1.2 성능 목표
지진 설계의 기본 목적은 적절한 안전 수준을 제공하여 지진 위험도와 해당 구성 요소 또는 시스템의 중요성에 알맞은 보호를 확보하는 것입니다. 이 기본 안전 수준은 사람들이 생명을 위협받는 부상이나 사망으로부터 보호하지만, 더 높은 성능 수준에서는 손상을 제한하거나 기능 상실을 방지할 수 있습니다. FEMA 274의 표 13-1과 13-2는 건축, 기계, 전기, 배관 시스템 및 구성 요소의 다양한 성능 목표에서의 손상 상태를 설명하며, 이는 설계 지진 후 구성 요소나 시스템의 상태를 나타냅니다.
새로운 건축물의 경우, 최소 설계 목표는 '생명 안전'이 되어야 합니다. 이 성능 목표로 지어진 비구조적 구성 요소와 시스템은 생명에 큰 위협이 되지 않지만, 강한 지진 후 건물이 수리를 위해 문을 닫을 수 있습니다. 낙하 위험을 제거하는 데 중점을 두고 있지만, 강한 지진 후에는 비구조적 요소가 기능하지 않거나 수리할 수 없을 수 있습니다. 병원, 경찰서, 소방서 및 긴급 지휘 센터와 같은 필수 시설은 즉시 사용 가능하거나 운영 가능한 성능 목표를 충족하도록 설계될 수 있습니다. 이러한 성능 목표로 설계된 구조물은 지진 중이나 직후에 기능할 것으로 기대됩니다. 생명선 서비스(전기, 수도, 하수 등 공공 유틸리티)의 중단은 즉시 사용 가능한 목표로 설계된 건물의 기능을 방해할 수 있습니다. 운영 가능한 성능 목표로 설계된 구조물은 일반적으로 독립적이거나 백업 생명선 시스템을 갖추고 있으며, 공공 유틸리티에 의존하지 않습니다. 기존 구조물을 개선할 때 재정적 또는 물리적 제약으로 인해 설계자가 '위험 감소' 성능 수준을 선택할 수 있으며, 이는 '생명 안전' 목표보다 약간 낮은 목표입니다.
비구조적 구성 요소에 대한 승인 기준은 실패의 결과와 원하는 성능 수준에 따라 다릅니다. 예를 들어, 고정 실패가 시스템의 붕괴로 이어지지 않는 경우 수도관 시스템이 '생명 안전'에 대한 승인 기준을 충족할 수 있습니다. 동일한 설치가 파이프 시스템에 누수가 발생하여 시스템을 사용할 수 없게 만들 경우 '즉시 사용 가능' 기준을 충족하지 못할 수 있습니다. 상당량의 위험 물질을 포함하는 구성 요소나 시스템은 유출이 재앙적인 결과를 초래할 수 있기 때문에 특별한 주의가 필요합니다.
현재 건축 규정은 간접적으로 성능 목표를 접근합니다. 최소 규정에 따라 건축된 건물은 '생명 안전' 목표를 충족할 것으로 예상됩니다. 필수 시설은 더 엄격한 기준으로 설계됩니다. 구성 요소의 고정은 더 높은 힘 수준으로 설계되며, 더 많은 범위의 구성 요소가 고정 및 지지 요구 사항의 대상이 될 수 있습니다. 그러나 필수 시설에 대한 원하는 성능 목표는 때때로 불분명하며, 규정과 성능 목표 간의 관계가 정의되어 있지 않을 수 있습니다. 비구조적 구성 요소의 지진 설계는 잠재적 손실과 피해 완화 조치의 비용 사이의 균형을 맞추는 것입니다. 많은 경우, 구성 요소를 바닥이나 벽에 단순히 고정함으로써 상당한 피해를 방지할 수 있으며, 비용도 거의 들지 않습니다. 그러나 일부 구성 요소에서 손상을 낮은 수준으로 제한하는 것은 매우 비쌀 수 있습니다. 필수 시설을 제외하고는 경제성이 설계 성능 목표의 선택을 결정해야 합니다. 경제 분석은 지진 피해의 직접적인 비용뿐만 아니라 사업 중단과 같은 간접 손실도 고려해야 합니다.
| 구성 요소 |
위험 감소 수준 | 생명안전 수준 | 즉시 점용 수준 | 운영 수준 |
| 외벽 클래딩 | 연결부와 클래딩에 심각한 손상. 많은 패널들이 풀려남. | 연결부에 심한 변형. 분포된 균열, 휨, 압축 및 벗겨짐. 클래딩 일부가 부서짐, 그러나 패널들은 떨어지지 않음. | 연결부가 소실; 클래딩에 미세 균열(< 1/16인치 너비) 또는 휨 발생. | 연결부가 소실; 클래딩에 미세 균열(< 1/16인치 너비) 또는 휨 발생. |
| 유리창 | 일반적으로 깨진 유리와 틀이 변형. 광범위한 낙하 위험. | 광범위하게 깨진 유리; 소량의 깨진 유리. | 깨진 패널이 있으나 파손되지 않음. | 깨진 패널이 있으나 파손되지 않음. |
| 파티션 | 심한 래킹과 많은 경우 손상. | 분포된 손상; 일부 영역에서 심각한 균열, 압축 및 래킹 발생. | 개구부에서 약 1/16인치 너비로 균열. 모서리에서 소소한 압축 및 균열 발생. | 개구부에서 약 1/16인치 너비로 균열. 모서리에서 소소한 압축 및 균열 발생. |
| 천장 | 대부분의 천장 손상. 경량 천장이 떨어짐. 하드 천장에서 심한 균열 발생. | 심각한 손상. 떨어진 경량 천장 타일. 하드 천장에서 중등도의 균열 발생. | 소소한 손상. 일부 경량 천장 타일 방해. 몇 개의 패널 떨어짐. 하드 천장에서 소소한 균열 발생. | 일반적으로 무시할 수 있는 손상. 일부 경량 천장 패널 탈착 또는 하드 천장 균열 발생. |
| 파라펫 및 장식물 | 심각한 손상; 일부는 비거주 영역에 떨어짐. | 심각한 손상; 일부는 비거주 영역에 떨어짐. | 소소한 손상. | 소소한 손상. |
| 캐노피 & 마르퀴 | 심한 변형. | 중등도의 변형. | 소소한 손상. | 소소한 손상. |
| 굴뚝 & 스택 | 심각한 손상. 붕괴 없음. | 심각한 손상. 붕괴 없음. | 소소한 균열. | 무시할 수 있는 손상. |
| 계단 & 화재 탈출구 | 심한 래킹. 사용 불가. | 슬랩에서 일부 래킹과 균열, 사용 가능. | 소소한 손상. | 무시할 수 있는 손상. |
| 조명 기구 | 심각한 손상. 낙하 위험 발생. | 많은 조명 기구 파손. 무거운 조명 기구(> 20파운드)에서는 일반적으로 낙하 위험이 방지됨. | 소소한 손상. 일부 펜던트 조명이 깨짐. | 무시할 수 있는 손상. |
| 문 | 분포된 손상. 많은 문이 고장 나고 막힘. | 분포된 손상. 일부 문이 고장 나고 막힘. | 소소한 손상. 문이 작동함. | 소소한 손상. 문이 작동함. |
이 표는 건물의 비구조적 구성요소에 대한 다양한 비구조적 성능 수준과 지진 발생 후 예상되는 손상 상태를 나타냅니다. 비구조적 성능 수준에는 "위험 감소", "생명안전", "즉시 점용", "운영"의 네 가지 범주가 있으며, 각 구성요소가 각 성능 수준에서 어떤 상태를 보일지 설명하고 있습니다.
| 시스템/ 구성 요소 |
위험 감소 수준 | 생명안전 수준 | 즉각 점용 수준 | 운영 수준 |
| 엘리베이터 | 서비스 중단; 밸런스 추 탈선. | 서비스 중단; 밸런스 추가 탈출하지 않음. | 전원이 연결되면 운영 가능; 시작할 수 있음. | 엘리베이터 운영. |
| HVAC 장비 | 대부분 작동하지 않음; 많은 장비가 미끄러지거나 뒤집힘; 일부 천장 단위 낙하. | 장비가 지지대에서 이동, 덕트, 파이프, 전선 등이 파손되지만 낙하지 않음. | 장비가 안전하며 전원과 필요한 다른 유틸리티가 있을 때 대부분 작동. | 사소한 손상 없음. |
| 덕트 | 장비와 셔터에서 덕트가 분리됨; 일부 지지대 실패; 일부 덕트가 낙하. | 조인트에서 소소한 손상, 일부 누수. 일부 지지대가 손상되었지만 시스템은 여전히 천장에 매달림. | 조인트에서 사소한 손상이 있지만 덕트는 사용 가능 상태로 남아있음. | 사소한 손상 없음. |
| 파이프 | 일부 라인이 파열됨. 일부 지지대가 실패함. 일부 파이프가 낙하. | 조인트에서 소소한 손상, 일부 누수. 일부 지지대가 손상되었지만 시스템은 여전히 천장에 매달림. | 몇몇 조인트에서 사소한 누수가 발생. | 사소한 손상 없음. |
| 스프링클러 시스템 | 많은 스프링클러 헤드가 떨어지는 천장에 의해 손상. 커플링에서 누수 발생. 일부 분기 라인 실패. | 천장이 흔들리면서 일부 스프링클러 헤드가 손상. 일부 커플링에서 누수 발생. | 몇몇 헤드나 파이프 조인트에서 사소한 누수가 발생. 시스템은 작동 상태 유지. | 사소한 손상 없음. |
| 화재 경보 시스템 | 천장에 장착된 센서가 손상됨. 시스템이 기능하지 않음. | 기능하지 않을 수 있음. | 시스템이 기능함. | 시스템이 기능함. |
| 비상 조명 | 일부 조명이 떨어짐. 전원이 연결되지 않을 수 있음. | 시스템이 기능함. | 시스템이 기능함. | 시스템이 기능함. |
| 전기 분배 장비 | 장비가 미끄러지거나 뒤집혀 전선이 찢어짐. UPS 시스템 단락. 디젤 발전기가 작동하지 않음. | 지지대에서 이동할 수 있으며 작동하지 않을 수 있음. 비상 전원을 시작하기 위해 제공된 발전기; 공공 서비스 손실. | 장비가 안전하고 일반적으로 작동함. 비상 발전기 시작 가능, 하지만 모든 전력 요구사항에 충분하지 않을 수 있음. | 장비가 기능함. 필요한 경우 비상 전력 제공. |
| 배관 | 일부 설비가 깨짐; 라인이 파손되어 주 배관이 소스에서 중단됨. | 일부 설비가 깨지고 라인이 파손되어 주 배관이 소스에서 중단됨. | 설비와 라인은 사용 가능; 그러나 공공 서비스는 제공되지 않을 수 있음. | 시스템이 기능함. 필요한 경우 현장에서 물 공급 제공. |
위의 표는 아키텍처 구성요소와 기계, 전기, 배관 시스템/구성요소에 대한 비구조적 성능 수준과 지진 발생 후의 예상 손상 상태를 설명합니다.