필자 전공은 건축 계획 전공인 관계로, 구조관련 지식은 건축사 시험 대비용 기본적인 암기 수준을 넘지 못하지만, 필자를 비롯한 우리나라 시민들이 (국내에서) 생전 처음 겪었다고 해도 과언이 아닌 2016년 9월 중순의 지진을 계기로, 구조 및 재해관련 글을 일반인 상식 수준에 불과하지만, 블로그에 적는 계기가 됐다.
이번에는 지진이후에 대다수의 언론 및 일반인들 사이에서 '내진'설계만 언급하는 것을 보고, 지진에 대비하는 구조설계의 세가지 종류와 차이를 간단하게 설명하고자 한다.
아무리 지질학이든 건축구조 관련 전문가라 할지라도 지진의 강도나 발생시기를 예언 한다는 것은 (불안만 가중시키거나 방심만 유발시키는) 어리석은 일이다.
단, 시공자도 사용자도 내진 성능 기준만 충실히 지켜준다면 우리나라에서는 지진에 의한 커다란 문제는 없을 것으로 (개인적으로는) 생각하며, 지진대책에는 다음과 같은 방법들이 있다는 것을 상식적으로 알아둔다면, 개인에 따라 느끼는 불안은 천차만별이므로, 비용을 더 들여서라도 더 안전하기를 원하는 분들에게는 참고가 될 것이다.
비용을 지불하더라도 우리나라에서 이런 부재들의 조달과 시공이 가능한가 여부는 확답을 못하겠다.
그 보다는 내진 보강으로 스스로의 재산을 지키고자 하는 시민, 특히 고령의 나이드신 분들은 정부 보조금 등, 얼마 지나지 않아, 이 때가 돈 벌 기회다 싶어 실적도 기술경험도 없는 악덕 건설시공업자들이 어느 때 보다 활기를 칠 것으로 예상되니, 덮썩 계약하거나 하지말고, 공사비, 보장되는 내진성능에 대한 보증 등 신중하게 비교 검토해보고 공사를 진행하시기 바란다.
일본도 아무것도 모르는 고령자들을 대상으로, 지진피해 등에 대한 막연한 공포심만 키우고, 리폼(리노베이션) 계약 후, 날림공사로 공사비만 챙기는 악덕업자들이 사회 문제화되고 있다.
(기회가 닿으면, 일본내 건축관련 악덕 시공업자들의 사례를 소개하겠다.)
아래 내용은 일본의 일반 구조업체 등의 일반인을 상대로한 상품 홍보, 상식 등을 참고하여 작성하였다.
■■■ 건물 구조 지진대책의 세가지 방법 「내진(耐震)」 「면진(免震)」 「제진(制震)」
◆ 내진(耐震)구조.
지진은 그 규모가 클 경우, 건물의 벽이나 바닥, 기둥 등에 손상을 가해 무너뜨리기도 하는데, 이들 자체를 더욱 튼튼하게 보강하여 무너져 내리는 것을 어느정도 방지하고자 하는 것이 내진구조이다.
지진에 대한 가장 기본적인 대처방법이라고 할 수 있다.
브레이스(brace, 지진력이나 풍압력 등의 수평하중에 의한 변형을 막고자 수직부재 사이에 대각선 방향으로 설치하는 보강부재. 건물전체를 튼튼하게 하기 위해서도 필요하다. 전체 구조의 균형을 계산하면서 비틀림이 발생하지 않도록 배치 보강한다. 다른 것도 마찬가지.), 구조용 합판, 보강 부재 등으로 건물의 수평, 수직 및 접합부분의 강도를 보강해 준다.
<모 아파트 단지(団地) 내진보강. / 九段設計事務所>
<기존 목조주택(일본의 단독주택은 대부분이 목조주택이다.(이유는 코스트가 저렴하기 때문에))의 내진보강 제품. / ㈱ケアンズコーポレーション>
<철근콘크리트조 건물의 내진보강(제품명:AD 브레이스). 일본에 관광을 가 보면, 초등학교, 관공서 등 기존의 오래된 건물에 이와 비슷한 부재로 내진 보강을 한 모습을 자주 보게 된다. / ノナガセ>
<다양한 내진보강 종류/塩浜建設>
◆ 면진(耐震)구조.
면진구조란, 건물과 지면 사이에 <면진장치(적층 고무 베어링, 슬라이딩 베어링)>를 설치하여, 면진장치가 지진의 에너지를 흡수하여, 건물에 흔들림이 직접 전달되지 않도록 하는 구조이다.
실내공간의 흔들림을 최소한으로 억제시키므로 냉장고, 서가, 가전제품 등의 전도에 의해서 부상당하는 것을 방지할 수 있다.
<탄성 슬라이딩 고무 베어링. 고무베어링과 슬라이딩 베어링 기능을 합친 면진구조. 바람이나 소규모 지진 등에 의한 미세한 진동은 고무베어링이 흡수, 대규모 지진 등에 의한 변위가 클 경우에는 슬라이딩 베어링이 대응한다. / ノナガセ>
<강재댐퍼 / 塩浜建設>
<면진층의 위치에 따른 기초면진과 중간층면진/塩浜建設>
- 타케나카 코무텐(竹中工務店)기술연구소의 면진장치 위의 초고강도 콘크리트 가구(架構) 구조 실험 & 액티브매스댐퍼(AMD) 실험동 참고사진
(2016/05/19 - [일본건축(주택외)/기타] - 초저층건축 R-90 타케나카 기술연구소(Takenaka R&D Institute), 타케나카코무텐(竹中工務店), 1993 )
◆ 제진(制震)구조.
건물자체의 지진 에너지 흡수 메카니즘에 의해 지진의 충격력을 흡수하는 구조.
건물의 흔들림을 억제하고, 구조체의 손상을 저감할 수 있으므로 반복되는 지진에 유효하다. 대규모 건축물에 채용되는 경우가 많았으나, 최근에는 단독주택에의 효과도 검증되어, 많이 채용하고 있는 추세이다. 면진에 비해서 상대적으로 코스트가 적게든다.
1층의 벽에 설치한 댐퍼(스프링이나 고무와 같은 탄성체) 등의 제진장치로 건물내에 전달되는 지진 에너지를 흡수.
기초, 토대 등이 흔들리더라도, 2층 이상의 진동을 억제할 수 있다.
기둥이나 보의 접합부분에의 부담이 적은 것이 특징이다.
에너지 입력 유무에 따라 동력원(動力源)을 필요로 하지 않는 패시브 제진, 중간의 세미 패시브, 동력원을 필요로 하는 액티브 제진 등으로, 제진장치의 설치 장소에 따라서 분산형과 집중형으로 대별할 수 있다.
<패시브 제진. 댐퍼등이 수층의 철골보 등에 장착되어있다./塩浜工業>
<액티브 제진. 건물 정상부에 설치한 제진장치 및 지하의 제어요 컴퓨터, 센서 등으로 구성되어있다./塩浜工業>
<브레이스형 유압식제진댐퍼에 의한 개수사례. / センクシア㈱>
- 선샤인60에 채용된 장주기지진(長周期地震) 진동 대책용 댐퍼.
2016/05/17 - [memo/여행팁tip ] - 도쿄여행팁(가볼만한 곳) 이케부쿠로 선샤인시티(sunshinecity)60 전망대
- 메이지 야스다 생명빌딩 공사중 패시브 유압식 간주형(間柱型) 제진댐퍼 모습.
2016/05/19 - [일본건축(주택외)/업무시설] - 메이지야스다생명빌딩(마루노우치 마이플라자),Marunouchi My Plaza), 미쯔비시 지쇼(三菱地所), 2004
■ 사례1. 아오키아스나로 건설(青木あすなろ建設 /https://www.aaconst.co.jp)의 제진 브레이스에 의한 민간 공동주택(맨션, 크라운 하이츠) 내진보강 ■
다음은 니혼케자이신문(2011.7.27)의 기사내용을 요약 가필한 것이다.
내진보강 공사를 한 직후에 311동일본 대지진을 경험한, 도쿄도 에도가와구에 있는 크라운 하이츠의 한 주민은 가슴을 쓸어내리며 정말 다행이었다고 술회했다.
<JR을 타고 나리타 공항에서 도쿄를 가는 도중에 도쿄역을 도착하기 몇 정거장 전에 전철안에서도 볼 수 있는 크라운 하이츠 / googlemap>
1973년에 건설된 9층높이의 분양 맨션인 크라운 하이츠(주호수 34, 1~5층: 철골철근콘크리트조, 1,2층은 임대사무소와 주차장, 3층이상은 편복도형 아파트)는 2011년 2월말에 제진 브레이스를 이용한 내진보강공사를 완료했다.
1~2층은 재래공법(철골프레임 일체형 브레이스와 RC내진벽 추가)에 의한 내진보강을, 3층 이상에는 제진 브레이스에 의한 보강 및 계단실 부분의 벽을 보강시공했다.(아래 단면도 및 평면도 참고)
<크라운 하이츠 단면도/青木あすなろ建設>
<크라운 하이츠 기준층 평면도/青木あすなろ建設>
보강 부재는 외부장착이었기 때문에, 아파트 주민은 공사기간 중에 이사할 필요 없이 계속 거주가능하였다.
브레이스의 단부에 삽입한 마찰댐퍼 덕에 강관의 직경을 가늘게(190.7mm)하는 것이 가능, 주거시설로서 필요한 채광이나 통풍에의 영향을 적게했다.
브레이스가 설치된 주호는 전 34호중 21호인데, 자신의 거실에서 브레이스가 보이는 편이 심리적으로 안심감을 주는지, (내진성능은 동일함에도) 전망의 방해에 의한 불평 보다는 브레이스가 설치되길 바라는 주민이 더 많았다.
공사기간은 7개월(2010년 8월~2011년 2월말).
공사비용에 관한 자세한 얘기는 없지만, 장기수선금(長期修繕金), 수선적림금(修繕積立金)등을 사용하고 지진대책용 보강사업은 정부 보조금(조성금 또는 고정재산세 등과 같은 세경감 등)도 있지 않았을까 싶으며, 부족한 분은 (비용보다 자기 목숨이 중요하기 때문이기도 하고, 이런 구조보강은 부담한 만큼 재산가치도 높혔을 것이다.)주민들이 갹출해서 부담할 수준이지 않았을까 싶다.
2016/10/03 - [■건축생산] - 지진 대책관련 일본 자치단체의 내진진단 보조금제도 및 주의해야할 건축물
그러니까 자신은 이사갈꺼라는 이상한 생각으로 체납하지 말고, 액수의 타당성 및 투명하게 적립, 사용, 운영되고 있는지 아파트 주민들 스스로의 감시및 관심이 필요하다.
<보강 전 외관. 발코니가 주호마다 분리되어있다./青木あすなろ建設>
<보강 후 외관/青木あすなろ建設>
<내진보강 공사 사례 동영상/青木あすなろ建設>
■ 사례2. 후쿠오카 큐슈지역 최고층 아파트(맨션) 『큐슈 아이타워(九州 I TOWER) 』 홍보 웹페이지에서 일반인 대상 구조 안전 홍보 ■
건축제원 |
|
건물명 |
아이타워(I TOWER) |
소재지 |
후쿠오카현 후쿠오카시 히가시구(福岡県福岡市東区) |
| 시공 | 다케나카 코무텐 큐슈지점(竹中工務店九州支店) |
| 설계 | 다케나카 코무텐 큐슈 일급건축사무소(竹中工務店九州一級建築事務所) |
총호수 |
285호 |
부지면적 |
7,484.36㎡ |
| 건축면적 | 3,298.36㎡ |
| 연면적 | 37,067.41㎡ |
| 건폐율/용적율 | 60%/300%(종합설계제도 완화적용) |
구조/층수 |
철근콘크리트조 일부 철골조 / 지상45층 |
준공 |
2016 |
용도지역 |
제2종주거지역 |
가격대 |
2,490만엔~4,610만엔 ( 가장많은 호수:3,000만엔대) |
전유면적 |
58.73㎡~107.80㎡ |
| 발코니 | 5.66㎡~13.00㎡ |
| 평면구성 | 2LDK~4LDK |
<1층 배치평면도>
<A타입(3LDK+N+2WIC+SIC), 전84.39㎡+발8.00㎡)평면>
1. 기본구조 |
※ 아파트 등, 주거시설의 성능에 대해서 제3자의 주택성능기관이 소비자가 알기 쉽게 등급을 매기는 제도이다.
평가서 종류는 설계에 관한 「설계주택성능평가서」, 시공에 관한 「건설주택성능평가서」가 있다.
주택성능평가항목 |
|
구조 안정에 관한 사항. |
화재시 안전에 관한 사항. |
열화 경감에 관한 사항. |
유지관리 등에 관한 사항. |
온열환경에 관한 사항. |
공기환경에 관한 사항. |
빛, 시각환경에 관한 사항. |
노인배려 등에 관한 사항. |
방범에 관한 사항. |
|
- 단단한 지반까지의 말뚝시공.
N값 50이상(액상화현상 블로그 글 참조) 지반의 지지층까지 기초말뚝 21본(주택동)을 타설했다고 홍보.
- 면진구조 채용.
또한 바람에 의한 영향으로 면진층이 움직이는 것을 상쇄하고자, 감쇄장치(패시브록댐퍼)도 같이 설치하였다고 홍보.
- 액상화대책 공법 채용.
지반 속에 개량지반을 격자상으로 연속배치하는 「TOFT공법」(일본건축학회상수상)을 채택했다고 홍보.
- 구조 구체부의 콘크리트 내구성 강화.
주요 구조부의 구체(기둥, 보, 바닥 등)의 콘크리트 설계기준강도를 일반 아파트보다 1.25배~3배 강한 콘크리트를 사용했다고 홍보.
- 이중배근에 의한 구조강도 강화.
내력벽의 철근을 이중으로 배근하여 내구성을 강화시켰다고 홍보.
- 용접폐쇄형 띄근으로 내진성 강화.
주요기둥에는 띄근 접속부를 용접시키는 용접폐쇄형 띄근을 채용, 지진시의 주근이 밖으로 휘어지는 것을 억제하여 콘크리트의 구속력을 강화했다고 홍보.
- 공공기관 인증.
국토교통성 장관이 구조, 성능 등을 인증한 초고층 아파트(맨션)이라고 홍보.
22. 재해대책장비 |
- 엘리베이터 안전장치.
엘리베이터 운전 중에 지진관제장치가 일정 수치 이상을 감지하면, 가장 가까운 층에 자동으로 정지.
또한, 정전시에는 일단 정지한 후, 가장 가가운 층에 자동정지.
(비상시에는 엘리베이터 내부에 정전등이 점등, 인터폰 사용이 가능하여 외부와 연락가능) 르 홍보.
- 지진 대책용 (현관)도어틀 채택.
지진발생시에 현관문틀이 휘어져도 틀과 현관문과의 틈을 크게하여, 문을 쉽게 열고 피난할 수 있도록 하였다고 홍보.
- 건식 내화 차음벽 시공.
주호간 벽에는 내화성능 및 차음성능을 고려한 150mm두께의 건식내화차음벽(乾式耐火遮音壁)을 채용했다고 홍보.
- 화재감지기, 스프링 쿨러 및 가스누수탐지기 설치.
화재발생시, 주호 인터폰을 통하여 실내외에 경고, 경비회사에 자동으로 통보.
9층 이상의 주호에는 스프링쿨러 설치.
가스누설시에도 동일.
- 가스렌지 타이머, 가스자동차단, 과열방지 장치 설치.
- 방재용 비상용품 비축.
<주동 2층에 있는 방재창고>
음료수, 비상식품, 간이 화장실, 전지, 구급약, 장갑, 헬멧, 들것, 발전기 등 비상용품 비축.
- 비상시 취사용 벤치 설치.
비상시 취사할 수 있는 벤치를 부지 내에설치.
- 비상용 발전기 설치.
지진 등의 발생에 의해 정전시, 엘리베이터, 급배수 펌프 등에 일정시간 전력공급.
- 헬기 이착륙장 설치.
- 등등..
◆◆◆ 이쑤시개 구조물 내진 콘테스트(2010년, 소죠 대학(崇城大学) 공학부 건축학과) ◆◆◆
◆◆◆ 스파게티 브릿지 콘테스트 ( 스페인 알 칼라 대학(University of Alcalá, 스페인 ,마드리드) 건축학과) ◆◆◆
'■건축생산' 카테고리의 다른 글
| 8번째(2018년도판) 도쿄도 지진 위험도맵 발표 (0) | 2018.02.16 |
|---|---|
| 지진 대책관련 일본 자치단체의 내진진단 보조금제도 및 주의해야할 건축물 (0) | 2016.10.03 |
| 지진에 의한 액상화현상과 위험도 지도 (0) | 2016.09.25 |
| 일본 지방자치단체의 지진 홍수 등 재난 방재대책 (0) | 2016.09.22 |
| 우리나라에서의 지진 (0) | 2016.09.12 |
