내진설계

내진설계

      

 

1. 개 요

 

1)  진도의 분류  

우리나라는 2001년 1월 1일부터 미국에서 시작되어 여러나라가 사용하는 MM Scale(Modified Mercalli Scale : 1931, 1956)을 사용한다.

구분	내용	평균속도 [㎝/sec]	평균최대 가속도 [㎝/sec2] [1g=980㎝/sec2]
Ⅰ	매우 좋은 조건에 있는 극소수의 사람만이 느낀 다.
Ⅱ	건물 위층에서 정지해 있는 소수의 사람에게나 느 껴진다. 섬세하게 매달린 물건이 흔들린다.
Ⅲ	옥내에서 특히 건물 위층에서 뚜렷하게 느껴지나 많은 사람들이 지진으로 간주하지 않는다. 정지한 차가 조금 흔들리며 트럭이 지나가는 듯한 진동이 있다. 지속시간을 추정할 수 있다.
Ⅳ	낮에 옥내에서 많은 사람들에게 느껴지나 옥외에서 는 소수의 사람에게만 느껴진다. 밤에는 잠을 깨는 사람이 있다. 접시나 유리창 및 문틀이 흔들리며 삐 꺽 거리는 소리를 낸다. 무거운 트럭이 건물과 충돌 하는 느낌이 들며 정지한 자동차가 눈에 띄게 흔들 린다.(0.015～0.02[g])	1～2	0.015g～0.02g
Ⅴ	거의 모든 사람에게 느껴지며 많은 사람이 잠을깬 다. 접시나 유리창 등이 깨지기도하며 석회벽에 금이가고 불안정한 물체가 넘어진다. 나무나 장대 등 긴 물체가 흔들리는 것을 때때로 볼 수 있다. 추시계가 정지하기도 한다.(0.03～0.04[g])	2～5	0.03g～0.04g
Ⅵ	모든 사람이 느끼며 놀래서 밖으로 달려나가는 사 람이 많다. 무거운 기구가 움직이고 석회벽이 떨 어지며 굴뚝이 파손되는 경우도 있다. 가벼운 피 해가 발생한다. (0.06～0.07[g])	5～8	0.06g～0.07g

구분	내용	평균속도 [㎝/sec]	평균최대 가속도 [㎝/sec2] [1g=980㎝/sec2]
Ⅶ	모든 사람이 옥외로 달려나간다. 잘 설계,시공된 건물에 대한 피해는 무시할 수 있을 정도이다. 잘 축조된 보통 건물에 대한 피해는 가볍거나 중간 정도이며, 부실하게 축조하거나 설계가 잘못된 건 물은 상당한 피해를 입는다. 굴뚝들이 넘어지는 경우도 있으며 운전중의 사람에게도 느껴진다.(0. 1～0.015)	8～12	0.10g～0.15g
Ⅷ	특수하게 설계된 건축물에 대한 피해는 가벼우나 보통 견고하게 지은 건물도 부분적으로 붕괴되는 상당한 피해를 입으며 부실하게 지은 건물은 큰 피해를 입는다. 굴뚝, 공장에 쌓아놓은 상품, 기둥, 기념비, 벽 등이 무너진다. 무거운 가구가 넘어진 다. 모래와 진흙이 소량 분출되며 샘물이 변한다. 운전자가 흔들린다. (0.25～0.330[g])	20～30	0.25g～0.30g
Ⅸ	특수 설계된 건물이 큰피해를 입으며, 잘 설계된 구 조건물이 기운다. 견고한 건물이 부분적으로 붕괴되 며 큰 피해를 입는다. 빌딩이 기초로부터 벗어난다. 지면이 눈에 띄게 갈라지며 매설관이 파괴된다. (0.50～0.55[g])	45～55	0.50g～0.55g
Ⅹ	잘 지은 목조건물이 파괴되는 경우가 생긴다. 대 부분의 석조 및 구조물들이 기초부터 파괴된다. 지면이 심하게 갈라지며 철로가 휜다. 급한 비탈 에서 적지않은 사태가 일어난다. 모래와 진흙이 이동하며 물이 둑에 튀어 넘쳐 쏟아진다.	60이상	0.60g 이상
Ⅺ	서있는 건물이 거의 없다. 있다해도 석조건물 뿐 이다. 교량이 파괴되고 모든 지면에 넓은 균열이 발생한다. 지하 매설관들이 전혀 사용 불가능해진 다. 흙이 무너지고 연약지반에서 사태가 난다. 철 로가 심하게 굽는다.
Ⅻ	전체적인 피해가 발생한다. 지면이 파도처럼 출렁 이며 측량선이나 수준면이 변한다. 물건들이 공중 으로 튀어나간다.

2)  내진설계의 목적

역설비의 내진설계는 예상되는 지진동에 대해 다음사항을 고려하여 적절히 대처한다.

(1) 비교적 빈도가 많은 중․소형 지진에 인명의 안전을 위해 기기, 배 관 등의 설치부분 및 지지부분에서의 피해발생이 적게 하며 설비 기능이 유지되도록 한다.

(2) 대지진(표준전단력 계수가 1.0 이상)에 대해서는 다음에 따른다.

① 인명의 안전을 중점으로 하고, 건축설비에 따른 2차 재해가 발생하 지 않도록 한다. 또한 기기, 배관 등의 설치부분, 지지부분에는 피 해가 발생하지 않도록 하거나 또는 간단히 보수하여 설비기능을 조속히 회복할 수 있는 것으로 한다.

② 방재설비 등은 지진후에도 필요한 기능을 확보해야 한다.

2. 내진설계 대상기기 또는 장치

다음의 기기 또는 장치에는 내진설계를 한다. 단, 중량이 100kg 이하인 경우는 기기 제작사가 지정한 방법대로 확실하게 설치한 것은 제외한다.

1) 전도, 낙하, 이동 등에 의해 인명 또는 다른 기기에 손상을 줄 우려가 있는 기기 또는 장치

2) 큰 2차 재해를 일으킬 우려가 있는 기기 또는 장치

3) 지진시에 발생하는 화재의 감지, 소화 및 사람의 피난을 위해 필요한 방재기기 또는 장치

4) 지진후에도 역 또는 건물의 최소한의 기능을 유지하기 위해 필요한 기기 또는 장치

5) 손상된 경우 복구에 장시간이 필요한 것. 또는 비용이 많이 드는 기기 또는 장치

3.  기기의 내진

1)  설계방법

(1) 설비기기의 내진설계는 다음사항을 고려한다.

① 내진대책 대상 기기는 그 내진성능을 검토하고, 필요에 따라 설계용 수평진도를 도면에 명시한다.

② 기기는 지진 시에 이동 또는 전도되지 않도록 하고, 기초 또는 건축구조체에 앵커볼트 등을 이용하여 견고하게 고정시킨다. 

③ 평상시 특히 하중과 관계없이 간단히 설치 고정한 개소는 지진력에 견딜 수 있는지 확인한다.

(2) 기초는 다음사항을 고려한다.

① 기초는 그 상부에 설치되는 기기의 하중을 건물바닥 또는 대들보가 확실히 견디도록 배치한다. 

② 기초는 지진시 앵커볼트 설치부분의 콘크리트가 파괴되지 않도록 콘크리트 가장자리에서 충분한 간격(10[㎝]이상)을 유지하여 설치한다.

③ 기초는 지진시에 전도 또는 부상하여 위로 뜨지 않도록 그 크기를 결정하고, 필요한 경우 철근 등을 사용하여 바닥 슬라브에 고정시킨다. 

(3) 앵커볼트 동일기기에 대해서는 동일종류, 동일 직경의 것을 사용한다. 

(4) 내진용 지지물은 다음사항을 고려한다. 

① 방진재를 삽입 설치하는 기기는 기기에 접촉되지 않도록 적당한 크리어런스를 설치하고, 해당하는 면에 완충재를 길게 부착하여 내진용 지지물을 설치한다. 

② 내진용 지지물의 형식은 기기가 이동 또는 전도할 가능성을 판단한 후에 선정한다. 

③ 내진용 지지물은 지진 시에 기기가 이동 또는 전도되지 않도록 볼트 등으로 기초 또는 건축구조체에 견고히 설치한다.

2)  계산방법

(1) 지상 3층 이상, 높이 60[m] 이하의 강구조물(S, RC, SRC 구조)의 내부 및 옥상에 설치되는 기기 또는 배관 등의 설계용 지진력은 진도법에 따라 결정한다. 또한 진도법에 의한 지진력은 국부진도법, 수정진도법의 2종류에 의하고, 일반적으로 국부진도법에 의한다. 또, 60[m]를 초과하는 경우는 건축물의 동적 해석에 의해 계산한다.

(2) 건축설비의 내진안전의 목표를 달성하기 위해 기기의 중요도가 높은 것은 지정된 설 치부분 검토를 한 경우에는 설계용 진도는 할증을 주어 설계한다. 이 경우, 중요도가 높은 기기는 다음과 같다.

고압 이상의 수․변전기기, 자가발전장치, 탱크류, 방재기기, 화기를 사용하는 기기 및 이들을 제어 또는 감시하는 장치 

(3) 앵커볼트 계산은 다음에 의한다.

① 지진시의 앵커볼트에 가해지는 하중은 원칙적으로 그 중심위치에 수평 및 수직 방향의 지진력이 동시에 작용하는 것으로 계산한다.

② 기기에 작용하는 수평지진 하중은 전부 앵커볼트 전단력으로 부담하는 것으로 하고, 기기설치 금구와 콘크리트 기초면의 마찰저항은 무시한다.

4.  배관의 내진

배관 및 탱크는 지진에 의한 건물의 변위 및 배관, 탱크 본체 등의 과대한 진동에 의해 손상을 입을 우려가 있는 다음 장소에는 내진조치를 한다.

∘건축물 도입부의 배관

∘건축물 익스팬션 조인트 부분 배관

∘기기근처 배관

∘수직배관 및 수직 덕트에서 건물의 층간변위(보통 1/200)에 따라 필요한 경우

5. 내진계산

1) 기기에 작용하는 지진입력

건물의 지진반응, 건물 입지장소의 지반조건, 건물형상, 구조종별 및 건물강성에따라 다르며, 동일건물이라도 층에 따라 가속도, 변위가 다르다. 또한, 건물내에 설치된 설비들은 지진입력을 받음으로서 반응값이 변화한다. 그러나 이러한 지진입력을 설계와 공사시점에서 정확히 예측하는 것은 곤란하므로 일반적으로 개략법으로 설계용 수평지진 산출을 위한 I계수(건물바닥 반응배율을 고려한 계수)로 사용한다.

   

2)  볼트 (재료 SS41) 허용 응력

볼트의 지름	항복점 (Sy) [N/㎟]	인장강도 (Su) [N/㎟]	단기허용응력 [N/㎟]
			인장(Ft)	전단(Fs)
16㎜ 이하	245	401	176	132
16㎜～40㎜	235	401	176	132
40㎜ 초과	215	401	162	120

6.  내오손 기준

 

1)  적용범위  

이 기준은 염진해 오손등급 B급 이상 지역의 내오손 설계에 적용한다.  

2)  오염등급 구분  

설계하고자 하는 지점(이하 “설계점”이라 한다)의 오손등급 구분은 표 와 같으며 아래 요령에 의하여 적용한다.

 

오손등급 구분 [단위:㎎/㎠]

구분	A	B	C	D
오손	0.063 이하	0.063초과 ～ 0.125	0.125초과 ～ 0.25	0.25초과～0.5

(1)  전국 염해 오손 분석표 이용법

①  설계점의 오손등급은 설계점과 측정점의 조건(해안에서의 거리, 지형 등)을 비교하여 비슷한 측정점 오손등급을 적용한다.  

② 위의 비교에서 설계점의 여건이 측정점과 다른 경우 또는 과거 염해 고장 발생실적이 있는 지역은 측정점 오손등급을 기준으로 적절히 설계점 오손등급을 조정하여 적용한다  

(2)  간이 오손분석법  

오손분석표 적용이 곤란한 경우 해안으로부터 설계점까지의 직선거리에 따라 표를 적용한다.

 

해안거리별 오손등급 구분 [단위:㎞]

오손구분 해안별	B급	C급	D급
동해	3.5 초과 ～ 9	1초과 ～ 3.5	0～1
서해	3 초과 ～12	1초과 ～ 3	0～1
남해	0.5 초과 ～ 5	0초과 ～ 0.5
제주도	2초과 ～ 8	1초과 ～ 2	0～1

7.  설계요령

 

1)  선로 경과지의 선정  

선로 경과지는 아래와 같은 지역을 선택하되 애자청소 방법도 고려한다.

(1) 염풍의 영향을 적게 받는 지역 방풍림, 건조물 등으로 염풍이 차폐되는후방지역  

(2) 해안에 근접한 강어귀로부터 먼 지역  

(3) 산언덕의 후방 저지대 지역  

    

2)  시공요령  

가급적 오손 피해가 적도록 아래 요령으로 시공한다.  

(1) 장주를 간소화하여 변압기 또는 기타 주상기기의 시설수를 최소화 한다.  

변압기의 단위 용량을 크게 한다.  

불필요한 다중가선을 정리하고 지지애자수를 줄인다.  

(2) 가급적 인류개소를 적게 한다.  

(3) 비산한 염분 입자가 직접 닿는 지역은 지상고를 높이되 그 외는 안전거리를 확보한 최저 지상고로 한다.  

(4) 현수애자는 애자하면의 오손 부착량이 최소화되고 비에 의한 세척효과가 양호하도록 하고 가급적 애자하면이 바다 반대쪽을 향하도록 취부한다.  

(5)기기 리드선에는 누설전 류방지갓을 부착하거나 리드선을 통하여 습윤된 염분이 직접 기기단자에 흘러들어가지 않도록 시공한다.

 

3)  설계방법  

내오손 효과를 가장 높일 수 있도록 아래 방법 중에서 검토하여 선정한다.  

(1) 내염기자재 활용방법  

설계지의 오염등급에 따라 표와 같이 내염기자재를 적용한다.  

(2) 지중화 방법  

오염등급이 C급 이상으로서 대도시의 중심 번화가 등은 지중화 한다.  

(3) 오손이 적은 지역으로 우회시키는 방법  

(4) 저압배전 방법

 

설계점의 오손등급에 따른 내염 기자재 적용

구분	오손등급	사용자재	비고
특별고압 COS	B급 이상	∘COS + 내오손보강재 ∘중책무 COS	- 내오손용 결합애자 - 완금 Tube
애자	B급	∘라인포스트 애자 ∘191㎜ 현수애자×2개 ∘폴리머 현수애자 B호
	C급	∘내염형 라인포스트 애자 ∘191㎜ 현수애자×3개 ∘250㎜ 현수애자×2개 ∘폴리머 현수애자 A호	(15,000Lbs, 배전선로용)
	D급	∘내염형 라인포스트 애자 ∘250㎜ 현수애자×3개 ∘폴리머 현수애자 A호	(15,000Lbs, 배전선로용)
변압기	B급 이상	∘내염 붓싱형 Tr + 절연카바
전선	B급 이상	∘경동선 ∘ACSR/AW-OC + 바인드부분 보강재	- ACSR-OC는 Bind 부분 보강재사용 (애자좌우 50㎝)
선로용 개폐기	B 급 이상	∘ 밀 폐형 개폐기
피뢰기	B급 이상	∘피뢰기 + 내오손 보강재 ∘폴리머 피뢰기	- 내오손용 결합애자
캣치홀더	B급 이상	∘전선퓨즈