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건물이 지진규모 얼마까지 견딜 수 있을까요?

스틸하우스(경량철골구조) 분석사례를 소개합니다.



용도 : 단독주택

규모 : 지상2층

연면적 : 164.75㎡ (49.84py)

건폐율 : 40.51%

용적율 : 58.51%

최고높이 : 7.67m


2003년 준공되어 사용중인 건물입니다. 2016년 9월 12일 규모 5.8 경주지진 진앙지 근처인 포항에서 심한 진동을 느낀 건축주께서 건물지진규모분석연구서비스│BMTARS에 분석을 의뢰했습니다.



구조 : 경량철골구조(스틸하우스)

건축주께서 보유중인 '건축도면' 전부를 제공받아 분석에 착수했습니다.



해당 건물은 신축시 별도의 지질조사나 표준관입시험SPT 자료가 없으므로 지반종류는 SD등급으로 기본설정하여 분석합니다.

도면에서 WALL X-BRACING을 확인할 수 없었고, 경량 5 1/2" STEEL STUD 위 OSB 구조합판목재(T=11+9.5)가 분석에 유효한 인자로서 분석대상이 됩니다.



스틸하우스 또는 경량목구조로 지어지는 단독주택 또는 전원주택 등은 수직부재인 STUD나 각목의 휨저항 거동을 크게 기대할 수 없습니다. 상하단 절점을 FIX CONNECTION CONDITION으로 보기 어렵기 때문입니다.

이 경우 지진에 대한 횡력저항은 전단저항을 하는 개체로서의 OSB 구조합판 또는 설치 수평각에 따라 부재 인장력으로 저항하는 WALL X-BRACING에서 크게 부담합니다.



분석 결과는 아래와 같습니다.



건물의 위치를 중심으로 반경 얼마 이내의 진앙거리에서 어떤 규모의 지진까지 견딜 수 있는지 나타내는 결과차트입니다.

OSB구조합판이 수평력에 대한 저항능력을 대부분 발휘합니다. 스틸하우스나 경량목구조는 OSB합판의 두께가 클수록, 그리고 OSB합판 면 테두리에 STUD에 고정하는 파스너 간격이 촘촘할수록 더 큰 저항력을 발휘합니다.

건물의 2층 바닥면은 보통의 철골이나 철근콘크리트구조보다는 상당히 경량인 경량콘크리트가 사용되었지만, 해당 건물의 지붕이 STUD TRUSS FRAME + 지붕면 방수 및 마감+ 실내 천정마감을 고려한 값보다는 유효중량이 크고 층면적도 다소 큰 특징이 반영되어 분석되었습니다.

이 건물은 가장 불리한 조건으로 건물 바로 밑 지하 10km(진원깊이)에서 규모 6.6 이하 지진발생에 대해 인명안전이 가능하고, 구조체에 주요한 손상이 발생되지만, 일부 또는 전체의 붕괴에 대해서는 약간의 여유를 보유합니다. 구조피해가 절박한 붕괴위협은 아니지만, 구조체의 보수·보강 후 재사용이 가능한 수준이 됩니다

그리고 건물 바로 밑 지하 10km에서 규모 6.4 이하 지진발생에 대해 지진 후 즉시거주가 가능하고, 매우 제한적인 구조적 손상은 발생할 수 있고지만, 중력하중과 수평하중에 저항하는 건물 구조시스템 능력이 지진 이후에도 그 이전의 상태와 거의 같은 강도와 강성을 유지합니다.

그러나 이경우 규모 6.4 이상의 지진을 경험한 건물은 강도와 강성의 저하가 발생하여 상기 분석된 능력값은 하향 조정될 것입니다. 건물 주요구조부에 발생한 비틀림, 뒤틀리, 항복 등의 변형 정도를 파악하면 이또한 분석이 가능합니다.

건물에 피해가 있는 것으로 의심된다면, 적법한 자(건축구조기술사 또는 안전진단전문기관)에게 안전진단(구조진단)을 의뢰하여 받은 보고서를 당사에 분석의뢰 참조 자료로 제공하시면 됩니다.

향후 내진보강의 방법은 1층 외부마감 및 OSB판넬을 주의깊게 보강하면서 철거한 후, 적정한 위치 개소에 건축구조기술사의 내진보강설계에 의한 BRACING작업을 하거나, 1층 내외부 마감만 철거한 후, OSB판넬 면 테두리에 파스너를 더 촘촘하게 추가 시공하는 방법 등이 있습니다. 내진보강설계는 해당 지역 건축구조기술사에 전화문의 후 상담하시고, 그때의 내진설계 성과에 대해 건물이 지진규모 얼마에 견디는지를 당사에서 재평가하면 됩니다.  끝.

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BMTARS

건물지진규모분석연구서비스(주)

e-mail : bmtars@nate.com

IN KOREA
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