설계 이론

설계 프로세스 — 개요

적용 KDS (KDS 14 20 : 2021)

  • 14 20 20 콘크리트 압축부재 (장주, 확대모멘트)
  • 14 20 22 콘크리트 휨·압축 부재 (PM 상관, 확대모멘트 절차 §5.8)
  • 14 20 50 철근상세 (기둥식 띠철근 §8.3.2)
  • 14 20 72 벽체 설계 (실용/세장 대체/압축부재 분류 §4.3, 보통전단벽 §4.9.3)
  • 14 20 80 전단·비틀림 설계 (전단강도 Vn, 단부요소 §4.4.5, 특수전단벽)

1. 데이터 흐름

MGT/ANL 파일
  ↓
MgtModelData (Nodes, Elements, Materials, Thicknesses, Stories,
              WallMarks, LoadCombinations, WallForces …)
  ↓  Wall ID 매핑 / WallMark 그룹 / 층별 정보
WallStoryDesignRow [N개]   ← DataGrid 의 한 행 (벽체 × 층)
  ↓  ApplyForcesWithCombinations
설계 부재력 (Pu, Vu, Mux, Muy, Governing 조합명)
  ↓  AutoDesign (선택)
배근 (수직근, 수평근, 단부근, 후프)
  ↓  WallPMChecker / FiberPMCalculator (DC 검토)
설계 비율 RatioBending, RatioShear, IsNG
  ↓
출력 — DataGrid · 단면도 · 요약계산서(DHCS) · Excel · 물량

2. 부재력 매핑 (가장 중요)

ANL 파일에서 가져오는 부재력은 모두 요소 로컬 좌표 기준 이다.

프로그램 변수의미요소 로컬
Pu축력 (음수 = 압축, MIDAS 부호)Force-X
Vu면내 전단Force-Z
Mu강축 휨 (면내, lw 방향 단면 깊이 사용)Moment-Y
Muz약축 휨 (면외, t 방향 단면 깊이 사용)Moment-Z

DataGrid 의 Mux, Muy 컬럼명은 UI 표시 명칭일 뿐이며, 내부적으로는 위 표 그대로 (요소 My → Mux, 요소 Mz → Muy) 매핑된다.

2.1 위치 결합 (TOP/BOT × ±spectral)

각 하중조합에 대해 다음 4 조합을 동시에 평가하여, (Pu, Vu, Mu, Muz) 값이 모두 같은 위치(TOP 또는 BOT) 에서 짝지어지도록 한다 (position decoupling 방지).

Candidate = Combo × {TOP, BOT} × {+spectral, −spectral}

Pu 만 BOT 의 최대값을 쓰면서 Mu 는 TOP 의 최대를 쓰는 식의 mismatch 가 발생하지 않도록, 후보별로 (P, V, M) 셋트가 항상 같은 위치에서 동시에 추출된다.

2.2 하중조합 그룹 필터

LoadCombination.Kind 에 의해 조합이 그룹화된다 (예: STRENGTH, SERVICE, SPECIAL, ACTIVE).

행에 적용할 그룹은 다음 우선순위로 결정된다:

  1. WallStoryDesignRow.LoadCombGroupName (행 레벨 직접 지정)
  2. WallGroupingData.StoryToCombGroupMap[Story] (층별 매핑)
  3. "STRENGTH" (기본값)
string groupName = grouping?.ResolveCombGroup(row) ?? "STRENGTH";
var rowCombs = combs.Where(c => string.Equals(c.Kind, groupName,
                                              OrdinalIgnoreCase)).ToList();

또한 Kind 외에도 IsSelected 필터가 적용된다(설계 하중조합 선택 창). 즉 행이 보는 조합 = IsSelected ∩ (Kind == groupName).

3. 설계법 분류 (KDS 14 20 72 §4.3)

WallDesignMethod enum:

값적용 기준설명
PracticalWall비세장 + 일반 조건KDS 14 20 72 §4.3.2 실용 설계법
AlternativeSlender세장 + 면외하중 + Pu/Ag ≤ 0.06fck§4.3.3 세장벽체 대체설계법
CompressionMember세장 또는 두께 미달 (t < hw/25)KDS 14 20 20 압축부재로 검토, 장주 확대 모멘트 적용
ColumnPu > 0.4 Ag fck 또는 ρv > 1%KDS 14 20 20 + 14 20 50 기둥식 검토

3.1 세장 판정 (축별)

세장은 강축/약축 각각 독립적으로 판정한다.

klr=k⋅hw0.3⋅d,limit=min⁡(34−12M1M2,40)klr = \frac{k \cdot h_w}{0.3 \cdot d}, \quad \text{limit} = \min(34 - 12 \frac{M_1}{M_2}, 40) isSlender=(klr>limit)\text{isSlender} = (klr > \text{limit})

여기서 d 는 검토 축의 단면 깊이:

  • 강축 검토 → d = lw (대체로 비세장)
  • 약축 검토 → d = t (얇은 벽은 거의 항상 세장)

이 결과 한 벽체에서 약축은 세장, 강축은 비세장 이 되는 것이 일반적이다.