건축물에는 지진에 대비하여 많은 설계 기법들이 적용이 됩니다. 그중에 오늘 소개해드릴 시스템은 바로 면진시스템입니다. 말 그대로 진동을 피한다는 의미입니다. 지반 위에 건물을 짓기 때문에 지진을 피한다는 자체가 이해가 안 될 수도 있습니다. 하지만 아주 간단한 원리로 지진을 피할 수 있는 것이 바로 면진시스템입니다.
면진시스템 개요
지진이 오더라도 건물이 흔들리지 않게 하려면 건물을 공중에 띄어두면 됩니다. 물리적으로 불가능하지만 가장 확실한 방법입니다. 면진시스템은 이러한 방법을 이용한 것 입니다. 예를 들어 마찰력이 거의 없는 지반 위에다가 건물을 올리면 마찰력 때문에 미끄럼 운동을 하기 때문에 진동이 전달이 안됩니다. 이러한 방식을 사용한 것이 면진시스템의 개요입니다. 즉 지반과 건물 사이에 미끄럼 운동을 할 수 있도록 매개체를 삽입해두면 면진 구조를 만들 수 있습니다.
면진 구조 상세 구조
예를 들어 고무를 적층을 해서 쌓아둔다면 수평으로 매끄럽게 움직이게 됩니다. 혹은 베어링 장치를 넣어두면 굴러가게 됩니다. 그렇게 되면 지진이 발생하더라도 땅과 분리된듯 효과를 낼 수 있습니다. 실제로 대부분의 건축물에는 면진시스템이 적용이 되어있습니다. 건물 지반에 보면 고무블록이나 고무 베어링을 적층으로 해두어서 방지를 해두었습니다. 이러한 시스템을 통해 진동을 차단할 수 있습니다.
면진시스템의 요구사항
면진시스템을 적용하기 위해서는 여러가지를 고려를 해야 합니다. 각각에 대해서 상세하게 알아보도록 하겠습니다.
- 면진시스템 생애주기 동안 성능저하, 크리프, 온도와 같은 환경조건을 만족
- 면진시스템의 총 설계변위에서 수평력이 총 설계 변위의 50%에서 수평력보다 최소 0.025w 이상의 복원력 특성을 가져야 합니다.
- 풍하중에 횡방향 변위가 허용층간변위 이하로 구속되어야 합니다.
이렇듯 진동에 매우 만능일 것처럼 보이는 면진시스템도 상당한 요구사항들이 많습니다. 건축물에 있어서 면진설계는 필수이므로 시간이 지나더라도 면진 기능을 유지를 해야 합니다. 특히 고무 경우 내 오존성이 부족한 경우 시간이 지날수록 고무가 크랙이 발생하고 면진이 작동이 안 될 수도 있습니다. 따라서 이러한 부분까지 모두 고려를 해야 제대로 된 면진설계가 됩니다.
결론
오늘은 지진에 대비하는 설계 기법 중 하나인 면진에 대해서 알아보았습니다. 지진을 피하는 면진시스템의 이해는 지반과 건축물 사이에 매개체를 넣어서 미끄럼 운동을 하게끔 만드는 것이 핵심입니다.
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