비구조 요소의 내진설계 개념 3

1.3 비구조요소의 거동 이해

비구조적 구성 요소는 그들의 반응이 변형이나 가속도에 얼마나 민감한지에 따라 분류됩니다. 지지 구조의 변형—주로 층간 이동에 의해 측정됩니다—에 의해 구성 요소의 성능이 좌우되면 그것은 변형 민감한 구성 요소로 간주됩니다. 예를 들어, 바닥에서 바닥으로 이어지는 파티션, 커튼 월, 배관 시스템 등이 이에 해당합니다. 이들은 구조에 고정되어 있고 층간 이동으로 인한 손상에 취약하기 때문에 변형에 민감합니다.

 

반면에, 구성 요소가 층간 변위로 인한 손상에 취약하지 않을 경우, 예를 들어 구조의 바닥에 고정된 기계 장치처럼, 그 구성 요소는 가속도에 민감하다고 합니다. 가속도에 민감한 구성 요소들은 고정이나 브레이싱이 부적절할 경우 이동하거나 넘어질 위험이 있습니다. 일반적으로 건축 규정에 의한 설계 힘은 가속도에 민감한 구성 요소들이 이동하거나 넘어지거나 무너지는 것을 방지하기에 충분합니다. 물론 많은 구성 요소들이 변형과 가속도 양쪽에 모두 민감할 수 있으나, 주된 행동 양상을 일반적으로 식별할 수 있습니다. FEMA 274에서 인용한 표 1-3는 비구조적 구성 요소들이 가속도에 민감한지, 아니면 변형에 민감한지를 구분해 보여줍니다.

 

변형에 민감한 구성 요소들의 효과적인 내진 성능은 두 가지 방법으로 달성할 수 있습니다: 건물 구조의 층간 변위를 제한하거나, 구성 요소나 시스템이 예상되는 측면 변위에 대해 손상 없이 유연하게 대처할 수 있도록 설계합니다. 더 높은 구조적 성능 목표를 가진 경우, 변형에 민감한 구성 요소에 대한 변위 한계가 주요 측면 힘 저항 시스템의 설계를 지배할 수 있습니다. 주 구조물의 측면 변위 효과를 고려하는 것뿐만 아니라, 구성 요소들이 지진 중에 서로 충돌하는 일이 없도록 주의를 기울여야 합니다. 지진에서 구성 요소 간 충돌은 종종 광범위한 손상을 야기했습니다. 유연하게 지지된 장비와 시스템 사이에 적절한 여유 공간을 두어 상호 작용을 방지하고, 강성이 있는 구성 요소나 브레이싱된 구성 요소와 유연하게 장착된 구성 요소 사이에 유연한 결합을 제공해야 합니다. 마지막으로, 변위에 민감한 구성 요소와 연결 부분은 지진 중 발생하는 그들 자신의 관성 힘을 견딜 수 있도록 설계되어야 합니다.

Component		Sensitivity
		Acc.	Def.
A. Architectural
1.	Exterior Skin
	Adhered Veneer	S	P
	Anchored Veneer	S	P
	Glass Blocks	S	P
	Prefabricated Panels	S	P
	Glazing Systems	S	P
2.	Partitions
	Heavy	S	P
	Light	S	P
3.	Interior Veneers
	Stone, Including Marble	S	P
	Ceramic Tile	S	P
4.	Ceilings
	a. Directly Applied to Structure	P
	b. Dropped, Furred, Gypsum Board	P
	c. Suspended Lath and Plaster	S	P
	d. Suspended Integrated Ceiling	S	P
5.	Parapets and Appendages	P
6.	Canopies and Marquees	P
7.	Chimneys and Stacks	P
8.	Stairs	P	S
Acc. = Acceleration-Sensitive   P = Primary Response Def. = Deformation-Sensitive   S = Secondary Response

 

다음은 건축 요소에 대한 지진 반응 민감성을 분류한 내용입니다. 각 요소는 가속도 민감성과 변형 민감성으로 나뉘며, 이는 해당 요소가 지진 시 받는 힘의 종류에 따라 다르게 반응함을 나타냅니다.

1. 외장재:
   • 부착된 베니어, 고정된 베니어, 유리 블록, 조립식 패널, 그리고 유리 시스템은 모두 변형에 민감하며 주로 가속도에 의한 피해를 받습니다.
2. 파티션:
   • 무거운 파티션과 가벼운 파티션은 모두 변형에 민감하며 가속도에 의해 피해를 받을 수 있습니다.
3. 내부 베니어:
   • 대리석을 포함한 돌과 세라믹 타일은 변형에 민감하며, 가속도에 의한 영향을 받습니다.
4. 천장:
   • 구조물에 직접 부착된 천장과 드롭된 석고 보드 천장은 주로 가속도에 의해 영향을 받습니다. 반면, 매달린 석고 천장과 통합된 매달린 천장은 변형과 가속도에 모두 민감합니다.
5. 난간과 장식물, 차양과 광고판, 굴뚝과 스택:
   • 이 구성 요소들은 주로 가속도에 의해 영향을 받으며, 지진 시 피해를 입을 가능성이 높습니다.
6. 계단:
   • 계단은 변형과 가속도 모두에 민감하며, 이는 계단이 지진 시 사용 가능성에 중요한 영향을 미칠 수 있음을 의미합니다.

이 분류는 건축 요소들이 지진 중 어떻게 반응할지 예측하는 데 중요한 정보를 제공하며, 각 요소의 설계와 설치 과정에서 고려해야 할 사항들을 명시합니다.

 

Component		Sensitivity
		Acc.	Def.
B. Mechanical Equipment
1.	Mechanical Equipment
	Boilers and Furnaces	P
	General Mfg. And Process Machinery	P
	HVAC Equipment, Vibration Isolated	P
	HVAC Equipment. Non vibration Isolated	P
	HVAC Equipment, Mounted In-line with Ductwork	P
2.	Storage Vessels and Water Heaters
	Structural Supported Vessels (Category 1)	P
	Flat Bottom Vessels (Category 2)	P
3.	Pressure Piping	P	S
4.	Fire Suppression Piping	P	S
5.	Fluid Piping, not Fire Suppression
	Hazardous Materials)	P	S
	Non hazardous Materials	P	S
6.	Ductwork	P	S
Acc. = Acceleration-Sensitive   P = Primary Response Def. = Deformation-Sensitive   S = Secondary Response

 

다음은 기계 설비에 대한 지진 반응 민감성을 분류한 내용입니다. 각 설비는 가속도에 민감한 것으로 분류되며, 이는 설비가 지진 중 흔들림에 의해 이동하거나 전복될 위험이 있음을 의미합니다. 일부 설비는 변형 민감성도 가지고 있어, 구조적 변형에 의해 피해를 받을 수 있습니다.

1. 기계 설비:
   • 보일러와 화로, 일반 제조 및 공정 기계, 진동 분리된 HVAC 장비, 진동 분리되지 않은 HVAC 장비, 덕트워크와 직선으로 설치된 HVAC 장비는 모두 가속도에 민감합니다.
2. 저장 용기 및 온수기:
   • 구조적으로 지지되는 용기(1등급)와 평평한 바닥을 가진 용기(2등급) 역시 가속도에 민감합니다.
3. 압력 배관:
   • 압력 배관은 가속도에 주로 민감하며, 일부 변형에도 민감할 수 있습니다.
4. 소방 배관:
   • 소방 배관은 가속도에 민감하며, 변형에도 일부 민감합니다.
5. 소방이 아닌 유체 배관:
   • 유해 물질을 포함하는 배관과 비유해 물질을 포함하는 배관은 가속도에 주로 민감하며, 변형에도 민감할 수 있습니다.
6. 덕트워크:
   • 덕트워크는 가속도에 주로 민감하며, 변형에도 민감할 수 있습니다.

이 분류는 기계 설비들이 지진 중 어떻게 반응할지 예측하는 데 중요한 정보를 제공하며, 각 설비의 설계와 설치 과정에서 고려해야 할 사항들을 명시합니다.