지진의 원인과 대책 내진설계

튀르키예 지진으로 수많은 사상자가 발생하였다. 지진은 땅이 흔들리며 사회기반시설물과 건축물 등이 붕괴되는 피해를 입는 재해의 한 종류이다. 지진의 원인으로는 주로 지각판이 부딛히면서 발생하는 에너지로 인한 흔들림이 많다. 지진에 대한 대책으로는 강성증가, 질량증가, 감쇠증가 등의 방법으로 보강하거나 설계 단계에서 내진설계로 대비한다.

 

 

1. 지진의 원인

지진의 주요 원인은 지각판의 움직임이다. 지구의 지각은 직소퍼즐처럼 서로 맞는 큰 판들로 이루어져 있습니다. 이 판들은 지속적으로 움직이며 여러 가지 방식으로 상호 작용할 수 있다.

두 개의 판이 충돌할 때, 하나는 다른 판 아래로 미끄러질 수 있으며 이 과정을 섭입이라고 한다. 이 판들의 경계에 있는 압력과 마찰은 에너지의 축적을 야기할 수 있으며, 결국 지진으로 방출된다.

지진의 또 다른 원인은 마그마의 움직임인데, 마그마는 지구 표면 아래에서 녹은 암석이다. 마그마가 상승하면서, 마그마는 지각을 밀어내고 지진을 일으킬 수 있다.

지진

또한, 지진은 대형 댐 뒤에 있는 저수지의 메우기, 석유와 가스의 추출, 지하 핵폭발과 같은 인간의 활동에 의해서도 유발될 수 있다. 이러한 유형의 지진은 인공 지진 또는 유도 지진으로 알려져 있다.

모든 지진이 판구조론에 의해 일어나는 것은 아니라는 점에 주목할 필요가 있다. 어떤 지진들은 화산 활동의 결과인 반면, 다른 지진들은 판의 중간에서 발생할 수 있고 판내 지진이라고 불린다.

이번 튀르키예 지진의 경우에는 아라비아판이 이동하며 아나톨리아판과 부딛힘이 원인으로 알려져있다.

 

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2. 지진방지를 위한 내진설계

- 내진설계는 지진에 의한 지반운동에 견딜 수 있도록 건물과 구조물을 설계하는 과정이다. 지진 설계의 주요 목표는 건물의 손상을 방지하거나 최소화하고 지진 시 거주자의 안전을 보장하는 것이다.

내진 설계에는 다음과 같은 몇 가지 원칙이 있다:

- 연성: 지진 시 붕괴되지 않고 에너지를 흡수하는 구조물의 능력.

- 이중화: 구조물에서 여러 개의 하중 전달 요소를 사용하여 주 요소의 고장 시 백업을 제공하는 것.

- 강도: 붕괴하지 않고 횡력과 수직력에 저항하는 구조물의 능력.

- 강성: 하중을 받는 구조물의 변형에 저항하는 능력.

이러한 원리를 구현하기 위해 내진 설계에는 종종 다음과 같은 특수 재료와 기술이 사용된다

- 지점 분리(면진): 건물과 지면을 분리하여 독립적으로 이동하고 지면 운동을 흡수할 수 있는 내진 설계 기법입니다.

- 모멘트 저항 프레임: 보와 기둥의 상호작용을 통해 횡력에 저항하는 구조 프레임입니다.

- 철근 콘크리트 또는 철골 구조물: 강도와 연성을 높이기 위해 철근으로 보강한 콘크리트 또는 강 구조물.

- 질량 댐퍼: 질량 중심을 이동하여 구조물의 움직임을 줄이는 장치입니다.

- 부재를 추가하거나 기존 부재 치수를 늘려서 변형 감소시키는 방법. - 콘크리트 건물에서는 벽체, 강구조 건물에서는 가새 부재 추가.

- 부재를 추가나 기존 부재를 보강으로 하중에 견딜 수 있도록 하는 방법. - 기존 기둥 주변에 콘크리트 또는 강재를 추가설치.

- 기존 부재의 변형능력을 증가시켜 전체 건물의 손상 억제하는 방법. - 기둥 주변을 고연성의 강판 등으로 감싸 기존부재의 손상을 억제

지진

'내진성'이란 구조물이 무너지거나 큰 피해를 입지 않고 지진에 의해 발생하는 운동과 힘을 견딜 수 있는 능력을 말한다. 내진 설계의 목표는 건물과 구조물을 최대한 내진화하는 것이다.

"감쇠"는 구조물이 지진에 반응할 때 에너지가 분산되는 정도를 측정하는 것이다. 댐핑은 지면 운동의 진폭을 줄이는 데 도움이 되며, 따라서 건물이나 구조물의 손상 가능성을 감소시킨다. 댐핑에는 구조 댐핑과 내진 댐핑의 두 가지 유형이 있습니다. 구조 댐핑은 구조물의 재료 특성에 내재되어 있는 반면, 지진 댐핑은 종종 매스 댐퍼 또는 다른 지진 댐핑 장치를 사용하여 구조물에 추가된다.

'면진'는 지진이 구조물에 미치는 영향을 지반운동으로부터 격리시켜 줄이는 것을 목표로 하는 내진설계 개념이다. 지진 격리는 지진 시 구조물을 독립적으로 이동할 수 있도록 구조물을 지면으로부터 분리하는 유연한 재료의 층으로 구성된 면진 시스템을 사용하여 달성할 수 있다. 지진격리의 목표는 구조물에 도달하는 지면운동의 진폭을 감소시켜 구조물의 손상 가능성을 줄이는 것이다.