비구조 요소의 내진설계 개념 3-1
1.3 비구조요소의 거동 이해
다음은 "변형 민감 구성 요소를 위한 표준 드리프트 한계"( Drift Limits for Deformation Sensitive Components )에 관한 표입니다:
| 구성 요소( Component ) | 성능목표 | |
| 생명 안전성 수준 | 즉시 점유 수준 | |
| 접착된 베니어( Adhered Veneer ) | 0.03 | 0.01 |
| 고정된 베니어( Anchored Veneer ) | 0.02 | 0.01 |
| 비구조적 조적( Nonstructural Masonry ) | 0.02 | 0.01 |
| 조립식 벽 패널( Prefabricated Wall Panels ) | 0.02 | 0.01 |
| 유리 시스템( Glazing Systems ) | 0.02 | 0.01 |
| 무거운 파티션( Heavy Partitions ) | 0.01 | 0.005 |
| 가벼운 파티션( Light Partitions ) | 필요 없음 | 0.01 |
| 내부 베니어( Interior Veneers ) | 0.02 | 0.01 |
이 표는 생명 안전성과 즉시 점유 성능 목표를 만족하기 위해 다양한 유형의 구성 요소가 견딜 수 있는 최대 층간 변위(드리프트) 한계를 나타냅니다.
표 1-4는 FEMA 273 권장사항에 근거하여 각종 구성 요소들이 견딜 수 있는 대략적인 중간 변위치를 요약하고 있습니다. 이 변위치는 구성 요소가 '생명 안전 성능 수준'에서 심각한 손상을 입고, '즉시 거주 성능 수준'에서 중간 정도의 손상을 입는 것을 나타냅니다. 이 변위치는 예상되는 실제값(감소되지 않은 값)입니다.
이러한 변형을 수용하기 위해, 구성 요소나 시스템 내에서 유연한 결합, 미끄러짐 조인트 또는 연성 요소의 변형을 사용할 수 있습니다. 지진 중 상호작용을 피하기 위해서는 구성 요소와 구조부재 및 기타 시스템 간의 근접성을 고려해야 합니다. 배관 시스템과 같은 배분 시스템은 지면 흔들림 동안 지지점 사이에서 흔들릴 수 있으며, 이는 지지 실패를 일으킬 수 있고, 배관 시스템의 경우 내용물의 손실을 야기할 수 있습니다.
또한, 구성 요소 간 상호작용을 방지하기 위해 필요한 분리 거리를 결정해야 합니다. 분리 거리를 결정할 때는 지지 시스템의 변형과 지지점 사이의 구성 요소의 변형 모두를 고려해야 합니다. 예를 들어, 배관 시스템에서는 배관 지지대의 변형과 지지점 사이 배관 자체의 변형을 고려하여 전체 변위를 계산해야 합니다.
게다가, 설계 기준은 종종 각종 비구조적 구성 요소를 개별적으로 다루지만, 구성 요소 간의 상호 관계를 고려해야 합니다. 하나의 구성 요소의 실패가 전체 시스템의 실패로 이어질 수 있습니다. 예를 들어, 지지 실패를 겪은 배관이 중단된 천장 시스템 위로 떨어져 출구 통로로 이어지는 천장 시스템이 무너질 수 있습니다.
또한, 가속도에 민감한 구성 요소는 설계 하중 하에서 움직임을 방지하기 위해 구조물에 고정되거나 지지되어야 합니다. 이러한 구성 요소를 고정하는 방식이 구조 시스템에 부적절하게 영향을 미치지 않도록 주의해야 합니다. 예를 들어, 상당한 강도와 강성을 가진 구성 요소의 기초를 바닥에 고정하고 상단을 상층 바닥에 견고하게 고정하면 구조 시스템의 반응을 의도치 않게 변경할 수 있습니다.
비구조적 구성 요소와 구조 시스템 간의 의도치 않은 상호작용의 예로, 비구조적 조적 분할벽이 전단 벽으로 작용하여 측면 하중의 재분배를 초래할 수 있습니다. 이 상황은 조적 벽과 구조 기둥 사이에 충분한 격리 조인트를 제공하고 벽 상단에 미끄러짐 연결을 제공함으로써 방지할 수 있습니다. 이 연결은 면외 지지를 제공하지만 면내 이동을 허용합니다.
지상이나 지하에 설치된 구성 요소와 시스템은 건물과 유사한 방식으로 지면 진동에 반응합니다. 구성 요소의 동적 특성(질량 및 강성)과 지반 운동의 특성(주파수 내용, 지속 시간 등)이 그들의 반응을 지배합니다. 건물의 상층에 있는 구성 요소의 행동은 구조와 구성 요소의 동적 특성 간의 상호 작용에 의해 복잡해집니다. 비구조적 구성 요소의 질량이 구조물 전체 질량에 비해 큰 경우, 이 장에서 제시된 기술은 매우 신중하게 사용되어야 합니다. 큰 구성 요소는 구조물의 전체 반응에 상당한 영향을 미칠 수 있습니다. 구성 요소와 지지 구조물의 동적 특성에 따라, 그들의 동적 반응이 밀접하게 연결될 수 있습니다. 일반적으로, 구성 요소의 무게가 바닥의 총 사망 중량의 20%를 초과하거나 구조물의 총 중량의 10%를 초과하는 경우, 이 절에서 논의된 절차는 사용되어서는 안 됩니다. 이러한 경우에는 구성 요소와 구조물을 함께 분석해야 하며, 구성 요소와 그 지지대의 유연성을 적절히 표현해야 합니다.
회전 또는 왕복 운동을 하는 기계 구성 요소는 종종 진동 절연 마운트를 사용하여 구조물로부터 분리됩니다. 진동 절연 마운트는 고무-전단, 스프링 또는 공기 쿠션을 사용하여 진동이 구조물로 전달되는 것을 방지할 수 있습니다. 진동 절연 마운트는 구성 요소의 동적 특성을 변화시켜 그 유연성을 증가시킬 수 있습니다. 분리된 구성 요소에 대한 지진 관성력은 증폭됩니다. 부적절하게 설계된 진동 절연 설치는 증가된 동적 및 충격 하중 하에서 실패할 수 있습니다. 진동 절연 마운트는 이러한 영향을 견딜 수 있도록 특별히 설계되어야 합니다. 장비를 지지하는 하우스키핑 패드는 구조적 슬래브와 일체로 주조되거나, 적절하게 보강되고 구조적 슬래브에 다웰로 고정되어야 합니다.
지진을 물리적으로 견디어 내었다고 해서 구성 요소나 시스템의 성능 목표가 충족되었다는 보장은 없습니다. 표 1-1과 1-2에서 언급한 바와 같이, 구성 요소나 시스템은 지진 이후에도 기능을 유지해야 할 수 있으며, 이는 더 높은 성능 목표를 충족하기 위해 필요합니다. 이는 기계 및 전기 구성 요소의 운영 부분에 대한 지진 설계를 요구하며, 이는 동적 시험 또는 분석을 통해 이루어질 수 있습니다. 라이프라인에 의존하는 시스템은 운영 목표를 충족하기 위해 현장 백업 수원, 비상 전력, 폐수 저장 시설이 필요할 수 있습니다.