앵커지지 석재 외장재의 피해원인 및 사례

     구조체의 층간위 발생 시 변위를 흡수할 수 없는 경우

 

외부 마감 패널은 건물의 외부를 둘러싸는 마감재이므로 구조재의 변형에 따른 변위와 관계가 깊으므로 구조재의 변형에 대한 고려가 필요하다. 석재 외장재의 경우, 패널 하나당 평균 50kg 이상의 무게를 갖기 때문에 타 패널보다 지진 가속도에 의한 영향을 많이 받게 되서 패널이 손상될 가능성이 높다. 또한, 외장재의 경우 패널의 4방향 모서리가 모두 고정되기 때문에 구조체의 변형에 의해 쉽게 손상될 수 있다. 지진 발생 시 방향에 따라 [그림 1]과 같이 면내 층간변위가 발생할 수 있는데 국내의 일반적인 석재 시공관행에서는 층간변위에 대해 고려되지 않은 기술로 시공하기 때문에 지진 발생 시 접합이 떨어지거나 연결철물 및 석재 패널이 손상되어 패널이 탈락할 수 있다. [그림 2]는 캘리포니아 북부지방에서 발생한 지진에 의해 탈락한 외장재의 피해를 보여주고 있다. 변위량을 흡수하지 못하고 외부 마감 패널이 지나치게 기울어질 경우 마감 패널의 부딪힘 또는 탈락 등의 문제가 발생한다. 그러므로 외부 마감 패널의 설계 단계에서부터 구조재의 변형에 따른 마감재의 변형을 흡수할 수 있는 디테일이 고안되어야 한다.

[ 그림 1. 면내 및 면외방향 변위 ]

[ 그림 2. 석재 외장재 탈락 (미국, FEMA E-74) ]

     구조체의 면외방향 변형으로 인한 변위를 흡수할 수 없는 경우

 

지진발생으로 인해 구조체의 변형이 발생하면 구조체에 연결되어있는 연결부재의 이동을 야기하고, 층별로 발생하는 변위량이 달라 석재패널의 위와 아래의 변위가 서로 달라진다. 국내에서는 지진에 대한 고려 없이 외장재의 시공이 이뤄지고 있기 때문에 이로 인해 패널 간 부딪힘, 패널의 들림 등이 유발될 수 있고, 심각할 경우 패널이 탈락하여 인명피해 및 재산 피해를 초래할 수 있다. 층간변위 발생 시 양옆으로 변위가 발생하는 면내 변위 이외에 [그림 3]과 같이 앞뒤 방향으로 변위가 발생하는 면외방향의 변위도 있다. 구조체의 면외방향 변위가 발생할 경우, 패널의 윗면과 아랫면의 변위가 다르게 발생하게 된다. 이는 연결철물을 손상시키거나 접합력 및 지지력을 약화시킬 수 있어서 석재패널의 손상 및 탈락을 초래하게 된다. [그림 3]의 좌측 사진은 1987년 캘리포니아 휘티어 주에서 발생한 지진으로 인한 외장재의 탈락을 보여준다. 우측 사진은 1994년 노스리지 지진에 의한 지붕 외장재의 접합력 약화로 인한 외장재의 탈락을 나타내고 있다. 이와 같은 피해를 방지하기 위해서는 면외방향의 변위를 흡수할 수 있는 디테일이 고안되어야 한다.

[ 그림 3. 석재 외장재 탈락 (좌, 1987, 미국, FEMA E-74), (우, 1994, 미국, FEMA E-74) ]

Department of Architecture _ Prefabricated Building Structural Lab. 

 T 031) 219 - 2499 / F 031) 219 - 2945  / 우) 16499    경기도 수원시 영통구 월드컵로 206 아주대학교 산학협력원 804호

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