Page 127 - 생활과 과학 교과서

바람과 지진의 영향에 대비한 장치

초고층 건물은 수평면의 넓이에 비해 수직 방향으로의 높이가 훨씬 더 크기 때문에
수직 방향의 힘보다 수평 방향의 힘에 더 큰 영향을 받는다. 수평 방향의 힘에는 대표

적으로 바람과 지진이 있는데, 지진보다는 바람의 영향이 더 크게 작용하므로 바람에
의한 하중을 견디는 건물은 지진의 하중을 충분히 견딜 수 있다.

건물의 수평 진동을 흡수하기 위한 대표적인 방법이 유동성이 있는 액체를 사용하
는 것이다. 즉, 그림 III - 1과 같이 건물의 상층부에 물을 담은 수조를 설치한다. 건물이

바람에 의해 오른쪽으로 기울면 수조 안에 있는 물은 관성에 의해 왼쪽이 높아지면서
무게 중심이 왼쪽으로 이동하게 된다. 그 결과 건물이 기울어지는 반대 방향으로 수

압이 작용하여 건물이 제자리로 돌아가도록 함으로써 흔들림을 감소시킨다.

내진 설계 - 면진 공법
면진 공법은 지반과 건물 사이에 충격을
흡수하는 물질을 넣어 지진에 의한 진동이
건물에 전달되지 않도록 하는 것이다. 최
물의 이동
근에는 탄성이 높은 강철을 일종의 용수철 방향
처럼 넣는 것이 있는데 매우 효과적이지만
설치 비용이 많이 드는 단점이 있다.

건물의 진동 방향
바람이나 지진에 의해 건물이 흔들리는 반대 방향으로 액
체가 이동하여 건물의 흔들림을 감소시킨다.

[그림 III - 1] 초고층 건물이 바람과 지진의 영향을 견디는 원리

이러한 장치는 지진이 발생했을 때 충격을 흡수하여 건물의 흔들림을
평상시 지진 발생 시
감소시키는 작용을 하므로 내진 설계에도 적용된다.

과학이 보이네

초고층 건물 속 거대한 추의 역할
초고층 건물인 타이베이 101(타이베이 세계금융센터)에 설치된 거대한 추(동조 질
량 감쇠기)는 강풍과 지진에 의해 건물이 흔들리는 현상을 감소시켜 주는 진동 제
어 장치이다. 건물의 상층부에 무거운 추를 매달고, 수평 방향으로는 스프링으로 고
정하여 평소에는 건물 중앙에 추가 매달려 있는 상태로 되어 있다. 강풍이나 지진에
의해 건물이 기울어지면 추는 관성에 의해 기울어진 쪽으로 같이 움직이지 않는다.
그 결과 추는 기울어진 건물의 반대 방향으로 힘을 작용하여 건물이 원래의 위치로
돌아오게 하는 역할을 하게 된다.
▲ 거대한 추(동조 질량 감쇠기)

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