슬래브(SLAB)의 다이아프램(DIAPHRAGM) 기능/역할

■ 다이어프램(DIAPHRAGM) 정의

① DIAPHRAGM = 횡경막

② 횡격막은 가슴과 배를 나누는 가로무늬근육으로 위/아래로 움직이는 근육질 막의 수축/이완으로 호흡운동에 관여 

③ 슬래브는 지진 발생시, 짦은 시간동안에 중력하중 뿐만 아니라, 수평력에도 저항하도록 요구되며 이는 횡경막처럼 상하좌우의 하중을 분산하는 역할로 인해 붙여진 명칭으로 추정 (개인의견)

 

☞ 출처 : https://www.amc.seoul.kr/asan/mobile/healthinfo/body/bodyDetail.do?bodyId=69&partId=B000020

 

■ 하중방향에 따른 슬래브(Slab) 기능

① 면외방향(중력방향) 

- 슬래브가 받는 바닥하중을 슬래브의 휨강성으로 보, 벽체, 기둥, 기초 등 다른 구조부재에 전달

 

② 면내방향(횡방향)

- 지진하중/풍하중을 받는 슬래브는 강성이 매우 커 자체 변형이 없다고 가정 (=무한강성=RIGID DIAPHRAGM=강한 격막)

- 그러나 슬래브 간의 면내 연결이 약한 경우, Rigid Diaphragm 가정을 적용할 수 없는 부분은 Flexible Diaphragm 적용

(어떤 경우가 강하고 어떤 경우가 약한 연결인가? ASCE, KDS 기준 참고)

 

 

■ 슬래브(SLAB)의 다이아프램((RIGID) DIAPHRAGM) 역할

① 슬래브 하부에 횡강성을 가진 수평저항요소(기둥, 전단벽, 가새, 기둥/보의 강접골조 등)와 접합/연결된 상태이며

② 슬래브가 받는 횡하중을 위의 수평저항요소에 전달해야 하는데

③ 슬래브가 다이아프램 기능을 가지므로 수평저항요소와 일체로 접합되어 연결되므로 (그러면 연결상세는 어떻게?)

④ 횡하중을 그대로 수평저항요소에 전달할 수 있으며

⑤ 전달된 횡하중을 수평저항요소의 횡강성에 따라 분배

⑥ 다이아프램으로 유한요소해석시, 동일층의 모든 절점은 변위가 동일

∴ 동일층의 모든 절점의 변위가 같으므로 수평저항요소가 병렬로 연결되므로 각 요소의 강성에 따라 전단력이 분배됨 

 

 

☞ 예시 : 건축구조기술사 114회 4교시 3번

https://construction-structure.tistory.com/121

건축구조기술사 114회 4교시 3번

 

■ 슬래브(SLAB)의 다이아프램(DIAPHRAGM) 구분 

 

① 강한 격막 (RIGID DIAPHRAGM)

- 슬래브 면내 강성 ≫ 수평저항요소 강성 = 모멘트골조 

- 설계 층 전단력은 그 층의 지진력저항시스템을 구성하는 수직부재들의 횡강성비에 따라 분배

 

② 유연한 격막 (FLEXIBLE DIAPHRAGM)

- 수평저항요소 강성 ≫ 슬래브 면내 강성 = 전단벽골조

- 유연한 격막은 모든 벽이 같이 움직이게 하기에는 너무 유연하므로 벽은 각각의 강성과 관련없이 슬래브에 연결되어 있는 영향면적으로부터 오는 관성력을 저항함

- 설계 층 전단력은 격막의 설계면내강성을 고려하여 분배하거나 또는 

- 설계 층 전단력은 각 저항선에 위치한 격막의 작용면적을 기초로 각 수직부재에 분배 

 

 

∴ 실제 슬래브를 완전한 강체 또는 유연한 격막으로 가정할 수 없으나 KDS 기준은 강한/유연한 격막, 2가지로만 구분하고 있다. 

∴ 신축 건축물의 경우, 해석을 편의성을 위하여 강한 격막을 일반적으로 적용한다. 

∴ 그렇다면 리모델링 건축물의 경우, 기존 건축물과 신설 건축물의 연결된 슬래브는 강한 또는 유연한 격막인가? 아예 분리된 격막인가??  

 

■ 격막 구분에 따른 설계층전단력 분배 

☞ 예시 : 건축구조기술사 115회 4교시 5번

건축구조기술사 115회 4교시 5번

 

■ 참고 논문자료

☞ 버트레스형 구조체로 보강된 모멘트골조의 콘크리트 격막 면내강성에 따른 내진거동특성

http://www.jkci.or.kr/jkci/XmlViewer/f401302