1. 비구조 요소 내진설계의 실무 문제

건물 한 동에 조적 칸막이벽, 인방보, 외벽 치장석재가 각각 수십~수백 개씩 있다. 부재별 계산 자체는 단순하지만, 동일한 절차를 요소 수만큼 반복해야 하며, 벽 두께 하나가 바뀌면 해당 요소의 계산서 전체를 다시 작성해야 한다. 결과적으로 계산서 분량이 수백 쪽에 달하는 것이 일반적이다.

도화기술은 건축 도면에서 비구조 요소를 추출하고, KDS 41 17 00 에 따른 검토 결과와 계산서 PDF 까지 자동으로 생성하는 기능을 DHAnalStudio 에 구현했다. 아래는 실제 현장 모델(원미동 장미연립 가로주택 101동)에서 전 과정을 실행한 결과다.

2. 도면에서 계산서까지 — 실행 전 과정

도면에서 계산서까지 자동 생성

위 영상은 DHAnalStudio 의 화면 녹화 기능(F9)으로 기록한 것으로, 별도 편집 없이 프로그램 실행 순서 그대로다. 처리 단계는 다음과 같다.

단계	내용
①	건축 도면에서 추출한 비구조 모델(`.dhns`)을 불러온다
②	조적벽·블럭벽·개구부·인방보를 요소로 설정하고 층에 따라 배치한다
③	지진하중 산정 및 부재 검토를 수행한다
④	계산서 PDF 를 생성한다
⑤	생성된 계산서를 프로그램 내 [Doc] 탭에서 열어 확인·인쇄한다

이번 모델의 규모와 결과는 다음과 같다.

요소 9개 · 층 10개 · 건물 전체 높이 45.87 m
배치도  조각 26 · 개구부 6 · 인방보 6 · 지지선 40 · 21.6 × 22.3 m · 높이 0~17.5 m
지진정수 S_DS 0.4247 g · 지반 S4 · I_p 1.5 · a_p 1.0 · Ω_p 1.5
검토    O.K 9 · N.G 0 · 실패 0        (1.3 초)
계산서  297 쪽

요소 9개를 1.3초에 검토하고, 결과 계산서 297쪽이 자동 생성된다.

3. 비구조 모델 구성

조적·블럭 벽체 3D 모델

요소 목록에는 1.0B 조적 t190, 0.5B 조적 t90, 4in 블럭 t100 과 같이 벽체 종류와 두께가 명시된다. 벽마다 길이·높이·개구부·지지 조건(4면지지/3면지지)이 입력되어 검토 조건이 확정된다.

요소 선택 시 제원을 다음과 같이 표시한다.

NW_MB90-04_1F   0.5B 조적 t90
L 3040 × H 3510 mm · 개구부 1개 (순길이 310 mm) · 1F · 지지 4면

4. 계산서 구성

설계 기준 및 하중 산정

설계 근거와 상세 구성

KDS 41 17 00 의 비구조요소 설계지진력 산정식을 적용하며, 계산서에는 기준식과 적용된 수치(S_DS·I_p·a_p·R_p·z/h)가 함께 기재된다. 검토자가 기준식과 입력값을 대조해 검산할 수 있는 형식이다.

치장석재와 같이 지지철물이 있는 요소는 연결 상세 제원이 계산서에 포함된다.

석재 판    1205 × 645 × 30 mm · γ 27 kN/m³ → 64.5 kg/장 · 수량 24장
연결철물   L-60(L)×50(H)×5T STS304  +  PL 70×40×5T STS304
앵커      내진용 D10 (FAZ II-10 성능 이상 · 매입 ≥ 38) · 판당 4개 (상·하 2개씩)
이격·팔길이 이격거리 70 mm → L₁ = 이격 + T/2 = 85 mm · d₁ = 30 mm

앵커 개수는 판 무게 기준으로 결정한다. ≤ 68 kg → 4개, ≤ 100 kg → 6개, 초과 시 판을 분할하거나 별도 검토가 필요하다.

부재 검토

요소별로 소요강도와 설계강도를 대비하여 검토비를 산출한다. 인방보 예시는 다음과 같다.

M_u / φ_b M_n = 0.3201 / 5.6603 = 0.06
V_u / φ_v V_n = 1.0423 / 12.576 = 0.08

유한요소 해석 결과

FE 컨투어가 실린 계산서 쪽

지지철물과 같이 응력 분포를 해석적으로 확인해야 하는 요소는 계산서 내에 FE 컨투어가 포함된다.

변위 |u|        max 0.964 mm
판 힘 max|M|    1.4763 kN·m/m
von Mises σ_vM  max 248.8 MPa

5. 계산서 내장 뷰어

Doc 탭에서 열린 계산서

계산서 생성 후 [Doc] 탭에서 바로 열어 쪽 이동·확대·검색·책갈피 기능을 사용하고 인쇄할 수 있다. 3D 모델과 계산서가 같은 창에 있으므로, 계산서의 특정 수치 확인 후 해당 요소를 3D 뷰에서 즉시 조회할 수 있다.

6. 연결철물 접합부 해석

계산서에서 규칙으로 결정된 연결철물 규격은 접합부 해석(CBFEM)을 통해 별도로 검증한다. L-60×50×5T 브래킷에 대해 솔리드 모델링 후 앵커 인장·콘크리트 지압·판 응력을 해석한 과정은 다음 글에 정리되어 있다.

▶ 치장석재 지지 철물, 3분 만에 모델링하고 해석까지 — CBFEM 접합부 해석

해석 결과, 앵커 인장력은 외력의 약 4배로 산정되었다. 앵글 높이(50 mm)가 팔길이(85 mm)보다 작아, 모멘트 전달 경로에서 앵커 인장력이 증폭되기 때문이다. 계산서에서 판 무게 기준으로 앵커 개수를 구분한 것은 이 증폭 비율을 반영한 것이다.

요약

비구조 내진설계에서 계산서 작성 분량은 요소 수에 비례하여 증가한다.
DHAnalStudio 는 도면에서 요소를 구성하고 → KDS 41 17 00 으로 검토하고 → 계산서 PDF 까지 자동으로 처리한다. 이번 현장에서 요소 9개 기준 검토 소요 시간은 1.3초였다.
생성된 계산서는 프로그램 내 뷰어에서 즉시 열람 및 인쇄가 가능하다.
계산서에서 결정된 연결철물 규격은 접합부 해석을 통해 별도 검증한다.

문의는 contact 페이지로 남겨 주시면 됩니다.

비구조 내진설계 계산서, 도면에서 297쪽까지 자동으로