건축물의 내진성능평가 내진, 제진, 면진구조 비교

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건축물의 내진구조계획 및 내진, 제진 및 면진구조의 비교

최근 건축물이 고층화 대형화 됨에 따라 과거의 건축물에서는 무시되어 오던 내진설계에 대한 필요성이 급부상하고 있다.

여러 해 동안 지진이 자주 발생하던 일본 이외에 근래에는 우리나라에서도 지진피해가 잇따르고 있어 건축물의 내진설계는 고층, 대형 건축물에만 국한되지 않고 그 이하 중규모의 건축물에도 적용되고 있는 추세이다.

 

일본 지진사진

지진의 원인

판 경계지진 : 지진의 대부분이 판과 판의 경계에서 발생하는 지진

판 내부지진 : 판 내부에서 국지적 응력변화에 의한 단층 운동으로 발생하는 지진

 

내진구조계획

  1. 내진설계방법

     ① 강도지향성

       - 건축물이 높은 강도를 가짐으로써 지진에 저항하는 것

       - 건물의 강성이 지진하중보다 클 때 안전하다

     ② 연성 지향성

       - 강도는 낮으나 큰 변형 능력 보유한다.

       - 지진 에너지를 흡수하는 구조를 지향한다.

 

  2. 내진구조의 요소

     ① 라멘구조

       - 수평력에 대한 저항을 기둥과 보의 접합 강성으로 저항한다.

     ② 내력벽

       - 라멘과의 연성효과로 건물의 휨 방향 변형을 제어한다.

     ③ 구조체 튜브 시스템

       - 내력벽의 휨 변형을 감소시키기 위해 외벽을 구체구조로 한다.

     ④ D.I.B (Dynamic Intelligent Building)

       - 건축물이 지진에 흔들려도 컴퓨터를 이용하여 흔들리는 반대방향으로 건축물을 움직여서 지진에 대한 진동에너지를 소멸시키는 장치가 설치된 건축물

 

 

내진 향상방안

  1. 설계상의 방안

     - 대칭형 평면구조

     - 튜브시스템

     - 구조의 단순화

     - 연성 구조

     - D.I.B시스템

     - 편심 구조 해석방안

     - 내력벽의 균등한 배치

     - 설계 시 부동침하를 대비

 

  2. 재료상의 방안

     - 고강도 콘크리트 개발

     - 고강도 철근의 이음방법 개선

     - 콘크리트의 취성파괴 감소

     - 재료의 경량화

 

  3. 시공상의 방안

     - 지하 지중보의 보강공법 개선

     - R.C보의 헌치, 띠철근 보강

     - 내진 옹벽 구조

     - 설비공사시 배관의 구조

 

  4. 콘크리트 및 철근의 강도

     - 콘크리트 압축강도 18 MPa 이상

     - 철근의 강도는 420 MPa 이하

     - 현장 타설시 부재 접합부의 일체성

 

  5. 기초

     - 기초에서는 주각 고정도 확보가 중요하다

     - 기초판은 지중보와 일체로 고정

     - 지중보의 주근은 D19이상, 이음길이는 주근의 30배

     - 지중보의 스트럽은 D13이상, 간격은 주근의 12배

 

  6. 기둥

     - 주근의 이음은 기둥의 h/3에서 한다

     - 이음길이는 주근의 16d이상

     - 주근의 1/4 이상은 동일 평면에서 이음 하지 않는다

     - 나선근은 D10이상, 간격은 30mm 이상, 80mm 이하로 한다.

 

  7. 보

     - 최소철근비는 유효단면적의 0.4% 이상, 최대 2.5% 이하

     - 지진으로 인한 응력반전에 따른 응력 집중현상 방지

     - 철근 전단 시 15d이상 여장을 둔다

     - 연속보의 경우 주근은 기둥을 관통하거나 기둥 속에 45d이상 정착한다.

     - 스트럽은 폐쇄형을 조립한다

     - 보와 기둥의 접합부는 충분히 보강한다.

 

  8. 전단벽

     - 모든 수직근은 전단벽 상하의 지지부까지 연결하고 이음은 주근의 16d이상으로 한다.

     - 전단벽의 개구부 모서리는 응력집중에 대비하여 D13이상의 철근으로 보강한다.

 

  9. 슬라브

     - Top bar는 15d이상의 여장을 둔다.

     - 캔틸레버는 복근으로 배근한다.

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