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[건축학] 영국업체에의해설계된내진구조시스템의사례

Special Edition

특 집 기 사

영국업체에 의해 설계된 내진구조 시스템의 사례

Seismic Structure System Designed by a UK Structural Engineering Consulting Firm

1. 서 론

1)

영국은 일반적으로 지진에 안전한 나라로 인식되고 있다. 또한 저층건물을 선호하는 영국민의 특성상 영국 내에는 내진설계의 우수한 예로 제시할만한 고층건물은 찾아보기 힘들다. 이러한 이유로 내진을 고려한 접합부의 거동에 관한 영국내 연구흐름을 정리한다는 것은 어려운 일이다. 그러나 지진이 빈번하게 발생하는 국가에서 발주하는 프로젝트의 건축/구조설계 용역에 관여한 영국업체들의 기술보고서를 바탕으로 영국의 내진설계 능력을 가늠할 수 있다. 이를 통해 접합부뿐만 아니라 최근의 영국 건축 디자인 및 공학 분야의 유기적 결합에 기반을 한 새로운 조류도 파악할 수 있다. 즉, 구조시스템을 외관 디자인에 활용하는 ‘구조미의 시대’라고 명할 수 있으며, 본 기사에서는 내진성능을 갖춘 구조 시스템을 건물의 외관 디자인에 노출한 사례를 살펴보기로 한다. 건설경영을 전공한 저자의 특성상 구조적인 세부사항보다는 건축주의 요구와 지진과 관련한 제약조건을 고려하면서 내진성능을 충족시키기 위한 프로젝트의 기획 및 구조설계의 큰 흐름에 초점을 맞추어 기술하기로 한다.

2. 영국 건축계의 최근 흐름

: 직응력과 구조미

최근 영국 건축계의 큰 흐름을 살펴보기에 좋은 초대형 건설프로젝트는 새천년을 맞아 진행한 밀레니엄 프로젝트로라 부르는 3개의 프로젝트를 들 수 있다. 각 프로젝트명은 밀레니엄 돔 (Millenium Dome), 밀레니엄교 (Millenium Bridge), 런던 아이(London Eye)이다. 밀레니엄 프로젝트의 공통점은 모두 직응력을 이용하여 구조물을 매달았으며 이를 그대로 노출했다는 것이다. 밀레니멈 돔은 구조물을 철골 기둥에 매달았고, 런던아이의 거대한 바퀴는 고정되지 않고 템즈강으로 쏠리는 것을 끌어당기는 형태로 건설되었다. 특히 밀레니엄교는 지나칠 정도로 자유스럽게 매달려 있는 형상이라 좌우진동이 심해 보강을 한 후에 재개통되기도 하였다. 이러한 영국 건축계의 흐름은 영국에 기반을 둔 엔지니어링 컨설팅 회사들이 외국 건축물을 설계할 때도 반영되는 경우가 많다. 영국의 구조용역회사인 오브아럽 (Ove Arup)이 구조설계를 행한 대만의 CEC (Continental Engineering Corporation) 본사 건설 프로젝트는 구조적 기능 (특히 내진성능)을 가진 시스템을 외부로 노출시켜 구조미를 추구한 예이다.

3. CEC 프로젝트의 배경 및 내진 설계 기준

CEC 프로젝트 기획시 중점적으로 다음 4개 사항이 고려되었다.

⑴ 무기둥 내부공간(Column-free interior space)을 침해하지 않도록 빌딩 층고 전체에 노출된 내진 시스템 (Seismic-resisting system)을 개발하는 것

⑵ 건물의 내진성능을 향상시킬 수 있도록 뒤틀림을 견딜 수 있는 최적의 구조시스템 선정하는 것

⑶ 형태나 기능적으로 차별화된 구조물(Landmark)로 설계하는 것

⑷ 법적제약 내에서 최대의 실내공간을 확보하는 것

바람과 지진은 내진 시스템을 설계할 때 가장 우선으로 고려해야 될 사항이었다. CEC 본사가 들어설 대지는 지면보다 20 m가 낮고, 약 24 km2 넓이에 펼쳐진 다이페이 분지(basin)였다. 분지는 장기의 진동기간(long predominant vibration period)을 가진 연약한 침전물로 채워져 있었다. 타이완의 내진 설계기준 (TBC: Taiwan Building Code)에 따르면 이 대지는 지진위험이 높은 곳이었다. 더군다나 분지효과로 인해 기본 주기(fundamental period) 1.0초 보다 높은 건물의 지진반응은 단단한 지반에 비해 지진에 의한 외력을 빨리 감소하지 못하는 것으로 파악되었다. 지진으로 인한 지표면 운동의 확대가 타이페이 분지의 건물들에 피해를

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