건물 내진설계의 원리가 무엇인지 궁금합니다.
보통 지진이 일어나고 땅이 흔들리면 건물이 무너지기 마련인데요. 일본은 건물들이 워낙 내진설계가 잘 되어 있어서 규모가 큰 지진이 와도 쓰나미로 인한 피해가 크고 건물은 잘 무너지지 않더라고요. 이런 모습이 신기하기도 하고 대단하기도 한데 건물 내진설계의 원리가 무엇인지 궁금합니다.
안녕하세요. 김효진 전문가입니다.
내진구조는 땅에 접하는 구조물의 범주에서 말하는 것입니다. 정확한 표현은 땅에 접하는 구조부재 또는 그런 부재와 연결된 부재에 내진설계를 합니다. 설계는 의외로 단순합니다. 구조물은 연직하중에 대비한 설계인데, 여기에 지진에 해당하는 수평력을 고려합니다.
안녕하세요. 이형민 전문가입니다.
내진설계의 경우 진동으로 입는 피해를 최소화 하기 위해서 설계를 하는것을 말합니다. 이 설계에는 진동을 제어하는 기법들이 사용된다고 합니다. 또한 이 지진을 견딜 수 있게 하기 위해서 구조물의 강도와 강성을 세개 한다고 합니다. 그렇지만 너무 강하기만 하면 부러질 수 있기 때문에 어느정도의 연성은 가져야 된다고 합니다. 그리고 기초 설계부터가 내진설계를 위해서는 다르게 이루어 진다고 합니다. 또한 연결부의 경우에는 일반적인 건물과는 다르게 특수한 조인트를 사용해서 해당 부위를 튼튼하게 한다고 합니다.
안녕하세요. 염정흠 전문가입니다.
보통 내진설계는 구조체가 지진에 버텨낼 수 있도록 설계하는 것입니다. 철근과 콘크리트의 강도, 배근 방식, 구조체의 크기 등을 결정하고, 외력에 의해서 건축물 부위별 영향을 고려한 보강 등을 설계합니다. 철골구조도 비슷합니다. 외력에 따른 부재 사이즈와 형태, 강도 등을 설계합니다. 그렇게 설계된 구조체는 지진 또는 외력이 작용했을 때 버텨낼 수 있도록 설계한 것이라 볼 수 있습니다. 다른 장치를 추가하여 내진 성능을 높이는 방식도 있습니다. 구조체의 강도를 높이는 것만으로는 축척되는 피로도에 의해서도 나중에는 무너질 수 있으니 진동을 대신 흡수해서 상쇄시켜주는 장치(감쇠기라고 하겠습니다.)를 건축물에 설치하는 방법입니다. 외력에 의해서 건축물이 흘들리면 감쇠기가 그 흔들림을 전달받아서 대신 흔들리면서 진동을 차차 감쇠시켜 진동이 멈추게 해주는 것입니다. 형태와 방식이 다양하며 비용이 매우 비싸기 때문에 초고층 건축물에 많이 설치하고 있습니다. 초고층 건물의 경우 지진의 영향도 받겠지만 강한 바람의 영향을 많이 받기 때문에 더욱 도움이 되는 장치입니다.
정리하자면 내진설계는 진동에 버텨낼 수 있는 강도의 구조체로 설계하는 것과 진동을 전달 받아 대신 흔들리며 진동을 감쇠시켜주는 장치를 이용하는 방식으로 설계하는 것입니다.
추가로 내진설계가 버텨내는 것이라면, 면진 설계라고 하여 땅에서 전달되는 외력이 건축물로 온전히 전달되지 못하도록 흘려보내는 방식도 있습니다.