내진·제진·면진 구조

세 가지 대응 방식

지진은 땅이 흔들리는 힘이고, 구조물은 그 힘을 받는다.

내진은 힘을 받아들이되 무너지지 않게 버티는 방식이다.

제진은 힘이 들어온 뒤 감쇠장치로 진동 에너지를 줄이는 방식이다.

면진은 지반과 상부구조를 분리해 지진력 전달을 차단하는 방식이다.

에너지를 다루는 방식

지진 입력이 들어오면 세 방식은 에너지를 서로 다르게 처리한다.

내진은 부재가 소성변형으로 에너지를 흡수하며 버틴다.

제진은 감쇠장치가 에너지를 소산시켜 진동을 줄인다.

면진은 주기를 길게 하는 장주기화로 지진 입력 자체를 줄인다.

면진과 고유주기

면진의 핵심은 구조물의 고유주기를 길게 만드는 것이다.

고유주기는 질량과 수평강성으로 정해진다. 받침의 강성 k를 낮추면 T가 길어진다.

표준설계응답스펙트럼은 주기가 긴 구간에서 가속도가 작아진다. 그래서 상부구조 가속도 응답이 줄어든다.

대신 변위가 커지므로 감쇠장치와 이격 여유가 함께 필요하다.

질량 100만 kg, 강성 4.0×10⁷ N/m이면 T는 약 1.0초가 된다.

세 방식 비교

세 방식을 같은 기준으로 비교하면 차이가 분명해진다.

내진은 구조부재가 손상을 감수하며 에너지를 흡수하는 방식이다.

제진은 감쇠기가 상대변위를 줄여 진동 에너지를 소산시키는 방식이다.

면진은 지반과 상부구조를 분리해 지진력 전달 자체를 줄인다.

교량에서 면진은 거더교에 먼저 쓰였고, 주기가 길수록 변위가 커진다.

시험 포인트와 흔한 실수

앞 문제의 정답은 길어진다. 받침 강성이 작아지면 주기 T가 길어진다.

시험에서는 세 방식을 구분하고 적용 사례를 묻는 형태로 반복 출제되었다.

가장 흔한 실수는 세 시스템을 지진을 막는 구조로 뭉뚱그려 쓰는 것이다.

면진은 장주기화와 고감쇠화를 함께 써야 감점을 피한다.

제진 기기는 손상되어도 교체 가능한 희생 부재라는 설명이 필요하다.

정리

마지막으로 세 방식의 핵심을 정리한다.

내진은 강도와 연성으로 견디며 소성변형으로 에너지를 흡수한다.

제진은 감쇠장치로 진동에너지를 소산하고 수동과 능동으로 나뉜다.

면진은 적층고무 등 면진받침으로 장주기화하고 고감쇠화한다.

세 방식은 함께 쓰이는 경우가 많으며 시설물 중요도와 비용에 따라 조합한다.