지진과 내진건축

 

1. 들어가며
2020년 1월 일본 도쿄에 출장을 갔던 호텔, 새벽에 방이 흔들림을 느꼈습니다.10분 정도 흔들린 지진이 끝나고, 리모콘을 찾아 방송을 켜보니 아니나 다를까, 지진 속보를 하고 있었습니다. 하지만, 호텔은 조용했습니다.
그리고, 피해도 없었습니다. 이유는 당연하지만, 일본은 전세계에서 가장 내진설계와 건축을 잘하는 나라이고, 규모가 3.0이었지만, 피해가 전혀없었습니다. 

 

2. 내진설계와 건축
역사적으로 봤을때, 우리는 항상 자연의 힘, 지진과 맞닥뜨리기 위해서 도시를 건설해 왔습니다. 지진은 지구상에서 가장 파괴적인 힘 중 하나입니다. 지진으로 인한 지상의 지진파는 건물을 파괴하고, 생명을 앗아가며, 손실과 수리를 위해 엄청난 비용이 발생시키죠.

매년 지구상에 평균 2만 건의 지진이 발생하는데, 그 중 16건은 대형 재난입니다. 2017년 9월 20일, 진도 7.1이 멕시코의 수도를 뒤흔들어 약 230명의 목숨을 앗아갔습니다. 피해의 대부분은 지진 자체 때문이 아니라 지진으로 인한 건물이 붕괴되어 내진 설계와 내진 건축이 필수가 되었습니다.

지난 수십 년 동안 건축가, 건설회사는 지진에 견딜 수 있도록 건물을 더 잘 갖추기 위해 새로운 디자인과 건축 재료를 도입했습니다. 오늘날 내진설계가 어떻게 되어 있는지 알아보죠.

 

내진 건축의 구성

 

1. 기초 내진 건축
 지진에 대응한 건축의 한 가지 방법은 지상 위에 있는 건물의 기초를 "철거"하는 것입니다. 베이스 격리는 부르는 이 공법은 강철, 고무 및 납으로 만들어진 유연한 패드 위에 건물을 짓는 것을 포함합니다. 지진 때 지면이 움직이면 구조 자체가 안정된 상태에서 아이솔레이터가 진동한다. 이는 지진파를 효과적으로 흡수하고 건물을 통과하는 것을 방지하는데 도움이 됩니다.

2. 충격 흡수 건축
자동차에는 쇼크 업소버가 있습니다. 자덩차 사고시 충격을 흡수하는 기술이죠. 지진에 강한 건물을 만들기 위해 자동차에서의 사용과 유사하게, 쇼크 업소버는 충격파의 크기를 줄이고 건물의 감속을 돕는다. 이것은 진동 제어 장치와 진자 댐퍼의 두 가지 공법으로 이루어집니다.

3. 내진 설계

 연구원들은 단지 힘을 대항하는 것 대신에 건물들이 지진으로부터 에너지를 완전히 변화시키고 바꿀 수 있는 방법을 실험하고 있습니다. "내진 투명 망토"라고 불리는 이 혁신은 100개의 동심원 플라스틱과 콘크리트 고리를 만들어 건물 기초 아래 적어도 3피트 아래에 묻는 것을 포함한다.

지진파가 고리로 들어오면서, 그들은 더 쉽게 이동하기 위해 외부 고리로 이동해야 합니다. 그 결과, 그들은 본질적으로 건물에서 떨어져 지상의 판으로 흩어집니다.

4. 내진설계와 전단벽
지진으로 인한 붕괴를 견디기 위해, 건물들은 지진 동안에 그들을 통과하는 힘을 재분배할 필요가 있습니다. 전단벽, 교차교정장치, 다이아프램, 모멘트저항골조는 건물의 보강에 중심입니다.

전단벽은 지진력을 전달하는 데 도움이 되는 유용한 건축 기술입니다. 패널로 만들어진 이 벽들은 건물이 움직이는 동안 그 모양을 유지하는데 도움을 줍니다. 전단벽은 대각선 교차교정기로 지탱되는 경우가 많습니다. 이 강철 빔들은 압착과 장력을 지탱하는 능력을 가지고 있어 압력을 상쇄하고 힘을 기초에 다시 밀어넣는데 도움이 됩니다.

다이아프램은 건물 구조의 중심 부분입니다. 건물의 바닥, 지붕, 그리고 그 위에 놓여진 갑판으로 이루어져 있는 다이아프램은 바닥의 긴장을 제거하고 건물의 수직 구조물에 힘을 가하는 데 도움이 됩니다.

5. 건축 소재의 혁신
내진 건축에서 시멘트, 콘크리트, 알루미늄, 강화유리, 강철등의 건축자제들도 혁신을 진행중입니다. 내진 공법, 내진 건축의 발전이 건축자재의 혁신에 속도를 높였습니다.