내진성능평가:: 서울시 강남구 1종 근린생활시설에 대한 내진성능평가

내진성능평가

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서울시 강남구 1종 근린생활시설 내진성능평가

 

 

업무시설용도 / 근린생활시설 / 내진성능평가 

 

 

안녕하세요, 엔글링크입니다.

 

엔글링크는 건축 구조물의 구조안전성 평가를 위한 구조안전진단이나 내진성능평가를 진행하고 있습니다.

그 외에도 구조해석, 유동해석(CFD), 열해석 등 다양한 CAE서비스 제공하고 있으니

원하시는 서비스가 있으시면 언제든지 연락주세요.

 

 

 

 

오늘은 지난 포스팅에서 말씀드렸던 것처럼 내진성능평가에 대해서 소개해드리려고 합니다.

지난 포스팅에서 소개해드렸던 서울특별시 강남구에 위치한 1종 근린생활시설에 대한 내진성능평가로

정밀안전진단과 종합적으로 실시하여 건축물의 구조안전성을 점검한 사례입니다.  

 

 

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1. 내진성능평가의 목적

 

  기존에 사용하고 있는 건축물은 『기존 건축물의 내진성능 평가 및 향상요령(2013.12:국토교통부, 한국시설안전공단)』에 따라 

내진성능평가를 실시하여 건축물의 지진피해도를 판정합니다. 지진에 대한 건축물의 안전성을 검토하여 안전을 위해 필요한

보수보강안을 마련함으로써 공공의 안전을 증진시키는 것이 내진성능평가의 목적이라고 할 수 있습니다.

 

 

2. 횡력저항시스템 분석 

 

  횡력은 수평방향으로 작용하는 외력으로 지진하중과 풍하중이 이에 해당합니다. 횡력저항시스템은 지진력에

저항할 수 있는 건물의 골조시스템을 의미합니다. 평가대상 건축물은 건축구조기준(KBC2016)에 의하면 철골 가새골조로 분류됩니다.

대분류	소분류
철근콘크리트구조 (RC)	RC 모멘트골조
	RC 전단벽+모멘트골조 (조적채움벽 有)
	RC 전단벽
철골구조 (S)	철골 모멘트골조
	철골 가새골조
	철골 모멘트골조+RC 전단벽
비보강 조적조 (M)	비보강 조적조
철골철근콘크리트조 (SRC)	SRC 모멘트골조
	SRC 모멘트골조 + RC 전단벽

 

 

3. 구조부재의 손상정도에 따른 성능수준

성 능 수 준	피 해
즉시거주 (Immediate Occupancy level, IO)	지진 후 구조물의 피해는 경미하며 수직하중저항시스템과 지진력 저항시스템은 지진전의 강성과 강도를 보유하고 있다. 구조부재의 손상으로 인명에 피해를 입을 가능성은 매우 낮으며 손상부재에 대한 보수가 필요하지만 즉시거주를 위해 반드시 필요하지는 않다.
인명안전 (Life Safety level, LS)	구조부재에 상당한 손상이 발생하여 횡강성과 강도의 손실이 있으나 붕괴에 대해서는 여전히 여력을 보유하고 있다. 구조부재에 영구변형이 있으며 지진력 저항시스템의 일부 요소에서 균열, 파단, 항복, 혹은 좌굴이 발생할 수 있으나 구조부재의 손상으로 인한 인명손실의 위험은 낮다. 구조부재의 보수는 가능하지만 경제적이지 않을 수도 있다. 당장 무너지지는 않으나 거주를 위해서는 보수와 보강이 요구된다.
붕괴방지 (Collapse Prevention level, CP)	구조물이 심각한 피해를 입은 상태로 국부적 혹은 전체적인 붕괴가 임박한 상태이다. 지진력 저항시스템에 상당한 강도 및 강성의 저하가 있으며 횡방향 영구변형이 있다. 그러나 중력하중저항시스템은 여전히 하중을 지지할 수 있다. 구조부재의 박락 등으로 인명피해가 생길 수 있으며 일반적인 보수보강 후에도 거주에 안전하지 않을 수 있다. 여진으로 인해 붕괴가 발생할 수 있다.

 

 

 

4. 내진성능평가 결과

 

4.1 내진성능예비평가

 

  내진성능평가 대상인 1종 근린생활시설은 수평비정형(비틀림비정형)과 수직비정형(강성비정형)을

모두 지니고 있는 비정형건축물로서 예비평가를 진행하지 않고 바로 1단계 내진성능평가를 시행했습니다.

(지침이 개정되기 전에 완료된 내진성능평가로 개정 전 지침이 적용되었습니다.)

 

4.2 1단계 내진성능상세평가

 

  내진성능평가 대상 건축물은 연면적 24,997㎡의 업무용도시설로 붕괴시 상당한 인명 피해가 발생할 것으로

예상됩니다. KBC2016의 내진등급에 따르면, 평가 대상 건축물은 중요도 1, 내진등급 1등급에 해당합니다.

내진등급 1등급에 해당하는 건축물의 목표성능수준은 설계스펙트럼가속도의 1.2배에서 인명안전(LS),

설계스펙트럼가속도의 1.5배에서 붕괴방지(CP)입니다.

  또한, 대상 건축물의 횡력저항시스템은 철골가새골조시스템으로 지침 4.4에 따라 1단계 상세평가에서

가새의 성능으로 전체 건축물의 성능수준을 결정하게 됩니다.

 

4.2.1 설계스펙트럼가속도의 1.2배

 

1단계 내진성능 상세평가 결과 LS	1단계 부재별 성능평가 결과 LS

 

4.2.2 설계스펙트럼가속도의 1.5배

 

1단계 내진성능 상세평가 결과 CP	1단계 부재별 성능평가 결과 CP

  

  1단계 내진성능평가 결과, 각 층 가새부재의 성능수준과 전체 구조물의 층간변형각 모두 목표성능을 만족함을 확인했습니다. 

  설계지진력 작용시 부재의 비선형거동을 고려한 건축물의 변형과 부재상태 등을 보다 더 정확하게 판정하기 위해서 2단계

상세평가를 진행하였습니다.

 

4.3 2단계 내진성능상세평가

 

  부재비선형을 고려한 비선형정적해석(Pushover)을 시행한 결과 설계스펙트럼가속도의 1.2배와 1.5배 

모두 성능점(Performance Point)이 탄성구간에서 형성됐습니다. 

 

성능점에서의 연직하중분담율과 층간변형각 검토했을 때, 설계스펙트럼가속도 1.2배, 1.5배의 수준에서 모두

목표성능을 만족하여 평가 대상 건축물이 내진성능을 확보하고 있다고 판단하였습니다.

 

4.3.1 설계스펙트럼가속도의 1.2배

 

2단계 내진성능 상세평가 결과 LS X방향	2단계 내진성능 상세평가 결과 LS Y방향
2단계 부재별 성능평가 결과 LS X방향	2단계 부재별 성능평가 결과 LS  Y방향

 

 

4.3.2 설계스펙트럼가속도의 1.5배

 

2단계 내진성능 상세평가 결과 CP X방향	2단계 내진성능 상세평가 결과 CP Y방향
2단계 부재별 성능평가 결과 CP X방향	2단계 부재별 성능평가 결과 CP Y방향

 

 

 

5. 종합결론

 

정밀안전진단 및 내진성능평가를 실시한 결과, 안전성 평가 및 종합평가 등급은 B등급으로 판단됩니다.

 

건축물의 상태 및 안전성 평가 등급 기준 (국토교통부, 건설공사 안전점검 지침, 2017)
등 급	노후화 상태	안 전 성
A	문제점이 없는 최상의 상태	최상의 상태
B	경미한 문제점이 있으나 양호한 상태	균열이나 변형이 있으나 허용범위 이내인 상태
C	문제점이 있으나 간단한 보수․보강으로 원상회복이 가능한 보통의 상태	균열이나 변형이 있으나 구조물의 내하력이 설계의 목표치를 초과한 상태
D	주요부재에 발생된 노후화 정도가 고도의 기술적 판단이 요구되는 상태로 사용제한 여부의 판단이 필요함	균열이나 변형이 허용범위를 초과하고 있거나, 구조물의 내하력이 설계의 목표치를 미달하고 있어, 고도의 기술적 판단이 요구되는 상태로 사용제한 여부의 판단이 필요함
E	주요 부재의 노후화 정도가 심각하여 원상회복이 불가능하거나 안전성에 위험이 있어 즉각 사용금지하고 긴급한 보강이 필요한 상태	균열이나 변형이 혀용범위를 초과하고 있고, 구조물의 내하력이 허용범위에 미달하여 붕괴가 심각히 우려되며, 안전성에 위험이 있어 즉각 사용금지하고 긴급한 보강이 필요한 상태

      

  건축물에서 발생한 결함 대부분이 콘크리트의 재료적 특성, 공용년수 증가에 따른 건축물의 노후화,

이질재(콘크리트+조적) 접합부의 성질 차이, 개구부의 응력 집중 등 여러가지 복합적인 원인에 의해서 발생한 것으로 보입니다.

누수 부위에 대한 주기적인 보수조치가 적절하게 이루어지고 있으나 주요부재(내력벽, 보, 슬래브)에

발생한 균열 및 누수 흔적 등의 결함은 장기간 방치 시 건축물의 내구성 저하의 주요인이 될 수 있으므로

적절한 보수조치를 취하는 것이 바람직합니다. 건축물의 사용성 및 내구성 확보를 위해 에폭시 주입,

발포우레탄 주입, 단면 복구 등의 공법을 이용한 보수보강안을 제시하였습니다.

     

 

지난 포스팅에 이어서 동일한 건축물의 구조안전성 평가 사례를 소개해드렸습니다.

구조안전진단이나 내진성능평가에 대한 궁금점이 있으시거나 의뢰를 원하시면 언제든지 문의주세요!

 

 

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