제8장 [내진설계] 비구조요소와 건물외구조물

8.1.1 개요

대한민국과 같은 중약진 지역에서는 지진 발생 시 보, 기둥, 벽체 등 주구조시스템의 손상이 경미하더라도 비구조요소의 손상으로 인해 인명 피해가 발생하거나 화재 등의 2차 재해로 이어질 수 있다. 비구조요소(nonstructural components)란 건축물을 구성하는 요소 중 구조적 하중을 지지하지 않는 모든 요소를 의미한다.

• FEMA E-74: 건축물을 구성하는 구조재 이외의 모든 요소로 정의한다.
• KDS 41 17 00: 구조물에 영구히 고정된 건축, 기계 및 전기 비구조요소와 그 지지부 및 연결부를 의미한다. 단, 비구조요소의 중량이 구조물 전체 중량의 25% 이상인 경우 '건물외구조물'로 구분한다.

8.1.2 관련 내진 규정

[KDS 41] 1.2 용어의 정의

비구조요소와 관련된 주요 용어 및 설계 기준에 대한 법적 정의를 다룬다.

[KDS 41] 18.1 ~ 18.5 주요 설계 사항

• 설계지진력: 비구조요소에 작용하는 등가정적지진력은 요소의 중요도계수, 가속도 증폭계수, 반응수정계수 등을 고려하여 산정한다.
• 건축/기계/전기 비구조요소: 각 요소의 특성에 맞는 정착 및 지지 상세를 확보해야 하며, 특히 배관 및 전선관은 상대 변위에 유연하게 대응할 수 있도록 설계한다.

[KDS 41] 20. 기능수행 고려사항

지진 발생 후에도 특정 시설(병원, 소방서 등)의 비구조요소가 본래의 기능을 유지할 수 있도록 하는 강화된 기준을 제시한다.

8.1.3 설계 예제

(1) 건축비구조요소: 내부 비구조벽체 및 조적 칸막이벽의 설계 및 내진 보강 사례를 검토한다.

(2) 기계 및 전기 비구조요소: 건물 내 배관시스템의 지지대 및 흔들림 방지 버팀대(Bracing) 설계 과정을 다룬다.

{Q} MEP(기계, 전기, 배관) 시스템의 Staggered Bracing(엇갈림 브레이싱)이란? [LINK]

{Q} 반도체 FAB TMAH 계통 내진 점검 [LINK]

8.2.1 개요

(1) 이 규정이 필요한가?

옥상 기계설비, 탱크, 사일로 등은 일반 건축물과 동적 거동 특성이 다르므로 별도의 설계 기준이 필요하다.

(2) ‘건물과 유사하지 않은 건물외구조물’의 해석법은?

건축물과 결합되지 않고 독립적으로 거동하는 구조물에 대해 밑면전단력 산정 및 동적 해석 절차를 적용한다.

8.2.2 관련 내진 규정

• [KDS 41] 19.1 일반사항: 건물외구조물의 분류 및 하중 조합을 규정한다.
• [KDS 41] 19.3 비강성 건물외구조물: 고유주기가 0.06초를 초과하는 구조물에 대한 상세 설계 규정이다.

8.2.3 설계 예제

실제 프로젝트에서 적용된 옥외 탱크 및 자립형 구조물의 지진응답계수(C_s) 산출 및 밑면전단력(V) 계산 과정을 분석한다.

예: V = C_sW 공식을 활용한 지진하중 산정 사례 (PDF 내용 참조)