바닥에 설치된 비구조 요소의 내진설계란?
1. 서론
건물의 비구조적 구성 요소는 구조적 시스템의 일부가 아니며, 기본 건물 구조에 지지되고 고정된 영구적 요소입니다. 기계, 전기, 배관, 소방, 의료 가스, 천장, 벽 등이 포함되며, 지진과 같은 자연재해에서 중요한 역할을 합니다.
이러한 구성 요소의 손상은 큰 경제적 손실을 초래하고 건물 거주자의 생명 안전을 위협할 수 있습니다.
2. 비구조적 구성 요소의 중요성
비구조적 구성 요소는 건축 파티션, 배관 시스템, 천장, 건물 내용물, 기계 및 전기 장비, 외장 마감 등을 포함합니다.
투자 비율 비교
| 건물 유형 | 구조적 | 비구조적 | 내용물 |
|---|---|---|---|
| 사무실 | 18% | 62% | 20% |
| 호텔 | 13% | 70% | 17% |
| 병원 | 8% | 48% | 44% |
1994년 노스리지 지진 동안 발생한 건물 피해로 약 185억 달러의 손실이 발생했으며, 이 중 약 50%가 비구조적 손실로 추정됩니다.
3. 바닥에 설치된 구성 요소의 위험성
바닥에 설치된 구성 요소는 지진 중에:
- 미끄러지거나 넘어질 위험
- 내부 메커니즘의 고장으로 기능 상실
- 필수 시스템의 작동 지장
- 전기 장비 손상으로 인한 전기 및 화재 위험
4. 설계 매개변수
바닥에 설치된 구성 요소는 다음 요소에 따라 설계가 달라집니다:
- 크기와 무게: 지진 중의 반응 결정
- 중심의 높이와 위치: 넘어짐과 미끄러짐의 위험성 결정
- 고정 방법: 안정성에 중요
- 재료의 유연성과 강도: 진동 흡수능력에 영향
- 환경적 요인: 설치 환경에 따른 설계 영향
중요도 계수
- 필수 구성 요소 (응급 의료 시설, 소방 시스템 등): Ip = 1.5
- 비필수 구성 요소: Ip = 1.0
유연성 및 연성 계수
- 유연한 스프링 유형 장착 시스템: ac = 2.5
- 기타 장착 시스템: ac = 1.0
- 연성 계수: Rc = 1.0 (연성 재료 미사용 시)
5. 구성 요소의 안정성 보장
지진력으로 인한 기초에서의 반응:
- 인장(Rvt)과 압축(Rvc) 형태로 전달
- 적절한 고정 장치로 미끄러짐 방지
- 지진 스프링, 스너버, 지진 앵커 사용
충격 계수
| 조건 | 계수 |
|---|---|
| 탄성 패드, 간격 6mm 미만 | 1.0 |
| 금속 접촉, 간격 6mm 미만 | 1.5 |
| 탄성 패드, 간격 6mm 초과 | 2.0 |
| 금속 접촉, 간격 6mm 초과 | 3.0 |
6. 규정 검토
6.1 지지 구조 받침대와 기둥
설계 초기 단계에서 받침대와 기둥이 내진 하중을 견딜 수 있도록 설계되었는지 확인
6.2 하중 고려
상당한 무게를 가진 구성 요소로부터의 하중은 기본 구조물의 구조 컨설턴트와 확인
6.3 진동 및 방사선 차폐
노이즈 취소 및/또는 방사선 성능을 저해하지 않으면서 내진 요구사항을 충족할 수 있는 시스템 선택
6.4 스프링 설치
내진력에 충분히 견딜 수 있는 내진 등급의 스프링 요청
6.5 고정
건물 중요도 수준과 구성 요소 중요성에 따라 C1/C2 내진 인증 앵커 사용
6.6 구성 요소의 견고성
구성 요소의 본체가 내진에 부과된 힘을 견딜 수 있을 만큼 충분히 견고해야 함
6.7 구성 요소 준비
용접된 브래킷과/또는 제조된 구멍이 포함된 구성 요소 주문
6.8 높은 바닥에 설치된 구성 요소
바닥 프레임에 확실히 고정, AS1170.4 준수 증명서 확보
6.9 배터리 랙
랙과 배터리 모두 제자리에 고정
7. 결론
적절하게 고정되지 않은 비구조적 바닥 설치형 구성 요소는 건물 거주자에게 큰 안전 위험을 초래할 뿐만 아니라 지진 시 거대한 경제적 손실을 일으킬 수 있습니다.
AS1170.4에 따른 독립형 구성 요소의 내진 준수를 위해 고려해야 할 사항:
- 구성 요소의 본체, 받침대/기둥이 내진 하중을 견딜 수 있도록 설계
- 스프링과 앵커는 내진 하중을 견딜 수 있도록 인증 및 등급 확보
- 설계 단계에서 내진 전문가 참여
설계 단계에서 내진 전문가를 참여시키는 것이 총비용을 줄이는 데 도움이 됩니다.