사실 설계기준 상에서는 주축을 구하라는 명백한 규정은 없습니다. 따라서 주축을 꼭 구할 필요는 없습니다. 그러나 실무에서 주축을 구하려는 실질적인 목적은 바로 스케일업 팩터의 감소효과를 노리는 것이겠지요.
주축을 빨리 구하는 방법으로 공식적인 것은 아니지만 마이다스의 신의균 팀장님이 개발(?) 내지는 발견한 방법이 있습니다. 그 방법을 일단 말씀드리고 부가적인 말씀을 더 드리도록 하겠습니다. 방법은 다음과 같습니다.
1. 우선 임의의 방향으로 모델링한 건물로 고유치 해석 후, X방향과 Y방향의 1차모드 질량 참여율을 파악합니다.
2. 이 질량 참여율 수치의 벡터합이 이루는 각을 우선 기본적인 주축이라고 가정합니다.
3. 이 각도에서 +-15도 정도 이내에 주축이 존재하게 됩니다.
4. 예를 들면, X방향 1차모드 질량참여율이 40%, Y방향 1차모드 질량참여율이 60%라고 한다면 주축의 각도는 탄젠트의 역함수를 이용하여 'tan-1(60/40) = 56.3도'가 됩니다. 분모를 X방향 질량참여율로 놓으면 X축 기준에서의 각도가 계산됩니다.
실질적인 MIDAS/Gen상에서의 방법은 우선 Shear Force Ratio테이블이 계산되도록 해석전에 옵션을 선택해주시고, 스펙트럼하중 조건을 여러개를 만드는데, 가령 위에 계산된 56도의 경우, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70도 등으로 가진방향(Excitation Direction)이 설정된 응답스펙트럼 하중조건을 만들어 줍니다. 이렇게 하여 해석한 후 Shear Force Ratio 테이블의 맨 아래 하단부 Sum의 결과를 보면 한쪽 방향 가진시 그 방향과 수직방향의 Shear Force가 최소가 되는 각도를 볼 수 있을 것입니다. 좀더 세밀하게 각도를 찾고 싶으면 하중조건의 가진방향을 좀더 세분하시면 되겠지요.
이상은 주축을 찾는 방법이었구요, 그러나 이렇게 주축을 찾더라도 각 방향의 1차모드(Primary Mode) 질량 참여율이 작을수록, 즉 Primary Mode의 구분이 명확하지 않을수록 하중의 직교 방향 반력은 어느 정도 나옵니다. 말하자면 명확한 주축이 존재하지 않는다는 것이지요. 따라서 명확한 주축이 존재하지 않는 구조물이라면 주축을 찾더라도 주축을 찾지 않은 경우에 비하여 스케일업팩터가 아주 많이 감소하지는 않습니다.