변수를 참조하여 등가정하중을 계산하는 단계와;
이후 계산된 등가정하중 값이 데이터 장치에 저장된 지반종류별 등가정하중의 최대 최소값 구간 범위에 포함되는지 판단하는 단계와;
등가정하중 값이 지반종류별 등가정하중의 최대 최소값 구간 범위에 포함되지 않으면 최소값보다 작은지를 판단하는 단계와;
등가정하중 값이 지반종류별 등가정하중의 최소값보다 작지 않으면 최대값 보다 큰지를 판단하는 단계와;
계산된 등가정하중 값이 지반종류별 등가정하중의 최대 최소값 구간범위 데이터값 중에서 최소값보다 작으면 최소값으로 등가정하중을 정하고, 계산된 등가정하중 값이 지반종류별 등가정하중의 최대 최소값 구간범위 데이터값 중에서 최대값보다 크면 최대값을 등가정하중으로 정하여 운전중량에 따른 수평설계지진가속도 계수(αh) 및 수직설계지진가속도 계수(αv)를 구하는 단계;로 이루어질 수 있다.
본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 스톱퍼 선정단계는 단말장치로부터 입력된 비구조요소별 장비 정보, 장비 규격, 장비의 무게중심을 계산하는 단계와;
이후 총운전중량을 계산하는 단계와;
상기 총운전중량 계산후 스톱퍼가 설치될 장비의 장변 또는 단변쪽 구조물 정착부가 받는 인장력을 계산하여 스톱퍼를 선정하는 단계와;
이후, 자동 선정된 장변 및 단변에 적용되는 스톱퍼 모델에 대하여 단말장치에서 수량 정보를 전송하면 수평 및 수직 설계지진력을 구한후 수량으로 나누어 스톱퍼 당 수평 및 수직 설계지진력보다 큰 수평 및 수직방향 내지진력을 가진 최적 스톱퍼를 데이터 장치에 저장된 스톱퍼 모델 데이터 중에서 선택하는 단계와;
이후 선정된 장변 및 단변측 스톱퍼에 대한 성능 평가 정보를 단말장치에 전송하는 단계;로 이루어질 수 있다.
본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 총운전중량 계산후 스톱퍼가 설치될 장비의 장변 구조물 정착부가 받는 인장력을 계산하여 스톱퍼를 선정하는 단계는,
상기 총운전중량 계산후 스톱퍼가 설치될 장비의 장변쪽 구조물 정착부가 받는 인장력을 계산하는 단계와;
이후, 인장력이 0보다 큰지를 판단하는 단계와,
인장력이 0보다 크지 않으면 이동방지형 스톱퍼를 선정하는 단계와;
인장력이 0보다 크면 이동ㆍ전도 방지형 스톱퍼를 선정하는 단계;로 이루어질 수 있다.
본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 총운전중량 계산후 스톱퍼가 설치될 장비의 단변 구조물 정착부가 받는 인장력을 계산하여 스톱퍼를 선정하는 단계는,
상기 총운전중량 계산후 스톱퍼가 설치될 장비의 단변쪽 구조물 정착부가 받는 인장력을 계산하는 단계와,
인장력이 0보다 큰지를 판단하는 단계와;
인장력이 0보다 크지 않으면 이동방지형 스톱퍼를 선정하는 단계와;
인장력이 0보다 크면 이동ㆍ전도 방지형 스톱퍼를 선정하는 단계;로 이루어질 수 있다.
본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 마운트 선정단계는 단말장치로부터 입력된 비구조요소별 장비 정보, 장비 규격, 장비의 무게중심을 계산하는 단계와;
이후 총운전중량을 계산하는 단계와;
이후 전도모멘트에 의한 최대인장력 발생각도를 계산하는 단계와;
상기 인장력 발생각도 계산후, 전도모멘트에 의한 마운트 정착부의 인장력 및 전단력을 계산하는 단계와;
이후 앵커볼트에 작용하는 인장력 및 전단력을 계산하는 단계와;
앵커볼트에 작용하는 인장력 및 전단력과 데이터장치에 저장된 앵커볼트 모델별 허용 인장력 및 전단력을 대비하여 앵커볼트를 선정하는 단계와;
이후 앵커볼트 선정 전 또는 선정 후에 단말장치로부터 마운트 모델의 수량이 입력되면 수평 및 수직 설계지진력을 구한 후, 이를 마운트 수량으로 나누어 마운트 당 수평 및 수직 설계지진력보다 큰 수평 및 수직방향 내지진력을 가진 최적 마운트를 데이터 장치에 저장된 마운트 모델 데이터 중에서 선정하는 단계와;
이후 성능평가 선정결과를 단말장치에 전송하는 단계;로 이루어질 수 있다.
한편, 본 발명은 다른 실시 양태로, 상기 기재된 기계·전기·소방 비구조요소에 설치되는 내진설계용 최적 내진장치 선정 방법이 실행되도록 하는 컴퓨터 프로그램이 기록된 기록매체를 제공함으로써 달성된다.
상기와 같이 본 발명은 구조물 내진설계시 내진설계범주 선정과정을 거친 후, 구조물에 영구히 설치될 기계·전기·소방 비구조요소의 변수가 결정되면 비구조요소의 내진설계를 위한 내진장치(스톱퍼 또는 마운트)를 선정하는 과정에서 발생하는 방대한 데이터 참조나 계산과정 그리고 방대한 내진장치 모델별 정격하중 데이터 참조 없이 구조물에 영구히 장치될 비구조요소 및 내진장치의 변수 입력만으로 최적의 정격하중을 가진 내진장치(스톱퍼 또는 마운트)가 자동으로 선정될 수 있어 정밀한 비구조요소의 내진설계가 가능하고, 이를 선정하는 시간 및 비용을 획기적으로 단축시킬 수 있다는 장점을 가진 유용한 발명으로 산업상 그 이용이 크게 기대되는 발명인 것이다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 비구조요소의 내진설계를 위한 내진장치 선정 장치의 전체 시스템도이고,
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 비구조요소의 내진설계를 위한 내진장치 선정 방법의 흐름을 보인 순서도이고,
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 비구조요소의 내진설계를 위한 내진장치 선정과정의 내진설계범주 선정단계 흐름을 보인 순서도이고,
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 비구조요소의 내진설계를 위한 내진장치 선정 방법 중 내진설계범주 재 선정단계의 흐름을 보인 순서도이고,
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 비구조요소의 내진설계를 위한 내진장치 선정 방법 중 등가정하중 선정단계의 흐름을 보인 순서도이고,
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 비구조요소의 내진설계를 위한 내진장치 선정 방법 중 스톱퍼 선정단계의 흐름을 보인 순서도이고,
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 비구조요소의 내진설계를 위한 내진장치 선정 방법 중 마운트 선정단계의 흐름을 보인 순서도이다.
이하 본 발명의 실시 예인 구성과 그 작용을 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 비구조요소의 내진설계를 위한 내진장치 선정 장치의 전체 시스템도이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 시스템은 크게 구조물의 지역계수 및 지반종류 데이터, 비구조요소의 변수 데이터, 내진장치 모델 데이터를 전송하는 단말장치(1)와;
하나 이상의 단말장치로부터 전송된 정보를 이용하여 구조물에 장치되는 비구조요소의 내진 설계를 위해 정격하중에 대한 내지지력을 가진 최적 내진장치를 자동 선정해 주도록 내진설계범주 선정부(21), 내진설계범주 재 선정부(22), 등가정하중 선정부(23), 스톱퍼 선정부(24), 마운트 선정부(25)로 이루어진 내진장치 선정장치(2)와;
내진장치 선정장치(2)가 비구조요소에 대한 최적 정격하중을 가진 내진장치모델을 선정시 필요한 데이터가 저장된 데이터 장치(3);를 포함하여 구성된다.
상기 단말장치(1)는 정보입력을 위한 인터페이스, 네트워트와 연결된 유무선 통신장치, 화면표시부, 중앙처리장치부 및 자료저장부를 포함하는 하나 이상의 클라이언트 컴퓨터이다.
상기 내진장치 선정장치(2)는 네트워크를 통해 단말장치(1)와 연결되는 유무선 통신장치, 최적 정격하중을 가진 내진장치를 자동 선정하는 프로그램이 실행되는 중앙처리장치부를 포함하는 서버 컴퓨터이다.
상기 데이터 장치(3)는 서버 컴퓨터에 저장된 데이터 저장수단 또는 서버 컴퓨터와 유무선으로 연결되어 데이터를 저장하고 있는 DB 서버이다.
상기 단말장치(1)에서 전송하는 데이터를 살펴본다.
먼저, 구조물 지리 데이터는 내진설계범주 결정을 위한 구조물이 위치한 지역계수와 지반종류 데이터이다. 지역계수는 지진지역 1 또는 지진지역 2로 구분되는데 아래표와 같이 구분된다. 그리고 지반종류는 해당 구조물이 시공되는 지반의 종류를 아래표와 같이 구분한 것이다. 이와 같은 지역계수와 지반종류데이터는 단말장치에서 입력하여 전송되는 자료이다.
즉, 지진계수는 지진지역 1의 지역계수가 0.22이고, 지진지역 2의 지역계수는 0.14이다.
또한 지반종류는 지반의 경도에 따라 SA(경암 지반), SB(보통암 지반), SC(경암 매우 조밀한 토사 지반 또는 연암 지반), SD(단단한 토사 지반), SE(연약한 토사 지반) 5가지로 분류한다.
Figure pat00001
Figure pat00002

또한 비구조요소의 변수 데이터는 장비 운전중량(Wp), 장비의 설치 높이(z), 구조물의 전체 높이(h), 증폭계수(ap), 반응수정계수(Rp), 중요도계수(Ip)이다. 이중 증폭계수(ap), 반응수정계수(Rp), 중요도계수(Ip)는 단말장치(1)에서 내진장치 선정장치(2)에 접속하여 데이터 장치에 저장된 DB를 참조하여 입력하여 전송하게 된다.
또한 내진장치 모델 데이터는 비구조요소에 설치할 스톱퍼 또는 마운트의 모델 정보로 설계사에서 선택한 구조물의 비구조요소에 설치하고자 선택한 내진장치 의 수량 데이터이다.
이하 상기 내진장치 선정장치(2)를 구체적으로 설명한다.
먼저, 내진설계범주 선정부(21)는 단말장치로부터 입력된 구조물의 지역계수 및 지반종류 데이터를 기반으로 데이터 장치에 저장된 단주기 증폭계수(Fa) 및 1초 주기 지반증폭계수(Fv)를 참조하여 단주기 설계스펙트럼 가속도계수(SDS) 및 주기 1초의 설계스펙트럼 가속도(SD1)를 하기식 1, 2에 따라 각각 구한다.
이후 도출된 값을 가지고, 해당 구조물의 내진등급(특(중요도 특), Ⅰ(중요도 1), Ⅱ(중요도 2, 3)과 단주기 증폭계수(Fa) 및 1초 주기 지반증폭계수(Fv) 값에 따라 정해진 내진설계범주 A, B, C, D 중 어디에 속하는지를 검토후 등가정적해석법에 적용될 내진설계범주 A, B 타입 구조물 만을 선택한다.
SDS = S * 2.5 * Fa * 2/3 (식 1)
SD1 = S * Fv * 2/3 (식 2)
상기에서
SDS : 설계스펙트럼 가속도계수
SD1 : 주기 1초의 설계스펙트럼 가속도
S : 지역계수
Fa : 단주기 증폭계수
Fv : 1초 주기 지반증폭계수
Figure pat00003
Figure pat00004
Figure pat00005
Figure pat00006

즉, 지반계수(지진지역)와 지반종류를 정하고, 해당 지반종류에 해당하는 증폭계수를 가지고 상기 수식을 이용하면 단주기 설계스펙트럼 가속도계수(SDS) 증폭계수 및 주기 1초의 설계스펙트럼 가속도(SD1)가 도출되는데, 이 값을 내진등급에 따라 내진설계범주 A, B, C, D로 나눈 후 등가정적해석법에 적용될 내진설계범주 A, B 타입만을 선택적으로 도출하면 내진설계범주가 결정하게 된다.
일반적인 설계기준에서 응답스펙트럼은 구조물의 고유진동주기에 따른 가속도의 변화로 정의되는데 응답스펙트럼을 정의하는데 있어, SDS는 가속도가 일정한 구간의 탄성반응스펙트럼(5% 감쇠 작용)을, SD1은 속도가 일정한 구간의 탄성반응스펙트럼을 정의하기 위해 사용된 값이다. 등가정적해석법에 의해 등가정하중 설계지진력을 산정할 때는 통상 SDS를 사용한다.
상기와 같이 선정된 내진설계범주 A, B의 정보는 단말장치에 전송되어 사용되어 등가정하중 산정부에서 사용되게 된다.
상기 내진설계범주 재 선정부(22)는 내진설계범주 선정부에서 제외된 내진설계범주 C, D 타입 중에서 등가정적해석법에 적용될 내진설계범주 타입을 재 도출하는 장치이다.
구체적으로, 내진설계범주 선정부에서 제외된 내진설계범주 C, D 타입 중에서 내진설계범주 C 중 건물형상 및 높이가 내진설계범주 C의 구조물 (I) 타입(높이 70m 이상 또는 21층 이상의 정형구조물 또는 높이 20m 이상 또는 6층 이상의 비정형구조물)에 해당하지 않거나, 내진설계범주 D 중 건물형상 및 높이가 내진설계범주 D의 구조물 (II) 타입(높이 70m를 초과하는 정형구조물, 높이 20m 또는 5층을 초과하는 비정형구조물, 평면 및 수직 비정형성을 가지는 기타 구조물이 아닌 구조물)에 해당하지 않으면 이를 선별하여 등가정하중 선정부로 보내게 결정하게 된다.
한편, 내진설계범주 재 선정부(22)에서 재선정 되지 않은 내진설계범주 C, D 타입은 동적해석법으로 수평 및 수직설계지진가속도를 계산한 후, 스톱퍼 선정부 또는 마운트선정단계로 보내져 선정토록 구성할 수도 있다.
상기 등가정하중 선정부(23)는 내진설계범주 선정부를 통해 내진설계범주 A, B 타입이 정해지면 단말장치로부터 선정하여 전송한 비구조요소별 변수 데이터(장비 운전중량(Wp), 설치높이(z), 구조물 높이(h))를 가지고 등가정하중을 계산하고, 이로부터 운전중량에 따른 수평설계지진가속도 계수를 계산하는 장치이다.
구체적으로, 내진설계범주 선정부에서 산출된 단주기 설계스펙트럼 가속도계수(SDS)와, 단말장치로부터 입력된 비구조요소별 변수 데이터(장비 운전중량(Wp), 설치높이(z), 구조물 높이(h))와, 단말장치가 데이터 장치 자료중에서 참조한 증폭계수(ap), 반응수정계수(Rp), 중요도계수(Ip)를 참조하여 하기식 3에 따라 등가정하중을 계산한다.
Fp = ((0.4 * ap * SDS * Wp) / (Rp / Ip)) * (1 + 2*( z / h )) (식 3)
상기에서,
ap : 1.0 ~ 2.5 사이의 값을 갖는 증폭계수
Fp : 비구조요소 질량 중심에 작용하는 등가정하중(설계지진력)
Ip : 비구조요소의 중요도계수로서 1.0 또는 1.5
h : 구조물의 밑면으로 부터 지붕층까지의 평균높이
Rp : 비구조요소의 반응수정계수로서 1.0 ~ 5.0 사이의 값
SDS : 건축구조기준에 따라 결정한 단주기에서의 설계스펙트럼가속도
Wp : 비구조요소의 운전중량(가대 포함)
z : 구조물의 밑면으로부터 비구조요소가 부착된 높이
z = 0 : 구조물의 밑면이하에 비구조요소가 부착된 경우
z = h : 구조물의 지붕층 이상에 비구조요소가 부착된 경우
이후 계산된 등가정하중 값을 하기식 4, 5에 따라 계산되어 데이터장치(3)에 저장된 지반종류별 등가정하중의 최대 최소값 구간 범위 데이터를 참조하여 해당 구간안에 해당하는지를 비교하여 해당범위 안에 있으면 해당값으로, 계산된 등가정하중 값이 지반종류별 등가정하중의 최대 최소값 구간범위 데이터값 중에서 최소값보다 작으면 최소값으로 등가정하중을 정하고, 계산된 등가정하중 값이 지반종류별 등가정하중의 최대 최소값 구간범위 데이터값 중에서 최대값보다 크면 최대값을 등가정하중으로 정하여 하기식 6에 따라 운전중량에 따른 수평설계지진가속도 계수(αh) 및 수직설계지진가속도 계수(αv)를 구하게 된다. 여기서 수직지진가속도 계수(αv)는 수평지진가속도 계수의 1/2배 값이다.
Fp Min. = 0.3 * SDS * IP * WP (식 4)
Fp Max. = 1.6 * SDS * IP * WP (식 5)
상기에서
Fp : 비구조요소 질량 중심에 작용하는 등가정하중
SDS : 건축구조기준에 따라 결정한 단주기에서의 설계스펙트럼가속도
Ip : 비구조요소의 중요도계수로서 1.0 또는 1.5
Wp : 비구조요소의 운전중량(가대 포함)
αh= Fp /Wp (식 6)
상기에서,
αh= 수평설계지진가속도 계수
Fp : 비구조요소 질량 중심에 작용하는 등가정하중
Wp : 비구조요소의 운전중량(가대 포함)
상기 스톱퍼 선정부(24)는 단말장치로부터 입력된 비구조요소별 장비규격, 장비에 적용될 스톱퍼수량, 등가정하중 선정부에서 도출된 수평설계지진 가속도 계수를 참조하여 설계 수평지진력보다 큰 정격하중을 가진 최적 스톱퍼 모델을 선정하는 장치이다.
여기서 상기 장비 정보는 장비명, 장비의 타입, 장비의 수량(N), 장비의 풍량(C), 가대무게를 포함한 장비의 운전중량(WT), 장비 운전중량에 대한 안전율(S), 등가정하중 계산시 도출된 설계 수평지진가속도 계수(αh), 수평지진가속도 계수의 1/2배 값인 설계 수직지진가속도 계수(αv) 정보이고,
상기 장비 규격은 장비의 길이(장변)(L), 장비의 폭(W), 장비의 높이(H), 길이방향 무게중심(거리)(LG), 폭방향 무게중심(거리)(WG), 높이방향 무게중심(거리)(HG) 정보이고,
상기 스톱퍼 수량은 설계자가 비구조요소인 장비의 장변 및 단변에 설치하고자 하는 스톱퍼의 개수이다.
다만, 해당 장비의 무게중심거리를 정확히 산정하여 계산하는 것이 원칙이나, 해당 장비의 규격 정보가 없을 때는 경우에는 장비의 수평방향 길이(L, W)의 1/2을 수평방향 무게중심거리로 사용하고, 수직방향 길이(H)의 1/2 또는 2/3 를 수직방향 무게중심거리로 사용할 수 있다. 하지만 해당 장비의 외형 및 무게를 고려하여 적정한 무게중심 거리를 산정한 후 입력하여야 한다.
예) 장변에 대한 무게중심거리 = 장비의 폭 / 2
단변에 대한 무게중심거리 = 장비의 길이 / 2
높이에 대한 무게중심거리 = 장비의 높이 / 2 (안전율을 높이려면 2/3)
먼저, 단말장치로부터 입력된 비구조요소별 장비 정보, 장비 규격, 장비의 무게중심을 계산(입력값이 없을 경우)하고, 이후 하기식 7에 따라 총운전중량을 계산한 다음, 장변과 단변쪽에 설치되는 정착부(구조물)의 장변 인장력(T0) 및 단변 인장력(T0')을 계산하여 장변 인장력(T0) 및 단변 인장력(T0')이 0보다 작으면 이동 방지형 스톱퍼가 적합하고, 0보다 크면 이동·전도 방지형 스톱퍼가 적합함을 선정하여 단말장치에 통보한다.
이후 단말장치로부터 선정된 스톱퍼 모델의 수량이 입력되면 하기식 8에 따라 수평 및 수직 설계지진력을 구한 후 수량으로 나누어 스톱퍼 당 수평 및 수직 설계지진력보다 큰 수평 및 수직방향 내지진력을 가진 최적 스톱퍼를 데이터 장치에 저장된 스톱퍼 모델 데이터 중에서 선정한다.
이후 자동 선정된 장변 및 단변측 스톱퍼에 대한 성능 평가 정보를 단말장치에 전송한다.
최적 스톱퍼라는 것은 설계수평지진력보다 큰 수평방향 내지지력을 가진 스톱퍼 중에서 너무 큰 수평방향 내지진력 차이가 나지 않는 가장 근접한 수평방향 내지진력을 가진 스톱퍼라는 것이다. 만약 설계 수평지진력보다 과도하게 클 경우 비용만 많이 들기 때문에 건축비 상승의 원인이 되기 때문이다.
TOWt = WTㅧ S (식 7)
상기에서,
TOWt : 총운전중량
WT : 총중량
S : 안전율
Fh = αh ㅧ TOWt (식 8)
상기에서,
Fh : 설계 수평 지진력
αh : 수평설계지진가속도 계수
TOWt : 총운전중량
상기 마운트 선정부(25)는 단말장치로부터 입력된 비구조요소별 장비규격, 장비에 적용될 마운트 수량, 등가정하중 선정부에서 도출된 수평설계지진 가속도 계수를 참조하여 설계 수평지진력보다 큰 수평방향 내지진력을 가진 최적 마운트 모델을 선정하는 장치이다.
여기서 상기 장비 정보는 장비명, 장비의 타입, 장비의 수량(N), 장비의 풍량(C), 가대무게를 포함한 장비의 운전중량(WT), 장비 운전중량에 대한 안전율(S), 등가정하중 계산시 도출된 설계 수평지진가속도 계수(αh), 수평지진가속도 계수의 1/2배 값인 설계 수직지진가속도 계수(αv) 정보이고,
상기 장비 규격은 장비의 길이(장변)(L), 장비의 폭(W), 장비의 높이(H), 길이방향 무게중심(거리)(LG), 폭방향 무게중심(거리)(WG), 높이방향 무게중심(거리)(HG), 마운트간 거리(a: 장변방향에서의 마운트간 거리 / b: 단변 방향에서의 마운간 거리), 길이방향 체결볼트 수(NL), 폭방향 볼트 체결수(NW), 체결볼트 전체수(NB), 마운트 높이(HM), 마운트 앵커볼트수(NAB), 마운트 볼트홀 거리(d) 정보이고,
상기 마운트 수량은 설계자가 비구조요소인 장비에 설치하고자 하는 마운트의 개수이다.
먼저, 단말장치로부터 입력된 비구조요소별 장비 정보, 장비 규격장비의 무게중심을 계산(입력값이 없을 경우)하고, 이후 상기식 7에 따라 총운전중량을 계산한 다음, 전도모멘트에 의한 최대인장력 발생각도를 계산하고, 이후 전도모멘트에 의한 마운트 정착부의 인장력을 계산하고, 이후 앵커볼트에 작용하는 인장력을 계산하게 된다.
이와 동시에 전도모멘트에 의한 마운트 정착부의 전단력을 계산하고, 이후 앵커볼트에 작용하는 전단력을 계산한다.
이후 앵커볼트에 작용하는 인장력 및 전단력과 데이터장치에 저장된 앵커볼트 모델별 허용 인장력 및 전단력을 대비하여 앵커볼트를 선정한다.
이후 앵커볼트 선정 전 또는 선정 후에 단말장치로부터 입력된 마운트 모델의 수량을 이용 상기식 8에 따라 수평 및 수직 설계지진력을 구한 후, 이를 마운트 수량으로 나누어 마운트 당 수평 및 수직 설계지진력 보다 큰 수평 및 수직 방향 내지진력을 가진 최적 마운트를 데이터 장치에 저장된 마운트 모델 데이터 중에서 선정한다.
이후 자동 선정된 마운트에 대한 성능 평가 정보를 단말장치에 전송한다.
최적 마운트라는 것은 설계수평지진력보다 큰 수평방향 내지진력을 가진 마운트 중에서 너무 큰 수평방향 내지진력 차이가 나지 않는 가장 근접한 수평방향 내지진력을 가진 마운트라는 것이다. 만약 설계 수평지진력보다 과도하게 클 경우 비용만 많이 들기 때문에 건축비 상승의 원인이 되기 때문이다.
상기 데이터 장치(3)는 내진장치 선정장치에서 계산시 필요한 지반증폭계수 데이터, 내진설계범주별 내진등급 데이터, 비구조요소별 등가하정하중 계산시 사용되는 반응수정계수 데이터, 증폭계수 데이터, 중요도계수 데이터, 지반 및 지역종류별 최대 및 최소 등가정하중 데이터, 선택된 내진 장치(스톱퍼 또는 마운트)의 모델별 정격하중 데이터가 저장된다.
상기와 같은 구성을 가진 구조물에 설치되는 비구조요소의 내진설계용 최적 내진장치 선정 장치에 의한 내진장치 선정방법을 이하 설명한다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 비구조요소의 내진설계를 위한 내진장치 선정 방법의 흐름을 보인 순서도이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 내진장치 선정방법은, 구조물의 지역계수 및 지반종류 데이터를 기반으로 등가정적해석법에 적용될 내진설계범주 A, B 타입을 도출하는 내진설계범주 선정단계(S1)와,
내진설계범주 선정단계에서 제외된 내진설계범주 C, D 타입 중에서 등가정적해석법에 적용될 내진설계범주 A, B 타입을 재 도출하는 내진설계범주 재 선정단계(S2)와,
비구조요소별 변수 데이터(장비하중, 설치높이, 구조물 높이)를 가지고 등가정하중을 계산 후 운전중량에 따른 수평 및 수직설계지진가속도 계수를 계산하는 등가정하중 선정단계(S3)와,
비구조요소별 장비규격, 장비에 적용될 스톱퍼수량, 등가정하중 선정단계에서 도출된 수평 및 수직설계지진 가속도 계수를 참조하여 수평 및 수직설계지진력 보다 큰 수평 및 수직 방향 내지진력을 가진 최적 스톱퍼 모델을 선정하는 스톱퍼 선정단계(S4)와,
비구조요소별 장비규격, 장비에 적용될 마운트 수량, 등가정하중 선정단계에서 도출된 수평설계지진 가속도 계수를 참조하여 설계 수평지진력보다 큰 수평방향 내지진력을 가진 최적 마운트 모델을 선정하는 마운트 선정단계(S5);로 이루어진다.
이하 도 3 내지 도 7을 참조하여 첨부도면을보다 구체적으로 상기 각 단계를 설명한다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 비구조요소의 내진설계를 위한 내진장치 선정과정의 내진설계범주 선정단계 흐름을 보인 순서도이다.
도시된 바와 같이 내진설계범주 선정단계(S1)는 단말장치로부터 구조물의 지역계수 및 지반종류 데이터를 전송받는 단계(S101)를 가진다. 구조물의 지역계수는 구조물이 시공되는 지역의 정보로 우리나라의 경우 국토를 크게 지진지역 1 또는 지진지역 2로 구분하여 나누고 있다. 지진지역 1은 지진지역 2를 제외한 전지역을 말하는데, 지진지역 2는 강원도 북부와 전라남도 남서부 및 제주도를 말한다. 여기서 강원도 북부는 홍천, 철원, 화천, 횡성, 평창, 양구, 인제, 고성, 양양, 춘천, 속초이고 전라남도 남서부는 무안, 신안, 완도, 영광, 진도, 해남, 영암, 강진, 고흥, 함평, 목포이다. 지진지역 1의 지역계수는 0.22이고, 지진지역 2의 지역계수는 0.14이다.
또한 지반종류는 지반의 경도에 따라 SA(경암 지반), SB(보통암 지반), SC(경암 매우 조밀한 토사 지반 또는 연암 지반), SD(단단한 토사 지반), SE(연약한 토사 지반) 5가지로 분류한다.
예를 들어 서울의 지역계수는 지진지역 1이므로 지역계수가 0.22에 해당하고, 지반종류는 시공전에 해당 토지에 대한 시추를 통해 지반을 조사하면 알 수 있다.
이후 지역계수 및 지반종류 데이터와 데이터장치에 저장된 단주기 증폭계수(Fa) 및 1초 주기 지반증폭계수(Fv)를 참조하여 단주기 설계스펙트럼 가속도계수(SDS) 및 주기 1초의 설계스펙트럼 가속도(SD1)를 상기식 1, 2에 따라 각각 구하는 단계(S102)를 가진다.
이후 산출된 단주기 설계스펙트럼 가속도계수(SDS) 및 주기 1초의 설계스펙트럼 가속도(SD1) 값을 데이터장치에 저장된 구조물의 내진등급(특(중요도 특), Ⅰ(중요도 1), Ⅱ(중요도 2, 3)기준 내진설계범주 A, B, C, D와 대비하여 등가정적해석법에 적용될 내진설계범주 A, B 타입 구조물에 해당하는지 판단하는 단계(S103);로 이루어진다.
즉, 지반계수(지진지역)와 지반종류를 정하고, 해당 지반종류에 해당하는 증폭계수를 가지고 상기 수식을 이용하면 단주기 설계스펙트럼 가속도계수(SDS) 증폭계수 및 주기 1초의 설계스펙트럼 가속도(SD1)가 도출되는데, 이 값을 내진등급에 따라 내진설계범주 A, B, C, D로 나눈 후 등가정적해석법에 적용될 내진설계범주 A, B 타입만을 선택적으로 도출하여 내진설계범주가 결정하고, 내진설계범주 C, D에 해당하는 구조물은 내진설계범주 재 선정단계를 통해 재차 분류하여 내진설계범주 C, D에 해당하지 않는 구조물일 경우 등가정하중 선정단계(S3)로 가게 된다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 비구조요소의 내진설계를 위한 내진장치 선정 방법 중 내진설계범주 재 선정단계의 흐름을 보인 순서도이다.
도시된 바와 같이 내진설계범주 재 선정단계(S2)는 내진설계범주 선정단계(S1)의 A, B 타입 구조물에 해당하는지 판단하는 단계(S103)에서 내진설계범주 C, D 타입으로 판단된 구조물중에서 등가정적해석법에 적용될 내진설계범주를 재 도출하는 단계이다.
구체적으로 내진설계범주 재 선정단계(S2)는 내진설계범주 C, D 타입 데이터중에서 내진설계범주 C에 속하는 데이터가 있는지를 판단하는 단계(S201)를 가진다.
이후 내진설계범주 C에 속하면 건물형상 및 높이가 내진설계범주 C의 구조물 (I) 타입(높이 70m 이상 또는 21층 이상의 정형구조물 또는 높이 20m 이상 또는 6층 이상의 비정형구조물)에 해당하는지를 판단하여 해당하지 않으면 등가정하중 선정단계(S3)로 보내는 단계(S202)를 가진다.
한편, 내진설계범주 C에 속하지 않는 내진설계범주 D에 속하면 건물형상 및 높이가 내진설계범주 D의 구조물 (II) 타입(높이 70m를 초과하는 정형구조물, 높이 20m 또는 5층을 초과하는 비정형구조물, 평면 및 수직 비정형성을 가지는 기타 구조물이 아닌 구조물)에 해당하는지를 판단하여 해당하지 않으면 등가정하중 선정단계(S3)로 보내도록 판단하는 단계(S203);를 가진다.
상기 구조물 (I) 타입 또는 (II) 타입의 정보는 데이터 장치의 DB정보를 참조하여 결정한다.
상기에서 등가정하중 선정단계로 가게 재선정되지 않은 내진설계범주 C, D는 시뮬레이션 기법 등의 동적 해석법으로 해석하면 된다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 비구조요소의 내진설계를 위한 내진장치 선정 방법 중 등가정하중 선정단계의 흐름을 보인 순서도이다.
도시된 바와 같이 등가정하중 선정단계(S3)는 내진설계범주 선정부를 통해 내진설계범주 A, B 타입에 해당하는 구조물로부터 등가정하중을 선정하는 단계이다.
구체적으로 등가정하중 선정단계(S3)는 내진설계범주 선정부에서 산출된 단주기 설계스펙트럼 가속도계수(SDS)와, 단말장치로부터 입력된 비구조요소별 변수를 참조하여 상기한 식 3에 따라 등가정하중을 계산하는 단계(S301)를 가진다.
이후 계산된 등가정하중 값이 상기한 식 4, 5에 따라 계산되어 데이터 장치에 저장된 지반종류별 등가정하중의 최대 최소값 구간 범위에 포함되는지 판단하는 단계(S302)를 가진다.
등가정하중 값이 지반종류별 등가정하중의 최대 최소값 구간 범위에 포함되지 않으면 최소값보다 작은지를 판단하는 단계(S303)를 가진다.
등가정하중 값이 지반종류별 등가정하중의 최소값보다 작지않으면 최대값 보다 큰지를 판단하는 단계(S304)를 가진다.
계산된 등가정하중 값이 지반종류별 등가정하중의 최대 최소값 구간범위 데이터값 중에서 최소값보다 작으면 최소값으로 등가정하중을 정하고, 계산된 등가정하중 값이 지반종류별 등가정하중의 최대 최소값 구간범위 데이터값 중에서 최대값보다 크면 최대값을 등가정하중으로 정하여 운전중량에 따른 수평설계지진가속도 계수(αh) 및 수직설계지진가속도 계수(αv)를 구하는 단계(S305);를 거친다.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 비구조요소의 내진설계를 위한 내진장치 선정 방법 중 스톱퍼 선정단계의 흐름을 보인 순서도이다.
도시된 바와 같이 스톱퍼 선정단계(S4)는 단말장치로부터 입력된 비구조요소별 장비 정보, 장비 규격, 장비의 무게중심을 계산하는 단계(S401)를 가진다.
이후 상기한 식 7에 따라 총운전중량을 계산하는 단계(S402)를 가진다.
상기 총운전중량 계산후 스톱퍼가 설치될 장비의 장변쪽 구조물 정착부가 받는 인장력을 계산하는 단계(S403a)를 가진다.
이후, 인장력이 0보다 큰지를 판단하는 단계(S404a)를 가진다.
상기 (S404a)단계에서 인장력이 0보다 크지 않으면 이동방지형 스톱퍼를 선정하는 단계(S405a)를 가진다.
상기 (S404a)단계에서 인장력이 0보다 크면 이동ㆍ전도 방지형 스톱퍼를 선정하는 단계(S406a)를 가진다.
이후, 자동 선정된 장변에 적용되는 스톱퍼 모델에 대하여 단말장치에서 수량 정보를 전송하면 상기한 식 8에 따라 수평 및 수직 설계지진력을 구한후 수량으로 나누어 스톱퍼 당 수평 및 수직 설계지진력 보다 큰 수평 및 수직 설계지진력을 가진 최적 스톱퍼를 데이터 장치에 저장된 스톱퍼 모델 데이터 중에서 선택하는 단계(S407a)를 가진다.
한편, 상기 총운전중량 계산후 스톱퍼가 설치될 장비의 단변쪽 구조물 정착부가 받는 인장력을 계산하는 단계(S403b)를 가진다.
이후 인장력이 0보다 큰지를 판단하는 단계(S404b)를 가진다.
상기 (S404b)단계에서 인장력이 0보다 크지 않으면 이동방지형 스톱퍼를 선정하는 단계(S405b)를 가진다.
상기 (S404b)단계에서 인장력이 0보다 크면 이동ㆍ전도 방지형 스톱퍼를 선정하는 단계(S406b)와;
이후, 선정된 단변에 적용되는 스톱퍼 모델에 대하여 단말장치에서 수량 정보를 전송하면 상기한 식 8에 따라 설계 수평지진력을 구한후 수량으로 나누어 스톱퍼 당 설계 수평지진력보다 큰 수평방향 내지진력을 가진 최적 스톱퍼를 데이터 장치에 저장된 스톱퍼 모델 데이터 중에서 선택하는 단계(S407b)를 가진다.
이후 자동 선정된 장변 및 단변측 스톱퍼에 대한 성능 평가 정보를 단말장치에 전송하는 단계(S408);를 가진다.
이와 같은 단계를 가짐으로써 설계자는 비구조요소의 정착부에 설치될 최적의 스톱퍼를 설계에 반영하게 된다.
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 비구조요소의 내진설계를 위한 내진장치 선정 방법 중 마운트 선정단계의 흐름을 보인 순서도이다.
도시된 바와 같이 마운트 선정단계(S5)는 단말장치로부터 입력된 비구조요소별 장비 정보, 장비 규격, 장비의 무게중심을 계산하는 단계(S501)를 가진다.
이후 상기한 식 7에 따라 총운전중량을 계산하는 단계(S502)를 가진다.
이후 전도모멘트에 의한 최대인장력 발생각도를 계산하는 단계(S503)를 가진다.
그리고 상기 인장력 발생각도 계산 후, 전도모멘트에 의한 마운트 정착부의 인장력을 계산하는 단계(S504a)를 가진다.
이후 앵커볼트에 작용하는 인장력을 계산하는 단계(S505a)를 가진다.
한편, 상기 인장력 발생각도 계산후, 전도모멘트에 의한 마운트 정착부의 전단력을 계산하는 단계(S504b)를 가진다.
이후 앵커볼트에 작용하는 전단력을 계산하는 단계(S505b)를 가진다.
이후 앵커볼트에 작용하는 인장력 및 전단력과 데이터장치에 저장된 앵커볼트 모델별 허용 인장력 및 전단력을 대비하여 앵커볼트를 선정하는 단계(S506)를 가진다.
이후 단말장치로부터 마운트 모델의 수량이 입력되면 상기식 8에 따라 수평 및 수직 설계지진력을 구한 후, 이를 마운트 수량으로 나누어 마운트 당 수평 및 수직 설계지진력을 보다 큰 정격하중의 수평 및 수직 설계지진력을 가진 최적 마운트를 데이터 장치에 저장된 마운트 모델 데이터 중에서 선정하는 단계(S507)를 가진다.
이후 성능평가 선정결과를 단말장치에 전송하는 단계(S508)를 가진다.
이와 같은 단계를 가짐으로써 설계자는 비구조요소의 내진설계를 위한 최적의 마운트를 설계에 반영하게 된다.
또한 본 발명은 상기한 바와 같은 기계·전기·소방 비구조요소에 설치되는 내진설계용 최적 내진장치 선정 방법이 실행되도록 하는 컴퓨터 프로그램이 기록된 기록매체가 제공된다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
(1) : 단말장치 (2) : 내진장치 선정장치
(3) : 데이터 장치 (21) : 내진설계범주 선정부
(22) : 내진설계범주 재 선정부 (23) : 등가정하중 선정부
(24) : 스톱퍼 선정부 (25) : 마운트 선정부

Claims (16)

  1. 구조물의 지역계수 및 지반종류 데이터, 비구조요소의 변수 데이터, 내진장치 모델 데이터를 전송하는 단말장치와;
    구조물의 지역계수 및 지반종류 데이터를 기반으로 내진설계범주 A, B를 도출하는 내진설계범주 선정부와; 내진설계범주 선정부에서 제외된 내진설계범주 C, D 중에서 등가정하중 선정부로 보낼 내진설계범주를 재 도출하는 내진설계범주 재 선정부와; 내진설계범주 A, B 타입 또는 재도출된 내진설계범주가 정해지면 비구조요소별 변수 데이터를 가지고 등가정하중을 계산 후, 운전중량에 따른 수평 및 수직설계지진가속도 계수를 계산하는 등가정하중 선정부와; 단말장치로부터 입력된 비구조요소별 장비규격, 장비에 적용될 스톱퍼수량, 등가정하중 선정부에서 도출된 수평 및 수직설계지진 가속도 계수를 참조하여 설계 수평 및 수직지진력보다 큰 내지진력을 가진 최적 스톱퍼 모델을 선정하는 스톱퍼 선정부와; 단말장치로부터 입력된 비구조요소별 장비규격, 장비에 적용될 마운트 수량, 등가정하중 선정부에서 도출된 수평 및 수직설계지진 가속도 계수를 참조하여 설계 수평 및 수직지진력보다 큰 내지진력을 가진 최적 마운트 모델을 선정하는 마운트 선정부;로 이루어진 내진장치 선정장치와;
    내진장치 선정장치가 비구조요소에 대한 최적 정격하중을 가진 내진장치모델을 선정시 필요한 데이터가 저장된 데이터 장치;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 기계·전기·소방 비구조요소에 설치되는 내진설계용 최적 내진장치 선정 시스템.
  2. 청구항 1에서,
    상기 데이터 장치는 내진장치 선정장치에서 계산시 필요한 지반증폭계수 데이터, 내진설계범주별 내진등급 데이터, 비구조요소별 등가하정하중 계산시 사용되는 반응수정계수 데이터, 증폭계수 데이터, 중요도계수 데이터, 지반 및 지역종류별 최대 및 최소 등가정하중 데이터, 내진 장치 모델별 정격하중 데이터가 저장된 데이터 장치;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 기계·전기·소방 비구조요소에 설치되는 내진설계용 최적 내진장치 선정 시스템.
  3. 청구항 1에서,
    상기 내진설계범주 선정부는,
    단말장치로부터 입력된 구조물의 지역계수 및 지반종류 데이터를 기반으로 데이터 장치에 저장된 단주기 증폭계수(Fa) 및 1초 주기 지반증폭계수(Fv)를 참조하여 단주기 설계스펙트럼 가속도계수(SDS) 및 주기 1초의 설계스펙트럼 가속도(SD1)를 각각 구한 다음, 해당 값을 바탕으로 내진등급과 단주기 증폭계수(Fa) 및 1초 주기 지반증폭계수(Fv) 값에 따라 정해진 내진설계범주 A, B, C, D 중 어디에 속하는지를 검토하여 내진설계범주 A, B 타입 구조물 만을 선택하도록 구성된 것을 특징으로 하는 기계·전기·소방 비구조요소에 설치되는 내진설계용 최적 내진장치 선정 시스템.
  4. 청구항 1에서,
    상기 내진설계범주 재 선정부는,
    내진설계범주 선정부에서 제외된 내진설계범주 C, D 타입 중에서 내진설계범주 C 중 건물형상 및 높이가 내진설계범주 C의 하기 (I) 타입 구조물에 해당하지 않거나, 내진설계범주 D 중 건물형상 및 높이가 내진설계범주 D의 하기 (II) 타입 구조물에 해당하지 않는 구조물을 선별하여 등가정하중 선정부로 보내는 내진설계범주로 결정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 기계·전기·소방 비구조요소에 설치되는 내진설계용 최적 내진장치 선정 시스템.
    (I) 타입 : 높이 70m 이상 또는 21층 이상의 정형구조물 또는 높이 20m 이상 또는 6층 이상의 비정형구조물
    (II) 타입 : 높이 70m를 초과하는 정형구조물, 높이 20m 또는 5층을 초과하는 비정형구조물, 평면 및 수직 비정형성을 가지는 기타 구조물이 아닌 구조물
  5. 청구항 1에서,
    상기 등가정하중 선정부는,
    내진설계범주 선정부에서 산출된 단주기 설계스펙트럼 가속도계수(SDS)와, 단말장치로부터 입력된 비구조요소별 변수 데이터(장비 운전중량(Wp), 설치높이(z), 구조물 높이(h))와, 단말장치가 데이터 장치 자료중에서 참조한 증폭계수(ap), 반응수정계수(Rp), 중요도계수(Ip)를 참조하여 등가정하중을 계산한후, 계산된 등가정하중 값을 계산하여 데이터장치에 저장된 지반종류별 등가정하중의 최대 최소값 구간 범위 데이터를 대비하여 해당 구간 안에 해당하는지를 비교하여 해당범위 안에 있으면 해당값으로, 계산된 등가정하중 값이 지반종류별 등가정하중의 최대 최소값 구간범위 데이터값 중에서 최소값보다 작으면 최소값으로 등가정하중을 정하고, 계산된 등가정하중 값이 지반종류별 등가정하중의 최대 최소값 구간범위 데이터값 중에서 최대값보다 크면 최대값을 등가정하중으로 정하여 운전중량에 따른 수평설계지진가속도 계수(αh) 및 수직설계지진가속도 계수(αv)를 구하도록 구성된 것을 특징으로 하는 기계·전기·소방 비구조요소에 설치되는 내진설계용 최적 내진장치 선정 시스템.
  6. 청구항 1에서,
    상기 스톱퍼 선정부는,
    단말장치로부터 입력된 비구조요소별 장비 정보, 장비 규격, 장비의 무게중심을 계산 후, 총운전중량을 계산한 다음, 장변과 단변쪽에 설치되는 정착부(구조물)의 장변 인장력(T0) 및 단변 인장력(T0')을 계산하여 장변 인장력(T0) 및 단변 인장력(T0')이 0보다 작으면 이동 방지형 스톱퍼가 적합하고, 0보다 크면 이동·전도 방지형 스톱퍼가 적합함을 선정하여 단말장치에 통보하고, 이후 단말장치로부터 선정된 스톱퍼 모델의 수량이 입력되면 수평 및 수직 설계지진력을 구한 후 수량으로 나누어 스톱퍼 당 수평 및 수직 설계지진력보다 큰 수평 및 수직방향 내지진력을 가진 최적 스톱퍼를 데이터 장치에 저장된 스톱퍼 모델 데이터 중에서 선정하고, 자동 선정된 장변 및 단변측 스톱퍼에 대한 성능 평가 정보를 단말장치에 전송하도록 구성된 것을 특징으로 하는 기계·전기·소방 비구조요소에 설치되는 내진설계용 최적 내진장치 선정 시스템.
  7. 청구항 1에서,
    상기 마운트 선정부는,
    단말장치로부터 입력된 비구조요소별 장비 정보, 장비 규격장비의 무게중심을 계산 후, 총운전중량을 계산한 다음, 전도모멘트에 의한 최대인장력 발생각도를 계산하고, 이후 전도모멘트에 의한 마운트 정착부의 인장력을 계산하고, 이후 앵커볼트에 작용하는 인장력을 계산하고, 동시에 전도모멘트에 의한 마운트 정착부의 전단력을 계산하고, 이후 앵커볼트에 작용하는 전단력을 계산하며, 이후 앵커볼트에 작용하는 인장력 및 전단력과 데이터장치에 저장된 앵커볼트 모델별 허용 인장력 및 전단력을 대비하여 앵커볼트를 선정하고, 이후 앵커볼트 선정 전 또는 선정 후에 단말장치로부터 마운트 모델의 수량이 입력되면 수평 및 수직 설계지진력을 구한 후, 이를 마운트 수량으로 나누어 마운트 당 수평 및 수직 설계지진력보다 큰 수평 및 수직방향 내지진력을 가진 최적 마운트를 데이터 장치에 저장된 마운트 모델 데이터 중에서 선정하고, 이후 자동 선정된 마운트에 대한 성능 평가 정보를 단말장치에 전송토록 구성된 것을 특징으로 하는 기계·전기·소방 비구조요소에 설치되는 내진설계용 최적 내진장치 선정 시스템.
  8. 구조물의 지역계수 및 지반종류 데이터를 기반으로 등가정적해석법에 적용될 내진설계범주 A, B 타입을 도출하는 내진설계범주 선정단계와;
    내진설계범주 선정단계에서 제외된 내진설계범주 C, D 타입 중에서 등가정적해석법에 적용될 내진설계범주를 재 도출하는 내진설계범주 재 선정단계와;
    내진설계범주 선정부를 통해 내진설계범주 A, B 타입 및 재도출된 내진설계범주가 정해지면 비구조요소별 변수 데이터(장비하중, 설치높이, 구조물 높이)를 가지고 등가정하중을 계산 후 운전중량에 따른 수평 및 수직설계지진가속도 계수를 계산하는 등가정하중 선정단계와;
    비구조요소별 장비규격, 장비에 적용될 스톱퍼수량, 등가정하중 선정단계에서 도출된 수평 및 수직설계지진 가속도 계수를 참조하여 수평 및 수직 설계지진력보다 큰 수평 및 수직방향 내지진력을 가진 최적 스톱퍼 모델을 선정하는 스톱퍼 선정단계와;
    비구조요소별 장비규격, 장비에 적용될 마운트 수량, 등가정하중 선정단계에서 도출된 수평 및 수직설계지진가속도 계수를 참조하여 수평 및 수직 설계지진력보다 큰 수평 및 수직방향 내지진력을 가진 최적 마운트 모델을 선정하는 마운트 선정단계;로 이루어진 것을 특징으로 하는 기계·전기·소방 비구조요소에 설치되는 내진설계용 최적 내진장치 선정 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 내진설계범주 선정단계는,
    단말장치로부터 구조물의 지역계수 및 지반종류 데이터를 전송받는 단계와;
    지역계수 및 지반종류 데이터와 데이터장치에 저장된 단주기 증폭계수(Fa) 및 1초 주기 지반증폭계수(Fv)를 참조하여 단주기 설계스펙트럼 가속도계수(SDS) 및 주기 1초의 설계스펙트럼 가속도(SD1)를 각각 구하는 단계와;
    산출된 단주기 설계스펙트럼 가속도계수(SDS) 및 주기 1초의 설계스펙트럼 가속도(SD1) 값을 데이터장치에 저장된 구조물의 내진등급기준 내진설계범주 A, B, C, D와 대비하여 등가정적해석법에 적용될 내진설계범주 A, B 타입 구조물에 해당하는지 판단하는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 하는 기계·전기·소방 비구조요소에 설치되는 내진설계용 최적 내진장치 선정 방법.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 내진설계범주 재 선정단계는,
    내진설계범주 C, D 타입 데이터 중에서 내진설계범주 C에 속하는 데이터가 있는지를 판단하는 단계와;
    이후 내진설계범주 C에 속하면 건물형상 및 높이가 내진설계범주 C의 하기 (I) 타입 구조물에 해당하는지를 판단하여 해당하지 않으면 등가정하중 선정단계로 보내는 단계와;
    한편, 내진설계범주 C에 속하지 않는 내진설계범주 D에 속하면 건물형상 및 높이가 내진설계범주 D의 하기 (II) 타입 구조물에 해당하는지를 판단하여 해당하지 않으면 등가정하중 선정단계로 보내도록 판단하는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 하는 기계·전기·소방 비구조요소에 설치되는 내진설계용 최적 내진장치 선정 방법.
    (I) 타입 : 높이 70m 이상 또는 21층 이상의 정형구조물 또는 높이 20m 이상 또는 6층 이상의 비정형구조물
    (II) 타입 : 높이 70m를 초과하는 정형구조물, 높이 20m 또는 5층을 초과하는 비정형구조물, 평면 및 수직 비정형성을 가지는 기타 구조물이 아닌 구조물
  11. 청구항 8에 있어서,
    상기 등가정하중 선정단계는,
    내진설계범주 선정부에서 산출된 단주기 설계스펙트럼 가속도계수(SDS)와, 단말장치로부터 입력된 비구조요소별 변수를 참조하여 등가정하중을 계산하는 단계와;
    이후 계산된 등가정하중 값이 데이터 장치에 저장된 지반종류별 등가정하중의 최대 최소값 구간 범위에 포함되는지 판단하는 단계와;
    등가정하중 값이 지반종류별 등가정하중의 최대 최소값 구간 범위에 포함되지 않으면 최소값보다 작은지를 판단하는 단계와;
    등가정하중 값이 지반종류별 등가정하중의 최소값보다 작지 않으면 최대값 보다 큰지를 판단하는 단계와;
    계산된 등가정하중 값이 지반종류별 등가정하중의 최대 최소값 구간범위 데이터값 중에서 최소값보다 작으면 최소값으로 등가정하중을 정하고, 계산된 등가정하중 값이 지반종류별 등가정하중의 최대 최소값 구간범위 데이터값 중에서 최대값보다 크면 최대값을 등가정하중으로 정하여 운전중량에 따른 수평설계지진가속도 계수(αh) 및 수직설계지진가속도 계수(αv)를 구하도록 구성된 것을 특징으로 하는 기계·전기·소방 비구조요소에 설치되는 내진설계용 최적 내진장치 선정 방법.
  12. 청구항 8에 있어서,
    상기 스톱퍼 선정단계는,
    단말장치로부터 입력된 비구조요소별 장비 정보, 장비 규격, 장비의 무게중심을 계산하는 단계와;
    이후 총운전중량을 계산하는 단계와;
    상기 총운전중량 계산후 스톱퍼가 설치될 장비의 장변 또는 단변쪽 구조물 정착부가 받는 인장력을 계산하여 스톱퍼를 선정하는 단계와;
    이후, 자동 선정된 장변 및 단변에 적용되는 스톱퍼 모델에 대하여 단말장치에서 수량 정보를 전송하면 수평 및 수직 설계지진력을 구한후 수량으로 나누어 스톱퍼 당 수평 및 수직 설계지진력보다 큰 수평 및 수직방향 내지진력을 가진 최적 스톱퍼를 데이터 장치에 저장된 스톱퍼 모델 데이터 중에서 선택하는 단계와;
    이후 선정된 장변 및 단변측 스톱퍼에 대한 성능 평가 정보를 단말장치에 전송하는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 하는 기계·전기·소방 비구조요소에 설치되는 내진설계용 최적 내진장치 선정 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 총운전중량 계산후 스톱퍼가 설치될 장비의 장변 구조물 정착부가 받는 인장력을 계산하여 스톱퍼를 선정하는 단계는,
    상기 총운전중량 계산후 스톱퍼가 설치될 장비의 장변쪽 구조물 정착부가 받는 인장력을 계산하는 단계와;
    이후, 인장력이 0보다 큰지를 판단하는 단계와,
    인장력이 0보다 크지 않으면 이동방지형 스톱퍼를 선정하는 단계와;
    인장력이 0보다 크면 이동ㆍ전도 방지형 스톱퍼를 선정하는 단계;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 기계·전기·소방 비구조요소에 설치되는 내진설계용 최적 내진장치 선정 방법.
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 총운전중량 계산후 스톱퍼가 설치될 장비의 단변 구조물 정착부가 받는 인장력을 계산하여 스톱퍼를 선정하는 단계는,
    상기 총운전중량 계산후 스톱퍼가 설치될 장비의 단변쪽 구조물 정착부가 받는 인장력을 계산하는 단계와,
    인장력이 0보다 큰지를 판단하는 단계와;
    인장력이 0보다 크지 않으면 이동방지형 스톱퍼를 선정하는 단계와;
    인장력이 0보다 크면 이동ㆍ전도 방지형 스톱퍼를 선정하는 단계;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 기계·전기·소방 비구조요소에 설치되는 내진설계용 최적 내진장치 선정 방법.
  15. 청구항 8에 있어서,
    상기 마운트 선정단계는,
    단말장치로부터 입력된 비구조요소별 장비 정보, 장비 규격, 장비의 무게중심을 계산하는 단계와;
    이후 총운전중량을 계산하는 단계와;
    이후 전도모멘트에 의한 최대인장력 발생각도를 계산하는 단계와;
    상기 인장력 발생각도 계산후, 전도모멘트에 의한 마운트 정착부의 인장력 및 전단력을 계산하는 단계와;
    이후 앵커볼트에 작용하는 인장력 및 전단력을 계산하는 단계와;
    앵커볼트에 작용하는 인장력 및 전단력과 데이터장치에 저장된 앵커볼트 모델별 허용 인장력 및 전단력을 대비하여 앵커볼트를 선정하는 단계와;
    이후 앵커볼트 선정 전 또는 선정 후에 단말장치로부터 마운트 모델의 수량이 입력되면 수평 및 수직 설계지진력을 구한 후, 이를 마운트 수량으로 나누어 마운트 당 수평 및 수직 설계지진력보다 큰 수평 및 수직방향 내지진력을 가진 최적 마운트를 데이터 장치에 저장된 마운트 모델 데이터 중에서 선정하는 단계와;
    이후 성능평가 선정결과를 단말장치에 전송하는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 하는 기계·전기·소방 비구조요소에 설치되는 내진설계용 최적 내진장치 선정 방법.
  16. 청구항 8 내지 15 중 어느 한항에 기재된 기계·전기·소방 비구조요소에 설치되는 내진설계용 최적 내진장치 선정 방법이 실행되도록 하는 컴퓨터 프로그램이 기록된 기록매체.













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