최근 학교나 관공서를 중심으로 내진 보강 공사가 활발하게 이루어지고 있습니다. 기존 건축물은 내진 설계 기준이 강화되기 이전에 지어진 경우가 많아, 지진에 취약할 수 있기 때문입니다. 내진 보강은 기본적으로 건물의 구조적 안전성을 강화하고, 지진이 발생했을 때 붕괴를 방지하는 것이 목적입니다.
내진 보강 공사는 건물의 구조, 사용 목적, 지반 상태 등을 고려하여 다양한 방법으로 진행됩니다. 일반적으로 다음과 같은 4가지 주요 방법이 많이 사용됩니다.
1. 철골 브레이스(강재 가새) 보강 공법
가장 일반적인 내진 보강 방법 중 하나로, 건물의 기존 기둥과 보 사이에 철골 브레이스(가새)를 설치하여 강성을 높이는 방법입니다.
- 시공 방법
- 기존 건물의 기둥과 보를 조사하여 브레이스 설치 위치를 결정합니다.
- 건물의 구조에 맞게 H형강이나 ㄷ형강 등의 강재 브레이스를 설계합니다.
- 기둥과 보에 브레이스를 고정하기 위해 앵커 볼트 또는 용접을 이용해 연결합니다.
- 최종적으로 브레이스가 건물에 잘 부착되었는지 점검하고 보강 작업을 마무리합니다.
- 특징
- 상대적으로 시공이 간단하고 공사 기간이 짧습니다.
- 건물의 강성과 내진 성능을 빠르게 높일 수 있습니다.
- 다만, 건물 내부 공간이 줄어들 수 있으며, 외관이 변할 수도 있습니다.
2. 철근콘크리트 벽(전단벽) 증설 공법
기존 건물의 하중을 분산시키기 위해 철근콘크리트 벽(전단벽)을 추가하는 방법입니다. 특히 기둥과 보가 약한 건물에서 많이 사용됩니다.
- 시공 방법
- 건물 내부 또는 외부에 전단벽이 들어갈 위치를 결정합니다.
- 기존 기둥과 바닥에 철근을 배근하고, 기존 구조물과의 일체화를 위해 케미칼 앙카를 이용해 철근을 고정합니다.
- 거푸집을 설치하고 콘크리트를 타설하여 벽체를 만듭니다.
- 양생 후 마감 작업을 진행하여 기존 건물과 일체감 있게 정리합니다.
- 특징
- 내진 성능을 매우 효과적으로 높일 수 있습니다.
- 다만, 새로운 벽체를 추가하기 때문에 내부 공간이 줄어들 수 있습니다.
- 기존 건물과 철근 연결이 제대로 이루어지지 않으면 내진 성능이 떨어질 수도 있습니다.
3. 탄소섬유 및 강판 보강 공법
건물의 기둥과 보를 보강하는 방식으로, 탄소섬유(CFRP) 시트 또는 강판을 붙여 내진 성능을 높이는 방법입니다.
- 시공 방법
- 보강할 기둥과 보의 표면을 정리하고 깨끗이 청소합니다.
- 강판 보강 시, 철판을 제작하여 구조물 표면에 부착하고 볼트 또는 용접으로 고정합니다.
- 탄소섬유 보강 시, 에폭시 접착제를 사용하여 탄소섬유 시트를 감싸 붙입니다.
- 보강된 부위가 충분히 접착될 수 있도록 양생 후 마감 작업을 진행합니다.
- 특징
- 기존 건물의 형태를 거의 변경하지 않고 내진 성능을 강화할 수 있습니다.
- 공사 기간이 짧고, 공간 활용도가 높은 것이 장점입니다.
- 하지만 강판이나 탄소섬유 시트가 제대로 부착되지 않으면 효과가 떨어질 수 있습니다.
4. 면진(Isolation) 및 감진(Damping) 장치 추가 공법
지진이 발생했을 때 건물에 전달되는 지진력을 감소시키기 위해 면진 장치나 감진 장치를 추가하는 방법입니다.
- 시공 방법
- 기존 건물의 기초나 주요 구조부에 면진 장치(고무 베어링, 슬라이딩 베어링 등)를 설치합니다.
- 또는 건물의 보와 기둥 사이에 감진 장치(오일 댐퍼, 점성 댐퍼 등)를 추가하여 진동을 흡수하도록 만듭니다.
- 설치 후 시뮬레이션 테스트를 통해 내진 성능을 검토하고 최종 마무리합니다.
- 특징
- 지진이 발생했을 때 건물에 전달되는 충격을 효과적으로 줄일 수 있습니다.
- 하지만 기존 건물에 적용하려면 기초나 구조물을 크게 변경해야 할 수도 있어, 공사 비용이 상대적으로 높을 수 있습니다.
결론
학교나 관공서 같은 공공건물에서 내진 보강을 진행할 때는 건물의 구조적 특성과 비용, 공사 기간 등을 고려하여 가장 적합한 공법을 선택하는 것이 중요합니다. 철골 브레이스 보강, 전단벽 증설, 탄소섬유·강판 보강, 면진·감진 장치 설치 등 다양한 방법이 있으며, 각각 장단점이 있습니다.
특히 학교는 학생들의 안전을 최우선으로 고려해야 하기 때문에, 방학 기간을 활용해 시공하는 경우가 많고, 내진 성능이 충분히 검증된 방법을 적용하는 것이 중요합니다. 공공건물 역시 기존 건물을 철거하지 않고 보강하는 방식이 선호되므로, 실효성 높은 보강 방법을 선택하는 것이 핵심입니다.