내진·면진·제진

내진·면진·제진 개요

지진에 건물이 대응하는 방식은 내진, 면진, 제진으로 나뉜다.

내진은 구조체의 강도와 연성으로 지진력을 견디는 방식이다.

면진은 건물과 기초 사이를 떼어 지진력이 전달되는 양을 줄인다.

제진은 감쇠장치로 진동 에너지를 흡수하는 방식이다.

면진: 고유주기를 길게

면진은 건물과 기초 사이에 면진받침을 두어 건물을 지반에서 분리하는 구조다.

면진 장치는 건물의 고유주기를 인위적으로 길게 만든다.

주기가 길어지면 지진력이 상부 구조에 크게 전달되지 않는다.

고유주기는 상부 질량 m과 면진층 수평 강성 k로 정해진다.

면진 전후 계산 예

예로 상부 질량이 1.0×10⁶ kg인 건물을 가정한다.

면진 전 골조의 강성은 1.0×10⁸ N/m이고 고유주기는 약 0.63초다.

면진층 강성이 2.5×10⁶ N/m로 낮아지면 고유주기는 약 3.97초로 늘어난다.

주기가 길어지면 지진력이 줄어드는 것이 면진의 핵심이다.

제진과 능동·수동 구분

제진은 건물에 댐퍼를 달아 진동 에너지를 열에너지로 바꾸는 방식이다.

수동제진은 외부 동력 없이 감쇠기가 공진하며 에너지를 흡수한다.

능동제진은 센서와 가력장치로 힘을 가해 진동을 실시간 제어한다.

앞 문제의 답은 작아진다. 고유주기가 길수록 지진력이 줄어든다.

면진 시공 절차와 유의사항

면진 시공은 지반 조사와 구조 해석으로 주기와 변위량을 먼저 정한다.

이어서 면진받침을 설치하고 수평과 레벨을 확인한 뒤 하중을 점진적으로 옮긴다.

면진층 주변에는 변위 여유 간격을 확보하고 설비 연결부에 신축 이음을 둔다.

특히 면진받침은 수평도와 앵커 정밀도 관리가 시공의 핵심이다.

정리

정리하면 내진은 버티기, 면진은 분리하기, 제진은 흡수하기다.

내진은 강도와 연성, 면진은 고유주기 연장, 제진은 댐퍼의 에너지 흡수가 핵심이다.

건물 특성과 지반 조건에 따라 방식을 고르고 시공 유의사항을 함께 본다.