1. 내력벽의 배치

 

 POINT : 내벽력은 일정량을 배치만 하면 되는 것이 아니다. 내벽력이 한쪽에만 집중되면 지진 발생 시 건물이 뒤틀려 붕괴되거나 파괴될 위험이 있다. 내벽력은 균형 있게 배치해야 한다.

 

 

  1. 중심과 강심 (내력벽) 의 균형

내력벽의 필요한 양과 배치는 구조계산으로 결정되어진다. 다시 말해 구조를 고려하여 건물 전체에 *균형 있게* 배치해야 한다. 내력벽이 한쪽에만 집중되면 지진이 났을 때 건물이 크게 변형되거나 뒤틀릴 수 있어 결과적으로 건물이 무너질 위험이 커지기 때문이다.

역학적으로 분석해 보면 건물이 크게 변형되거나 뒤틀리는 원인은 중심과 강심 (내력벽) 이 일치하지 않기 때문이다. 지진이 발생하면 그 힘은 중심에 작용하고, 그 힘은 내력벽인 강심이 부담하게 된다. 중심은 건물의 중심 부근에 있는 경우가 많으나, 내력벽이 균형 있게 배치되지 않으면 강심은 제 역할을 해내기 어려워 건물에 변형이 일어나기 쉽다. 중심과 강심은 균형있는 배치를 통해 가능한 한 외력의 힘을 일치시켜야 한다.

 

  1. 4 분할법 활용

중심과 강심의 불일치를 최소화하기 위하여 편심률 (중심과 강심의 어긋남 정도) 이 0.3이하라는 것을 구조계산을 통해 확인해야 한다. 단, 이 구조계산이 쉽게 결과치를 보여주는 것이 아니므로 건축물에서는 4분할법이라는 방법을 써서 검토하는 경우가 많다. 이 방법은 건물 전체에 필요한 벽량을 충족시킴과 동시에 건물을 4분할하여 외측 1/4부분의 벽량충족률 (=존재벽량/필요벽량) 의 균형이 잡혔는지를 확인하는 것이다.순서는 다음과 같다.

먼저 각 층별과 방향별로 건물 양쪽의 1/4부분에 지진이 필요한 필요 벽량과 존재벽량을 구한다. 다음으로 벽량충족률을 산출하여, 층별로 구한 것과 방향 별로 구한 것 둘 다 벽량충족률이 1을 웃돌면 내력벽의 균형에는 문제가 없다고 판단할 수 있다.

 

 

① 건물이 뒤틀리는 이유

 

A: 뒤틀리기 어려운 경우 B: 뒤틀리기 쉬운 경우
직사각형 건물에 같은 벽배율의 내력벽이 대칭을 이뤄 배치된 경우는 중심과 강심이 일치하기 때문에 지진력을 받아도 건물이 뒤틀릴 가능성이 적다. 직사각형 건물에서 한쪽에 전면 개구부가 있으면 내력벽이 대칭을 이루지 못한다. 이 경우는 강심과 중심이 어긋나므로 지진이 발생했을 때 건물이 회전하게 된다.

 

② 4분할법의 개념

 

STEP 1: 건물을 4등분한다. STEP 2: 양쪽 끝부분에서 벽량 계산을 한다.
건물의 한 변을 4등분하여 네 개의 구역을 만든다. 네 개의 구역 중 양쪽 끝부분의 두 개의 구역에서 바닥 면적당 필요 벽량을 구한다. 각각의 구역에서 필요 벽량을 웃도는 내력벽이 있다면 지진이 발생해도 건물은 뒤틀리기 어렵다.
STEP 3: STEP 2로 끝나지 않는 경우 STEP 4: 직각방향으로 검토한다.
어느 한쪽 구역에서 필요 벽량을 웃도는 내력벽이 구해지지 않으면, 적은 쪽의 벽량충족률(그림 윗부분)을 큰 쪽의 벽량충족률(그림 아랫부분)로 나눈 수치가 0.5 이상이면 내력벽이 균형 있게 배치되었다고 봐도 좋다. 이 조건이 충족되지 않는다면 내력벽의 배치를 재검토해야 한다. STEP 2혹은 STEP 3에서 벽량 배치의 군형에 문제가 없다고 판단되면 직각방향으로도 똑같이 검토한다.

 

출처: 중목구조 입문 <The Introduction of Wooden Post & Beam>, 미야자키현, 2016.03