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초고층 건물의 수평변위 발생에는 여러 원인이 있다.

수평변위 발생에는 외부요인과 내부요인으로 나눌수 있다.
외부요인은 강풍, 지진 등 자연적 요인이 대부분이고, 비행기 충돌로도 발생할 수 있다.
내부요인은 사용자 활동에 의한 공진현상(예 : 서울 테크노마트), 부실시공, 불법구조변경 등 인위적 요인이 대부분이고, , 지반부등침하로도 발생할 수 있는데, 지반부등침하도 구조설계시 충분히 고려하여 설계하기 때문에 파일을 도면대로 시공하지 않는 경우에 발생(예: 아산 오피스텔)하므로 인위적 요인이라 할 수 있다.

수평변위 발생 후 복원 여부에 따라서도 원인을 추정할 수 있다.
변위 발생 후 원래 형상으로 탄성적으로 복원되는 흘들림은 바람, 지진, 진동기계나 사용자활동에 의한 공진현상일 가능성이 높다.

원래 형상으로 복원되지 못하는 소성적 영구변형은 부실시공, 불법구조변경, 지반부등침하, 비행기 충돌에 의한 현상일 가능성이 높다.
초고층인 경우 지상에서는 못 느끼지만 상층부에서 부는 강한 기류(바람)로 흔들림이 종종 발생한다. 다만 사용자가 불편이나 불안을 느끼지 못하거나 최소한으로 하기 위한 가이드라인 최대허용수평변위는 국제적으로 높이의 1/500으로 통용하여 제한된다.

이 그림은 Shenzhen SEG Plaza와 관련 없음 


2021년 5월 18일 발생한 Shenzhen SEG Plaza의 흔들림은, 영구변형이 없고 지진발생 관측도 없다고 했으니 원인은 바람 또는 공진으로 좁혀진다. 매입형원형강관합성기둥(CFST : circular concrete-filled steel tube column) 사용특성 등을 고려하면, 사용자 활동에 의한 공진현상이기 보다는 더 큰 주기적이고 물리적 충격이 원인일 가능성이 높다.

 

Shenzhen SEG Plaza 흔들림 원인이 Active TMD의 error action일 수 있겠다는 생각이 든다.

TMD(turned mass damper) 제진장치는 능동형, 준능동형, 하이브리드형(능동형+수동형), 수동형 등 4가지로 분류하고, 통상 건물 전체 유효중량의 1%정도의 무거운 질량체를 건물 최상부층에 설치하여 강풍이나 지진시 건물 수평변위를 줄이는 역할을 한다.

Shenzhen SEG Plaza 제진장치로 TMD가 설치되어 있다면 능동형일 가능성이 있다. 센서부에서 미세한 진동을 지진발생으로 잘못 감지하여 제어부에 과신호로 제공하였거나, 센서부에서 정상적으로 제공된 정보를 제어부에서 오류해석하여 질량체가 가동되도록 했을 가능성이 있다. 또는 정기점검시 제어부를 잘못 조작했을 가능성도 배제할 수 없다.

이는 추정일 뿐이고, 중국 건축구조기술사들의 긴급안전진단 결과를 기대해본다.

댓글
  • 프로필사진 中国结构工程师 如果那个建筑没有TMD的话,原因是什么? 2021.05.20 10:31
  • 프로필사진 BMTARS 건물에 TMD 제진장치가 없다면, 그다음으로 가능성이 높은 것은 2가지라고 생각됩니다. 첫째는 건물 고유주기와 동조되는 어떤 진동기계 작동에 의한 공진, 둘째는 상층부에 건물 고유주기와 동조되는 바람에 의한 공진입니다. 2021.05.20 11:19 신고
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