기계장치 기초 설계시 하중조합

물탱크 기초 등 간단한 토목 기초구조물 설계시 사용하는 하중조합은 보통 아래와 같다.

이건 그냥 떠돌아다니는 옛날 자료에서 발췌. 참고하지말것

De : Empty Weight (탱크가 비어있는 중량)

Do : Operation Weight (운용중인 탱크 중량)

Dt : Testing Weight (시험 중인 탱크 중량, 가득채워서 테스트 하기도 함)

 

최근 기준인 ASCE 7-22를 보면

안정성검토나 허용응력설계법으로 검토시 하중조합으로

D+0.85W가 아니라 D+0.75W를 쓰고 있고,

0.6D+0.85W 가 아니라 0.6D+0.6W를 쓰고 있었다.

지진시는 0.6D+0.7E 그래도 쓰고 있었다. 엄밀히 표현하면 0.6D-0.7Ev+0.7Eh를 쓰고 있었다.

 

강도설계법 검토시 하중조합은

1.4D, 0.9D+1.0W, 1.2D+1.0E, 0.9D-1.0Ev+1.0Eh 등을 쓰고 있었다.

 

 

 

 

 

그런데 하이구조에 예전에 2007년에 게시된 글을 보면 아래와 같다.
예전 글이니 하중조합의 숫자는 무시하고 어떤 하중조합들을 어떻게 사용하는 걸 참고하기에 괜찮은 듯.

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Answer :
현행 KBC 2005 건축구조설계기준 및 콘크리트구조설계기준(2003)에 따라, 고정하중(D.L), 활하중(L.L), 풍하중(W.L) 및 지진하중(E.L)만을 가지고, 기초설계에 필요한 하중조합을 살펴보면 다음과 같습니다.

1. 기초판의 저면적, 말뚝의 개수와 배열 산정시 하중조합 : 허용응력도설계법 사용
① D.L+L.L
② 0.75(D.L+L.L+W.L)
③ 0.75((D.L+L.L+0.7E.L)

상기에서 고정하중(D.L)이 다른 하중에 의한 영향을 감소시키는 경우, 부재는 고정하중의 85%를 다른 하중과 조합하중으로 고려하여 설계하여야 한다. 

2. 기초의 휨모멘트와 전단력에 대한 설계시(두께 및 철근량 결정) 하중조합 : 강도설계법 사용
① 1.4D.L+1.7L.L
② 0.75(1.4D.L+1.7L.L+1.7W.L)
③ 0.9D.L+1.3W.L
④ 0.75(1.4D.L+1.7L.L) +1.0E.L
⑤ 0.9D.L+1.0E.L

상기에서 활하중(L.L)이 영(0)일 때도 고려하여 설계하여야 한다. 

이상 기초설계에 필요한 하중조합을 살펴보았는데, 기초설계는 기초판의 저면적, 말뚝의 개수와 배열 산정시는 허용응력도설계법에 따른 하중조합을 사용하고, 기초의 두께 및 철근량을 결정하는 휨모멘트와 전단력 산정시에는 강도설계법을 사용한다는데 주의해야 할 것입니다.

한편, 허용응력도설계법에 대한 하중조합에 대한 견해들이 구조기술자들에 따라 다소 다를 수 있는데, 여기서는 1. ②, ③ 은 콘크리트구조설계기준(2003), 부록Ⅰ별도설계법, Ⅰ.2 설계일반 (2),(3)과 KBC 2005, 0306.2.2 하중조합-허용응력도설계 에 근거를 둔 것입니다.

참고로, 횡하중과 관련된 다른 자료들의 허용응력도설계법에 대한 하중조합을 살펴보면 다음과 같습니다.

< ASCE 7-88 >
▷  0.75*[D+L+(Lr or S or R)+(W or E)]
▷  0.66*[D+L+(Lr or S or R)+(W or E)+T]

< ASCE 7-98 와 IBC 2000 >
▷  D+0.75*[(W or 0.7E)+L+(Lr or S or R)]
▷  0.6D+W
▷  0.6D+0.7E

< ASCE 7-02 와 IBC 2006 >
▷  D+H+F+[(W or 0.7E)]
▷  D+H+F+0.75*[W or 0.7E)+L+(Lr or S or R)]
▷  0.6D+W+H
▷  0.6D+0.7E+H

결국, 허용응력도설계법의 하중조합은 지속적으로 수정/변경되어 왔으며, 이는 하중 및 하중계수가 생활양식 및 자연환경의 변화, 하중의 확실성과 변동성 및 지속성 등에 따른 초과하중 발생가능성과 구조해석의 단순화에 따른 오차흡수 등의 확률/통계학적 연구결과들과 경험 및 기술적 판단으로 결정, 변경되어 왔기 때문입니다.

이들 변천과정의 내용들을 살펴보면,
고정하중의 경우 초기에는 지진하중 및 풍하중과 조합할 때에 0.75배(우리나라와 일본은 1/1.5=0.67배)를 하였다가, 이제는 하중계수를 곱하지 않고 풍하중과 지진하중 등에만 0.75배를 하도록 변경되어 왔으며, 지진하중이 강도설계기준으로 변화됨에 따라 지진하중계수에는 0.7배를 하게 되었음을 알 수 있습니다.

따라서, 일부 견해로서, KBC 2005 가 IBC 2000 과 기본철학이 비슷하므로, 이를 고려하여 하중조합시 적용함이 바람직하다는 의견도 있습니다.

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ASCE 7-22

ASCE 7-22에서의 하중조합은 아래와 같다.

 

 

 

KDS 하중조합

건축물 콘크리트구조 설계기준 KDS 41 20 00, 건축물 설계하중 KDS 41 12 00 에 나와있는 하중조합은 아래와 같다.

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