앵커지지 석재 외장재의 지진대비 안전확보 방안

     구조체의 층간위 발생 시 변위를 흡수할 수 있는 상세

 

[그림 1]은 FEMA 454에 제안되어 있는 구조물의 층간변위 발생 시 면내방향 변위에 대응하는 상세를 나타낸다. 패널의 하부 고정점에서는 bearing connection으로 구성하고 상부 고정점에서는 tie-back connection으로 구성하여, 상대적으로 하부 고정점에 비해 변위가 큰 상부 고정점에서 발생하는 변위를 흡수하는 원리이다.

[ 그림 1. 면내방향 변위 발생 ]

이를 국내 석재 패널 시공에 적용한 디테일은 다음과 같다. 국내에서 석재는 핀공법으로 시공되기 때문에 핀과 접합되는 석재에 구멍을 뚫어 핀을 꼽고 그 부위를 몰탈 또는 에폭시 등으로 접착하여 bearing connection을 구성하고 있다고 볼 수 있다. 따라서 하부 고정점은 종래의 핀공법을 그대로 사용하고, 상부 고정점에서 면내 방향의 변위를 흡수할 수 있도록 천공되는 구멍을 양옆으로 길게 천공하여 tie-back connection을 구성한다. 지진 발생 시 구조체의 변형으로 면내방향의 변위가 발생할 경우, 상부 고정점에 위치한 핀이 길게 천공된 석재의 구멍을 양옆으로 이동하면서 면내방향 변위를 흡수할 수 있다. 이는 허용 가능한 범위 내에서 층간변위가 발생할 때 석재 및 연결철물의 손상을 방지할 수 있으며, 석재의 탈락을 최소화할 수 있다.

[ 그림 2. 면내방향 변위 흡수 상세 ]

     면외방향 탈락 방지를 위한 장치

 

[그림 3]은 FEMA 454에 제안되어 있는 구조물의 층간변위 발생 시 면외방향 변위에 대응할 수 있는 방안이다. 이는 precast panel에 적용하도록 제안되고 있지만 국내 석재 시공의 지진 대응 방안에도 적용이 가능하다. 구조체가 지진에 의해 변형하여 면외방향 변위가 생길 경우, 패널의 상부 고정점은 하부 고정점보다 더 큰 변위를 갖게 되며, 이는 취성을 가진 석재패널에 매우 취약하다. 이로 인해, 석재를 지지하는 연결철물이 석재에서 떨어지거나 석재가 파손되어 탈락할 위험성이 있다. 이런 위험성을 방지하기 위해 외장재가 탈락하지 않도록 push-pull connection이 이루어져야 하므로, 하부 고정점에서는 bearing connection을 구성하고 상부 고정점에서는 tie-back 또는 flexible connection을 구성하여 상부 고정점에서 변위를 흡수하도록 한다.

[ 그림 3. 면외방향 변위 발생 ]

보통 국내의 석재 시공법에서는 핀공법을 사용하며, 이는 면내 및 면외방향의 변위를 흡수할 수 없는 디테일을 가지고 있다. 또한, push-pull connection을 구성하기 위해서는 상부 고정점에서 면외 방향으로 flexible한 접합부를 가져야 하므로, 종래의 핀공법에서 구현되기에 많은 제약이 존재한다. 핀공법은 하부고정점과 상부고정점이 모두 동일한 핀으로 구성되어 하나의 접합부로 고정이 가능하나 push-pull connection을 구성하기 위해서는 상부 고정점에 면하는 접합부는 면외방향으로 이동이 가능하도록 하부고정점에 면하는 접합부와 다른 방식이 채택되어야 한다. 아래 [그림 4]는 면외방향 변위 흡수 장치의 예시이다.

[ 그림 4. 면외방향 변위 흡수 상세 ]

하부 고정점에 면하는 연결철물의 상부 핀은 종래의 것 그대로 사용하되 상부 고정점에 면하는 하부 핀은 flexible하게 구성한다. [그림 5]는 면외방향 변위 흡수의 원리를 설명하는 그림으로, 하부 핀을 구부러진 핀으로 구성하여 패널 상부 고정점에 끼워지도록 구성하고, 석재패널을 고정한다. 추가로 낮은 강성을 갖는 앵글을 구성하고, 끝부분을 구부려 핀이 직각으로 체결될 수 있도록 한다. 지진 발생 시 하부앵글에 변형이 발생하며 면외 방향의 변위를 흡수한다.

[ 그림 5. 면외방향 변위 흡수 원리 ]

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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