비구조요소 내진설계

정의

비구조요소 내진설계는 주구조체가 아닌 천장, 칸막이벽, 설비가 지진에 떨어지거나 넘어지지 않도록 설계하는 것이다.

구조체가 버텨도 비구조요소가 떨어지면 인명과 피난로에 직접 피해가 생긴다.

그래서 설계지진력을 구하고 행거와 앵커로 정착 체계를 확보한다.

구성요소와 원리

비구조요소는 종류마다 역할이 다르다. 천장, 칸막이벽, 설비, 기계·전기 기기로 나눠 본다.

설계의 핵심은 수평설계지진력 F_p를 구해 그 힘을 주변 구조체까지 전달하는 것이다.

설계지진력은 요소 중량과 증폭계수, 설계스펙트럼 가속도에 비례한다.

등가정적하중 산정식

등가정적법은 동적 해석 없이 식으로 설계지진력을 구하는 방법이다.

기본식은 0.4 a_p S_DS W_p를 R_p로 나누고 높이 계수 (1+2z/h)를 곱한다.

z는 부착점 높이, h는 건물 높이다. 상층일수록 증폭이 커져 계수가 커진다.

계산한 값은 반드시 상한과 하한 범위 안에 있는지 확인한다.

계산 예제

가상 조건으로 천장의 설계지진력을 등가정적법으로 계산해 본다.

최상층이므로 높이 계수 1+2z/h는 3이다. 대입하면 F_p는 0.200 W_p가 된다.

행거볼트 한 개가 받는 천장 중량은 0.36 kN이다. 따라서 F_p는 0.072 kN이다.

결과는 중량의 약 20%다. 하한 0.125 W_p와 상한 0.667 W_p 범위 안에 있다.

기준과 해석법

설계지진력 산정은 등가정적법과 동적해석법으로 나뉜다.

실무에서는 등가정적법을 가장 많이 쓰고, 동적해석은 보완적으로 쓴다.

소방시설도 비구조요소 설계지진력은 건축물 내진설계기준의 방법을 따른다.

허용응력설계를 쓰면 다른 방법으로 구한 설계지진력에 0.7을 곱한다.

실수와 암기 정리

가장 흔한 실수는 공식 조건을 빠뜨리고 부담 면적과 기준 버전을 잘못 쓰는 것이다.

천장 중량은 단위면적당 중량에 면적을 곱해 구한다. 바닥 하중을 그대로 쓰면 틀린다.

채점에서는 현행 KDS 41 17 00 적용을 명시했는지, 계산 순서가 맞는지 본다.

정리하면 공식 조건, 상한과 하한 확인, 행거볼트와 브레이스 검토가 핵심이다.