지진에 대한 건축안전 ｜내진설계 기준

지진 하면 흔히 가까이 있는 일본의 지진을 떠올린다.

그러나 우리나라도 지진관측을 시작한 1978년 이래 현재까지 연평균 30회 이상의 지진발생빈도를 보이고 있어 안전지대라고 할 수는 없다.

지진규모와 진도

지진의 크기는 절대적 개념의 ‘규모(Magnitude, 또는 리히터 스케일(Richter scale))’와 상대적 개념의 ‘진도(Seismic Intensity)'가 있다.

예를 들어, 특정 장소에서 감지되는 진동의 세기를 ‘진도’라고 하는데,

‘진도’는 지진으로 인해 땅이나 사람 또는다른 물체들이 흔들리고 파괴되는 정도를 나타내는 등급을 의미하며,

지진을 일으킨 에너지가 처음 방출된 지점인 진앙(震央, Epicenter)과 이를 느끼는 장소의 위치 관계에 따라 달라진다.

반면에 지진으로 방출되는 에너지를 지진계로 측정한 크기를 의미하는 ‘규모’는 소수점 아래 한 자리까지 표시하며,

 M1.0 즉 규모 1.0은 폭약(TNT) 60톤의 힘에 해당되고, 규모가 1.0증가할 때마다 에너지는 30배씩 가중된다

내진설계의 개념

지진은 지구 내부의 에너지가 지표로 나와 땅이 갈라지며 흔들리는 현상으로서 건축물에 하중으로 작용한다.

지진하중2)은 지반운동에 따른 관성력(慣性力)3)으로 건물이 수평 혹은 수직 비정형이거나 비구조요소의 예기치 못한 작용으로 인해

특정 층이나 특정 구조부재에 하중이 집중될 수 있다.

따라서 모든 내진설계 대상 구조물과 그 구성부재는 지진에 견딜 수 있는 일정 강도(强度)가 확보되어야 함은 물론이요,

 지진의 흔들림에 유연하게 대응할 수 있는 연성(延性, Ductility)도 갖출 수 있도록 해야 한다.

1 내진(강성): 지진에 버틸 수 있는 X자형 보강재 <출처: Wikimedia Commons>

2 내진(연성): 지진의 진동을 흡수하는 스프링(damper) <출처: (CC BY-SA) Shustov @Wikimedia Commons>
 

내진설계는 지진 시나 지진이 발생된 후에도 구조물이 안전성을 유지하고 그 기능을 발휘할 수 있도록 설계 시에

 지진하중을 추가로 고려한 설계를 의미하지만,

예상되는 모든 지진에 피해를 입지 않도록 설계하는 것은 아니며, 다음의 세 가지 항목을 목표로 한다.

① 작은 규모 지진: 구조부재 및 비구조부재는 손상받지 않아야 한다.
② 중간 규모 지진: 비구조부재의 손상 허용, 구조부재는 손상받지 않아야 한다.
③ 대규모 지진: 구조부재와 비구조부재의 손상 허용, 구조물 붕괴로 인한 인명 손상은 발생하지 않아야 한다.

건축물의 내진설계 기준