바닥에 설치된 비구조 요소의 내진설계란?

1. 서론

건물의 비구조적 구성 요소(기계, 전기, 배관, 천장 등)는 구조 시스템의 일부는 아니지만, 전체 건설 비용에서 차지하는 비중이 매우 높습니다. 지진 발생 시 이러한 요소들이 손상되면 막대한 경제적 손실은 물론, 거주자의 안전을 위협하고 건물의 필수 기능을 마비시킬 수 있습니다.

2. 비구조 요소 투자의 중요성

시설별 전체 건설비용 중 비구조 요소 및 내용물이 차지하는 비율은 예상보다 훨씬 높습니다.

• 사무실: 구조 18% / 비구조 및 내용물 82%
• 호텔: 구조 13% / 비구조 및 내용물 87%
• 병원: 구조 8% / 비구조 및 내용물 92%

특히 병원과 같은 필수 시설은 구조적으로 온전하더라도 장비가 손상되면 기능을 상실하게 되므로, 바닥 설치형 장비의 내진 고정이 매우 중요합니다.

3. 설계 주요 매개변수

바닥에 설치된 구성 요소는 크기, 무게, 무게중심의 위치에 따라 지진 시 반응이 달라집니다.

1. 중요도 계수 ($I_p$): 지진 직후 즉시 기능이 필요한 응급 시설, 소방 시스템 등은 $I_p=1.5$를 적용합니다.
2. 증폭 계수 ($a_c$): 유연한 스프링 마운트 시스템은 $a_c=2.5$를, 그 외의 일반 장착 시스템은 $a_c=1.0$을 사용합니다.
3. 충격 계수: 스너버와 진동 절연 장치 사이의 간격에 따라 1.0에서 3.0까지 적용하여 지진 하중을 견디도록 설계합니다.

4. 규정 검토 및 설치 시 주의사항

바닥 설치형 내진 요구사항 준수를 위해 설계 및 시공 단계에서 반드시 확인해야 할 사항들입니다.

• 지지 구조 확인: 받침대나 기둥이 내진 하중을 견딜 수 있는지 구조 엔지니어와 사전 협의가 필요합니다.
• 내진 인증 앵커 사용: 건물 및 장비의 중요도에 따라 C1/C2 내진 인증을 받은 앵커를 사용해야 합니다.
• 장비의 견고성: 장비 본체가 지진력을 견딜 만큼 충분히 강하지 않다면 상단 또는 중간 높이에서 추가적인 수평 지지가 필요합니다.
• 배터리 랙 및 특수 장비: 병원 등의 운영 연속성에 필수적인 배터리 랙은 랙 자체의 고정뿐만 아니라 배터리가 이탈하지 않도록 하는 장치가 필수적입니다.

5. 결론

적절하게 고정되지 않은 비구조 요소는 지진 시 거대한 경제적 손실과 인명 피해를 야기합니다. 설계 초기 단계부터 내진 전문가를 참여시켜 장비 본체, 받침대, 고정 장치가 통합된 내진 성능을 확보하는 것이 총비용을 줄이고 안전을 지키는 가장 효과적인 방법입니다.