내진성능평가:: 기존 건축물 내진성능평가를 위해서 필요한 것들

CAE 내진성능평가

 

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기존 건축물 내진성능평가를 위해서 필요한 것들

 

상세평가 / 현장조사 / 재료강도 결정  

 

 

안녕하세요, 엔글링크입니다.

 

엔글링크는 CAE 기반 설계검증 전문업체로 구조해석, 유동해석(CFD), 유한요소해석(FEA) 등의 전산해석서비스와

3D모델링 서비스를 제공하고 있습니다. 

더불어 건축 구조물의 구조안전성을 평가하기 위한 구조안전진단, 내진성능평가도 진행하고 있으니 

원하시는 서비스가 있다면 언제든 연락주세요.

  

지난 포스팅에서는 내진설계는 어떤 방식으로 이루어지는지 간단하게 설명드리고

내진성능평가가 어떤 순서로 진행되는지에 대해 말씀드렸습니다.

오늘은 기존 건축물의 내진성능평가를 진행하기 위해서 필요한 정보들은 무엇이고 어떻게 필요한 정보를

수집하는지 말씀드리려고 합니다.

 

 

내진성능평가는 "시설물의 안전 및 유지관리에 관한 특별법" 제 12조와 시행령 10조,

"기존 시설물(건축물) 내진성능평가 및 향상요령" (국토교통부, 한국시설안전공단)에 따라 실시되고 있습니다.

 

기존 건축물에 대한 내진성능을 평가하기 위해서 필요한 정보들이 상당히 많습니다.

필요한 사항을 조사하기 위해서 서류를 검토하고 현장조사를 통해 실제 건축물의 상태를 확인합니다.

 

내진성능평가 대상 건물의 위치, 지반조건, 시공 연도, 내진설계 여부, 적용 설계기준 등을 확인하기 위해서

건축물 대장, 설계도서, 구조계산서, 지반조사보고서 등 관련 서류들을 수집합니다.

이렇게 수집한 여러 보고서를 바탕으로 현장조사를 하게 됩니다. 

 

설계도서가 있는 경우에는 설계도서의 내용과 현장조사를 통해 조사된 내용이 일치하는지 점검하고,

기본적으로 부재치수 및 배근상태를 확인하고 용도변경 및 사용현황, 접합부 상태 등을 조사해야합니다.

설계도서가 없는 경우에는 현장조사에서 필수적으로 조사해야할 항목들을 빠짐없이 조사하고,

구조도면을 작성합니다.

 

 

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 "기존 건축물 내진성능 평가 및 향상요령" 에서 제시하는 현장조사 필수 항목을 요약하면 아래의 표-1과 같습니다.

 

표-1. 현장조사 필수항목

	조사항목	요구사항
공통	부재 규격	- 도면이 있는 경우: 모든 조사단위에서 부재종별로 3개소 이상 조사 - 도면이 없는 경우: 모든 조사단위에서 부재종별로 9개소 이상 조사하여 구조도면 작성
	구조성능 저하 및 손상	- 모든 부재 종별로 육안조사
	중량물	- 지진하중에 영향을 줄 수 있는 비구조요소 또는 건물외 구조의 중량
	마감재	- 조적채움벽 마감재의 종류, 평균두께, 상태 - 슬래브 마감재 종류 및 평균두께 - 치장벽돌의 재료 및 접합상태
지반	시추조사	-  내진특등급 건물: 2개소 -  기타 내진등급: 1개소
기초	기초의 규격	- 도면이 없고, 특등급 건물에서 기초의 침하로 인해 기능수행에 지장을 초래할 것으로 예상되는 경우에 한하여 조사
철근 콘크리트	콘크리트 압축강도	- 코어시험 - 코어시험 최소수량 = max(조사단위 수, 6) - 비파괴시험: 코어시험 수량이 6개소 초과 시 병용 가능, 코어시험에 의한 보정계수 적용 필수 - 비파괴시험 수량: 조사단위별로 2종 각 부재별 2개소(단부, 중앙부)
	철근배근 상태조사	- 도면이 있는 경우: 모든 조사단위에서 부재종별로 각각 3개소 이상 - 도면이 없는 경우: 모든 조사단위에서 구조도면 작성에 충분한 수량으로서 부재종별로 각각 3개소 이상
조적조	기본정보	- 모든 채움벽과 허리벽의 위치, 높이, 두께
	채움벽과 허리벽의 상태	- 조사단위별 2개소 이상
강구조	부식	- 모든 조사단위에서 부재 종별로 각각 3개소 이상 조사
	접합부	- 층별 3개소 이상

 

필요한 자료를 수집하고 현장조사 결과를 바탕으로 내진성능평가에 필요한 재료강도를 결정하게 됩니다.

재료강도는 현장시험 결과값, 설계도서상의 설계기준강도에 사용 연수 및 재료상태에 따른 감소계수를 곱한 값, 연도별 기본재료강도 중 하나를 사용해서 결정할 수 있습니다.

 

① 현장시험 결과값으로 재료강도를 결정하는 경우

현장시험을 통해 재료강도를 결정하는 경우 코어테스트 결과나 보정계수를 적용한 비파괴검사값을 사용하여 재료강도를 결정합니다. 정밀안전진단에 내진성능평가를 포함하여 진행하는 경우에는 시설물 안전점검 및 정밀안전진단지침(비파괴 시험 포함)의 재료시험 방법에 따라 재료강도를 결정할 수도 있습니다.

 

② 설계도서상의 설계기준강도에 사용연수 및 재료상태에 따른 감소계수를 곱한 값을 적용한 경우

설계도서에 명시된 설계기준강도는 재료강도의 변동을 고려한 안전범위 내의 값인 공칭강도를 뜻합니다. 따라서 재료가 실제로 견딜 수 있는 것으로 기대되는 강도의 평균값인 기대강도는 각 재료별로 제시된 보정계수를 설계기준강도에 곱하여 구할 수 있습니다. 아래 표-2에서 제시된 경과 연수 및 재료상태에 따른 재료강도의 감소계수를 설계기준강도에 곱하여 재료강도를 구하는데, 설계도서의 설계기준강도에 경과 연수에 따른 감소계수를 곱한 값이 표-3에서 제시된 연도별 기본재료강도의 공칭강도보다 낮을 경우 연도별 기본재료강도를 사용할 수 있으며, 이 때 현장조사를 실시하지 않은 경우에 재료상태는 불량으로 간주하여 계산합니다.

 

표-2. 경과 연수 및 재료상태에 따른 재료강도의 감소계수

구분		콘크리트 압축강도	조적조 압축강도	조적조 전단강도
경과 연수	30년 이상	0.8	0.5	0.7
	20년 이상	0.9	0.6	0.8
	20년 미만-10년 이상	1.0	0.8	0.9
	10년 미만	1.0	1.0	1.0
재료상태	양호	1.0	1.0	1.0
	보통	0.9	0.8	0.85
	불량	0.8	0.5	0.7

 

 

③ 연도별 기본재료 강도를 사용하여 재료강도를 결정하는 경우

내진성능평가 예비평가시 현장시험을 하지 않는 경우나 상세평가시 설계도서가 없고 현장시험이 어려운 재료의 재료강도를 결정할 때 연도별 기본재료강도를 사용하여 재료강도를 결정할 수 있습니다. 연도별 기본재료 강도는 경과 연수에 따른 재료의 강도 감소를 반영한 값이므로 재료강도를 결정할 때, 경과 연수에 따른 감소계수는 반영하지 않지만 재료상태에 따른 감소계수는 현장조사 결과를 반영하여 적용해야 합니다.

 

표-3. 건설연도별 재료의 기본값

구분	1970년 이전		1971-1987년		1988-2000년		2001년 이후
	공칭강도	기대강도	공칭강도	기대강도	공칭강도	기대강도	공칭강도	기대강도
콘크리트 강도(fck, ㎫)	13	15	15	18	18	21	21	24
철근의 항복강도 (fy, ㎫)	240	300	240	300	240[각주:1]	300[각주:2]	300	375
강재의 항복강도 (fy, ㎫)	235	294	235	294	235	294	235	294

 

 

 "기존 건축물 내진성능 평가 및 향상요령" (한국시설안전공단)에서 제시하는 내용을 바탕으로 내진성능평가를 위해 필요한 자료들은 무엇인지 현장조사에서 필수적으로 조사해야할 것은 무엇인지 간단하게 표로 정리해보았습니다. 그리고 기존 건축물의 내진성능을 평가하기 위해 필요한 재료강도의 값은 어떤 기준으로 결정되는지 세 가지 경우로 나누어 설명드렸습니다. 지난 포스팅과 이번 포스팅은 내진성능평가와 관련된 개념, 절차 등에 관한 내용이라 이런 내용까지 알아야하나? 하는 생각을 하셨을 수도 있을 것 같습니다. 그래서 다음 포스팅에는 실제 내진성능평가 사례를 소개해드리면서 더 자세한 내용 전해드리겠습니다. 

 

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1. 1)책임구조기술자의 판단 하에 2001년 이후와 동일한 값을 사용할 수 있다. [본문으로]
2. 1)책임구조기술자의 판단 하에 2001년 이후와 동일한 값을 사용할 수 있다. [본문으로]