교육부 공고 제2020 - 66호

「학교시설 내진설계 기준 고시」를 일부 개정함에 있어 그 개정이유와 주요내용을 국민에게 미리 알려 이에 대한 의견을 듣고자 행정절차법 제46조(행정예고) 규정에 의하여 다음과 같이 공고합니다.

2020년 03월 02일

교육부장관

「학교시설 내진설계 기준 고시」일부개정(안) 행정예고

1. 개정이유

최근 국내 건설 분야의 기준들이 국가건설기준센터의 설계기준코드(KDS)로 개편됨에 따라, 「건축법 건축구조기준(2019)」이 「건축물 내진설계기준(KDS 41-17-00)」으로 제정되면서 이에 대한 개정사항을 반영하고, 현행 「학교시설 내진설계기준(2018)」 운영상 나타난 미비점 개선 및 기 개정된 “학교시설 내진성능평가 및 보강 매뉴얼(2019, 교육부)”과의 통일성 등을 위해 개정하고자 함.

2. 주요 개정내용

가. 용어 통일화(안 전체 해당)

관련 기준 및 「학교시설 내진설계기준」의 하위 규정인 “학교시설 내진성능평가 및 보강 매뉴얼(2019)” 등과 용어를 통일화함

예) “내력비” → “강도비”, “제진장치”, “에너지소산장치” □ “감쇠장치”

나. 관련 적용시방서 및 표준서(안 1.11 등 전체 해당)

건축구조기준이 국가건설기준센터 설계기준코드(KDS)*으로 개편 및 개정 등 국내 건설 관련 기준이 개편되어 이를 반영함

* 건축구조기준 - KDS 41 00 ~ KDS 41 90, 콘크리트구조기준 - KDS 14 20, 강구조설계기준 - KDS 14 30(허용응력설계법) 등

다. 철근콘크리트구조의 재료(안 3.3 재료)

중연성도 및 고연성도 지진력 저항시스템 내진설계 시 건축물 내진설계기준(KDS 41 17 00)에 따라 내진용 철근을 사용하도록 함

라. 보통모멘트골조의 철근 배치(안 3.7 보통모멘트골조)

실제 지진피해 학교를 조사한 바, 횡보강철근 부실로 인해 큰 피해가 발생하였음을 확인하였기에 철근콘크리트 보통모멘트골조의 설계 시 보와 기둥의 횡보강철근 배치구간을 보완함

마. 대안철근상세

기둥 후프철근 대체용 띠철근-V형 타이 철근에 대해, 기존 기준(2018)에 포함된 그림이 특정 제품으로 판단될 수 있기에 이를 삭제함(해그림 3-12)

바. 비구조요소(안 6장 비구조요소)

건축구조기준 개정(KDS 41 17 00 제정)에 따라 내진설계대상을 통일* 및 책임구조기술자와 각 분야 기술자의 업무영역·절차 등을 규정함

* 외부마감 → 파라펫, 건물 외부 치장벽돌 및 외부 치장마감 석재, 대피경로상의 비상계단 → 대피경로상의 계단

※ 기계/전기 설비의 내진설계 : 관련 기술자 업무영역 및 절차 규정

설비공급자 : 내진시험, 사양서 및 상세도 작성

구조기술자 : 지진하중 제시(설계단계), 정착부 설계/검토(공사단계)

조적채움벽 : 매뉴얼에 따라 검토하며, 모르타르 마감 활용(전도 방지)

사. 내진성능평가를 위한 자료수집(안 7.1.2)

기존 기준 개정 시 부재하였던 “학교시설 내진성능평가 및 보강 매뉴얼”이 현장에 배포·활용되었기에 내진성능평가를 위한 자료수집 시 매뉴얼을 따르도록 함

아. 비구조요소 내진성능평가 및 보강설계(안 7.8 및 8.7)

신축 건축물과 비교하여 노후화된 기존 학교시설의 내진성능평가 및 보강설계 시 실제 현장여건을 고려하여 반드시 평가·보강이 필요한 항목대상을 명확히 함

자. 보강방법 분류(안 8.4)

“학교시설 내진성능평가 및 보강 매뉴얼(2019)”과의 일관성을 고려하여, 일반보강방법의 명칭, 정의, 분류방법 등을 명확히 함

차. 특수공법(안 8.9)

특수공법의 정의 및 범위, 성능 입증 및 검증 등에 관한 규정을 “학교시설 내진성능평가 및 보강 매뉴얼(2019)”에 따르도록 명시함

카. 사업단계별 체크리스트(안 별표 1-3)

내진설계 또는 내진보강을 위한 사업단계별(성능평가 및 보강, 설계, 시공) 체크리스트의 항목 조정 및 수준 완화 등 보완함

3. 의견제출 (참고사항)

가. 이 개정안에 대하여 의견이 있는 기관, 단체 또는 개인은 2020년 3월 23일(월)까지 다음 사항을 기재한 의견서를 보내주시기 바랍니다.

1) 예고사항에 대한 의견

2) 성명(기관, 단체인 경우 기관, 단체명과 대표자 성명), 주소 및 전화번호

나. 제출방법 : 우편, FAX(모사전송)로 제출된 내용만을 의견으로 인정

1) 전화 : 02-781-0139/ 0183, FAX : 02-781-0187

2) 주소 : 서울특별시 영등포구 국회대로 62길 25 교육시설재난공제회 9층 (우:07236)

다. 참고사항

- 관계법령 : 지진ㆍ화산재해대책법 제14조(내진설계기준의 설정)

- 예산조치 : 별도조치 필요 없음

- 합    의 : 행정안전부와 사전협의(2019. 10. 21)

붙임 :「 학교시설 내진설계 기준 고시」부분개정(안) 1부.

학교시설 내진설계기준 일부개정안

2020. 03.

교 육 부

목  차

제1장 총칙	1

1.1 목적	1

1.2 적용범위	1

1.3 구조설계	2

1.3.1 구조설계의 원칙	2

1.3.2 구조설계의 절차	2

1.3.3 구조계획	3

1.3.4 골조해석 및 부재설계	3

1.3.5 구조설계서의 작성	3

1.3.6 구조설계도의 작성	4

1.3.7 구조체 공사시방서의 작성	5

1.3.8 구조해석 및 설계 소프트웨어	5

1.4 내진설계	6

1.4.1 내진성능목표 및 요구사항	6

1.4.2 내진설계의 절차	8

1.4.3 내진구조계획	9

1.4.4 내진구조해석	9

1.4.5 내진구조설계	9

1.5 기존 구조물의 내진보강	10

1.5.1 내진보강설계의 원칙	10

1.5.2 내진보강설계의 절차	10

1.5.3 내진성능평가	11

1.5.4 내진보강설계	11

1.5.5 내진보강설계의 확인	12

1.6 내진구조성능의 확인	12

1.6.1 구조설계도서의 내진구조성능의 확인	12

1.6.2 시공상세도서의 내진구조성능의 확인	13

1.6.3 시공 중 내진구조성능의 확인	13

1.6.4 유지관리 중 내진구조성능의 확인	14

1.7 내진설계 책임구조기술자	14

1.7.1 책임구조기술자의 자격	14

1.7.2 책임구조기술자의 책무	14

1.7.3 책임구조기술자의 서명 ․ 날인	15

1.8 제3자 검토	15

1.8.1 적용범위	15

1.8.2 참여 전문가의 자격 및 검증위원회의 구성	15

1.8.3 업무범위 및 운영	16

1.9 용어	16

1.10 기호	26

1.11 적용 시방서 및 표준서	28

제2장 지진하중	29

2.1 일반사항	29

2.2 건물의 내진등급과 중요도계수	29

2.3 지진력 저항시스템	32

제3장 철근콘크리트구조 내진설계	33

3.1 일반사항	33

3.2 지진력 저항시스템의 분류	33

3.3 재료	34

3.4 일반요구사항	36

3.4.1 구조해석을 위한 유효강성	36

3.4.2 보와 기둥	36

3.4.3 보-기둥 접합부	37

3.4.4 철근의 정착과 이음	37

3.5 특수모멘트골조	38

3.5.1 적용범위	38

3.5.2 일반사항	38

3.5.3 보	39

3.5.4 기둥	40

3.5.5 보-기둥 접합부	42

3.6 중간모멘트골조	43

3.6.1 적용범위	43

3.6.2 일반사항	43

3.6.3 보	44

3.6.4 기둥	47

3.6.5 보-기둥 접합부	50

3.7 보통모멘트골조	51

3.7.1 적용범위	51

3.7.2 보	51

3.7.3 기둥	52

3.7.4 보-기둥 접합부	53

3.8 철근콘크리트 구조벽	54

3.9 대안철근상세	54

제4장 강구조와 합성구조의 내진설계	56

4.1 일반사항	56

4.2 지진력 저항시스템의 분류	56

4.3 재료	58

4.3.1 강재의 규격 및 강도	58

4.3.2 내진구조를 위한 재료 요구사항	59

4.4 일반요구사항	61

4.4.1 접합부, 조인트 및 파스너	61

4.4.2 보와 기둥	61

4.4.3 보-기둥 접합부	62

4.4.4 가새골조	62

4.4.5 콘크리트와 강재의 연결	62

4.4.6 구조해석을 위한 유효강성	62

4.5 철골 중간모멘트골조	62

4.5.1 적용범위	62

4.5.2 보-기둥 접합부	62

4.5.3 기타 요구사항	65

4.6 철골 보통모멘트골조	65

4.6.1 적용범위	65

4.6.2 보-기둥 접합부	66

4.7 철골 보통중심가새골조	67

4.7.1 적용범위	67

4.7.2 가새부재	67

4.7.3 가새접합부	67

4.7.4 기타 요구사항	68

제5장 기초, 지반의 내진설계	69

5.1 일반사항	69

5.2 지반조사	70

5.2.1 지반조사의 목적	70

5.2.2 방법	70

5.2.3 지반조사 보고서	72

5.3 구조물 동적해석을 위한 기초지반의 모델링	72

5.3.1 얕은기초	72

5.3.2 말뚝기초	73

5.4 기초의 내진설계	74

5.5 액상화 평가	75

5.6 기타 흙 구조물의 내진설계	75

5.6.1 옹벽	75

5.6.2 비탈면(급경사지)	76

제6장 비구조요소	77

6.1 일반사항	77

6.2 적용범위	78

6.3 중요도계수	79

6.4 설계절차	79

6.5 내진상세	81

제7장 기존 구조물의 내진성능평가	83

7.1 일반사항	83

7.1.1 목적 및 적용범위	83

7.1.2 자료수집	83

7.1.3 내진성능평가 결과보고서	83

7.1.4 평가보고서에 대한 전문가 검토	85

7.2 내진성능목표 및 평가지진	86

7.3 내진성능평가 절차	87

7.4 평가입력자료	88

7.4.1 자료조사 및 현장조사	88

7.4.2 주요입력정보의 결정	88

7.4.3 구조해석을 위한 유효강성	89

7.5 설계응답스펙트럼	89

7.6 선형구조해석평가	90

7.7 비선형구조해석평가	91

7.7.1 일반사항	91

7.7.2 비선형정적해석의 일반원칙	91

7.7.3 비선형동적해석의 일반원칙	93

7.8 비구조요소의 성능평가	94

제8장 내진보강설계	95

8.1 일반사항	95

8.1.1 개요	95

8.1.2 내진성능 향상 방법	95

8.1.3 내진보강방법 선정 시 고려사항	96

8.1.4 보강재료	97

8.1.5 관련 기준	97

8.2 내진보강설계 절차	98

8.2.1 내진성능평가	98

8.2.2 내진성능목표의 결정	98

8.2.3 보강방법의 결정	98

8.2.4 구조해석 및 부재설계	100

8.2.5 내진보강 성능확인	100

8.2.6 제3자 검토 및 관련도서 보관	101

8.2.7 시공 및 유지관리	101

8.3 내진보강 목표와 성능수준	102

8.3.1 일반사항	102

8.3.2 내진성능목표	102

8.4 보강방법의 분류	103

8.4.1 시스템 보강	103

8.4.2 개별 부재의 강도 및 강성 보강	105

8.4.3 개별 부재의 연성 보강	105

8.4.4 내진요구 저감방안	105

8.5 계면접합부 설계	106

8.5.1 일반사항	106

8.5.2 후설치 앵커	108

8.5.3 보강철근의 정착	109

8.5.4 합성수지	110

8.6 기초의 보강설계	111

8.6.1 일반사항	111

8.6.2 말뚝기초	111

8.6.3 지내력기초	112

8.7 비구조요소의 내진보강	112

8.7.1 일반사항	112

8.8 내진보강설계된 구조물의 성능확인	113

8.8.1 일반사항	113

8.9 특수공법의 검증 및 성능확인	113

8.9.1 일반사항	113

8.9.2 성능입증보고서	114

8.9.3 성능검증보고서	114

[별표 1] 학교시설 내진설계기준 적용 확인을 위한 설계단계 체크리스트	116

[별표 2] 학교시설 내진설계기준 적용 확인을 위한 시공단계 체크리스트	119

[별표 3] 기존 학교시설 내진성능평가 및 보강 체크리스트	121

표 차례

<해표 1-1> 구조체의 손상정도에 따른 성능수준	7

<해표 1-2> 비구조요소의 성능수준의 정의 및 일반적 피해 수준	7

<해표 1-3> 전체건축물의 내진성능목표에 있어서 최소로 요구되는 구조체 및 비구조요소의 성능수준의 관계	7

<해표 1-4> 전체 시스템의 성능수준	8

<해표 2-1> 내진등급과 중요도계수	30

<표 3-1> 철근콘크리트 구조부재별 유효강성	35

<해표 4-1> 주요 구조용 강재의 재질규격	58

<해표 4-2> 주요 구조용 강재의 재료강도 (MPa)	59

<해표 4-3> 강재의 종류별 [eqn: {{R _{`y}}}] 및 [eqn: {{R _{`t}}}] 값	60

<표 6-1> 내진등급별 설계대상 비구조요소	78

<해표 6-1> 건축물의 내진등급별 최소내진성능목표	80

<해표 6-2> 건축물의 성능수준과 구조요소 및 비구조요소의 성능수준 사이의 관계	80

<표 7-1> 지진재현주기별 위험도계수	86

<해표 8-1> 경과년수 및 재료상태에 따른 재료강도의 감소계수	107

그림 차례

[해그림 2-1] 중요도계수별 내진성능 예시 (FEMA 450, 2003)	31

[해그림 2-2] 지진 재해도에 따른 성능 수준 (Herrera et al, 2008)	31

[해그림 3-1] 특수모멘트골조의 보와 기둥의 설계전단력	38

[해그림 3-2] 특수모멘트골조 보 배근상세	40

[해그림 3-3] 특수모멘트골조 기둥 및 접합부 배근상세	41

[해그림 3-4] 골조에 대한 계수 전단력	44

[해그림 3-5] 중간모멘트골조 보 배근상세(내부골조)	45

[해그림 3-6] 중간모멘트골조 학교시설 철근콘크리트 보 부재 표준상세	46

[해그림 3-7] 중간모멘트골조 기둥 배근상세	48

[해그림 3-8] 중간모멘트골조 학교시설 철근콘크리트 기둥 부재 표준상세	49

[해그림 3-9] 중간모멘트골조 보 - 기둥 접합부 배근상세	50

[해그림 3-10] 보통모멘트골조 보 배근상세(내부골조)	51

[해그림 3-11] 보통모멘트골조 기둥 배근상세	53

[해그림 3-12] 기둥 후프철근 대체용 띠철근 - V형 타이 상세	55

[해그림 3-13] 외부 접합부 U형 횡보강근 상세	55

[해그림 3-14] 외부 또는 모서리 접합부 보 하부 주철근 갈고리 내림 정착상세	55

[해그림 5-1] 기초의 내진성능평가 절차	70

[해그림 5-2] 말뚝기초를 스프링으로 모델링하는 과정	73

[해그림 7-1] 내진성능평가 절차	87

[해그림 8-1] 인장에 의한 앵커 파괴 유형	108

[해그림 8-2] 전단에 의한 앵커의 파괴 유형	109

[해그림 8-3] 기존 철근과 보강철근의 용접이음	110

학교시설 내진설계기준                                                                제 1장 총칙

제 1 장  총칙

1.1 목적

이 기준은 지진화산재해대책법 제14조의 규정에 따라 초중고 및 특수학교의 학교시설 내진설계, 기존 학교시설의 내진성능평가와 보강에 관련된 기준 및 절차를 규정함으로써 내진안전성을 확보하는 것을 그 목적으로 한다.

[해설] 이 기준은 초중고 및 특수학교의 학교시설 내진설계에 필요한 기본사항 및 방법에 대해서 기술하고, 학교시설의 안전성 향상과 품질의 균일화를 도모한 것이다.

지진은 지역에 따라 발생빈도와 세기가 다르므로 내진설계기준을 지진의 발생빈도와 세기에 따라 조정하는 것이 바람직하다. 또한 지반의 강성에 따라 해당지역의 가속도응답스펙트럼이 달라지므로 지반에 대한 영향을 고려하여야 하며, 학교시설과 같이 중요한 시설물은 보다 큰 지진에 대해서도 견딜 수 있도록 설계되어야 한다. 건축물의 구조형식에 따라 지진에 대한 동적거동이 다르므로 이에 대한 고려도 하여야 한다.

내진설계 시 고려하여야 하는 주요사항은 다음과 같다.

(1) 지진하중을 산정하기 위해서는 해당지역의 지진위험도를 고려하여야 하며 이는 지역계수로 정의된다. 지역계수는 해당지역의 지진위험도를 가속도의 형태로 사용하고 있다.

(2) 지진이 발생하였을 때 피해복구 및 확대방지에 필요한 용도의 건축물과 경제적, 사회적으로 피해의 영향이 큰 건축물은 일반 건축물에 비하여 건축물의 내진 안전성을 높이고 일반 건축물에 대해서는 경제적인 부담이 작아지도록 하기 위해서 중요도계수를 사용한다.

(3) 지진하중을 산정하기 위해서는 해당지역의 지반조건 영향을 적절히 고려하여야 하는데, 내진설계기준에서는 이를 지반계수의 형태로 적용하고 있다. 일반적으로 지반의 강성이 클수록 지반계수가 감소하며, 가속도응답스펙트럼 값은 낮아진다.

(4) 강한 지진이 발생하는 경우에도 구조물에 피해가 전혀 발생하지 않도록 설계하는 것은 경제적인 부담이 지나치게 커지는 경향이 있다. 따라서 건축물의 내진설계는 다음과 같은 내진설계개념을 적용하고 있다.

(가) 자주 발생할 수 있는 약한 지진에 대해서는 건축물에 피해가 거의 없어야 한다.

(나) 가끔 발생할 가능성이 있는 중간 정도의 지진에 대해서는 구조 및 비구조요소에 손상이 발생하더라도 인명에 대한 피해는 없어야 한다.

(다) 매우 드물게 발생할 대규모 지진에 대해서는 구조적인 피해가 발생하더라도 구조물이 붕괴되지는 않아야 한다.

1.2 적용범위

이 기준은 학교시설사업촉진법에 따른 초중고 및 특수학교의 학교시설을 대상으로 적용하며, 이 기준에 정하지 않은 바는 국토교통부장관이 정하여 고시하는 건축구조기준을 따른다. 또한 특수한 구조 등으로 특별한 조사 연구에 의해 설계하는 경우에는 이에 따르지 않을 수 있다. 이 경우에는 그 근거를 명시하여야 한다.

[해설] 이 기준은 초중고 및 특수학교의 학교시설에 적용하는 것으로 하고, 구조종별은 콘크리트구조와 강구조를 대상으로 한다. 그 외의 것은 건축구조기준에 따른다. 또한 특수한 구조 등으로 조사와 연구에 기초하여 설계하는 경우에는 그 부분에 대해서 상기 기준을 적용하지 않아도 된다. 이 경우에는 그 근거를 명시하여야 하고, 필요시 관련 전문가에게 확인되어야 한다.

1.3 구조설계

1.3.1 구조설계의 원칙

(1) 안전성

학교시설은 유효적절한 구조계획을 통하여 건축물 전체가 지진하중과 각종 하중에 대하여 이 기준의 규정에 따라 구조적으로 안전하도록 한다.

(2) 사용성

학교시설의 구조체는 사용에 지장을 줄 수 있는 정도의 변형이나 진동이 생기지 아니하도록 충분한 강성의 확보를 고려한다.

(3) 내구성

학교시설이 충분한 내구수명을 유지할 수 있도록 부식이나 마모, 훼손의 우려가 있는 구조부재에 대해서는 모재나 마감재에 이를 방지할 수 있는 재료를 사용하는 등 필요한 조치를 취한다.

(4) 경제성

가급적 경제적 비용으로 목표성능을 만족하도록 구조계획과 설계를 실시한다.

(5) 친환경성

가급적 친환경적인 재료를 사용하고, 시공에 소요되는 에너지와 폐기물을 최소화할 수 있는 공법과 재료를 선택한다.

[해설] 학교시설은 그 자체가 각종 하중에 대하여 안전하여야 함은 물론 그 구조체를 사용하는 중에 불편하거나 사용에 지장을 주지 않아야 하며 쉽게 노후하게 되어 그 기능이 저하되지 않아야 한다.

1.3.2 구조설계의 절차

(1) 구조설계의 진척 정도에 따라서 계획설계, 중간설계, 실시설계를 실시한다.

(2) 각 설계단계별로 발주자와 타 분야 설계자의 요구사항을 반영하여 구조계획, 구조해석, 부재설계 및 검토를 실시한다.

(3) 각 단계별로 발주자, 설계자, 시공자와의 협의를 위한 설계도서를 작성한다.

(4) 실시설계에서는 구조체의 시공을 위한 실시구조도서를 작성한다.

1.3.3 구조계획

(1) 학교시설의 구조계획에는 건축물의 용도, 사용재료 및 강도, 지반특성, 하중조건, 구조형식, 장래의 증축 여부, 용도변경이나 리모델링 가능성 등을 고려한다.

(2) 기둥과 보의 배치는 건축평면 계획과 잘 조화되도록 하며, 보 춤을 결정할 때에는 기둥간격 외에 층고와 설비계획도 함께 고려한다.

(3) 지진하중이나 풍하중 등 수평하중에 저항하는 구조요소는 평면상 균형뿐만 아니라 입면상 균형도 고려한다.

(4) 구조형식이나 구조재료를 혼용할 때에는 강성이나 내력의 연속성에 유의하며, 사용성에 영향을 미치는 진동과 변형도 미리 검토한다.

[해설] 건축계획 초기단계부터 적절한 구조계획을 하여 시행착오를 줄이고 구조설계작업의 효율성을 높일 수 있도록 구조설계 각 과정에서 검토하고 고려하여야 할 사항을 기술하였다.

1.3.4 골조해석 및 부재설계

(1) 골조해석은 탄성해석을 원칙으로 하되 필요한 경우 비선형해석도 함께 수행하여 실제 구조물의 거동에 가까운 부재력이 산출되도록 노력한다.

(2) 부재설계는 강도설계법 또는 한계상태설계법에 의하거나 이와 동등 이상의 성능을 확보할 수 있다고 인정하는 구조설계법에 의한다.

[해설] 골조해석단계에서 하중으로만 고려하는 부구조체와 기계 ․ 전기설비의 설치에 따른 정착물 및 가설구조물에 대한 골조해석․부재설계는 시공자가 수행하는 시공상세도서 작성단계의 업무로서 1.6에 따라 구조안전 확인을 받아야 한다.

1.3.5 구조설계서의 작성

구조설계서에는 최소한 다음의 내용을 포함하여야 한다.

(1) 구조설계개요

구조형식에 대한 설명, 사용재료 및 강도, 하중조건 등 1.3.3(구조계획)에서 검토하고 고려한 사항들을 기술한다.

(2) 구조특기사항

구조안전에 꼭 필요하여 구조체공사시방서에 반영하여야 할 주요사항을 기술한다.

(3) 구조설계요약

구조계산결과를 책임구조기술자의 경험과 기술력으로 평가․조정하여 경제적이고 시공성이 우수한 구조체가 되도록 구조평면, 부재단면, 접합의 유형을 제시하고, 구조계산으로는 산정할 수 없으나 구조실험이나 경험으로 구조안전이 확인된 상세와 이 기준에 규정한 구조세칙 등도 포함한다.

(4) 구조계산

골조해석과 부재설계에 따른 계산결과를 나타낸다.

[해설] 골조해석·부재설계를 수행하지 않은 기술자가 구조설계도를 작성할 경우에는 구조설계의 취지를 올바르게 전달받아야 하므로 구조설계서에 포함해야 할 사항을 기술한 것이다. 골조해석·부재설계를 수행하여 힘의 흐름과 응력상태를 파악하고 있는 책임구조기술자는 구조설계서에 포함할 내용을 구조설계도에 직접 표현할 수 있다.

(1) 구조설계개요 : 구조시스템 등의 주요개념을 기술한다.

(2) 구조특기사항 : 특별히 구조검사나 실험이 요구되거나 시공상세도의 작성이 필요한 부위 등 구조체공사특기시방서의 작성에 필요한 지침을 기술한다.

(3) 구조설계요약 : 이 기준의 기술적 조항을 모두 만족하도록 작성하여야 한다.

(4) 구조계산 : 골조해석에 의한 부재력과 변위, 지점반력을 나타내고 부재단면계산 값을 표현한다.

1.3.6 구조설계도의 작성

(1) 구조설계도는 구조평면도와 구조계산에 의하여 산정된 부재의 단면 및 접합부 상세를 표현하고, 아울러 구조계산에는 포함되지 않았으나, 이 기준에 규정한 구조세칙과 구조실험이나 경험 등으로 구조안전이 확인된 관련 상세까지도 표현하여 구조설계 취지에 부합하도록 작성하여야 한다.

(2) 구조설계도는 설계의 진척도에 따라 계획설계, 중간설계, 실시설계의 3단계로 나누어 작성할 수 있다.

(3) 구조설계도에 포함할 내용은 다음과 같다.

① 구조평면 및 입면

② 구조상세

③ 구조기준

④ 활하중 등 주요 설계하중

⑤ 구조재료강도

⑥ 구조부재의 종류와 그 크기 및 위치

⑦ 철근과 앵커의 규격, 설치 위치

⑧ 철근 정착길이, 이음의 위치 및 길이

⑨ 강부재의 제작․설치와 접합부 설계에 필요한 전단력, 모멘트, 축력 등의 접합부 소요강도

⑩ 기둥 중심선과 오프셋, 워킹포인트

⑪ 접합의 유형

⑫ 치올림이 필요할 경우 위치, 방향 및 크기

⑬ 부구조체의 시공상세도 작성에 필요한 상세기준

⑭ 기타 구조시공상세도 작성에 필요한 상세와 자료

⑮ 책임구조기술자, 자격명 및 소속회사명, 연락처

⑯ 구조설계 일자

[해설]

(1) 구조기준의 요구사항이 증가하고 사용재료 및 구조시스템이 다양해짐에 따라 정확한 구조해석 결과를 반영하여 구조설계도를 작성하여야 한다. 구조설계도에는 구조계산의 내용 이외에 실험과 축적된 경험, 그리고 이 기준의 일부로서 구조안전이 확인된 상세 등을 포함할 수 있다.

(2) 구조설계의 진척도에 따라 계획설계(SD), 기본설계(DD), 실시설계(CD)의 3단계로 나누어 작성할 수 있다.

(3) 구조설계도에는 시공자 및 제작자․설치자가 구조시공 상세도를 작성하는데 필요한 충분한 상세와 자료를 포함하여야 한다.

강구조설계도에는 ⑨ 강재의 접합부 소요강도와 ⑪ 접합유형(강접합, 부분강접합, 단순접합) 등을 명기하여 시공자 또는 제작자․설치자가 접합부상세도를 구조설계 취지에 맞게 작성하도록 하여야 한다.

구조설계도에 포함할 내용 14가지 중, 계획설계(SD)도에는 ③, ⑤, ⑥, ⑪, ⑮, ⑯만을, 기본설계(DD)도에는 ③, ④, ⑤, ⑥, ⑦, ⑧, ⑩, ⑪, ⑮, ⑯만을 표현할 수 있다.

1.3.7 구조체 공사시방서의 작성

구조체 공사시방서는 이 기준 해당 장의 관련 부분을 포함하고, 별도의 특기시방서를 통하여 구조설계도면에 나타낼 수 없는 골조공사의 특기사항을 기술함으로써 구조설계 취지에 부합하도록 작성하여야 한다.

[해설] 특별히 구조검사 또는 실험이 요구되거나 시공상세도의 작성이 필요한 부위 등의 지침이 있으면 이를 반드시 포함하고 구조설계 의도에 맞게 상세히 기술하여야 한다.

1.3.8 구조해석 및 설계 소프트웨어

모든 구조해석과 설계를 위한 해석 소프트웨어는 관련 전문가에 의하여 충분한 검증을 거친 것을 사용한다.

[해설] 해석 소프트웨어는 지속적으로 그 기능이 업데이트되므로 주요한 기능이 업데이트될 때마다 그 기능에 대한 신뢰성을 제3의 전문가로부터 검증받아야 하며, 그러한 검증결과가 공개된 해석 소프트웨어만을 사용하여야 한다.

특히 비선형해석 등 난이도가 높은 해석방법을 사용하는 경우에는 해석 소프트웨어의 신뢰성에 대하여 주의가 요구된다.

발주자 또는 제3의 평가자가 요구하는 경우, 책임구조기술자는 해석소프트웨어 개발자가 작성한 보고서, 논문 등의 입증자료를 제시하여야 한다.

1.4 내진설계

1.4.1 내진성능목표 및 요구사항

(1) 내진등급

학교시설은 건축구조기준에 따른 내진등급 분류에서 내진1등급(중요도계수 1.2) 또는 내진특등급(중요도계수 1.5)으로 분류되며, 구체적인 내진등급의 분류 기준은 제2장을 따른다.

(2) 내진성능목표

학교시설의 내진등급별 내진성능목표는 건축구조기준에 따르며, 「내진설계기준 공통적용사항」에 제시된 시설물의 내진등급별 최소 내진성능수준을 만족하여야 한다.

(3) 이 기준과 건축구조기준을 만족하여 설계하는 경우, 내진성능목표를 달성한 것으로 판단할 수 있다.

[해설]

(1), (2) 구조체의 성능수준은 지진에 의한 구조체의 손상 정도에 따라 <해표 1-1>과 같이 즉시거주, 인명안전, 붕괴방지의 3가지로 정의된다. 비구조요소의 내진성능목표는 <해표 1-2>와 같이 기능수행, 위치유지, 인명안전, 미고려의 4가지로 분류된다. 전체건축물의 성능수준은 <해표 1-3>과 같이 구조체와 비구조요소의 내진성능목표를 조합하여 기능수행, 즉시복구, 인명보호 및 붕괴방지의 4단계로 정의한다. 구조체와 비구조요소의 내진성능목표는 전체 건축물의 최소내진성능목표를 기준으로 <해표 1-4>과 같이 결정하거나 그보다 더 높은 수준으로 결정할 수 있다. 기능수행수준에 대해서는 관련 비구조재의 성능을 확보하는 경우, 구조체에 대한 요구사항은 완화할 수 있다.

(3) 일반적인 설계기준에 따라서 구조물을 설계지진운동에 대하여 현행설계기준 (건축구조기준의 콘크리트기준(강도설계법)과 강구조기준(한계상태설계법))에 따라서 설계할 경우, 구조물의 지진에 대한 안전율(초과강도 및 비탄성변형성능)은 1.5에 해당하는 것으로 알려져 있으며, 따라서 인명안전수준에 대하여 이 기준과 건축구조기준을 만족하여 설계하는 경우, 붕괴방지수준(설계지진운동의 150 퍼센트에 해당하는 지진운동)의 내진내진성능목표를 달성한 것으로 판단할 수 있다. 이와 같은 점을 고려하여 이 기준의 1.4.1(2)를 만족하도록 설계한 경우 건축구조기준 및 「내진설계기준 공통적용사항」에서 요구되는 내진성능수준에 대한 모든 요건을 만족하는 것으로 간주한다.

<해표 1-1> 구조체의 손상정도에 따른 성능수준

성 능 수 준	성능수준 설명
즉시거주 (Immediate Occupancy level, IO)	구조물의 피해는 경미하며 수직하중저항시스템과 지진력 저항시스템은 대체로 지진 전의 강성과 강도를 보유하고 있다. 구조부재의 손상으로 인명에 피해를 입을 가능성은 매우 낮으며 손상부재에 대한 보수가 필요하지만 시급하지는 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.

<해표 1-2> 비구조요소의 성능수준의 정의 및 일반적 피해 수준

대상 구조물의 성능 수준	정의 및 일반적 피해 수준
기능수행 (Operational level, OP)	지진 이후에도 정상적으로 기능수행 할 수 있다.
위치유지 (Position Retention, level PR)	지진 이후 정상적인 기능수행을 하지 못하나 위치가 고정되어있어 탈락과 전복 등의 위험은 피할 수 있다.
인명안전 (Life Safety level, LS)	지진 이후 심각한 피해가 발생할 수 있지만, 인명피해를 유발하지 않는다.
미고려 (Not Considered, NC)	지진에 대한 비구조요소의 성능을 고려하지 않는다.

<해표 1-3> 전체건축물의 내진성능목표에 있어서 최소로 요구되는 구조체 및 비구조요소의 성능수준의 관계

전체건물의 성능수준	구조체의 성능수준	비구조요소의 성능수준
기능수행	거주가능	기능수행
즉시복구	거주가능	위치유지
인명보호	인명안전	인명안전
붕괴방지	붕괴방지	미고려

<해표 1-4> 전체 시스템의 성능수준

성능수준	상 태
기능수행 (Operational level, OP)	구조물의 피해는 매우 경미하며, 영구적인 층간변위는 생기지 않고 구조물은 지진 전의 강성과 강도를 유지한다. 사소한 청소나 수리가 필요할 수 있으나 비구조요소의 손상이 무시할 수준이며, 전력과 수도, 가스 등이 정상 공급되거나 예비자원에 의해 사용 가능하고 각종 설비가 정상적으로 작동한다.
즉시복구 (Immediate Occupancy, IO)	구조물의 피해는 경미하며 수직하중저항시스템과 지진력 저항시스템은 대체로 지진 전의 강성과 강도를 보유하고 있다. 구조부재의 손상으로 인명에 피해를 입을 가능성은 매우 낮으며 손상부재에 대한 보수가 필요하지만 시급하지는 않다. 비구조요소에 손상이 있으나 거주에 안전하며 보수와 청소를 통해 기능을 수행할 수 있다.
인명보호 (Life Safety level, LS)	평가지진 작용 시 구조물은 원래 횡강성과 강도를 손실하나 붕괴에 대해서는 여전히 여력을 보유하고 있다. 구조물은 영구변형이 발생하고, 구조물의 비구조요소에는 심각한 손상이 발생하여 기능을 수행하지 못하며 보수 전 거주는 안전하지 않지만 지진 발생동안 인명안전에 대한 위험은 매우 낮다.
붕괴방지 (Collapse Prevention level, CP)	평가지진 작용 시 구조부재에 큰 피해가 예상되며 대부분의 구조부재에서도 강도와 강성저하가 크게 일어나지만 수직하중저항시스템의 붕괴는 발생하지 않는다. 여진에 의해 붕괴가능성이 있으므로 거주에 적합하지 않고, 구조물의 보수에 의한 기능의 복원이 사실상 어렵다.
붕괴 (Collapse)	평가지진 작용 시 일부 수직하중저항시스템이 연직하중저항능력을 잃어 부분적인 붕괴 혹은 전면적인 붕괴가 발생한다.

1.4.2 내진설계의 절차

(1) 지진위험도, 내진등급, 내진성능목표의 결정

(2) 내진구조계획

(3) 지진력 저항시스템 및 설계계수의 결정

(4) 지진하중의 산정

(5) 구조해석

(6) 해석결과의 분석

(7) 구조시스템과 부재에 대한 강도설계

(8) 연결부와 철근상세에 대한 설계

(9) 필요시 비선형 해석에 대한 결과 검증

(10) 비구조요소에 대한 설계

[해설]

(10) 책임구조기술자는 제6장에 따라서 비구조요소를 설계하거나 시방서에 비구조요소에 대한 요구성능수준과 조건을 지정한다. 시공자는 공사입찰 시 시방서에 따라 공사비를 산정하고, 시공시 비구조요소의 내진설계 시공상세도를 제시하여 시공한다.

1.4.3 내진구조계획

(1) 각 방향의 지진하중에 대하여 충분한 부정정도를 갖는 여러 개의 횡력 저항시스템을 배치한다.

(2) 지진하중에 대하여 건물의 비틀림이 최소화되도록 횡력 저항시스템이나 골조는 평면상 대칭이 되도록 배치한다.

(3) 약층 현상이 발생하지 않도록 수직적으로 구조재의 크기나 층고는 큰 차이가 없도록 계획한다.

(4) 영구적으로 설치되는 설비가 포함된 한 층의 무게가 다른 층들의 무게보다 과도하게 크지 않도록 계획한다.

(5) 수직재는 수직적으로 위치의 변경 없이 연속이 되도록 배치한다.

(6) 슬래브에 과도하게 큰 개구부는 피한다.

(7) 평면적으로 긴 장방형의 평면인 경우, 평면의 양쪽 끝에 횡력 저항시스템을 배치한다.

(8) 증축계획이 있는 경우, 내진구조계획에 증축의 영향을 반영한다.

(9) 기존 건축물과 구조적으로 독립되지 않은 증축을 행할 시 전체 구조물을 신축구조물로 취급하여 이 기준에 따라 설계 및 시공하여야 한다. 단, 기존 부분에 대해서는 전체 구조물로서 증가된 하중을 포함한 소요강도가 기존 부재의 구조내력을 5 퍼센트 미만까지 초과하는 것은 허용된다.

1.4.4 내진구조해석

(1) 구조해석모델에는 구조부재 뿐만 아니라 지진력과 구조물의 저항성능에 영향을 줄 수 있는 비구조요소도 포함하여야 한다.

(2) 구조물의 주기에 따른 지진하중을 과소평가하지 않도록 구조물의 무게와 초기강성을 과소평가하지 않아야 한다.

(3) 구조물의 비탄성변형을 과소평가하지 않도록 극한상태에서의 손상 및 항복 후 구조물의 강성을 과대평가하지 않아야 한다.

(4) 비틀림의 영향을 고려할 수 있도록 3차원 구조해석모델을 사용한다.

[해설]

(1) 채움벽과 허리벽을 구조재와 밀착하여 시공하는 경우에는 이를 구조해석모델에 포함하여야 한다.

1.4.5 내진구조설계

(1) 각 부재가 연성능력을 발휘하고 취성파괴를 억제하도록 설계되어야 한다. 즉, 휨항복을 유도하기 위하여 전단파괴와 연결부 파괴가 억제되도록 안전하게 설계한다.

(2) 취성파괴가 우려되는 부재는 초과강도계수를 고려한 특별지진하중을 적용하여 안전하게 설계한다. 수직재가 연속이 아닌 경우와 취약한 연결부위 등이 이에 속한다.

(3) 가능하면 보-기둥 연결부에서 강기둥-약보가 되도록 설계한다. 기둥이 큰 축력을 받는 경우 기둥의 휨강도가 보의 휨강도보다 크도록 설계한다.

(4) 기둥과 큰보의 단부는 연성능력을 유지할 수 있도록 건축구조기준의 콘크리트기준과 강구조기준에서 요구하는 연성상세를 사용한다.

(5) 보-기둥 접합부의 보강, 철근의 정착 및 이음, 용접과 볼트 이음 같은 강재의 접합 등의 상세도서와 시방서에 설계 및 시공 요구사항을 정확히 제공한다.

(6) 채움벽과 허리벽을 구조재와 밀착하여 시공하는 경우에는 이에 대한 영향을 구조설계에 반영해야 한다. 채움벽과 허리벽의 영향을 고려하지 않는 경우에는 채움벽과 허리벽이 구조부재와 역학적으로 이격될 수 있도록 적절한 구조상세를 제시하여 시공에 반영되도록 하여야 한다.

[해설]

(3) 강기둥-약보는 모멘트저항 골조에서 기둥의 휨강도를 보의 휨강도보다 크게 설계하여 지진 시 기둥보다 보가 먼저 항복하게 함으로써 에너지 소산작용이 안정적으로 이루어지도록 하기 위한 설계방법이다.

1.5 기존 구조물의 내진보강

1.5.1 내진보강설계의 원칙

(1) 내진보강설계의 기본적인 원칙은 1.3과 1.4에 따른다.

(2) 기존 구조물의 내구성 등의 상태와 구조성능을 정확히 평가한다.

(3) 보강공법은 관련 전문가들에 의하여 검증된 공법만을 사용한다. 구체적인 사항은 8.9에 따른다.

(4) 보강공법 선정 시 경제성, 시공성, 미적요건 등을 고려하되 구조성능의 신뢰성과 내구성을 최우선으로 고려하여야 한다.

(5) 기존 구조와 보강요소의 일체성이 확보되어야 하며 변형적합성이 만족되어야 한다.

[해설]

(3) 특수공법을 사용하는 경우에는 관련 학술 또는 기술단체로부터 검증된 실험입증자료, 설계매뉴얼, 시공매뉴얼이 제출되어야 한다.

1.5.2 내진보강설계의 절차

(1) 현장조사, 문서검토

(2) 내구성 등의 상태평가

(3) 구조해석 및 구조성능평가

(4) 보강설계(필요시)

(5) 보강구조물의 성능평가(필요시)

1.5.3 내진성능평가

(1) 면밀한 현장조사를 통하여 기존 구조물의 부재 치수, 재료 상태, 손상 여부, 접합부, 연결부, 철근상세를 조사하여야 한다.

(2) 면밀한 도면검토를 통하여 구조설계의 문제점을 파악하고, 현장조사결과와의 비교를 통하여 도면과의 일치여부, 시공의 신뢰성을 평가한다.

(3) 구조해석과 구조성능검증에 현장조사결과, 도면검토결과 등 사전조사결과를 반영하여야 한다.

(4) 구조성능검증에 재료 및 구조의 현 상태 및 장기적인 내구성의 영향을 고려하여야 한다.

(5) 중력하중조건에서 보강이 요구되는 부재, 지진하중조건에서 보강이 요구되는 부재를 각각 명확히 나타낸다.

(6) 평가결과 해당 기존 구조물이 목표성능을 만족하는지 여부를 명확히 나타내며, 그렇지 않을 경우, 목표성능에 대한 구조물 보유성능의 비율을 나타낸다.

[해설] 상세한 사항은 이 기준의 제7장에 따른다.

(1) 기본적인 요구사항은 「시설물 안전관리에 관한 특별법」에 의한 정밀안전진단의 요구사항과 동일하다. 다만, 확보된 설계도서의 범위를 고려하여 내진성능평가자의 판단에 따라 요구사항을 조정할 수 있다. 보강설계를 위해서는 철저한 자료조사와 현장조사가 요구된다.

(3) 현장조사결과 기존 건물의 상태가 구조도서와 일치하고 품질이 우수한 경우, 부재강도평가에 사용하는 강도감소계수를 상향조정할 수 있다. 철근콘크리트 기존 건물의 강도감소계수는 건축구조기준에 따를 수 있다.

1.5.4 내진보강설계

(1) 내진보강설계의 최소강도요건은 기존 구조와 보강설계의 상세를 고려하여 이 기준과 건축구조기준에 따라 결정하여야 한다.

(2) 신설 구조와 기존 구조의 연결부에서 취성파괴가 발생하지 않도록 설계한다. 기존 구조물의 내구성, 시공정밀도, 연결부 시공의 취약성을 고려하여 신설 구조와 기존 구조의 연결부는 충분한 안전율을 갖도록 설계한다.

(3) 신설 구조와 기존 구조의 연결부에서 연결조건을 고려하여 구조해석과 설계에 반영하여야 한다.

[해설]

(1) 내진보강설계의 상세한 사항은 이 기준의 제8장에 따른다.

(3) 철근의 경우, 기존 철근과 신규로 설치되는 철근이 이음길이를 만족하여 연결되거나 용접되지 않는 한 철근의 인장과 압축강도가 전달된다고 가정해서는 안 된다.

1.5.5 내진보강설계의 확인

(1) 보강설계에 의한 효과를 확인하기 위하여 보강구조물 전체에 대한 구조해석을 실시하여 구조신뢰성을 확인하여야 한다. 확인결과 문제가 있는 경우에는 재설계와 재검증을 실시하여야 한다.

(2) 필요시 비선형해석을 실시하여 확인할 수 있다.

(3) 건축구조기준에 따라서 성능설계를 실시하거나 특수공법을 사용하는 경우에는 건축구조기준에서 정하는 바에 따라서 2인 이상의 관련전문가로 구성된 검증위원회에 의하여 그 신뢰성을 검증받아야 한다.

[해설] 특수공법의 범위에 관한 상세한 기술적 규정은 “학교시설 내진성능평가 및 보강 매뉴얼” 18.2 특수공법의 범위를 따른다.

1.6 내진구조성능의 확인

학교시설이 지진하중에 대하여 안전한 구조를 가지기 위해서는 설계단계에서부터 시공, 감리 및 유지․관리단계에 이르기까지 이 기준에 적합하여야 하며, 내진구조성능의 확보에 한하여 각 단계별로 확인하여야 할 사항은 다음과 같다.

[해설] 건축법 제48조[구조내력 등]①항 “건축물은 ~ 안전한 구조를 가져야”하며 ③항에서 이를 위한 구조내력의 기준 등 필요한 사항은 국토해양부령으로 정하도록 위임받아 고시한 건축구조기준은 건축법 제23조[건축물의 설계], 제24조[건축시공], 제25조[건축물의 공사감리] 및 제35조[건축물의 유지․관리] 등에서도 제48조의 규정에 적합하도록 하고 있으며, 이 조항은 학교시설이 내진구조성능을 확보하기 위해서 설계, 시공, 감리 및 유지․관리 단계에서 확인하여야 할 사항을 기술하고 있다.

1.6.1 구조설계도서의 내진구조성능의 확인

학교시설의 구조체에 대한 구조설계도서는 내진설계 책임구조기술자가 이 기준에 따라 작성하여 내진구조성능이 확보되도록 설계하였음을 확인하여야 한다. 이를 위하여 내진설계 책임구조기술자는 [별표 1]의 설계단계 체크리스트를 작성한다.

[해설] 구조설계도서는 이 기준에 따라 작성되었을 경우 내진구조성능이 확보된 것으로 확인할 수 있다. 건축법시행령에서는 “건축주가 요구”하거나 “설계자가 안전상 필요하다고 인정하는 경우 ~ 관계전문기술자의 협력을 받아야 한다.”고 되어 있어 학교시설의 내진안전상 관계전문기술자의 확인을 받도록 하고 있다.

1.6.2 시공상세도서의 내진구조성능의 확인

시공자가 작성한 시공상세도서 중, 이 기준의 규정과 구조설계도서의 의도에 적합한지에 대하여 책임구조기술자로부터 내진구조성능의 확인을 받아야 할 도서는 다음과 같다.

(1) 구조체 배근시공도

(2) 구조체 제작․설치도

(3) 구조체 내화상세도(필요시)

(4) 외장재 등 부구조체 시공도면과 제작․설치도

(5) 건축비구조요소의 설치상세도

(6) 기계 및 전기 비구조요소 등의 건축설비 설치상세도

(7) 가설구조물의 구조시공상세도

(8) 기타 내진구조의 확인이 필요한 도서

[해설]

(4)-(6) 부구조체와 기계․전기의 설치에 대한 것은 시공단계에서 구조상세가 결정되어 시공상세도서가 작성된다. 부구조체와 건축, 기계 및 전기 비구조요소의 설치에 따른 시공상세도는 이 기준에 따라 내진구조성능이 확보되었는지 여부를 확인하여야 한다.

(8) 기타 내진구조안전의 확인이 필요한 도서로는 시공상세도에 첨부된 구조실험결과보고서․구조내력계산서(부재․접합부내력계산서) 등이 있다.

1.6.3 시공 중 내진구조성능의 확인

시공과정에서 구조적합성과 구조안전을 확인하기 위하여 내진설계 책임구조기술자가 이 기준에 따라 수행하여야 하는 업무의 종류는 다음과 같다.

(1) 구조물 규격에 관한 검토 ․ 확인

(2) 사용 구조자재의 적합성 검토 ․ 확인

(3) 구조재료에 대한 시험성적표 검토

(4) 배근의 적정성 및 이음 ․ 정착 검토

(5) 설계변경에 관한 사항의 구조 검토 ․ 확인

(6) 시공하자에 대한 구조내력 검토 및 보강방안

(7) 기타 시공과정에서 구조의 안전이나 품질에 영향을 줄 수 있는 사항에 대한 검토

(8) [별표 2]의 시공단계 체크리스트 작성

[해설] 구조전문기술자가 감리원으로 배치된 경우 내진구조의 확인은 일반적으로 구조전문기술책임자가 이 기준의 기술적 조항에 따라 수행한다. 이외의 경우 감리자는 학교시설의 내진구조성능의 확보여부를 확인하기 위하여 관계전문기술자의 협력을 받아야 한다. 건축법시행령에서는 “건축주가 요구”하거나 “공사감리자는 안전상 필요하다고 인정하는 경우 ~ 관계전문기술자의 협력을 받아야 한다.”고 되어 있어 학교시설의 내진안전상 관계전문기술자의 확인을 받아야 한다.

1.6.4 유지관리 중 내진구조성능의 확인

유지․관리 중에 내진구조성능의 확보 여부를 확인하기 위하여 책임구조기술자가 수행해야 하는 업무의 종류는 다음과 같다.

(1) 기존 구조물에 대한 구조안전성능과 내구성능 유지여부의 확인

(2) 리모델링을 위한 구조검토

(3) 용도변경을 위한 구조검토

(4) 증축을 위한 구조검토

[해설] 학교시설의 소유자 또는 관리자는 건축법 제35조[건축물의 유지․관리]에 따라 ‘안전한 구조’여부를 이 기준에 따라 확인하여야 한다. 기존 학교시설의 정밀안전진단을 수행함에 있어 별도규정이 있으면 시공 당시의 구조기준에 따라 그 구조안전성을 평가할 수 있다.

1.7 내진설계 책임구조기술자

1.7.1 책임구조기술자의 자격

책임구조기술자는 학교 건축구조물의 내진설계 및 내진보강설계를 책임지고 수행하는 기술자로서, 책임구조기술자의 자격은 건축구조기술사로 한다.

[해설] 내진구조성능확보를 위한 업무를 관장하는 책임구조기술자는 국가기술자격법에 의한 건축구조기술사로서 건설기술진흥법 제6조(건설기술용역업의 등록 등) ①항에 따라 「엔지니어링산업 진흥법」 제2조제4호에 따른 엔지니어링사업자 또는 기술사법 제6조제1항에 따른 사무소를 등록한 기술사이어야 한다. 학교시설과 인명에 대한 중요성을 고려하고, 긴급대피시설로 활용될 수 있는 지역거점시설로의 중요성을 고려하여 내진설계 책임구조기술자는 지진공학 및 내진설계에 대한 전문적인 지식을 갖춘 건축구조기술사로 한다.

1.7.2 책임구조기술자의 책무

(1) 이 기준의 적용을 받는 건축물 및 공작물의 구조계획서, 구조설계서, 구조설계도 및 구조체공사시방서 등 구조설계도서의 작성, 시공, 시공상세도서의 구조적합성 검토, 공사단계에서의 구조적합성과 구조안전의 확인, 유지·관리·리모델링 단계에서의 구조안전확인, 구조감리 및 안전진단 등은 해당 업무별 책임구조기술자의 책임 하에 수행하여야 한다.

(2) 책임구조기술자는 학교시설 내진설계와 관련된 내진공학, 동역학, 비선형해석방법, 구조재료와 부재의 비선형거동, 해석 소프트웨어관련 기술 등의 최신 지식을 습득하기 위해 필요한 교육·훈련을 받아야 하고 지속적으로 노력하여야 한다.

(3) 책임구조기술자는 내진설계가 학교시설 본연의 기능에 부합될 수 있도록 다른 분야의 설계자 또는 관계기술자와 협력하여야 한다.

[해설] 책임구조기술자는 학교시설 내진설계와 관련된 교육·훈련을 정기적으로 받아 필요한 전문 지식을 습득하여야 하며, 구조설계, 구조검토 등 구조안전의 확인, 구조감리 등 수탁한 해당 업무범위에 대해서 책무를 다하여야 한다.

1.7.3 책임구조기술자의 서명 ․ 날인

(1) 구조설계도서와 구조시공상세도서, 구조감리보고서 및 안전진단보고서 등은 당해 업무별 책임구조기술자의 서명·날인이 있어야 유효하다.

(2) 건축주와 시공자 및 감리자는 책임구조기술자가 서명·날인한 설계도서와 시공상세도서 등으로 각종 인·허가행위 및 시공·감리를 하여야 한다.

[해설] 책임구조기술자는 구조설계도서의 최종성과품과 구조검토, 구조감리, 안전진단 등의 보고서를 책임지고 작성하는 자로서 실명화하는 것이 필수적이며, 건축주와 공사책임자는 모든 인․허가 등 행정절차 및 시공 시 반드시 책임구조기술자가 서명․날인한 도서를 사용하여야 한다.

1.8 제3자 검토

1.8.1 적용범위

(1) 책임구조기술사가 수행한 다음과 같은 내진설계 또는 내진보강설계와 관련된 결과물은 제3자 전문가로 구성된 검증위원회에 의하여 검토되어야 한다.

(가) 건축구조기준에 따라 비선형해석을 적용하여 성능기반설계를 수행하는 경우

(나) 내진보강설계를 검증하기 위하여 비선형해석을 수행하는 경우

(다) “학교시설 내진성능평가 및 보강 매뉴얼”에서 정의한 특수공법을 사용하는 경우

(라) 안전상 필요하다고 인정하여 발주처가 요청한 경우

(2) 기존 구조물의 내진성능평가 및 내진보강설계의 신뢰성과 효율성을 위하여 교육부장관은 시도교육감과 협의하여 내진성능평가 및 내진설계의 타당성을 검토할 수 있는 검증위원회를 별도로 구성·운영할 수 있다.

[해설]

(1) 기존 구조물의 내진성능평가만을 위하여 비선형해석을 수행하는 경우에는 제3자 전문가 검토를 생략할 수 있다.

(2) 검증위원회 구성·운영의 효율성을 위해 교육부장관은 전문기관을 지정하여 위탁·운영할 수 있다.

1.8.2 참여 전문가의 자격 및 검증위원회의 구성

(1) 제3자 검토에 참여하는 전문가는 내진공학, 비선형구조해석, 내진설계, 지반-구조물 상호작용 분야 등의 전문가로 한다.

(2) 제3자 검토는 2인 이상의 관련 전문가로 구성된 검증위원회에서 수행한다.

[해설]

(2) 검증위원회는 내진공학 전문가 1인 이상, 비선형해석분야에 지식이 있는 건축구조기술사 1인 이상으로 구성하는 것이 바람직하다.

1.8.3 업무범위 및 운영

(1) 제3자 검토에서는 책임구조기술자가 수행한 설계결과물에 대하여 다음에 대한 사항을 검증한다.

(가) 구조물의 내진성능목표

(나) 지진하중

(다) 비선형해석방법의 선정

(라) 비선형해석모델링

(마) 입력 지진파의 선정 및 조정

(바) 해석결과의 분석

(사) 평가결과

(아) 특수공법의 입증보고서와 검증보고서의 검토(필요시)

(2) 제3자 검토는 책임구조기술자가 업무수행 중에 설계단계별로 검토를 수행하거나 설계종료 후 최종결과물에 대하여 검토를 수행할 수 있다.

[해설]

(2) 설계소요기간을 줄이기 위해서는 설계 단계별로 제3자 검토를 수행하는 것이 바람직하다.

1.9 용어

이 기준에서 사용하는 용어들은 다음과 같이 정의한다.

·1차부재 : 지진력에 저항하는 주요 부재로서 지진력 저항시스템을 구성한다.

·2차부재 : 연직하중에 저항하는 것을 목적으로 설치된 부재로서 지진하중에 저항하도록 설계되지는 않았으나 지진하중에 의해 발생한 횡변위에도 연직하중 지지능력을 유지하여야 한다.

·감쇠장치 : 지진은 구조물에 관성력에 의한 주기하중을 발생시키는데, 그러한 지진에 의한 건축물의 운동에너지를 소산시켜서 구조물에 발생하는 관성력의 크기를 줄이기 위한 장치이다. 구조물이 반복적인 주기거동을 할 때 효과적으로 사용할 수 있다. 감쇠장치가 역할을 하기 위해서는 구조물에 어느 정도의 반복적인 변형이 나타나야 하며, 구조물의 변형자체가 크지 않거나 구조물이 취성적인 거동을 나타내는 경우에는 감쇠장치의 효과가 제한적이다.

·강도비 : 각 부재거동에서 보유강도를 하중에 의한 요구강도로 나눈 값을 말한다.

·가새골조 : 골조에서 기둥과 보에 추가하여 가새를 대각으로 설치하여 트러스구조를 형성함으로써 횡력에 대한 저항력을 향상시킨 골조. 중심가새골조, 편심가새골조, 좌굴방지가새골조 등으로 분류한다.

·강기둥-약보 : 휨모멘트 저항 골조에서 기둥의 휨강도를 보의 휨강도보다 크게 하여 철근 콘크리트 부재의 항복 시 기둥보다 보가 먼저 항복하도록 하는 내진설계 개념을 말한다.

·강도지배형거동 : 최대강도에 도달하면 즉시 하중재하능력이 떨어지는 취성거동을 나타내는 압축파괴, 전단파괴, 좌굴, 접합부파단 등이 이에 속한다. 구조물의 연성능력을 확보하기 위해서는 강도지배형거동에 대한 요구강도를 증폭시켜서 보다 안전하게 설계하여 강도지배거동에 의하여 구조물의 강도가 지배되지 않도록 설계한다.

·건물골조방식 : 수직하중은 입체 골조가 저항하고, 지진하중은 횡력저항시스템인 전단벽이나 가새골조가 저항하는 구조방식을 말한다.

·계획설계 : 구조체에 대한 구조설계기준, 사용재료강도, 설계하중을 결정하고 구조형식을 선정하여 구조개념도와 주요 구조부재의 크기, 단면, 위치를 표현한 구조평면도 작성까지 기본설계 전 단계의 일련의 초기설계과정의 일을 가리킨다.

·고차모드 : 동적해석방법의 일종인 모드해석을 사용하면 구조물모델의 응답이 해석모델 전체 동적자유도 만큼의 모드의 응답으로 분해되어 계산된다. 이 때 모드는 저차부터 고차모드로 구성되는데, 일반적으로 저층건축물, 정형건축물의 경우에는 저차모드의 중요성이 커서 저차모드만 고려해도 되지만, 고층건축물, 비정형건축물의 경우에는 고차모드의 영향을 포함하여 고려하여야 한다.

·구조감리 : 구조체에 대한 공사감리를 가리킨다.

·구조검토 : 구조체가 구조안전성을 확보하였는지에 대하여, 책임구조기술자의 경험과 기술력을 바탕으로 그 타당성 여부를 판단하는 일을 말한다. 구조설계도서와 시공상세도서, 증축, 용도변경, 구조변경, 시공상태, 유지․관리상태에 대한 구조안전성 검토를 포함한다.

·구조계획 : 건축물과 공작물의 사용목적에 맞추어 각종 외력과 하중 및 지반에 대하여 안전하도록 구조체에 대한 3차원 공간의 구조형태와 각종 하중에 대한 저항시스템, 기초구조 등을 선정하고, 경제성을 고려하여 구조부재의 재료와 형상, 개략적인 크기를 결정하여 구조적으로 안정된 공간을 창조하는 일련의 초기 작업과정을 가리킨다.

·구조설계도서 : 건축물이나 공작물의 구조체 공사를 위해서 필요한 도서로서, 구조설계도와 구조설계서, 구조체공사시방서 등을 통틀어서 가리킨다.

·구조설계도 : 구조설계의 최종성과품으로서 구조체의 구성, 부재의 형상, 접합상세 등을 표현하는 도면을 가리킨다.

·구조설계서 : 구조계획과 골조해석 및 부재설계의 결과를 책임구조기술자의 경험과 기술력으로 평가․조정하여 경제적이고 시공성이 우수한 구조체가 되도록 표현한 도면화 전 단계의 성과품으로서 구조설계개요, 구조특기시방, 구조설계요약, 구조계산 등을 포함한다.

·기본설계 : 계획설계를 바탕으로 정적․동적해석을 통한 내진안전성평가를 포함한 정밀구조해석과 주요부에 대한 사용성 평가 및 기본설계용 구조계산서 작성, 각층 구조평면도와 슬래브, 보, 기둥, 벽체 등 각종 배근도 및 주요부재의 배근상세도 작성, 착공용 기초도면 작성 등 계획설계와 실시설계의 중간단계에서 진행하는 일련의 구조설계과정의 일을 가리킨다.

·내력벽구조 : 수직하중과 횡력을 모두 구조벽체가 부담하는 구조방식을 말한다.

·내진갈고리 : 철근 지름의 6배 또는 75mm 이상의 연장길이를 가진 최소 135°갈고리로 된 스터럽, 후프철근, 연결철근의 갈고리를 가리킨다. 다만, 원형 후프철근의 경우에는 단부에 최소 90°의 절곡부를 가진다.

·내진등급 : 건축구조물의 내진중요도에 따라서 등급을 내진특등급, 내진1등급, 내진2등급으로 구분하며, 학교시설의 경우 내진특등급과 내진1등급이 부여되고 자세한 사항은 제2장에서 정의된다.

·내진보강설계 : 기존 구조물의 경우 내진안전성을 확보하기 위한 조치로서, 진단, 평가, 설계를 포함한다.

·내진성능목표 : 지진발생 시 건축물에 요구되는 성능으로서 기능수행, 즉시거주, 인명안전 및 붕괴방지 수준으로 구분한다. 건축물의 내진설계 시에는 하나 이상의 내진성능목표를 달성하도록 설계된다. 1.4.1에서 규정된다.

·내진 슬릿 : 조적채움벽 혹은 중량칸막이벽이 인접구조요소에 영향을 미치지 않게 하기 위해 구조요소와 분리하기 위해 설치하는 슬릿(slit). 내진슬릿은 골조의 최대 예상 변위(벽높이의 1/100 정도) 이상의 폭을 가져야 한다.

·내진조밀단면 : 강구조의 부재단면을 구성하는 판재의 폭-두께비가 작아서 조밀단면보다 큰 비탄성변형 능력을 지닌 단면을 말한다.

·동적(응답)해석 : 시간에 따른 구조물(또는 지반)의 응답을 구하는 구조해석방법으로서, 시간영역해석법과 주파수영역해석법이 있다.

·등가정적해석법 : 동적해석을 대신하여 등가의 정적해석을 통하여 편리하게 해석과 내진설계를 수행하는 방법. 건축물 내진설계기준에 정의되어 있다. 주로 저층건축물과 정형건축물의 내진설계에 사용된다.

·띠철근 : 기둥에서 종방향철근의 위치를 확보하고 전단력에 저항하도록 정해진 간격으로 배치된 횡방향의 보강철근 또는 철선을 가리킨다.

·매입형 합성기둥 : 콘크리트기둥과 하나 이상의 매입된 강재단면으로 이루어진 합성기둥를 말한다.

·면진장치 : 구조물의 하부 또는 중간에 지반의 수평운동을 흡수할 수 있는 장치를 설치하여 구조물의 움직임과 하부 지반의 움직임을 절연하는 장치이다. 구조물의 수평변형을 크게 감소시킬 수 있어서 지진력을 줄일 수 있다. 고가이고 시공이 복잡하여 일반 교육시설에는 사용하기 어렵다.

·모드의 조합 : 응답스펙트럼해석법을 사용할 경우, 여러 가지 모드의 응답의 조합을 통하여 구조물의 전체응답을 계산한다. 이 때 각 모드의 최대응답은 설계응답스펙트럼으로부터 구하는데, 이 최대응답들을 조합하는 방법으로서 일반적으로 SRSS 방법이 사용된다.

·모멘트골조 : 보 및 기둥 부재와 접합부가 수직하중과 횡력에 의하여 발생하는 휨모멘트, 전단력, 축력에 저항하는 골조로 아래와 같이 분류할 수 있다.

- 특수모멘트골조 : 이 기준의 3.5의 요구사항들을 만족하는 철근콘크리트 모멘트골조를 가리킨다.

- 중간모멘트골조 : 이 기준의 3.6의 요구사항들을 만족하는 모멘트골조를 가리킨다.

- 보통모멘트골조 : 연성거동을 확보하기 위한 특별한 상세를 사용하지 않은 모멘트골조로, 이 기준의 3.7의 요구사항들을 만족시키는 철근콘크리트 모멘트골조나 프리캐스트콘크리트 모멘트골조를 가리킨다.

·모서리접합부 : 외부에 면하는 보-기둥 접합부로서, 평면의 모서리에 위치하여 2개 면이 외부로 노출된 접합부를 가리킨다.

·밑면전단력 : 설계용 지진하중에 의해 구조물의 밑면에 작용하는 총 수평전단력을 가리킨다.

·반응수정계수(R) : 건축구조물의 연성능력과 초과강도를 고려하여 탄성거동을 가정하여 계산된 지진하중을 저감하기 위한 계수. 지진 발생 시 구조물에 상당한 손상과 변형이 허용된다는 가정 하에 사용되는 계수로서, 대규모 지진의 발생가능성이 크지 않으므로 건축물의 기능보다는 인명안전에 중점을 두는 내진설계방법에서 사용하는 계수이다.

·변위증폭계수 : 반응수정계수를 사용하여 저감된 지진하중에 대한 탄성해석을 수행하면 항복변형이 계산되는데, 이 항복변형은 실제 비탄성변형보다는 작은 값이다. 실제 구조물에 발생하는 비탄성변형을 계산하기 위해서는 항복변형에 증폭계수인 변위증폭계수를 곱해야 한다.

·변형지배형거동 : 최대강도에 도달하여도 즉시 하중재하능력이 떨어지지 않고 비탄성변형을 일으킬 수 있는 연성거동 하중전달메카니즘. 휨항복거동, 인장항복거동 등이 이에 속한다. 주로 내진설계에서는 변형지배거동에 의하여 구조물 또는 부재의 강도가 결정되도록 해야 구조물의 연성능력을 확보할 수 있다.

·부축벽(buttress) : 판상구조물에 직각으로 붙인 부축벽 또는 트러스로서 주로 수평력을 지지

·보호영역 : 내진성능확보를 위하여 제작이나 부대물의 부착 시에 제한을 받아야 하는 부재의 특정영역

·부구조체 ： 건축물 및 공작물의 구조체에 부착하며, 구조설계단계에서는 골조해석에서 하중으로만 고려하나, 시공단계에서 상세를 결정하여 시공하는 뼈대를 가리킨다.

·부분강접(불완전강접) : 강구조의 모멘트골조에서 접합되는 부재 사이에 어느 정도 상대적 회전변형이 발생하면서 모멘트를 전달하는 접합. 부분강접을 사용하면 시공은 편리하지만, 구조물의 강성이 감소하고 변형능력과 에너지소산능력이 감소할 수 있으므로 구조설계 시에 면밀한 검토가 요구된다.

·부재연성도 : 부재가 확보하고 있는 연성능력. 이 때 연성이란 구조물 또는 부재의 항복변형과 최대변형의 비

·부지(지반)응답해석 : 설계지진을 계산할 때 기준에서 정의한 지반계수를 사용하지 않고 직접 구조해석을 통해 지반의 응답특성을 구하는 해석

·비구조요소 : 하중에 저항하도록 설계되는 구조요소 이외의 학교시설의 기능유지에 필요한 건축, 전기, 기계시스템과 그들의 구성요소를 말한다. 내진설계 시에 지진하중을 받도록 설계되지는 않지만 전도, 탈락 등으로 인명안전에 위해를 가할 수 있는 경우, 구조물의 기능수행목표를 달성하기 위하여 요구되는 경우에는 내진설계의 범위에 포함되어야 한다.

·비선형구조해석 : 큰 하중이나 변형이 가해질 때 구조물의 하중과 변형은 선형관계를 벗어나서 비선형관계를 나타낸다. 따라서 극한하중에 대한 구조물의 해석을 수행할 때 사용하는 방법이다. 비선형해석을 위해서는 강성뿐만 아니라 각 부재의 강도, 비선형변형능력 등 많은 입력정보가 필요하므로 직접적인 설계방법으로 사용하기는 어렵고, 기본설계가 되어 있는 구조물이나 기존 구조물에 대하여 그 성능을 검증하는 방법으로 사용된다. 구조해석과 설계에 상당한 전문적인 지식을 가진 전문가만이 오류없이 해석을 수행할 수 있다. 극한하중에 대한 해석뿐만 아니라 비선형거동을 나타내는 경우에도 사용할 수 있다. 비선형해석에는 비선형정적해석과 비선형동적해석이 있다.

·비선형시간이력해석 : 지진의 시간이력을 입력하여 각 시간대별로 구조물의 비선형거동을 고려하고 응답을 구하는 방법이다. 지진해석방법 중에서 이론적으로 가장 정확한 방법이지만 지진이력의 변동성, 구조물 모델링의 복잡성, 실무자의 기술수준 등을 고려할 때, 관련전문가에 의하여 해석이 수행되어야만 해석의 정확성과 설계의 안전성을 확보할 수 있다.

·비지지길이 : 한 부재의 횡지지가새 사이의 간격으로서, 가새부재의 도심 간의 거리로 측정

·비파괴시험 : 구조물의 안전진단 시에 구조물을 일부 손상시키지 않고 관측, 탐사, 타격 등의 비파괴방법으로 검사하는 방법

·샤르피 노치인성 : 강구조부재의 용접의 신뢰성을 평가하는 지표로서, 시험편의 V노치부분에 타격을 주어 시험편이 파단할 때의 흡수에너지인 노치인성

·선형구조해석 : 재료의 응력과 변형율, 구조물 또는 부재의 하중과 변형의 관계가 선형(비례)한다는 가정을 사용하는 해석. 구조물 또는 부재의 모델에 강성(기울기)을 제공하고 하중을 가하여 각 부재에 요구되는 강도와 변형을 계산하는 방법. 가장 간략한 해석방법으로서, 강성만 부여하고 해석을 수행하여 그 결과값에 근거하여 설계를 수행할 수 있어서 대부분의 구조설계에 사용된다.

·설계스펙트럼가속도 : 구조물의 주기에 해당하는 설계응답스펙트럼의 값으로서, 구조물의 질량을 곱하여 구조물에 발생되는 최대 지진력 (밑면전단력)을 계산할 수 있다. 설계지진에 대한 단주기와 주기 1초에서의 응답스펙트럼가속도([eqn: S_DS], [eqn: S_D1])를 가리키기도 한다.

·설계지진 ： 이 기준에 따라 건물이나 구조물이 저항해야 하는 지진 효과를 말한다.

·성능곡선 : 비선형정적해석을 수행하여 계산된 구조물의 강도성능과 변형의 관계곡선을 가리킨다. 성능곡선과 요구곡선을 비교하거나 추정변형을 계산하여 지진발생시 최대변형(성능점)이 정의된다.

·성능기반설계(performance-based design) ： 기준에서 규정된 사양을 충족하도록 설계 하는 전통적인 설계방법 대신에 구조물의 성능목표와 요구사항을 설정하고 설계를 수행한 후, 설계결과가 요구사항을 만족하는지를 고급해석 또는 실험으로 검증하는 설계방법. 성능기반 내진설계는 건축구조기준에서 규정하는 바를 따를 수 있다.

·성능점 : 비선형정적해석에서 성능곡선과 요구곡선을 비교하거나 추정변형을 계산하여 정의된 지진발생 시 최대변형(성능점)을 가리킨다.

·스펙트럼가속도 : 특정 고유진동수를 갖는 단자유도의 구조물에 발생하는 최대의 의사가속도. 여러 진동수에 대해서 의사스펙트럼가속도를 배열하여 나타낸 선도를 가속도스펙트럼이라고 한다.

·시공상세도 : 구조설계도의 취지에 맞게 실제로 시공할 수 있도록 구조 각부의 치수 등을 시공자가 상세히 작성한 도면을 말한다.

·실시설계 : 기본설계를 바탕으로 건축주와 설계사 및 시공사 등 관련자가 협의하여 기본설계의 문제점을 보완하고 기본설계도를 수정하여 최종 공사용 도면과 최종 구조계산서 및 구조체공사특기시방서 등을 작성하는 일련의 최종설계과정의 일을 가리킨다.

·스터럽 : 보의 주철근을 둘러싸고 이에 직각이 되게 또는 경사지게 배치한 복부 개방형 보강근으로서 전단력 및 비틀림모멘트에 저항하도록 배치한 보강철근을 가리킨다. 내진갈고리를 갖는 경우와 갖지 않는 일반 스터럽으로 구분된다.

·액상화 : 지진과 같은 진동하중 발생 시, 느슨한 사질토 등이 비배수 상태에서 순간적인 과잉간극수압의 발생으로 지반의 전단저항력이 저하되거나 전단저항력을 잃게 되는 현상

·약층현상 : 1개 층의 강도 또는 강성이 상층 또는 하층보다 작아서 지진발생 시 손상이 해당 층에 집중되는 현상. 약층이 발생하면 손상이 집중되어 전체적인 구조물의 변형능력이 크게 떨어지고, 기둥 등의 수직재에 손상이 발생하여 구조물전체가 붕괴될 수 있다.

·에너지소산능력 : 연성능력과 함께 구조물의 하중을 감소시켜서 구조물에 발생하는 지진력을 감소시킨다. 연성능력이 증가하면 에너지소산능력도 함께 증가하지만, 에너지소산과 관련없는 변형의 기여도가 클수록 에너지소산능력은 저하된다.

·연성능력 : 구조물이 강도저하 없이 소성변형을 발휘할 수 있는 능력. 구조물의 연성능력이 우수하면, 그만큼 구조물의 지진하중을 저감하여 설계할 수 있다. 구조물의 연성능력은 지진력 저항시스템에 적용되는 반응수정계수에 반영되어 있다.

·연성모멘트골조방식 : 횡력에 대한 저항능력을 증가시키기 위하여 부재와 접합부의 연성을 증가시킨 모멘트골조방식을 가리킨다.

·연속판 : 강구조에서 패널존의 위와 아래에 설치되는 기둥스티프너로서, 수평스티프너로도 불린다.

·예상인장강도 : 강구조에서 공칭인장강도 [eqn: F _u]에 [eqn: R _t]를 곱하여 산정되는 부재의 인장강도

·예상항복강도 : 강구조에서 공칭항복강도 [eqn: F _y]에 [eqn: R _y]를 곱하여 산정되는 재료의 항복강도

·완전용입용접부 : 용접재가 조인트 두께를 넘어 완전히 용접되는 그루브용접

·외부접합부 : 외부에 면하는 보-기둥 접합부로서, 1개 면만 외부로 노출된 접합부

·우발편심 : 층 지진하중의 총합은 각 층의 질량중심에 재하되며, 저항능력은 강성중심 또는 강도중심에서 발생한다. 이 때 질량중심과 강성중심이 이격되어 편심이 있으면, 횡력 뿐만 아니라 비틀림 모멘트가 추가로 발생하여 구조물의 내진성능을 저하시킨다. 따라서 편심의 평가가 매우 중요한데, 구조물의 해석모델에서 발생하는 편심은 실제보다 작을 수 있으므로 안전측의 설계를 위하여 일정부분의 추가적인 편심을 고려하여 구조해석과 내진설계를 수행한다. 일반적으로 우발편심은 지진하중 직각방향 건물 폭의 5 퍼센트로 가정한다.

·워킹포인트 : 제작․설치작업의 기준점을 가리킨다.

·응답스펙트럼해석법 : 등가정적해석을 사용하여 정확한 구조해석과 내진설계가 어려운 경우에 구조물의 동적거동을 파악할 수 있는 모드해석법을 사용하여 내진설계를 수행하는 방법이다. 주로 고층건물이나 비정형형태의 건축물의 내진설계에 사용된다.

·이중골조방식 : 횡력의 25 퍼센트 이상을 부담하는 연성모멘트골조가 전단벽이나 가새골조와 조합되어 있는 구조방식을 말한다.

·인성 : 높은 강도와 큰 변형을 발휘하여 충격에 잘 견디는 성질로서, 재료에 계속해서 힘을 가할 때 탄성적으로 변형하다가 소성변형 후 마침내 파괴될 때까지 소비한 에너지가 크면 인성이 크다고 말한다.

·임계용접부 : 내진기준에서 추가적인 품질과 인성을 위한 별도의 요구조건이 부과된 용접부

·전단벽 : 벽면에 평행방향으로 재하되는 횡력을 지지하도록 설계된 벽을 말한다.

·전단벽-골조상호작용시스템 : 전단벽과 골조의 상호작용을 고려하여 강성에 비례하여 횡력을 저항하도록 설계되는 전단벽과 골조의 조합구조시스템을 가리킨다.

·전단연결재 : 합성부재의 두 가지 다른 재료사이의 전단력을 전달하도록 강재에 용접되고 콘크리트 속에 매입된 스터드, ㄷ형강, 플레이트 또는 다른 형태의 강재

·전단지배형 전단벽 : 전단지배형 벽체는 형상비가 1.5 미만인 낮은 벽체에 해당한다.

·정밀안전진단 : 시설물에 대하여 물리적․기능적 결함을 발견하고 그에 대한 신속하고 적절한 조치를 하기 위하여 구조적 안전성 및 결함의 원인 등을 조사․측정․평가하여 보수․보강 등의 방법을 제시하는 행위를 말한다. 「시설물안전관리에 관한 특별법」에서 정의된다.

·정착길이 : 위험단면에서 철근의 설계기준항복강도를 발휘하는데 필요한 최소 묻힘길이를 가리킨다.

·조밀단면 : 강구조의 부재단면을 구성하는 판재의 폭-두께비가 작아서 단면에서 완전소성 응력분포가 발생할 수 있고, 국부좌굴이 발생하기 전에 약 3의 곡률연성비(회전능력)를 발휘할 수 있는 능력을 지닌 단면

·주철근 : 주된 단면력이 작용하는 방향으로 휨모멘트와 축력에 저항하기 위하여 배치하는 철근을 가리킨다.

·중요도계수 : 내진등급에 따라 각각의 구조물에 부여된 지진하중 증폭계수로서, 내진특등급의 경우 1.5, 내진1등급 1.2, 내진2등급 1.0의 계수를 사용한다.

·제3자 검토 : 설계 결과물에 대해 관련 분야의 동등 이상의 자격과 능력을 갖춘 전문가들이 제3자의 입장에서 토론 및 평가하는 과정

·제3자 검토자

- 건축구조기준에서 정하는 바에 따라 또는 발주처가 요구하는 경우, 설계에 대하여 제3자 검토가 요구되는 경우 설계결과를 검토하는 자

- 내진공학분야의 전문가로서, 비선형구조해석, 내진설계, 구조물-지반 상호작용, 지반내진공학의 전문가들을 포함한다. 관련분야의 연구실적 또는 설계실적이 있어야 한다.

·지진력 저항시스템 : 정해진 지진력에 저항하도록 구성된 구조시스템을 말한다.

·지진위험도 : 건축물이 건설되는 지역에 발생할 수 있는 지진의 크기. 재현주기별로 정의된다.

·지진화산재해대책법 : 이 법은 지진·지진해일 및 화산활동으로 인한 재해로부터 국민의 생명과 재산 및 주요 기간시설을 보호하기 위하여 지진·지진해일 및 화산활동의 관측·예방·대비 및 대응, 내진대책, 지진재해 및 화산재해를 줄이기 위한 연구 및 기술개발 등에 필요한 사항을 규정함을 목적으로 한다.

·책임구조기술자 : 건축구조분야에 대한 전문적인 지식, 풍부한 경험과 식견을 가진 전문가로서, 이 기준에 따라 학교 건축구조물의 내진설계 및 내진보강설계를 책임지고 수행하는 기술자

·초과강도계수 : 하나의 지진력 저항시스템이 내진설계될 때 실제강도 대 내진설계강도의 비. 일반적으로 내진설계강도보다 실제강도가 상당히 크며 1.5배 이상으로 알려져 있다. 주요한 원인은 재료자체의 초과강도, 설계시 강도감소계수의 사용, 부정정 구조물의 하중재분배 등이다.

·최대예상지진 : 건축물이 건설되는 지역에 발생할 수 있는 최대크기의 지진을 가리킨다. 건축구조기준에서는 재현주기 2400년 지진으로 정의되어 있다.

·충전형 합성기둥 : 콘크리트로 충전된 사각 또는 원형강관으로 이루어진 합성기둥

·치올림 : 보나 트러스 등 수평부재에서 하중재하 시 생길 처짐을 고려하여 미리 중앙부를 들어 올리는 것 또는 들어 올린 거리를 말한다.

·층간변위 : 인접층 사이의 상대수평변위를 말한다.

·층간변위각 : 층간변위를 층 높이로 나눈 값을 말한다.

·탄성응답스펙트럼 : 지반의 지진이력에 대하여 주기가 다른 다양한 건물들의 변위에 의하여 발생하는 지진하중을 등가의 관성력(건물의 질량 × 가속도) 으로 치환하여 나타낸 그림. 일반적으로 주기와 가속도의 관계로 나타낸다. 탄성응답스펙트럼은 구조물의 선형탄성거동을 가정하여 계산된 최대 응답값들이다. 주기거동에 대한 동적해석 없이 주기가 다른 구조물의 탄성지진하중을 쉽게 계산할 수 있다.

·탄성해석 : 구조물이 탄성체라는 가정아래 응력과 변형률의 관계를 1차 함수관계로 보고 구조부재의 부재력과 변위를 산출하는 해석을 가리킨다.

·특별지진하중 : 취성파괴가 우려되는 구조부재 또는 단위 구조체에 대하여 지진하중을 상향하여 설계함으로써 해당 부재와 구조체의 취성파괴를 방지하고, 인근 부재에 의하여 연성거동을 유도하기 위한 지진하중증폭계수. 필로티기둥과 같이 취성파괴가 우려되는 부재의 내진설계 시 지진하중을 증폭하기 위하여 사용된다.

·특수공법 : 건축구조기준에서 규정하는 일반적인 재료와 설계방법을 사용하여 설계하기 어렵거나 동기준에 근거가 제시되어 있지 않은 공법을 가리킨다. 신재료를 사용하는 공법, 감쇠장치와 면진장치, 신구재료 및 구조 사이에 특수한 접합방법이나 부분접합을 사용하는 공법을 포함한다.

·특수학교 : 장애인의 교육을 위해 설립된 학교로서 교육기본법 제18조 및 초·중등교육법 제2조에 근거한다.

·표준관입시험 : 보링공을 이용하여 로드 끝에 중공의 표준샘플러(외경 5.2 cm, 내경 3.5 cm, 길이 81 cm의 스플릿 스푼형)를 장착하여 무게 63.5 kgf의 해머를 76 cm의 높이에서 자유낙하로 타격시켜 30 cm 관입하는데 요하는 타격회수(N치)를 측정하여 토층의 경연을 조사하는 원위치시험을 말한다.

·표준구속상세 : 비구조요소별 특성을 고려하여 사전에 인증된 비구조요소의 정착상세

·학교시설 : 학교시설사업촉진법 제2조에서 규정하고 있는 교사ㆍ체육관ㆍ기숙사 및 급식시설과 고등학교 이하 각급 학교 설립ㆍ운영 규정 제3조의2에 따라 설치되는 복합시설을 말한다. 단, 학교시설은 신축을 기준으로 하고 이후 증축되는 경우 신축시 적용된 중요도 계수를 적용하고, 고시 이전에 신축된 학교에 증축하는 경우에는 증축 해당건물에만 적용된다.

·학교시설사업촉진법 : 이 법은 초중고 및 특수학교의 시설의 설치·이전 및 확장을 위한 사업 시행에 필요한 절차를 간소화하고, 건축허가 등에 관한 특례를 규정하여 학교시설사업을 쉽게 함으로써 학교환경 개선과 학교교육 발전에 이바지함을 목적으로 한다.

·한계상태설계법 : 한계상태를 명확히 정의해서 하중 및 내력의 평가에 준해서 한계상태에 도달하지 않는 것을 확률통계적 계수를 이용하여 설정하는 설계법을 가리킨다.

·허리벽 : 기둥에 붙여서 시공하는 낮은 벽체. 기둥의 유효길이를 짧게 하여 기둥의 연성능력을 크게 저하시킬 수 있다. 가능한 허리벽은 기둥으로부터 구조적으로 이격하여 시공하여야 하며, 그렇지 않을 경우에는 허리벽의 영향을 내진설계와 성능평가에 반영하여야 한다. 일반적으로 학교시설의 허리벽의 높이는 대략적으로 0.8m 정도이다.

·허용응력설계법 : 탄성이론에 의한 구조해석으로 산정한 부재단면의 응력이 허용응력(안전율을 감안한 한계응력)을 초과하지 아니하도록 구조부재를 설계하는 방법을 가리킨다.

·횡력저항시스템 : 풍하중 또는 지진하중 등 수평하중에 저항하도록 배치된 부재 또는 시스템을 가리킨다.

·횡지지가새 : 주 골조부재의 횡좌굴 또는 횡비틀림좌굴이 방지되도록 설계된 부재

·후설치 앵커 : 콘크리트에 구멍을 뚫고 그 속에 볼트를 장착하는 형식의 앵커

·후프철근 : 폐쇄띠철근 또는 연속적으로 감은 띠철근을 가리킨다. 여기서 폐쇄띠철근은 양단에 내진갈고리를 가진 여러 개의 철근으로 만들 수 있으며, 연속적으로 감은 띠철근은 그 양단에 반드시 내진갈고리를 가져야 한다.

·휨지배형 전단벽 : 휨지배형 벽체는 높이/길이비(형상비)가 3.0을 초과하는 세장한 벽체를 가리킨다.

·V형 타이: 콘크리트부재에서 주철근의 횡구속을 위하여 V형으로 만들어서 주철근을 감싸고 부재내부 콘크리트에 정착하도록 제작된 타이철근

1.10 기호

[eqn: A _{g}] : 단면 전체의 면적, mm2

[eqn: b _{w}] : 플랜지가 있는 부재의 복부 폭, mm

[eqn: d] : 철근콘크리트 부재의 경우에는 종방향 인장철근의 중심에서 압축콘크리트 연단까지의 거리이며, 프리스트레스트 콘크리트 부재의 경우에는 긴장재와 철근 도심에서 연단까지 거리와 [eqn: 0.8h] 중 큰 값(원형단면의 경우 압축콘크리트 연단에서 부재의 반대측 절반 부분에 있는 인장철근군의 중심까지 거리보다 큰 값), mm

[eqn: d _{b}] : 철근, 철선 또는 프리스트레싱 강연선의 공칭지름, mm

[eqn: d _{c}] : 기둥 띠철근 또는 나선철근의 공칭지름, mm

[eqn: d _{t}] : 스터럽 또는 후프철근의 공칭지름, mm

[eqn: E _{c}] : 콘크리트의 탄성계수, MPa

[eqn: f _{ck}] : 콘크리트의 설계기준압축강도, MPa

[eqn: f _{y}] : 종방향 주철근의 설계기준항복강도, MPa

[eqn: F _{u}] : 강재의 최소인장강도, MPa

[eqn: F _{y}]  : 강재의 설계기준 항복강도, MPa

[eqn: h] : 부재의 전체 두께 또는 깊이, 개념 부재치수, [eqn: 2A _{c} /u], mm

[eqn: h _{min}] : 기둥 부재의 최소 단면치수, mm

[eqn: H _{n}] : 해당 층의 슬래브 표면에서 상부 보의 하단까지의 높이, mm

[eqn: I _{g}] : 철근을 무시한 콘크리트 전체 단면의 중심축에 대한 단면2차모멘트, mm4

[eqn: I _{p}] : 비구조요소의 중요도계수

[eqn: l _{n}] : 보 부재의 순경간, 받침부 내면 사이의 거리

[eqn: l _{o}] : 횡방향철근을 배치하여야 하는 최소 구간으로 접합부의 표면에서 부재축 방향으로 측정한 길이, mm

[eqn: l _{u}] : 압축부재의 비지지 길이

[eqn: L _{b} `] : 보의 비지지길이, mm

[eqn: L _{h} `] : 보 소성힌지 사이의 거리, mm

[eqn: L _{pd} `] : 건축물 강구조 설계기준 식(4.13-6) 또는 (4.13-7)에 따라 정해지는 비지지길이 한계값, mm

[eqn: M _{n}] : 단면의 공칭휨강도

[eqn: M _{p}] : 공칭소성모멘트, kN·m

[eqn: M _{pr}] : 길이방향(최소) 철근의 인장강도를 [eqn: 1.25f _{y}], 강도감소계수 [eqn: phi]를 1.0으로 가정하고, 접합부 재료 성질을 사용하여 계산한 부재의 예상 휨강도. 축력을 고려함.

[eqn: P _{n}] : 공칭압축강도, kN

[eqn: P _{u}] : 계수하중에 의해 계산된 단면의 계수축력[eqn: LEQ phi P _{n}]

[eqn: R _{t}] : 예상인장강도 대 최소인장강도의 비

[eqn: R _{y}] : 예상항복강도 대 공칭항복강도의 비

[eqn: s] : 부재의 길이방향의 전단연결재 간격 또는 종방향철근에 평행한 방향으로 전단, 비틀림철근의 간격, 정착길이 [eqn: l _{d}] 구간 내에 있는 횡방향철근의 최대 중심간 간격, 철근의 중심 간격, mm

[eqn: s _{o}] : 횡방향철근의 최대간격, mm

[eqn: s _{x}] : 길이 [eqn: l _{o}] 이내에서 횡방향철근의 간격, mm

[eqn: V _{e}] : 3.5절에서 정하는 설계전단력

[eqn: w _{D}] : 단위면적당 고정하중

[eqn: w _{L}] : 단위면적당 활하중

1.11 적용 시방서 및 표준서

(1) 학교시설의 내진설계 방법과 절차는 이 기준과 해당 건축물의 설계기준 및 시방서에 따른다. 이 기준 규정이 다른 기준과 상이한 경우에는 이 기준을 적용한다. 대상 건축물의 설계기준 및 시방서는 다음과 같다.

(가) 건축구조기준 / 국토교통부

(나) 건축물 내진설계기준 / 국토교통부

(다) 건축물 콘크리트구조 설계기준 / 국토교통부

(라) 건축물 강구조 설계기준 / 국토교통부

(마) 냉간성형강구조설계기준 / 대한건축학회

(바) 구조물기초설계기준 / 한국지반공학회

(사) 건축공사 표준시방서 / 국토교통부

(아) 기존 시설물(기초 및 지반)의 내진성능 평가요령 / 한국시설안전공단

(자) 내진설계기준 공통적용사항 / 행정안전부

(차) 내진설계 일반 / 국토교통부

(2) “학교시설 내진성능평가 및 보강 매뉴얼”은 이 기준의 일부로 취급한다.

(3) (1)과 (2)의 기준, 시방서 및 매뉴얼은 최신 개정판에 따르는 것을 원칙으로 한다.

[해설]

(1) 건축구조기준, 건축물 내진설계기준, 콘크리트구조 설계기준, 강구조 설계기준은 국토교통부에서 고시하는 국가건설기준 설계기준(Korean Design Standard, KDS)의 일부이다. 건축공사 표준시방서는 국토교통부에서 고시하는 국가건설기준 표준시방서(Korean Construction Specification)의 일부이다.

(가) 건축구조기준 : KDS 41 00 00 및 그 하위 규정으로서 (나), (다), (라)를 포괄한다.

(나) 건축물 내진설계기준 : KDS 41 17 00 으로서 건축구조기준의 일부이다.

(다) 건축물 콘크리트구조 설계기준 : KDS 41 30 00 으로서 건축구조기준의 일부이다.

(라) 건축물 강구조 설계기준 : KDS 41 31 00 으로서 건축구조기준의 일부이다.

(사) 건축공사 표준시방서 : KCS 41 00 00 및 그 하위 규정이다.

(차) 내진설계 일반 : KDS 17 10 00

학교시설 내진설계기준                                                             제2장 지진하중

제 2 장 지진하중

2.1 일반사항

이 기준의 지진하중은 지반의 분류, 스펙트럼가속도 및 하중조합, 지진력 저항시스템 등을 포함하는 제반 사항에 관하여 국토교통부장관이 고시하는 건축물 내진설계기준을 따른다. 다만, 건물의 내진등급과 중요도계수는 2.2를 따른다.

위와 같이 산출된 지진하중은 「내진설계기준 공통적용사항」의 지반분류 및 설계지반운동의 특성표현에 따라 산출된 지진하중보다 작지 않아야 한다.

2.2 건물의 내진등급과 중요도계수

(1) 학교시설의 내진등급은 내진1등급으로 분류한다. 다만, 다음에 해당되는 학교시설의 내진등급은 내진특등급으로 분류한다.

(가) 지진과 태풍 또는 비상시의 긴급대피수용시설로 지정한 학교시설

(나) 연면적의 합계가 10,000m2 이상인 학교시설에 포함된 강당, 체육관 또는 이와 유사한 용도의 건축물

(다) 특수학교

(2) 각 내진등급에 적용하는 중요도계수는 건축구조기준에 의하여 결정한다.

(3) 두 개 이상의 건물에 공유된 부분이나 하나의 구조물이 동일한 내진등급에 속하지 않는 두 개 혹은 그 이상의 용도로 사용될 때, 각각의 용도에 해당하는 내진등급 중 중요도계수가 가장 높은 그룹으로 분류하여야 한다.

(4) 건물이 구조적으로 분리된 2개 혹은 그 이상의 부분으로 구성되어 있는 경우에는 각 부분을 독자적으로 분류할 수 있다. 다만, 한 구조물에서 구조적으로 분리된 부분이 더 높은 중요도계수를 가진 다른 부분에 대해 접근로나 탈출로를 제공하거나 인명안전요소를 공유할 경우에는 양쪽 부분 모두 높은 중요도계수를 가진 내진등급으로 분류하여야 한다.

(5) 이미 (1)의 (나)에 속하거나 증축, 개축, 신축 등으로 연면적 합계가 증가하여 (1)의 (나)에 속하게 되는 기존 학교시설의 내진등급은 “학교시설 내진성능평가 및 보강 매뉴얼”에 따른다.

<해표 2-1> 내진등급과 중요도계수

내진등급		건축물의 중요도	중요도 계수([eqn: I _{E}])
(특)	지진 후 피해복구에 필요한 중요시설을 갖추고 있거나 유해물질을 다량 저장하고 있는 구조물	중요도(특)	1.5
I	지진으로 인한 피해를 입을 경우 대중에게 큰 위험을 초래할 수 있는 구조물	중요도(1)	1.2
II	내진등급 (특)이나 I 어디에도 해당되지 않는 구조물	중요도(2)	1.0

[해설]

(1) 일반적으로 지진 발생 시 피해복구에 필요한 중요시설의 내진등급은 내진특등급, 대중의 인명안전에 큰 위험을 초래할 수 있는 건축물의 내진등급은 내진1등급으로 분류된다. 건축구조기준에서는 학교시설의 내진등급을 내진1등급으로, 긴급대피수용시설의 내진등급을 내진특등급으로 규정하고 있다. 거주용도가 두 가지 이상의 용도로 사용될 때 높은 중요도계수를 갖는 내진등급으로 분류하므로 긴급대피수용시설로 지정된 학교건물은 내진특등급으로 분류하여야 한다. 그러나 실질적으로 학교시설의 설계단계에서부터 지자체와의 협의를 거쳐 긴급대피수용시설로 지정되는 경우는 드물다. 따라서 학교시설의 공공적 기능을 고려하여 규모가 큰 학교시설 중에서 긴급대피수용시설로 사용될 가능성이 있는 강당, 체육관 또는 그와 유사한 용도의 시설을 내진특등급으로 분류한다. 그밖에 특수학교는 장애인을 교육하기 위한 학교시설로서 학생들의 대피능력이 일반 학생에 비해 낮다고 보고 내진특등급으로 상향하여 설계한다.

(2) 중요도계수는 1976년 Uniform Building Code(UBC)의 내진밑면전단력 식에서부터 적용되었다. 1976년 UBC 기준에 중요도계수가 적용된 계기는 1971년 San Fernando 지진발생 시 병원건물 붕괴로 인해 심각한 인명 피해가 발생했기 때문이다. 지진이 발생했을 때 복원이나 복구를 위한 건물, 수용소, 병원 등과 같은 건물의 지진피해를 예방하기 위하여 일반 건물보다 높은 중요도계수를 적용하여 설계하도록 하고 있다. 중요도계수는 설계 밑면 전단력을 증가시키는 역할을 하며 이와 같이 증가된 설계 하중으로 건물을 설계 하여 중요한 구조물의 붕괴로 인한 대참사를 방지하기 위한 방편으로 사용되었다. 중요도계수는 1보다 큰 값을 사용하므로 결국 반응수정계수(R)를 줄이는 역할을 한다. 1976년 UBC에서는 중요도계수의 값을 중요 건물인 경우 1.5, 집회용 건물일 경우 1.25로 정하였다.

1997년 National Earthquake Hazards Reduction Program Provisions (NEHRP provisions)에서는 건물을 3개의 Seismic Use Group(SUG)으로 분류하였고, American Society of Civil Engineer(ASCE)의 Minimum Design Loads for Buildings and Other Structures (ASCE 7)에서도 ASCE 7-05까지 같은 방식의 분류를 채택하였다. SUG는 실질적인 지진위험도가 아닌 건물의 용도와 중요도에 따라 분류되는 인위적인 등급으로 구조적 손상을 줄이고 인명안전을 최소화하기 위하여 정의되었다. SUG III은 지진발생 이후 복구에 있어 중요한 시설과 외부 환경으로 유출 시 인명 피해가 우려되는 물질을 보관하는 구조물로서 중요한 응급서비스센터 및 국가로부터 지정된 구조물 등이 이에 해당한다. SUG II는 상당수의 거주가가 있으며 거주자의 출입에 어려움이 발생할 수 있는 구조물(개인 주택과 비교하여 더 큰 보호 수준이 요구되는 구조물)로 학교, 보육 시설, 의료 시설 등이 이에 해당한다. SUG I은 SUG III과 II에 해당되지 않는 건물이다. 중요도계수는 SUG I, II 및 III에 대하여 각각 1.0, 1.25 및 1.5로 정하였다. 이는 UBC 기준에서 적용되었던 방법과 동일하게 요구되는 건물의 내진성능이 중요한 건물일수록 더 큰 중요도 값이 적용된 것이다.

이후 ASCE 7-10과 International Building Code 2015 (IBC 2015)에서는 건축물을 4단계의 위험도범주(Risk Category)로 구분하여 중요도계수를 부여하고 있다. 위험도범주 I, II는 SUG I, 위험도범주 III은 SUG II, 위험도범주 IV는 SUG III과 유사하다. 중요도계수도 위험도범주 I, II인 경우 1.0, 위험도거주범주 3인 경우 1.25, 거주범주 4인 경우 1.5값으로 내진등급과 동일한 값으로 분류하고 있다. 참고로 내진등급에 따라 중요도계수를 적용하여 설계된 건물의 예상되는 내진성능은 [해그림 2-1]과 같이 예시할 수 있고 중요도계수가 1.0인 건축물의 지진재해도별 개략적 예상 성능수준은 [해그림 2-2]와 같다.

[해그림 2-1] 중요도계수별 내진성능 예시 (FEMA 450, 2003)

[해그림 2-2] 지진 재해도에 따른 성능 수준 (Herrera et al, 2008)

2.3 지진력 저항시스템

(1) 원칙적으로 학교시설의 지진력 저항시스템은 건축물 내진설계기준의 “6. 지진력저항시스템”에 규정된 구조시스템과 설계계수 및 요구사항에 따라 설계한다.

(2) 강성이 큰 비구조요소인 조적채움벽이나 허리벽에 인접한 모멘트골조는 수직하중 및 지진력 저항능력이 저해되지 않도록 건축물 내진설계기준의 “6.6.1 상호작용 효과”에 따라 설계하여야 한다.

(3) 채움벽과 허리벽을 구조부재로부터 역학적으로 분리되도록 설계 및 시공하는 경우 (2)의 상호작용 효과를 고려하지 않아도 된다.

[해설]

(1) 건축물 내진설계기준의 표 6.2-1에 따른다.

(2) 건축물 내진설계기준 “6.6.1 상호작용 효과”에서는 강성이 큰 비구조요소에 연결되어 있는 모멘트골조는 이러한 요소의 영향으로 인해 수직하중 및 지진력저항능력이 저해되지 않도록 설계하여야 한다고 규정하고 있다. 학교시설물에서 사용되는 대표적인 강성이 큰 비구조요소로는 조적채움벽과 허리벽이 있다. 건축물 내진설계기준 6.6.1에서는 구체적인 설계 반영 방법으로서 설계층간변위에 해당되는 변형에서 이들 비구조요소들이 구조시스템에 미치는 영향에 대비해서 설계하도록 규정하고 있다. 또한 이들 요소의 강성이 크기 때문에 비정형성 평가 시에도 해당 벽체의 영향을 고려하도록 규정하고 있다.

학교시설 내진설계기준                                            제3장 철근콘크리트구조 내진설계

제 3 장 철근콘크리트구조 내진설계

3.1 일반사항

이 장은 철근콘크리트구조 내진설계를 위한 시스템의 분류, 일반사항, 상세요구사항을 규정하며, 이외의 사항은 건축물 내진설계기준과 건축물 콘크리트구조 설계기준에 따른다.

3.2 지진력 저항시스템의 분류

(1) 콘크리트구조의 지진력 저항시스템과 설계계수는 건축물 내진설계기준을 따른다.

(2) 학교시설에서 사용하는 모멘트골조는 요구되는 연성도 수준, 즉 저연성도, 중연성도, 고연성도에 따라서 보통모멘트골조, 중간모멘트골조, 특수모멘트골조로 분류되며, 반응수정계수 등 각 시스템의 설계계수는 건축물 내진설계기준을 따른다.

(3) 전단벽과 모멘트 골조의 복합구조를 사용하는 경우 건축물 내진설계기준에 따라 다음의 지진력 저항시스템을 선택할 수 있다. 구조시스템에 대한 자세한 제한조건과 반응수정계수 등 설계계수는 건축물 내진설계기준에 따른다.

(가) 건물골조시스템: 100 퍼센트 지진하중을 전단벽이 지지한다. 다만, 중간모멘트골조 이상 연성상세를 사용하는 경우 일부의 지진하중을 모멘트골조가 저항할 수 있다.

(나) 철근콘크리트 보통 전단벽-골조 상호작용 시스템: 지진하중의 75퍼센트 이상을 전단벽이 저항할 수 있고, 최소 25 퍼센트 이상의 지진하중을 모멘트골조가 저항할 수 있어야 한다.

(다) 이중골조시스템: 최소 25 퍼센트 이상의 지진하중을 모멘트골조가 저항할 수 있어야 하며, 중간모멘트골조 이상 내진철근상세를 만족하여야 한다.

(라) 콘크리트기준의 일반 규정만을 만족하는 철근콘크리트구조 시스템 : 하중분담율에 제한없이 사용이 가능하다. 보통모멘트골조를 사용할 수 있다.

[해설]

(3)-(가) 건물골조시스템 설계 시 연성모멘트골조(중간모멘트골조)를 적용할 경우에는 지진하중의 100 퍼센트를 전단벽이나 가새골조 등의 횡력시스템이 모두 저항하도록 설계할 필요는 없으며 골조가 지진하중의 일부를 부담하도록 설계할 수 있다. 다만, 건물골조시스템에서 보통모멘트골조로 설계하는 경우에는 설계지진력의 100 퍼센트를 전단벽이 저항하도록 설계한다.

3.3 재료

(1) 콘크리트 및 철근은 구조재료에 대한 일반 요구사항을 따르며, 이는 건축물 콘크리트구조 설계기준에 따른다.

(2) 중연성도와 고연성도가 요구되는 지진력 저항시스템에 사용되는 콘크리트 및 철근은 건축물 내진설계기준의 “9.3 재료요구사항” 및 건축물 콘크리트구조 설계기준 “4.18 내진설계 시 특별 고려사항”의 규정에 따른다.

[해설]

(2) 중연성도와 고연성도가 요구되는 철근콘크리트 구조형식에서 철근의 인장강도는 항복강도를 일정 이상 초과하는 충분한 강도를 가지며, 철근의 실제 항복강도는 설계기준 항복강도 대비 과도한 강도를 나타내지 않으며, 또한 철근은 충분한 신장율을 나타내어야 한다.

(가) 건축물 내진설계기준에서는 중연성도 및 고연성도가 요구되는 구조형식의 경우에 모멘트골조부재, 벽체의 경계요소, 연결보에 사용되는 주철근은 한국산업규격의 내진용 철근(SD400S, SD500S, SD600S)을 사용하도록 규정하고 있다.

(나) 건축물 콘크리트구조설계기준 KDS 41 30 00(4.18)에서 참조하고 있는 콘크리트구조 설계기준 KDS 14 20 80에서는 구조재료에 대하여 다음과 같이 구체적인 요구사항을 제시하고 있다.

4.1.4 특수모멘트골조와 특수철근콘크리트 구조벽체의 콘크리트

(1) 콘크리트의 설계기준압축강도 [eqn: f _{ck}]는 21 MPa 이상이어야 한다.

(2) 경량콘크리트의 설계기준압축강도는 35 MPa을 초과할 수 없다. 만약 실험에 의하여 경량콘크리트를 사용한 구조 부재가 같은 강도의 보통중량콘크리트를 사용한 부재의 강도 및 인성 이상을 갖는 것이 확인된다면, 이보다 큰 압축강도를 사용할 수 있다.

4.1.5 특수모멘트골조와 특수철근콘크리트 구조벽체의 철근

(1) 지진력에 의한 휨모멘트 및 축력을 받는 골조나 구조벽의 경계요소에 사용하는 보강철근(KS D 3504, 3552, 7017)은 설계기준항복강도 [eqn: f _{y}]가 주철근과 전단철근에 각각 600 MPa, 500 MPa까지 허용되며, 다음 (2)와 (3)을 만족하여야 한다.

(2) 강재를 제작한 공장에서 계측한 실제 항복강도가 공칭항복강도를 120 MPa 이상 초과하지 않아야 한다. 재시험에서는 이 값을 20 MPa 이상 초과하지 않아야 한다.

(3) 실제 항복강도에 대한 실제 극한 인장강도의 비가 1.25 이상이어야 한다.

3.4 일반요구사항

3.4.1 구조해석을 위한 유효강성

(1) 철근콘크리트골조의 구조해석을 위한 각 부재의 유효강성은 <표 3-1>를 따를 수 있다.

<표 3-1> 철근콘크리트 구조부재별 유효강성ㅎ

부재	휨강성	전단강성	축강성
보	0.35[eqn: E_c I_g]	0.4[eqn: E_c A_w]	[eqn: E_c A_g]
기둥	0.7[eqn: E_c I_g]	0.4[eqn: E_c A_w]	[eqn: E_c A_g] [eqn: E _{s} A _{s}]1)
비균열 벽체	0.7[eqn: E_c I_g]	0.4[eqn: E_c A_w]	[eqn: E_c A_g]
균열 벽체	0.35[eqn: E_c I_g]	0.4[eqn: E_c A_w]	[eqn: E_c A_g]
1) 비선형해석에서 인장이 작용하는 기둥에 적용

(2) T형 보의 경우 [eqn: I_g]는 웨브 부분의 [eqn: I_g]값의 2배의 해당하는 값, 또는 구조기준에 규정된 유효폭의 규정에 따라 산정할 수 있다.

(3) 보-기둥 접합부에서는 접합부내의 각 부재방향 절반 길이는 강체로 모델링한다.

3.4.2 보와 기둥

중연성도와 고연성도가 요구되는 구조형식의 보 및 기둥 부재는 단부의 소성힌지에서 충분한 비탄성변형이 발생할 수 있도록 다음의 사항을 준수하여 설계되어야 한다.

(1) 보와 기둥 단부에서 휨모멘트강도와 비탄성변형이 발휘될 때까지 전단파괴가 발생하지 않도록 횡철근으로 충분히 전단보강되어야 한다.

(2) 콘크리트의 취성파괴와 철근의 국부좌굴을 방지하도록 보와 기둥 단부는 적절히 횡보강되어야 한다.

(3) 조적채움벽 또는 허리벽과 같은 비구조요소에 인접한 보와 기둥 부재는 2.3의 (2) 및 (3)에 따라 해당 비구조요소와의 상호작용으로 인해 부가되는 전단력에 저항할 수 있도록 설계하여야 한다.

[해설]

(3) 조적채움벽과 허리벽이 보와 기둥으로부터 구조적으로 이격되어 있는 경우에는 고려할 필요가 없다.

3.4.3 보-기둥 접합부

중연성도와 고연성도가 요구되는 구조형식의 보 - 기둥 접합부는 다음의 사항을 만족하도록 설계되어야 한다.

(1) 외부접합부와 모서리접합부는 횡철근에 의하여 적절히 횡구속되어야 한다.

(2) 접합부는 보 또는 기둥의 실제 휨모멘트강도가 발휘될 때 발생하는 전단력에 대하여 안전하도록 설계되어야 한다.

[해설]

(1) 보와 연결되지 않는 접합부 면을 횡구속할 수 있도록 횡철근이 배치되어야 한다.

(2) 실제 휨모멘트강도는 특수모멘트골조에서는 소성모멘트를 나타내며, 중간모멘트골조에서는 공칭휨모멘트강도를 가리킨다. 자세한 사항은 3.5와 3.6에 따른다.

3.4.4 철근의 정착과 이음

(1) 보의 양단부 소성힌지구간에는 연속된 철근을 배치하며 철근의 겹침이음을 하지 않는다.

(2) 외부 접합부와 모서리 접합부에 보의 휨철근을 정착하는 경우 90도 후크정착을 하며, 건축구조기준에 따른 충분한 정착길이를 확보하여야 한다.

3.5 특수모멘트골조

3.5.1 적용범위

(1) 이 조항은 고연성도가 요구되는 철근콘크리트 특수모멘트골조에 적용한다.

(2) 철근콘크리트 특수모멘트골조의 설계 및 시공 시에는 건축물 콘크리트구조 설계기준에서 “4.3 철근상세”, “4.4 휨 및 압축”, “4.5 전단과 비틀림”, “4.6 정착 및 이음”, “4.18 내진설계 시 특별 고려사항”에 제시된 철근콘크리트 부재 설계 일반에 대한 요구사항 및 내진설계 특별 요구사항을 모두 고려하여야 한다.

3.5.2 일반사항

(1) 골조부재의 철근배치와 상세는 부재의 계수축력 [eqn: P _{u}]가 [eqn: A _{g} f _{ck} /10] 이하이면 3.5.3 을 따른다.

(2) 계수축력이 [eqn: A _{g} f _{ck} /10]보다 큰 경우, 철근 배치와 상세는 3.5.4를 따른다.

(3) 보-기둥 연결부에서 가능한 강기둥-약보가 되도록 설계한다. 기둥이 큰 축력을 받는 경우 기둥의 휨강도가 보의 휨강도보다 크도록 설계한다.

(4) 설계전단력 [eqn: V _{e}]는 부재가 실제로 발휘하는 소성모멘트강도에 의하여 결정되어야 한다. 즉, 설계전단력은 부재양단의 소성모멘트 [eqn: M _{pr}]와 부재에 재하되는 중력하중을 고려하여 힘의 평형에 따라 계산할 수 있다. 여기서 부재 양단의 소성모멘트는 배치된 실제 철근량과 철근의 초과항복강도 1.25[eqn: f _{y}]를 사용하여 계산하여야 한다.

(5) 기둥식 구조에서 보가 없는 2방향 슬래브구조는 허용되지 않는다.

[해설]

(3) 기둥의 휨강도는 콘크리트구조 설계기준의 KDS 14 20 80 식 (4.3-1)을 만족하여야 한다. 인접한 보에 비하여 기둥의 휨모멘트 강도가 작은 경우에 휨 항복에 의한 소성힌지는 기둥에서 형성된다. 모든 기둥 양단부에 소성힌지가 형성되는 층이 하나만 있어도 건물의 전체적인 붕괴를 초래할 수 있기 때문에 이를 방지하기 위해서 기둥의 강도가 보에 비해 상대적으로 더 큰 강기둥-약보가 되도록 설계한다.

(4) 이 규정은 콘크리트구조 설계기준의 KDS 14 20 80(4.2.4)에 제시되어 있다. 설계전단력은 [해그림 3-1]과 같이 연직하중과 횡하중의 효과가 더해져서 나타나며, 부재 단부의 항복에 의해 제한된다. 주근의 실제 항복강도는 설계기준 항복강도를 초과할 수 있고, 소성회전각이 크게 발생하는 위치에서는 변형률 경화현상이 발생한다. 따라서 소요 전단강도 산정 시 [해그림 3-1]의 [eqn: M _{pr1}] 및 [eqn: M _{pr2}]는 철근의 응력을 [eqn: 1.25f _{y}]로 상향하여 산정한다. 또한 강기둥-약보로 설계하므로 기둥의 [eqn: M _{pr}]은 인접 보의 [eqn: M _{pr}]과 이루어지는 모멘트의 평형에 따라 계산되는 값보다 클 필요는 없다.

[해그림 3-1] 특수모멘트골조의 보와 기둥의 설계전단력(대한건축학회, 건축구조기준 및 해설, 2016)

3.5.3 보

(1) 특수모멘트골조의 보의 설계는 건축물 콘크리트구조 설계기준에 제시된 요구사항을 따라야 한다.

(2) 접합면에서 정모멘트강도는 부모멘트강도의 1/2 이상이 되어야 한다.

(3) 휨부재 양단의 받침부 면에서 경간의 중앙방향으로 잰 휨부재 깊이의 2배 구간 또는 골조의 비탄성 횡변위로 인한 휨 항복이 일어날 수 있는 단면 좌우로 부재깊이의 2배 이상의 거리 구간에는 후프철근을 배치하여야 한다.

(4) 첫 번째 후프철근은 지지부재의 면부터 50mm 이내에 위치하여야 한다. 후프철근의 최대간격은 [eqn: d/4], 축방향철근의 최소 지름의 8배, 후프철근지름의 24배, 300mm 중 가장 작은 값을 초과하지 않아야 한다.

(5) 후프철근이 필요하지 않은 곳에서는 부재의 전 길이에 걸쳐서 [eqn: d/2] 이내의 간격으로 양단 내진갈고리를 갖춘 스터럽을 배치하여야 한다.

(6) 휨철근의 겹침이음은 이음길이 부분에 후프철근이나 나선철근이 배치되어 있는 경우에만 사용할 수 있다. 겹침이음 철근을 둘러싸는 횡방향철근의 간격은 [eqn: d/4] 이하 또한 100mm 이하이어야 한다. 겹침이음은 접합부의 내부, 접합면부터 부재깊이의 배 이내의 거리구간, 구조해석에서 골조의 비탄성횡변위에 의한 휨항복이 일어나는 곳에서는 사용할 수 없다.

[해설] 이 규정은 콘크리트구조 설계기준의 KDS 14 20 80(4.2)를 제시한 것이다. 특수모멘트골조의 보에 대한 전단보강근에 대한 배근상세는 [해그림 3-2]와 같다. 그림에는 보의 양단부에서 휨항복 발생구간내의 후프철근, 그 이외 구간의 스터럽, 그리고 휨철근의 겹침이음 시 후프철근의 배근상세 및 간격이 제시되어 있다.

(3) 상시하중이 전체 설계하중의 큰 부분을 차지하는 경간이나 부재, 혹은 축방향을 따라 강도가 변하는 부재의 경우, 보 부재의 중앙부에서 소성힌지가 발생할 수 있기 때문에 휨항복이 예상되는 구간에 이 조항(3.5.3(3))에 따라 후프철근을 배치하여야 한다.

[해그림 3-2] 특수모멘트골조 보 배근상세(대한건축학회, 건축구조기준 및 해설, 2016)

3.5.4 기둥

(1) 특수모멘트골조의 기둥의 설계는 건축물 콘크리트구조 설계기준에 제시된 요구사항을 따라야 한다.

(2) 기둥의 주철근비는 1 퍼센트 이상 6 퍼센트 이하이어야 하며, 기둥 주철근의 겹침이음은 기둥의 중앙에 위치하여야 한다.

(3) 골조의 각 접합면에서부터 길이 [eqn: l _{0}]의 구간에 걸쳐서 횡방향철근을 배치하여야 하며, 휨항복이 일어날 가능성이 있는 단면 좌우 양쪽에도 이와 같이 한다. [eqn: l _{0}] 는 단면의 깊이, 부재 순경간의 1/6, 450mm 중 가장 큰 값 이상으로 한다. 횡구속철근의 배치와 양은 건축구조기준에 따른다.

(4) 횡방향철근은 단일 후프철근 또는 겹침 후프철근으로 이루어져야 한다. 이 때, 후프철근과 같은 굵기와 간격으로 된 연결철근을 사용할 수 있다. 연결철근의 끝은 외곽의 축방향철근에 고정되어야 하고, 연속 연결철근은 축방향철근을 따라 끝이 교대로 배치되어야 한다.

(5) 횡방향철근 간격은 부재의 최소 단면치수의 1/4, 축방향철근 지름의 6배, 또한 건축물 콘크리트구조 설계기준에서 규정한 [eqn: s _{x}] 중 가장 작은 값 이하로 한다.

(6) (3)에서 요구되는 횡방향철근이 기둥의 전 길이에 걸쳐 배치되어 있지 않은 경우, 횡방향철근이 배치되어 있지 않은 구간은 중심 간격이 축방향철근 지름의 6배 이하, 또한 150mm 이하인 나선철근이나 후프철근으로 보강되어야 한다.

[해설] 특수모멘트골조의 기둥과 보-기둥 접합부에 대한 전단보강근에 대한 배근상세는 [해그림 3-3]과 같다. 후프철근은 부재방향으로 가능한 한 갈고리의 위치가 서로 엇갈리게 배치하여 후프철근이 풀리는 것을 방지하여야 한다.

[해그림 3-3] 특수모멘트골조 기둥 및 접합부 배근상세(대한건축학회, 건축구조기준 및 해설, 2016)

3.5.5 보 - 기둥 접합부

(1) 특수모멘트골조의 보 - 기둥 접합부의 설계는 건축물 콘크리트구조 설계기준에 제시된 요구사항을 따라야 한다.

(2) 원칙적으로 보-기둥 접합부에는 기둥단부에서 사용되는 횡보강철근을 연속하여 배치하여야 한다.

(3) 기둥의 접합부 4면에 보부재가 연결되어 각 부재 폭이 기둥폭의 3/4 이상일 때, 가장 깊이가 작은 부재의 깊이만큼 구간 내에서는 건축물 콘크리트구조 설계기준에서 규정한 철근량의 1/2 이상의 횡방향철근만을 배치할 수 있다. 이들 위치에서는 이 기준의 3.5.4(5)에 규정된 횡방향철근의 간격을 150mm까지 증가시킬 수 있다.

(4) 기둥 심부 외측에 있는 보의 종방향철근이 그 접합부에 인입되는 다른 보에 의해 구속되어 있지 않을 때에는 이 기준의 3.5.4에 따라 필요한 횡방향철근을 접합부 내에 배치하여야 한다.

(5) 외부 접합부와 모서리 접합부에 보의 휨철근을 정착하는 경우, 접합부 외면까지 연장하여 90 도 후크정착을 하여야 하며, 건축구조기준에 따른 충분한 정착길이를 확보하여야 한다.

3.6 중간모멘트골조

3.6.1 적용범위

(1) 이 조항은 중연성도가 요구되는 철근콘크리트 중간모멘트골조에 적용한다.

(2) 철근콘크리트 중간모멘트골조의 설계 및 시공 시에는 건축물 콘크리트구조 설계기준의 “4.3 철근상세”, “4.4 휨 및 압축”, “4.5 전단과 비틀림”, “4.6 정착 및 이음”, “4.18 내진설계 시 특별 고려사항”에 제시된 철근콘크리트 부재 설계 일반에 대한 요구사항 및 내진설계 특별 요구사항을 모두 고려하여야 한다.

(3) 이 장에는 횡보강근의 배근 상세에 대한 주요 사항이 제시되어 있다.

3.6.2 일반사항

(1) 골조부재의 철근배치와 상세는 부재의 계수축력 [eqn: P _{u}]가 [eqn: A _{g} f _{ck} /10] 이하이면 3.6.3을 따른다.

(2) 계수축력이 [eqn: A _{g} f _{ck} /10]보다 큰 경우, 철근 배치와 상세는 3.6.4를 따른다.

(3) 지진에 저항하는 보, 기둥의 설계전단강도는 다음 (4) 또는 (5)의 규정을 만족시켜야 한다.

(4) 순경간의 각 고정단에서 부재 공칭휨강도 값에 따라 계산된 전단력과 계수연직하중에 의한 전단력의 합 이상이어야 한다.

(5) 내진설계기준의 설계용 하중조합에서 지진하중을 2배로 하여 계산한 최대전단력 이상이어야 한다.

[해설]

(1) (2) 이 규정은 콘크리트구조 설계기준의 KDS 14 20 80(4.9.2(1)과 (2))을 제시한 것이다.

(3)-(5) 이 규정은 콘크리트구조 설계기준의 KDS 14 20 80(4.9.3)을 제시한 것이다. 설계전단력은 [해그림 3-4]와 같이 연직하중과 횡하중의 효과가 더해져서 나타나며, 부재 단부의 항복에 의해 제한된다. 그러나 지진하중이 크지 않은 경우에는 반드시 부재 단부에서 소성힌지가 발생하도록 설계할 필요는 없다. 이 경우에는 구조해석결과의 전단력을 사용할 수 있다. 안전측으로 지진하중을 2배로 증가시켜 계산한다.

[해그림 3-4] 골조에 대한 계수 전단력(대한건축학회, 건축구조기준 및 해설, 2016)

3.6.3 보

(1) 접합면에서 정모멘트강도는 부모멘트강도의 1/3 이상이 되어야 한다.

(2) 보부재의 양단에서 지지부재의 내측면부터 경간 중앙으로 향하여 부재 깊이의 2배 길이부분에는 후프철근을 배치하여야 한다. 첫 번째 후프철근은 지지부재면으로부터 50mm 이내의 구간에 배치하여야 한다. 후프철근의 최대 간격은 [eqn: d/4], 감싸고 있는 길이방향 철근의 최소 지름의 8배, 후프철근 지름의 24배, 300mm중 가장 작은 값 이하이어야 한다.

(3) 부재 전 길이에 걸쳐서 스터럽의 간격은 [eqn: d/2] 이하이어야 한다.

[해설] 이 규정은 콘크리트구조 설계기준의 KDS 14 20 80(4.9.3)을 제시한 것이다. 중간모멘트골조의 보에 대한 전단보강근에 대한 배근상세는 [해그림 3-5]와 같다.

학교시설의 구조설계 실무에서 사용하는 보 부재의 상세가 [해그림 3-6]에 제시되어 있다. 학교 건물에서 주로 사용하는 보의 치수는 350×600mm2 또는 350×450mm2이며 후프철근과 스터럽에 대하여 각각 폐쇄형 및 개방형 상세가 적용된 것을 확인할 수 있다. 부재 단부 구간의 경우 폐쇄형 후프철근이 135mm 또는 95mm 간격, 중앙 구간의 경우 개방형 스터럽이 비교적 느슨하게 270mm 또는 190mm 간격으로 배근된 것을 확인할 수 있다. 한편 [해그림 3-6]에 제시된 바처럼 보-기둥 접합부에 정착되는 보의 하부근은 [해그림 3-5]와 달리 갈고리의 내림배치가 주로 사용된다. 또한 학교시설은 교실부와 복도부의 경간 차이가 큰 것이 특징인데, 복도부의 보 주철근의 배치상세가 [해그림 3-6]에 제시되어 있다.

[해그림 3-5] 중간모멘트골조 보 배근상세(내부골조)(대한건축학회, 건축구조기준 및 해설, 2016)

[해그림 3-6] 중간모멘트골조 학교시설 철근콘크리트 보 부재 표준상세

3.6.4 기둥

(1) 부재의 양단부에서 후프철근은 접합면으로부터 길이 [eqn: l _{0}]의 구간에 걸쳐서 [eqn: s _{0}] 이내의 간격으로 배치하여야 한다. 간격 [eqn: s _{0}]는 감싸고 있는 부재 길이방향 철근의 최소 지름의 8배, 띠철근 지름의 24배, 골조부재 단면의 최소 치수의 1/2, 300mm 중에서 가장 작은 값 이하이어야 한다. 그리고 길이 [eqn: l _{0}]는 부재의 순경간의 1/6, 부재 단면의 최대 치수, 450mm 중 가장 큰 값 이상이어야 한다.

(2) 첫 번째 후프철근은 접합면으로부터 거리 [eqn: s _{0} /2] 이내에 있어야 한다.

(3) 길이 [eqn: l _{0}] 이외의 구간에서 횡보강철근의 간격은 3.6.3을 따라야 한다.

(4) 기둥의 최대 횡철근 간격은 [eqn: h _{min} /2]로 하며, 건축물 콘크리트구조 설계기준의 전단철근의 간격제한에 따른다.

(5) 건축물 내진설계기준의 9.5.1에 따라 상하기둥의 휨강도 합이 좌우 보의 휨강도의 합보다 크지 않은 경우에 기둥 단면 각 방향으로 1개 이상의 크로스타이를  설치하여야 한다.

[해설] 이 규정은 콘크리트구조 설계기준의 KDS 14 20 80(4.9.5)를 제시한 것이다. 중간모멘트골조의 보에 대한 전단보강근에 대한 배근상세는 [해그림 3-7]과 같다. 후프철근 및 띠철근은 부재방향으로 가능한 한 갈고리의 위치가 서로 엇갈리게 배치하여 후프철근 및 띠철근이 풀리는 것을 방지하여야 한다.

(1)-(4) 학교시설의 구조설계 실무에서 사용하는 기둥 부재의 상세가 [해그림 3-8]에 제시되어 있다. 학교 건물에서 주로 사용하는 기둥의 치수는 350×500mm2이며 후프철근과 띠철근에 대하여 각각 135°, 90°갈고리가 적용된 것을 확인할 수 있다. 부재 단부 휨항복 구간의 경우 횡보강근이 150mm 간격, 중앙 구간의 경우 비교적 느슨하게 300mm 간격으로 배근된 것을 확인할 수 있다.

[해그림 3-7] 중간모멘트골조 기둥 배근상세(대한건축학회, 건축구조기준 및 해설, 2016)

[해그림 3-8] 중간모멘트골조 학교시설 철근콘크리트 기둥 부재 표준상세

3.6.5 보-기둥 접합부

(1) 접합부 내에 배치하여야 할 기둥의 횡수평 철근량은 건축물 콘크리트구조 설계기준에 규정된 값 이상이어야 한다. 다만, 비슷한 깊이의 보 또는 슬래브로 4면이 구속되고 주요 지진하중저항 구조시스템의 일부가 아닌 경우 횡철근을 배치할 필요는 없다. 여기서, 접합부의 깊이는 기둥에 연결된 부재의 깊이 중에서 가장 큰 값이다.

(2) 외부 접합부와 모서리 접합부에 보의 휨철근을 정착하는 경우, 접합부 외면까지 연장하여 90도 후크정착을 하여야 하며, 건축구조기준에 따른 충분한 정착길이를 확보하여야 한다.

[해설] 이 규정은 콘크리트구조 설계기준의 KDS 14 20 22(4.10)을 제시한 것이다. 중간모멘트골조의 보-기둥 접합부에 대한 전단보강근에 대한 배근상세는 [해그림 3-9]와 같다. 실무에서는 시공 순서상 기둥부 콘크리트를 먼저 타설하므로 외부 보-기둥 접합부에 정착되는 보 하부근의 갈고리를 주로 내림배치하여 사용한다. 기존 학교시설의 철근상세에 대한 조사 결과(구조안전성 향상기술 연구단, 국내 비내진 RC골조 건축물 실태보고서, 2014), 외부 보-기둥 접합부 내부의 보 주철근이 설계기준에서 요구하는 정착길이를 만족하지 못하는 경우가 많은 것으로 확인되었다. 철근콘크리트 외부 보-기둥 접합부의 실험결과에 따르면, 보 주철근이 접합부 내에서 충분한 길이로 정착되지 못하는 경우 보의 설계휨강도가 발휘되지 못하며 접합부의 변형성능이 저하되는 것으로 나타났다. 따라서 건축구조기준의 0508.2.5에 따라서 접합부 내 주철근의 정착길이 규정을 반드시 준수하여야 한다.

[해그림 3-9] 중간모멘트골조 보-기둥 접합부 배근상세

3.7 보통모멘트골조

3.7.1 적용범위

(1) 이 조항은 저연성도가 허용되는 철근콘크리트 보통모멘트골조에 적용한다.

(2) 철근콘크리트 보통모멘트골조의 설계 및 시공 시에는 철근콘크리트 부재 설계 일반에 대한 요구사항을 고려하여야 한다. 즉, 건축물 콘크리트구조 설계기준의 “4.3 철근상세”, “4.4 휨 및 압축”, “4.5 전단과 비틀림”, “4.6 정착 및 이음”에 제시된 요구사항을 따라야 한다. 이 장에서는 횡보강근의 배근 상세에 대한 주요 사항을 제시하였다.

(3) 이 장에서는 횡보강근의 배근 상세에 대한 주요 사항을 제시하였다.

3.7.2 보

(1) 부재축에 직교하는 횡보강철근은 요구전단력의 크기에 관계없이 전구간에 배치하며, 그 간격은 철근콘크리트 부재일 경우는 [eqn: d/2] 이하, 프리스트레스트 콘크리트 부재일 경우는 [eqn: 0.75h] 이하이어야 하고, 또한 어느 경우이든 600mm 이하로 하여야 한다.

[해설] 보통모멘트골조의 보에 대한 횡보강근에 대한 배근상세는 [해그림 3-10]과 같다.

[해그림 3-10] 보통모멘트골조 보 배근상세(내부골조)

3.7.3 기둥

(1) D32 이하의 종방향 철근은 D10 이상의 띠철근으로, D35 이상의 종방향 철근과 다발철근은 D13 이상의 띠철근으로 둘러싸야 하며, 띠철근 대신 등가단면적의 이형철선 또는 용접철망을 사용할 수 있다.

(2)  띠철근의 수직간격은 종방향 철근지름의 16배 이하, 띠철근이나 철선지름의 48배 이하, 또한 기둥 단면의 최소 치수 이하로 하여야 한다.

(3)  띠철근은 모든 모서리에 있는 종방향 철근과 하나 건너 있는 종방향 철근이 135°이하로 구부린 띠철근의 모서리에 의해 횡지지되어야 한다. 다만 띠철근을 따라 횡지지된 인접한 축방향 철근의 순간격이 150mm 이상 떨어진 경우에 추가 띠철근을 배치하여야 한다. 또한 축방향 철근이 원형으로 배치된 경우에는 원형 띠철근을 사용할 수 있다.

(4) 기둥의 최대 횡철근 수직간격은 건축물 콘크리트구조 설계기준에 따른다. 단, 부재 전길이에 걸쳐서 횡철근 수직간격을 [eqn: h _{min} /2] 이내로 한다.

[해설] 이 규정은 콘크리트구조 설계기준의 KDS 14 20 50(4.4.2(3))을 제시한 것이다. 보통모멘트골조의 기둥에 대한 전단보강근에 대한 배근상세는 [해그림 3-11]과 같다. 띠철근은 부재방향으로 가능한 한 갈고리의 위치가 서로 엇갈리게 배치하여 띠철근이 풀리는 것을 방지하여야 한다.

(4) 건축물 내진설계기준 9.5.1에서는 고연성도 및 중연성도 시스템에 대하여 상하기둥의 휨강도 합이 좌우 보의 휨강도의 합보다 크지 않은 경우에 기둥의 전길이에 걸쳐서 횡보강근의 간격이 부재춤의 1/2 이하이고 기둥 단면 각 방향으로 1개 이상의 크로스타이를 설치하도록 규정하고 있다. 이 규정은 경주, 포항지진에서 학교시설을 포함하여 띠철근의 시공이 부실하고 크로스타이가 설치되지 않은 기둥에 전단파괴가 다수 발생하였으며, 횡보강근의 간격이 가장 중요한 요인으로 분석되었기 때문에 도입되었다. 특히 저층의 학교시설의 경우에는 기둥의 단면이 작아서 기둥에서 휨항복이 발생할 가능성이 크다. 따라서 이 기준에서는 학교시설의 중요성을 고려하여 기둥 횡철근의 수직간격규정이 강화되었다.

[해그림 3-11] 보통모멘트골조 기둥 배근상세

3.7.4 보-기둥 접합부

(1) 보와 기둥과 같은 주요 골조부재의 접합부에서 연속철근의 이음과 접합부에서 끝나는 철근의 정착을 위하여 횡구속 철근을 배치하여야 한다. 접합부 내에 배근되는 횡구속철근의 간격은 인접 골조부재 단면의 최소 치수의 1/2 이하이어야 한다.

(2) 다만, 비슷한 깊이의 보 또는 슬래브로 4면이 구속된 경우 횡철근을 배치할 필요는 없다. 여기서, 접합부의 깊이는 기둥에 연결된 부재의 깊이 중에서 가장 큰 값이다.

(3) 외부 접합부와 모서리 접합부에 보의 휨철근을 정착하는 경우, 접합부 외면까지 연장하여 90도 후크정착을 해야 하며, 건축구조기준에 따른 충분한 정착길이를 확보해야 한다.

[해설] 기존 학교시설의 철근상세에 대한 조사 결과(SPEC 연구단 결과보고서), 외부 보-기둥 접합부 내부의 보 주철근이 설계기준에서 요구하는 정착길이를 만족하지 못하는 경우가 많은 것으로 확인되었다. 철근콘크리트 외부 보-기둥 접합부의 실험결과에 따르면, 보 주철근이 접합부 내에서 충분한 길이로 정착되지 못하는 경우 보의 설계휨강도가 발휘되지 못하며 접합부의 변형성능이 저하되는 것으로 나타났다. 따라서 콘크리트구조 설계기준의 KDS 14 20 52(4.1.5)에 따라서 접합부내 주철근의 정착길이 규정을 반드시 준수하여야 한다.

3.8 철근콘크리트 구조벽

(1) 가능한 구조벽은 평면상 각방향으로 대칭이 되도록 배치하며, 수직적으로 연속이 되도록 배치한다.

(2) 모멘트골조와 구조벽이 구조적으로 연결되는 경우에는 철근을 긴결하여야 한다.

(3) 구조벽의 단부에 큰 압축력이 작용하거나 큰 비탄성변형이 작용하는 경우에는 구조벽의 단부를 횡보강하여야 한다. 횡보강 상세는 기둥의 상세를 따른다.

(4) 콘크리트 채움벽을 사용할 경우에는 채움벽에 전달되는 힘에 대하여 안전하게 설계하여야 하며, 골조부재들과 긴결하여야 한다.

3.9 대안철근상세

(1) 이 조항은 3.5~3.6에서 규정된 철근콘크리트 모멘트골조의 철근상세에 대한 대체 철근상세를 규정한다. 대체 철근상세는 5층 이하의 콘크리트구조에만 적용한다.

(2) 기둥의 횡철근으로 3.5.4 및 3.6.4에서 요구하는 후프철근 대신에 90°갈고리정착을 가지는 띠철근을 사용하고 갈고리 정착부 위치의 모서리에 배치된 주철근을 V형 타이로 횡보강한 철근상세를 사용할 수 있다.

(3) 3.5.5 및 3.6.5을 따라 외부 접합부와 모서리 접합부내에 배치되는 기둥의 횡보강근을 대체하여 U형 횡보강근을 사용할 수 있다. U형 횡보강근의 철근단부는 보의 단부에 정착되어야 한다. 모서리 접합부에서는 외부면이 구속되도록 U형 횡보강근을 직교방향으로 배치하고 각 U형 횡보강근의 철근단부는 보의 단부에 정착되어야 한다.

(4) 외부 접합부와 모서리 접합부에 정착되는 보의 하부 주철근의 90도 후크는 하향으로 배치하여 후크철근의 단부를 하부기둥에 정착할 수 있다.

[해설] 이 기준의 3.5와 3.6에서 제시하고 있는 중연성도 및 고연성도를 요구하는 모멘트골조의 내진상세는 복잡한 상세 특성으로 인하여 실제 건설현장에서 잘 사용되지 않고 있는 실정이다. 3.9에서는 건설현장에서의 시공성을 확보할 수 있는 대안 철근상세를 제시하였다. 국내 연구진(SPEC연구단)의 실험연구 결과, 제시된 대안 철근상세는 현행 구조기준에서 제시하는 철근상세와 동일한 강도-변형 성능을 보이는 것으로 확인되었다. 위 조항에서 제시하는 대안 철근상세의 예는 [해그림 3-12]~[해그림 3-14]와 같다.

(2) V형 타이는 [해그림 3-12]와 같이 이형철근을 135도 이상 구부려서 제작하며, 구부린 끝에서 75 mm 이상 연장되어야 한다. V형 타이는 콘크리트타설 시 위치가 변경되지 않도록 고정될 수 있게 제작되어야 한다.

[해그림 3-12] 기둥 후프철근 대체용 띠철근 - V형 타이 상세

(a) 기존 후프철근 상세  (b) 대안 띠철근-V형 타이 철근 상세

[해그림 3-13] 외부 접합부 U형 횡보강근 상세

(a) 모서리 접합부                               (b) 외부 접합부

[해그림 3-14] 외부 또는 모서리 접합부 보 하부 주철근 갈고리 내림 정착상세

(a) 보 하부 주근 갈고리 상향 배치       (b) 보 하부 주근 갈고리 하향 배치

학교시설 내진설계기준                                                      제4장 강구조 내진설계

제 4 장 강구조와 합성구조의 내진설계

4.1 일반사항

(1) 강구조와 합성구조의 내진설계는 건축물 강구조 설계기준을 따른다.

(2) 반응수정계수 R이 3 이하인 지진력 저항시스템에 대해서는 건축물 강구조 설계기준의 내진설계규정을 따를 필요가 없다.

(3) 이 장에서는 강구조의 지진력 저항시스템 중에서 학교시설에 흔히 사용되는 철골 중간모멘트골조, 철골 보통모멘트골조, 철골 보통중심가새골조에 대한 주요한 요구사항을 기술한다. 기타 지진력 저항시스템에 대한 요구사항은 건축물 내진설계기준에 따른다.

(4) 합성구조 및 혼합구조에서 콘크리트와 관련된 사항은 이 기준의 제3장과 건축물 콘크리트구조 설계기준을 따른다.

[해설]

(2) 반응수정계수 [eqn: R]이 3 이하라도 강구조 캔틸레버기둥시스템의 경우에는 KDS 41 31 00(4.10)의 내진설계 규정을 적용하여야 한다.

(3) 다만, 합성구조에서 콘크리트와 관련된 사항에서 이 기준의 제3장 및 KDS 41 30 00과 KDS 41 31 00(4.11)의 내용이 상이할 경우, KDS 41 31 00(4.11)을 따른다.

4.2 지진력 저항시스템의 분류

(1) 강구조와 합성구조의 지진력 저항시스템의 분류와 내진설계계수는 건축물 내진설계기준을 따른다.

(2) 강구조와 합성구조의 지진력 저항시스템은 모멘트골조, 가새골조, 및 전단벽으로 구성된다. 각 시스템은 비탄성변형을 수용하는 능력의 크기에 따라 고연성도, 중연성도, 저연성도를 요구하는 시스템으로 분류되며, 각각 특수, 중간, 및 보통으로 구분된다.

(3) 하나의 구조시스템에서 모멘트골조와 가새골조 또는 모멘트골조와 전단벽구조가 복합적으로 사용되는 경우, 건축물 내진설계기준에 따라 다음의 지진력 저항시스템을 선택할 수 있다. 구조시스템에 대한 자세한 제한조건과 반응수정계수 등의 설계계수는 건축물 내진설계기준에 따른다.

(가) 건물골조시스템 : 100 퍼센트 지진하중을 전단벽 또는 가새구조가 지지한다. 중간모멘트골조 이상의 연성상세를 사용하는 경우, 일부의 지진하중을 모멘트골조가 저항할 수 있다.

(나) 이중골조시스템 : 최소 25 퍼센트 이상의 지진하중을 모멘트골조가 저항할 수 있어야 하며, 중간모멘트골조 이상의 내진철근상세를 만족하여야 한다.

(다) 일반규정만을 만족하는 철골구조시스템 : 하중분담율에 제한없이 사용이 가능하다. 보통 모멘트골조를 사용할 수 있다.

[해설]

(2) 모멘트골조, 가새골조, 전단벽으로 구성된 지진력 저항시스템에 대한 상세한 사항은 다음과 같다.

(가) 모멘트-저항골조 시스템은 순수하게 모멘트 골조만으로 구성된 구조형식을 가리킨다. 철골 특수모멘트골조, 철골 중간모멘트골조, 철골 보통모멘트골조, 합성 특수모멘트골조, 합성 중간모멘트골조, 합성 보통모멘트골조, 합성 반강접모멘트골조로 분류된다.

(나) 가새골조가 사용된 지진력 저항시스템은 크게 중심가새골조, 편심가새골조, 좌굴방지가새골조로 분류된다.

1) 중심가새골조는 대각가새부재가 보-기둥 접합부의 중심과 일치되도록 접합된 일종을 트러스구조를 가리킨다. 저항강도면에서 효율적이지만, 가새부재의 압축좌굴로 인하여 연성도측면에서 다소 성능이 떨어질 수 있다. 철골 특수중심가새골조, 철골 보통중심가새골조, 합성 특수중심가새골조, 합성 보통중심가새골조로 분류된다.

2) 편심가새골조는 가새부재의 압축좌굴을 방지하기 위하여 가새부재와 보-기둥 부재가 편심을 가지고 접합되도록 구성된 가새골조를 가리킨다. 편심거리에서 보-기둥과 가새를 연결하는 부재를 링크라고 하며, 지진하중 하에서 이 링크부재에서 소성힌지가 발생하여 연성능력을 향상시킨다. 철골 편심가새골조, 합성 편심가새골조로 분류된다.

3) 좌굴방지가새골조는 가새의 압축좌굴을 방지하기 위하여 좌굴방지형 가새를 사용한 가새골조를 가리킨다. 향상된 연성능력과 에너지소산능력을 발휘할 수 있다. 철골 좌굴방지가새골조로 분류된다.

(다) 전단벽이 사용된 지진력 저항시스템에서 전단벽은 콘크리트전단벽을 사용하거나 강판전단벽을 사용할 수 있다.

1) 콘크리트전단벽은 일반적인 철근콘크리트전단벽구조와 동일하다. 인접한 두 철근콘크리트벽체를 연결시키는 강재연결보, 그리고 노출형 또는 매입형 강재 단면을 경계부재로 갖는 강구조골조 내의 철근콘크리트벽체 등이 이에 해당된다. 합성특수전단벽과 합성보통전단벽으로 분류된다.

2) 강판전단벽은 모멘트골조 내에 채움벽으로서 강판을 사용한 구조이다. 강판의 국부좌굴을 방지하기 위하여 보강재를 사용하는 경우도 있으나, 경제성을 위하여 보강재를 사용하지 않고, 국부좌굴을 허용하는 설계방법을 사용한다. 국부좌굴이 발생하는 경우에는 강판전단벽은 인장가새의 역할을 한다. 철골 특수강판전단벽으로 분류된다. 또한, 강판 한쪽 또는 양쪽에 철근콘크리트가 부착된 합성강판전단벽이 있다.

(3) 모멘트골조와 가새골조 또는 모멘트골조와 전단벽구조가 복합적으로 사용된 시스템에 대한 상세한 사항은 다음과 같다.

(가) 가새골조 또는 전단벽구조가 모든 지진하중을 저항하는 경우 건물골조시스템으로 분류한다. 모멘트골조와 가새골조 또는 모멘트골조와 전단벽이 조합된 복합구조에서, 모멘트골조가 지진하중의 25 퍼센트 미만에만 저항할 수 있는 경우 건물골조시스템으로 분류하고, 모멘트골조가 25 퍼센트 이상을 저항할 수 있는 경우 이중골조시스템으로 분류한다.

(나) 이중골조시스템에 대한 상세한 사항은 다음과 같다.

1) 특수모멘트골조와 가새골조로 조합된 이중골조시스템은 철골 편심가새골조, 철골 특수중심가새골조, 합성 편심가새골조, 합성 특수중심가새골조, 철골 좌굴방지가새골조로 분류된다.

2) 중간모멘트골조와 가새골조로 조합된 이중골조시스템은 철골 특수중심가새골조, 합성 특수중심가새골조, 합성 보통중심가새골조로 분류된다.

3) 특수모멘트골조와 전단벽으로 조합된 이중골조시스템은 합성 강판전단벽, 합성 특수전단벽, 합성 보통전단벽, 철골 특수강판전단벽, 철근콘크리트 특수전단벽, 철근콘크리트 보통전단벽으로 분류된다.

4.3 재료

4.3.1 강재의 규격 및 강도

강재는 한국산업규격(KS)에 적합한 것을 사용하여야 하며, 건축물 강구조 설계기준에 명시된 강재의 재질규격 및 강도를 적용하여야 한다.

[해설] 건축용강재로 사용할 수 있는 구조용강재는 KS개정에 따라 2018년 1월 1일부터 새로운 KS강재를 적용하여야 한다. 2017년에 개정된 건축구조기준의 “KDS 41 30 00 건축물 강구조 설계기준”에는 이를 반영한 구조용강재의 재질규격과 강도가 명시되어 있다. 대표적인 주요 구조용강재의 재질규격과 강도는 다음 표와 같다.

<해표 4-1> 주요 구조용 강재의 재질규격(건축물 강구조 설계기준)

번호	명칭	강종
KS D 3503	일반 구조용 압연 강재	SS275
KS D 3515	용접 구조용 압연 강재	SM275A, B, C, D, -TMC SM355A, B, C, D, -TMC SM420A, B, C, D, -TMC SM460B, C, -TMC
KS D 3529	용접 구조용 내후성 열간 압연 강재	SMA275AW, AP, BW, BP, CW, CP SMA355AW, AP, BW, BP, CW, CP
KS D 3861	건축구조용 압연 강재	SN275A, B, C SN355B, C
KS D 3866	건축구조용 열간 압연 형강	SHN275, SHN355
KS D 5994	건축구조용 고성능 압연강재	HSA650

<해표 4-2> 주요 구조용 강재의 재료강도(MPa)(건축물 강구조 설계기준)

강도	강재 기호 판 두께	SS275	SM275 SMA275	SM355 SMA355	SM420	SM460	SN275	SN355	SHN275	SHN355
[eqn: F _{y}]	16mm 이하	275	275	355	420	460	275	355	275	355
	16mm 초과 40mm 이하	265	265	345	410	450
	40mm 초과 75mm이하	245	255	335	400	430	255	335
	75mm 초과 100mm 이하		245	325	390	420			-	-
[eqn: F _{u}]	75mm 이하	410	410	490	520	570	410	490	410	490
	75mm 초과 100mm 이하								-	-

강도	강재 기호 판 두께	HSA650	SM275-TMC	SM355-TMC	SM420-TMC	SM460-TMC
[eqn: F _{y}]	80mm 이하	650	275	355	420	460
[eqn: F _{u}]	80mm 이하	800	410	490	520	570

4.3.2 내진구조를 위한 재료 요구사항

(1) 특수모멘트골조, 중간모멘트골조, 특수중심가새골조, 편심가새골조, 좌굴방지가새골조 및 특수강판벽에서는 SN, SHN, TMC 강 등 내진성이 뛰어난 강재를 사용하여야 한다.

(2) 건축물 강구조설계기준 KDS 41 31 00(4.10)의 규정을 따르는 구조에서 각 부재 또는 접합부의 소요강도를 산정할 경우, 그 강도는 연결되는 부재의 예상 항복강도 [eqn: R _y` F _y]를 기준으로 산정한다. 소요강도가 동일부재에서 산정되고, 파단 및 항복한계상태에 대한 공칭강도 [eqn: R _{n}]을 계산할 때에는 공칭값 [eqn: F _u]와 [eqn: F _y] 대신에 예상인장강도 [eqn: R _t` F _u]와 예상항복강도 [eqn: R _y `F _y]를 사용할 수 있다.

(3) 특정한 조건의 후판 단면은 충분한 샤르피 노치인성(CVN)을 갖추어야 한다.

[해설]

(1) 중연성도와 고연성도의 강구조시스템을 위해서는 연성과 인성, 그리고 용접성이 뛰어난 강재를 사용하여야 한다.

국가공인기관에 의한 실험결과나 다른 합리적 기준에 의해 강재의 적합성을 입증할 수 있는 경우는 <해표 4-1>에 등록된 구조용 압연강재를 사용할 수 있다. 이 항목에서 언급하지 않은 지진력 저항시스템에 대해서는 <해표 4-1>에 등록된 구조용 압연강재를 사용할 수 있다.

(2) 강구조에서 연성에 취약한 연결부와 접합부에서 취성파괴를 방지하기 위해서는 부재의 연성거동에 의하여 발휘되는 최대강도에 따라 전달되는 힘에 대하여 안전하게 설계되어야 한다. 이를 위하여 부재에서 발생할 수 있는 초과강도를 고려하여 연결부와 접합부를 설계하여야 한다.

개정된 KS 강재의 [eqn: R _y] 및 [eqn: R _t]값은 <해표 4-3>에 따른다.

(3) 지진력 저항시스템에 사용되는 두께 40 mm 이상의 플랜지를 갖는 압연형강이나 다음의 용도로 사용되는 두께 40 mm 이상의 강재는 0℃에서 최소 27[eqn: J`]의 샤르피 노치인성을 보유해야 한다.

(가) 플레이트를 이용한 조립부재

(나) 지진하중 하에서 비탄성변형이 예상되는 접합플레이트 : 비탄성거동이 예상되는 접합플레이트의 예로서는, 가새의 면외좌굴을 허용하여 힌지로서 기능하도록 의도한 거셋플레이트, 모멘트접합부의 볼트플랜지플레이트, 볼트모멘트접합부의 엔드플레이트, 그리고 핀으로 설계된 기둥주각부의 베이스플레이트 등을 들 수 있다.

(다) 좌굴방지가새의 강재코어

<해표 4-3> 강재의 종류별 [eqn: bold R _{`y}] 및 [eqn: bold R _{`t}] 값(건축물 강구조 설계기준)

적용		[eqn: bold R _{`y}]	[eqn: bold R _{`t}]
구조용 압연형강 및 냉간가공재	KS D 3503 SS275 KS D 3530 SSC275 KS D 3558 SWH275 KS D 3566 SGT275 KS D 3568 SRT275 KS D 3632 SNT275, SNT355	1.2	1.2
	KS D 3515 SM275, SM355, SM420 KS D 3864 SNRT295E, SNRT275A, SNRT355A	1.2	1.2
	KS D 3861 SN275, SN355 KS D 3866 SHN275, SHN355	1.1	1.1
플레이트	KS D 3503 SS275	1.2	1.2
	KS D 3515 SM355, SM355TMC, SM420, SM420TMC, SM460, SM460TMC, KS D 3529 SMA275, SMA355	1.2	1.2
	KS D 3861 SN275, SN355 KS D 5994 HSA650	1.1	1.1

4.4 일반요구사항

4.4.1 접합부, 조인트 및 파스너

(1) 지진력 저항시스템을 구성하는 부재의 접합부는 조기 취성파괴가 발생하지 않도록 접합부나 부재의 연성한계상태가 지배한계상태가 되도록 설계하여야 한다.

(2) 주요부재의 연결은 용접이나 고장력볼트이음을 사용하여야 한다.

(3) 주요부재를 연결하는 용접과 볼트이음은 각 부재로부터 전달되는 힘을 안전하게 전달할 수 있도록 충분한 안전율을 확보하여 설계하여야 한다.

(4) 지진력 저항시스템의 부재 및 접합부에 사용되는 모든 용접은 지진 시에 예측한 성능을 나타내기에 충분한 샤르피 노치인성(CVN)을 가져야 한다.

(5) 보호영역 또는 소성힌지영역으로 규정된 곳에서는 용접 등과 같은 작업에 의한 노치나 결함은 책임구조기술자의 지시에 따라 보수하며, 특별한 인증을 거쳐야 관련 작업을 수행할 수 있다.

[해설]

(1) 인장이나 전단에 의한 파단, 볼트의 전단파괴, 블록전단파단은 접합부에 취성파괴를 야기하는 한계상태이다. 지진력 저항시스템의 연성거동을 보장하기 위해서는 이들 한계상태가 지진력 저항시스템의 접합부의 거동을 지배하지 않도록 하여야 된다. 즉 취성적인 한계상태에 대한 내력을 증가시켜서 항복이나 지압변형과 같은 연성적인 한계상태가 설계강도가 되도록 한다.

(4) 임계용접부는 일반적으로 완전용입 그루브용접부인데, 이런 임계용접부의 파괴는 지진력 저항시스템에 심각한 강성과 강도의 저감으로 이어질 수 있다. 임계용접부에 사용되는 용입재는 구조물이 성능을 충분히 발휘하는 최소한의 샤르피 노치인성을 가져야 한다. 건축물 강구조 설계기준 KDS 41 31 00에서는 국내산업규격을 참조하여 -30 ℃에서 28 J 이상의 샤르피 노치인성값을 제시하였다.

(5) 큰 비탄성변형을 받는 부위에 인접한 영역에서 불연속을 일으키는 제반작업은 금지된다. 이런 영역을 보호영역이라 한다. 보호영역의 위치는 각 구조시스템을 취급하는 절에 규정되어 있다. 보호영역의 예로는 모멘트골조의 소성힌지, 편심가새골조의 링크, 특수중심가새골조의 가새의 중심 및 단부영역 등이 있다.

4.4.2 보와 기둥

중연성도와 고연성도가 요구되는 구조형식은 다음을 따른다.

(1) 판재의 폭두께비 : 조기국부좌굴이 방지될 수 있도록 요구되는 연성도에 따라 조밀단면 또는 내진조밀단면이어야 한다.

(2) 전단강도 : 보와 기둥 단부의 소성힌지에서 충분한 비탄성변형이 발생할 수 있어야 한다. 이를 위하여 단부에서 실제 휨모멘트강도와 비탄성변형이 발휘될 때까지 전단파괴가 발생하지 않도록 충분한 전단강도를 발휘하여야 한다.

(3) 부재의 연결 : 기둥의 연결부는 기둥의 실제 축강도와 휨모멘트강도가 발휘될 수 있는 초과강도를 고려한 충분한 강도를 발휘하여야 한다.

[해설]

(1) 높은 수준의 비탄성거동을 요구받는 지진력 저항시스템 부재에 신뢰할 만한 비탄성변형을 제공하기 위해서는 요구되는 연성도에 따라 조밀단면 또는 내진조밀단면이어야 한다. 조밀단면부재는 변형률경화에 들어가기 전까지 국부좌굴을 막기에는 충분하다. 그러나 이 한계값은 몇몇 지진력 저항시스템에서 요구되는 비탄성성능을 발휘하기에는 미흡하다. 내진조밀단면부재의 한계판 폭두께비는 6 ∼ 7 정도의 연성도를 확보하기 위한 것이다.

4.4.3 보-기둥 접합부

중연성도와 고연성도가 요구되는 구조형식은 다음을 따른다.

(1) 보와 기둥의 휨강도 : 3층 이상 규모의 모멘트골조의 모든 접합부에서 상하 기둥의 휨강도의 합은 해당 방향 좌우 보의 휨강도의 합보다 일정한 안전율 이상으로 커야 한다.

(2) 접합부의 전단강도 : 보 또는 기둥의 실제 휨모멘트강도가 발휘될 때 이음부에 전달되는 전단력에 대하여 안전하도록 접합부가 설계되어야 한다. 이 때 보와 기둥에 발생할 수 있는 초과강도를 고려하여 안전측으로 전단력을 계산하여야 한다.

(3) 매입형 합성기둥을 사용하는 경우, 접합부는 횡보강철근에 의하여 횡구속되어야 하며, 강재보는 기둥 내부에 정착되어야 한다. 접합부는 요구전단력에 대하여 충분히 안전하게 설계되어야 한다.

(4) 충전형 합성기둥을 사용하는 경우, 강재보를 연결하고 접합부를 보강하기 위하여 강관 내부 또는 외부에 연결판을 설치하여야 한다. 접합부는 요구전단력에 대하여 충분히 안전하게 설계되어야 한다.

4.4.4 가새골조

중연성도와 고연성도가 요구되는 구조형식은 다음을 따른다.

(1) 한 방향의 지진력에 대하여 압축가새와 인장가새의 비율이 비슷하도록 배치한다.

(2) 가새는 보-기둥 접합부 또는 보의 중간에서 골조와 연결되도록 배치하며, 가새가 기둥의 중간에 접합되도록 배치되어서는 안 된다.

4.4.5 콘크리트와 강재의 연결

(1) 구조시스템의 거동이 부재의 연성거동에 의하여 지배되도록 강-콘크리트 연결부, 부재의 접합부에서 조기파괴가 발생하지 않도록 충분한 강도를 가져야 한다.

(2) 콘크리트와 강재 사이에 압축력을 전달하는 경우에는 충분한 콘크리트 지압강도를 갖도록 한다.

(3) 콘크리트와 강재 사이에 전단력 또는 미끄러짐 전단력이 작용하는 경우에는 전단연결재를 설치한다.

(4) 철근과 강재 사이에 인장력을 전달하는 경우에는 용접 또는 기계적 정착을 사용하여 연결한다.

4.4.6 구조해석을 위한 유효강성

(1) 강재는 탄성강성을 사용한다.

(2) 합성구조에서 콘크리트는 균열의 영향을 고려하여야 한다. 부재종류별 콘크리트의 유효강성은 <표 3-1>을 따른다.

4.5 철골 중간모멘트골조

4.5.1 적용범위

중간모멘트골조는 설계용 지진동에 의한 외력을 받을 때 제한된 크기의 비탄성변형을 수용할 수 있는 골조를 가리키며, 이 조항의 규정을 만족하도록 설계한다.

4.5.2 보-기둥 접합부

(1) 보-기둥 접합부는 다음의 요구조건을 만족하여야 한다.

(가) 접합부는 최소 0.02 rad의 층간변위각을 발휘할 수 있어야 한다.

(나) 접합부의 소요전단강도는 건축구조기준에 따라 산정한다.

(다) 기둥외주면의 접합부의 휨강도는 0.02 rad의 층간변위각에서 적어도 보의 공칭소성모멘트의 80 퍼센트 이상이 되어야 한다.

(2) 보-기둥 접합부의 성능요건은 건축물 강구조 설계기준에서 제시하는 조건에 따라 입증되어야 한다.

(3) 보플랜지, 전단플레이트, 그리고 보웨브와 기둥 사이의 완전용입용접부는 임계용접부로 고려함을 원칙으로 한다.

(4) 비탄성변형이 발생하는 보의 양단부분은 보호영역의 요구조건을 만족하여야 한다. 중간모멘트골조의 보 소성힌지영역은 보호영역으로 고려되어야 한다.

[해설]

(1)-(나) 접합부의 소요전단강도는 다음의 지진하중효과 [eqn: E]에 의해 산정하되, 해석에 의하여 입증된 경우에는 [eqn: V _u] 또는 [eqn: V _a]보다 작은 값을 적용할 수 있다. 소요전단강도는 증폭지진하중을 사용한 건축물 강구조 설계기준 KDS 41 31 00의 적절한 하중조합을 이용하여 산정된 전단력을 초과할 필요는 없다.

[eqn: E`=2`[1.1R _y M _p` ]/L _h]	(건축물 강구조 설계기준 KDS 41 31 00 식 4.10-1)

여기서,	[eqn: R _y``]：공칭항복강도[eqn: (F _y )]에 대한 예상항복응력의 비

[eqn: M _p]：공칭소성모멘트

[eqn: L _h`]：보 소성힌지 사이의 거리

(2) 지진력 저항시스템의 보-기둥접합부의 성능요건은 다음 중 한 가지 방법에 의해 입증되어야 한다.

(가) 보플랜지를 완전용입용접으로 접합하고 보의 웨브는 용접 또는 고장력볼트로서 접합한 접합부로서 보의 깊이가 750mm를 초과하지 않으면 중간모멘트골조의 접합부로서 인정할 수 있다.

(나) 건축물 강구조 설계기준 KDS 41 31 00(4.19.1)의 중간모멘트골조용 인증접합부를 사용

(다) 건축물 강구조 설계기준 KDS 41 31 00(4.19.2)의 접합부성능인증 시험절차에 의해 얻어진 실험 결과를 제시한다. 최소 2개의 반복재하실험결과를 제시하여야 하며 다음 두 가지 가운데 하나에 근거를 둘 수 있다.

1) 연구논문 또는 신뢰할 만한 연구보고서의 실험 결과, 또는 해당 프로젝트의 조건과 유사한 타 프로젝트를 위해 건축물 강구조 설계기준 KDS 41 31 00(4.19.2)의 제한조건을 준수하여 수행된 실험 결과

2) 해당 프로젝트를 위해 부재 사이즈, 재료강도, 접합조건, 시공과정 등을 반영하여 건축물 강구조 설계기준 KDS 41 31 00(4.19.2)의 접합부성능인증 실험절차에 의한 실험 결과

(3) 임계용접부는 내진기준에서 추가적인 품질과 인성을 위한 별도의 요구조건이 부과된 용접부를 지칭하며, 각 시스템별로 지정된다. 임계용접부에 대한 사항은 다음과 같다.

(가) 건축물 강구조 설계기준 KDS 41 31 00(4.19.1)의 인증접합부에서 예외로 인정하는 경우나 건축물 강구조 설계기준 KDS 41 31 00(4.19.2)의 접합부성능인증시험에 의하여 별도로 결정된 경우를 제외하고는 보플랜지, 전단플레이트, 그리고 보웨브와 기둥 사이의 완전용입용접부는 임계용접부로 고려한다.

(나) 임계용접부의 지정을 위해서는 이 조항의 일반적인 규정 대신에 특정접합부의 시험 관련 기준이 우선되어야 한다. 즉, 이 조항이 특정용접부를 임계용접부라 지정하였어도 보다 구체적인 기준이나 시험에서 이를 지정하지 않으면 구체적인 기준이나 시험이 우선한다. 마찬가지로 이 조항에서 지정하지 않은 부위를 구체적 기준이나 시험에서는 임계용접부로 지정할 수 있다.

(4) 보호영역에 대한 사항은 다음과 같다.

(가) 비탄성변형이 발생하는 보의 양단부분은 보호영역으로서 이 영역은 다음의 요구조건을 만족하여야 한다.

1) 보호영역 안에서 가용접, 가설작업, 가우징 및 열절단 등에 의해 발생한 노치나 결함은 책임구조기술자의 지시에 따라 보수한다.

2) 데크의 정착을 위한 아크점용접은 허용된다.

3) 건물 외곽부의 앵글, 건물의 외피, 칸막이, 덕트 및 파이프, 그리고 기타 구조물의 부착을 위한 용접, 볼트, 스크루, 그리고 기타 접합물은 보호영역 내에 사용할 수 없다.

4) 건축물 강구조 설계기준 KDS 41 31 00(4.19.1)의 인증절차 또는 건축물 강구조 설계기준 KDS 41 31 00(4.19.2)의 접합부 성능인증시험에 근거할 경우는 용접전단스터드 및 다른 접합을 보호영역 내에 허용할 수 있다.

5) 보호영역 밖에서, 부재를 관통하는 접합이 사용될 때, 예상모멘트에 근거한 계산을 통해서 순단면의 적합성을 입증할 수 있어야 한다.

(나) 보호영역의 범위는 건축물 강구조 설계기준 KDS 41 31 00(4.19.1)의 인증접합부에 따르거나 또는 건축물 강구조 설계기준 KDS 41 31 00(4.19.2)의 접합부 성능시험에서 결정된 부분을 따른다.

(다) 중간모멘트골조의 보 소성힌지 영역은 보호영역으로 고려되어야 한다. 보의 소성힌지 영역의 범위는 접합부의 성능인증 요소의 하나로서 제시되어야 한다. 일반적으로 비보강접합부의 보호영역은 기둥외주면에서부터 소성힌지점을 지나 보 깊이의 1/2 지점까지 확장된 범위가 된다.

4.5.3 기타 요구사항

(1) 지진력 저항시스템의 보와 기둥 부재는 조밀단면이어야 한다.

(2) 소성힌지영역에서의 급격한 보 플랜지 단면의 변화는 허용되지 않는다.

(3) 연속판의 두께는 편측 접합부에서는 접합된 보 플랜지 두께의 1/2 이상, 양측접합부에서는 접합된 보 플랜지 두께 이상이어야 한다.

(4) 보-기둥 접합부 패널존, 기둥-보 모멘트비, 보-기둥 접합부의 횡지지에 대하여 강도 및 강성에 대한 사항 외에 부가적인 요구사항은 없다.

4.6 철골 보통모멘트골조

4.6.1 적용범위

(1) 보통모멘트골조는 설계지진력이 구조물에 작용할 때 부재와 접합부가 최소한의 비탄성변형을 수용할 수 있는 골조를 가리키며, 건축물 강구조 설계기준의 요구사항을 만족하도록 설계한다.

(2) 보통모멘트골조 요구사항을 만족하지 않더라도 중간모멘트골조를 위한 보-기둥접합부 성능입증과 연속판의 요구사항을 만족하는 접합부는 보통모멘트골조에 사용될 수 있다.

(3) 중간모멘트골조의 요구사항을 충족하더라도 보의 깊이가 750 mm를 초과하는 경우에는 보통모멘트골조로 분류한다.

[해설] 보통모멘트골조는 거의 탄성거동 수준의 능력만을 발휘할 수 있는 지진저항시스템이다. 탄성범위에서의 취성파괴가 방지되어 최소한의 비탄성능력을 발휘하기 위한 요구사항들이 건축구조기준에 규정되어 있다.

4.6.2 보-기둥 접합부

(1) 보-기둥접합부는 용접이나 고장력볼트를 사용하여야 하며, 완전강접 또는 부분강접으로 설계할 수 있다.

(2) 보플랜지, 전단플레이트, 그리고 보웨브와 기둥사이의 완전용입용접부는 임계용접부로서 고려한다.

[해설]

(1) 보-기둥 접합부는 다음 규정에 따라 완전강접 또는 부분강접으로 설계할 수 있다.

(가) 완전강접모멘트 접합부의 요구사항

1) 지진하중 저항시스템에 속한 완전강접모멘트 접합부의 소요휨강도는 보단면에 대한 1.1[eqn: R _y ` M _p] 또는 구조시스템에서 발생할 수 있는 최대모멘트 중 작은 값으로 산정할 수 있으며 다음의 요구사항을 만족하여야 한다.

① 용접접근공의 형상은 보 플랜지에서의 응력집중이 최소화될 수 있도록 가공한다. 용접접근공의 표면거칠기는 13 [eqn: mu `m]를 초과하지 않도록 하며, 노치와 가우지가 없어야 한다. 책임구조기술자의 지시에 따라 노치와 가우지를 보수하도록 한다. 엔드 플레이트 볼트모멘트접합부에서 엔드 플레이트에 연결되는 보웨브에는 용접접근공을 설치하지 않는다.

② 접합부에서 인장력에 저항하는 양면 부분용입용접과 양면 필릿용접의 소요강도는 연결되는 요소나 부분에 대해서 [eqn: 1.1`R _y` F _y` A _g]로 산정한다. 접합부에서 인장력이 작용하는 부분에는 1면부분용입용접이나 1면 필릿용접을 사용하지 않는다.

2) 완전강접모멘트 접합부의 소요전단강도 [eqn: V _u]는 다음의 지진하중효과 [eqn: E]를 이용하여 산정한다.

[eqn: E=2`[1.1R _y `M _p` ]/L _h]	(건축물 강구조 설계기준 KDS 41 31 00 식 4.10-4)

정밀한 해석에 의하여 입증된 경우에는 보다 작은 값을 적용할 수 있다. 소요전단강도는 증폭지진하중을 사용한 건축물 강구조 설계기준 KDS 41 31 00(1.5.1)의 적절한 하중조합을 이용하여 산정된 전단력을 초과할 필요는 없다.

(나) 부분강접모멘트 접합부의 요구사항

다음의 요구사항을 만족하는 경우에는 부분강접모멘트 접합부를 사용할 수 있다.

1) 부분강접 접합부는 완전강접모멘트 접합부의 요구사항에서 규정된 소요강도에 대하여 설계하여야 한다.

2) 접합부의 공칭휨강도 [eqn: M _n`]은 연결되는 보의 [eqn: M _p]의 50 퍼센트 이상이어야 한다. 단, 1층 구조물의 경우, 접합부의 공칭휨강도 [eqn: M _n`]은 연결되는 기둥의 [eqn: M _p]의 50 퍼센트 이상이어야 한다.

3) 부분강접모멘트 접합부의 강성과 강도는 전체골조의 안정성에 미치는 영향을 포함하여 설계에 반영하도록 한다.

4) 부분강접모멘트 접합부에 대한 [eqn: V _u`]는 하중조합에 의한 전단력과 접합부가 저항할 수 있는 최대 단부모멘트로부터 산출된 전단력을 합산하여 산정한다.

4.7 철골 보통중심가새골조

4.7.1 적용범위

(1) 보통중심가새골조는 설계지진력이 작용할 때 골조 내의 가새부재 및 접합부가 제한된 비탄성변형능력이 요구될 것으로 기대되는 구조시스템으로서 건축구조기준에서 제시된 요구사항들을 충족하여야 한다.

(2) 가새부재는 기둥에 연결하고, K형 가새골조를 허용하지 않는다.

(3) 지진격리구조물의 격리시스템의 상부에 위치한 보통중심가새골조는 별도의 규정을 따라야 한다.

[해설] 건축물 강구조 설계기준 KDS 41 31 00(4.10.13.5)의 규정은 지진격리구조물의 반응수정계수 [eqn: R _i]＝1.0을 사용하여 산정한 하중에 대해 보통중심가새골조로 설계하도록 요구하고 있다. 이러한 보통중심가새골조는 설계지진 수준에서 탄성범위를 유지하므로 비탄성거동을 수용하지 않아도 된다.

4.7.2 가새부재

(1) 보통중심가새골조의 가새부재는 내진조밀단면이어야 한다.

(2) V 및 역V형 가새골조의 가새부재의 세장비는 다음 조건을 만족하여야 한다.

[eqn: Kl`/r`` LEQ 4 sqrt {E/F _y}]

[해설]

(1) 보통중심가새골조는 규모가 큰 지진하중이 작용할 때 가새부재가 제한된 비탄성변형능력을 발휘할 수 있어야 한다. 따라서 국부좌굴 및 파단을 제어하기 위하여 내진판폭두께비를 만족하여야 한다.

(2) 압축강도는 무시하고 인장력만 받는 부재로 설계된 가새부재는 K, V 및 역V형가새골조에 사용할 수 없다. 인장력만 받는 가새부재는 다른 형상의 가새골조에는 사용 가능하며 이러한 경우에는 이 규정을 적용하지 않아도 된다.

4.7.3 가새접합부

가새접합부의 소요강도는 다음과 같이 산정한다.

(1) 볼트의 마찰한계상태에 대한 가새접합부 소요강도는 증폭지진하중을 적용하지 않은 하중조합에 의하여 결정한다.

(2) 다른 한계상태에 대한 가새접합부 소요강도는 가새부재의 예상인장항복강도 [eqn: R _y` F _y` A _g]으로 산정한다. 단, 가새접합부의 소요강도는 다음을 초과할 필요는 없다.

(가) 시스템으로부터 전달되는 최대하중

(나) 증폭지진하중에 의하여 산정된 하중효과

4.7.4 기타 요구사항

V형 및 역V형 보통중심가새골조의 보는 연속이어야 하며 다음 조건을 만족하여야 한다.

(1) 소요강도는 가새부재가 고정하중 및 활하중을 지지하지 않는다는 가정 하에 건축물 강구조 설계기준 KDS 41 31 00(1.5)의 하중조합에 의해 산정한다.

(2) 부재에 작용하는 지진하중은 다음과 같이 산정한다.

(가) 가새부재에 작용하는 인장력은 [eqn: R _{y} `F _{y} `A _{g}]로 산정한다.

(나) 가새부재에 작용하는 압축력은 0.3[eqn: P _{n}]으로 산정한다.

(3) 보의 상하플랜지는 비지지길이가 [eqn: L _{b} ` LEQ L _{pd}]가 되도록 횡지지되어야 한다.

(4) 보의 횡지지재는 기둥과 보의 안정용가새를 위한 소요강도와 소요강성을 만족해야 한다.

(5) 가새접합부의 안정성확보를 위하여 충분한 보의 면외강도 및 강성을 확보하지 못한 경우에는 가새골조의 가새의 교차점에 최소 한 쌍의 횡지지재를 설치해야 한다.

[해설]

(2) V 및 역V형보통중심가새골조의 가새부재에 작용하는 인장력은 시스템으로부터 전달되는 최대하중보다 크지 않아도 된다.

(4) 안정용가새를 위한 소요강도와 소요강성은 다음과 같이 산정한다.

(가) 소요강도 : [eqn: P _br `= 0.02`M _r ``C _d `/`h _o ``]	(건축물 강구조 설계기준 KDS 41 31 00 식 4.17-7)

(나) 소요강성 : [eqn: beta _br `=~ {1} over {phi } LEFT ( {10M _r C _d} over {``L _b`` h _o} RIGHT ) ``]	(건축물 강구조 설계기준 KDS 41 31 00 식 4.17-8)

여기서, [eqn: phi=0.75]

[eqn: M _{r} `]：소요휨강도, N·mm:[eqn: M _r` =M _u` =R _y` ZF _y]

[eqn: C _d` =1.0]

[eqn: L _b]의 값이 [eqn: L _q`](여기서, [eqn: L _q]는 보의 소요휨강도 [eqn: Mu _u]에 요구되는 최대 비지지길이) 보다 작은 경우에는 [eqn: L _b]대신에 [eqn: L _q]를 적용하여도 된다.

학교시설 내진설계기준                                                제5장 기초, 지반의 내진설계

제 5 장 기초, 지반의 내진설계

5.1 일반사항

이 장은 학교시설 기초와 흙 구조물의 내진설계와 내진성능평가 방법에 대한 사항을 다루고 있다.

(1) 여기서 언급되지 않는 사항은 1.11 의 적용시방서 및 표준서를 따른다.

(2) 건축물 기초의 내진설계는 필요시 숙련된 지반공학기술자의 협력 하에 수행되어야 한다.

[해설] [해그림 5-1]은 기초의 내진성능평가 절차를 보여준다. 우선, 내진성능평가 대상 구조물의 지반자료 및 기초제원 등을 수집한다. 기초지반의 액상화 발생이 예상되는 경우에는 얕은기초의 경우 내진보강을 수행하고, 깊은기초의 경우 액상화 영향을 고려한 내진성능평가를 수행한다. 액상화에 대하여 안전한 경우, 기초를 고정단, 힌지 또는 스프링 경계조건으로 모델링하여 지진 시 구조물의 응답 및 기초에 작용하는 하중 예측이 가능하다. 다만, 지진시 상부 구조물의 동적거동을 보다 정확하게 반영하기 위하여 기초를 고정단이 아닌 스프링으로 치환하여 기초와 지반의 상호작용을 고려하여 해석하는 방법이 현재 적용 가능한 최선의 설계방법이라 할 수 있으며, 지반-구조물 상호작용을 고려한 해석을 통하여 기초에 작용하는 하중을 결정하고, 이 하중에 대하여 기초의 내진안정성을 등가정적해석법을 적용하여 평가한다.

또한 경계조건을 힌지로 모델링할 경우, 지중보를 함께 입력하여 지진력에 의해 발생되는 사용하중을 반영하여 설계하여야 한다. 기초는 말뚝과 기초판에 발생되는 전단력을 검토하고 발생되는 인발 및 압축력으로 건축구조기준에 따라 설계할 수 있다. 말뚝 본체에 발생되는 휨모멘트 및 두부 횡변위 검토 시, 지지층까지의 길이가 길거나 기초판과 말뚝의 접합부를 고정단으로 설계하여야 할 경우 책임기술자의 판단에 따라 지반공학기술자와 협력 하에 수행할 수 있다.

[해그림 5-1] 기초의 내진성능평가 절차(한국시설안전공단, 기존 시설물(기초 및 지반)의 내진성능 평가요령)

5.2 지반조사

5.2.1 지반조사의 목적

지반조사는 아래의 목적을 달성하기 위해 시행되어야 한다.

(1) 내진설계 및 성능평가를 위한 지반분류

(2) 기존 및 신설 기초의 지지력 평가

(3) 기타 사면과 옹벽의 내진안정평가

5.2.2 방 법

(1) 시추조사

(2) 탄성파 탐사

(3) 실내시험

(4) 기초형식의 확인을 위한 시험굴 조사

(5) 평판재하시험 등

[해설]

(1) 시추조사의 필요 개소 및 생략할 수 있는 경우는 다음과 같다.

(가) 필요 개소

내진성능평가를 위한 시추조사는 학교부지 내 부속건물에 최대한 인접하여 실시할 수 있도록 하며, 시추조사 필요 개소에 대한 상세한 규정은 “학교시설 내진성능평가 및 보강 매뉴얼”에 따른다.

(나) 시추조사가 생략 가능한 경우

학교부지에 인접하여 지반조사 자료가 충분히 확보된 경우 시추조사가 생략될 수 있다. 단, 암반까지 시추기록이 존재하여야 하며, 지층별 입도분포곡선과 에너지 보정된 표준관입시험치가 확보될 수 있어야 한다.

(다) 시료의 채취

부지 고유의 지반응답해석이 필요하다고 판단되는 경우 비교란 시료를 채취할 수 있다.

(라) 시추조사로 얻어지는 표준관입시험값은 반드시 표준관입시험기의 에너지효율을 고려하여 N60의 값으로 보정되어야 한다. 또한, 기타 표준관입시험값에 영향을 줄 수 있는 사항들에 대한 보정이 가능하도록 지반조사보고서에 시추 당시조건을 상세히 명기할 수 있도록 한다.

(2) 해당 지반에 대해 탄성파 시험을 시행한 경우, 이에 따른 결과를 우선 적용하도록 한다.

(3) 내진특등급 구조물 또는 지반분류결과가 [eqn: S _{6}]로 분류되는 경우, 부지 고유의 특성평가를 실시하는 것을 권장하며, 다음의 시험을 시행할 수 있다.

(가) 부지응답해석을 위한 시험

(나) 기초지반의 전단강도 획득을 위한 시험

(4) 기초형식의 확인

(가) 신뢰할 수 있는 기초의 도면을 확보할 수 없는 경우 시험굴 조사 등을 실시하여 기초의 형식을 확인하여야 한다.

(나) 세부적인 기초의 평면배치는 가능한 범위 내에서 추정할 수 있다.

(다) 미확인 기초의 추정은 건축 당시 가장 일반적인 설계방식에 근거하여 추정되어야 하며, 그로 인한 결과는 보수적인 내진성능평가 결과로 반영되어야 한다.

(5) 평판재하시험

평판재하시험은 얕은기초 극한지지력의 평가, 구조물 동적해석을 위한 지반반력계수의 평가를 위해 시행할 수 있으며, 평가를 실시하는 기초와 인접한 지역, 동일표고 상에서 실시되어야 한다.

5.2.3 지반조사 보고서

(1) 모든 기존 및 신규 지반조사 결과는 숙련된 지반공학기술자의 검토 후 보고서의 형태로 책임구조기술자에게 제출되어야 한다.

(2) 지반조사 보고서는 토목시설물의 실시설계 단계에서 시행되는 일반적인 형태를 갖추어야 하며, 다음 사항을 포함한다.

(가) 깊이별 지층 구분(지층단면도)

(나) 지하수위

(다) 기초의 형태

(라) 시추조사 결과

(마) 지층별 지반분류(통일 분류법) 및 토성시험 결과

(바) 탄성파 시험 또는 이와 동등한 시험결과

(사) 지반분류

(아) 액상화 발생 가능층의 여부

(자) 기초의 지지력, 지반반력계수

5.3 구조물 동적해석을 위한 기초지반의 모델링

5.3.1 얕은기초

학교시설의 지진 시 동적응답해석을 위하여 기초를 고정단, 힌지 또는 스프링 경계조건으로 해석을 수행할 수 있다.

[해설] 얕은기초는 고정단, 힌지 또는 스프링 경계 조건으로 해석을 수행한다. 단, 지진하중으로 인하여 기초로 전달되는 수평력과 모멘트로 인하여 지진 시 전체구조계의 안전성 평가 결과가 달라질 수 있는 경우, 이를 엄밀하게 고려하기 위해서 기초와 지반을 연직, 수평, 회전 스프링으로 모델링하여 전체 구조계의 동적응답해석을 시행하여야 한다.

직접기초와 접하는 지반을 스프링으로 모델링하는 경우, 지반반력계수는 평판재하시험 또는 탄성계수로부터 탄성론에 근거하여 추정할 수 있다. 자세한 내용은 “기존 시설물(기초 및 지반)의 내진성능 평가요령”을 참고한다.

기초를 힌지 경계조건으로 해석을 수행할 경우 주각 및 지중보를 기초와 함께 모델링하여 이를 설계에 반영하여야 한다.

5.3.2 말뚝기초

학교시설 내진해석을 위하여 말뚝기초를 고정단, 힌지 또는 스프링 경계조건으로 해석할 수 있다. 단, 말뚝의 지지층 확인이 가능한 도면이 존재하지 않는 말뚝기초는 얕은기초로 간주하여 해석을 시행한다.

[해설] 말뚝기초를 고정단, 힌지 또는 스프링경계 조건으로 해석을 수행한다. 단, 지진하중으로 인하여 기초로 전달되는 수평력과 모멘트로 인하여 지진 시 전체구조계의 안전성 평가 결과가 달라질 수 있는 경우, 이를 엄밀하게 고려하기 위해서 말뚝기초의 강성과 지반의 강성을 동시에 고려하여 말뚝기초를 연직, 수평, 회전 스프링으로 모델링하여 전체 구조계의 동적응답해석을 시행하여야 한다.

말뚝기초를 스프링 경계조건 해석을 시행하는 경우 해석의 흐름도는 [해그림 5-2]와 같고, 자세한 해석방법은 “기존 시설물(기초 및 지반)의 내진성능 평가요령”을 참고한다.

말뚝기초를 힌지 경계조건으로 해석하는 경우 주각 및 지중보를 기초와 함께 모델링하여 이를 설계에 반영하여야 한다.

[해그림 5-2] 말뚝기초를 스프링으로 모델링하는 과정(한국시설안전공단, 기존 시설물(기초 및 지반)의 내진성능 평가요령)

5.4 기초의 내진설계

(1) 내진설계와 내진성능평가에서 지반의 극한지지력을 사용할 수 있다.

(2) 직접기초는 지지력, 전도, 활동에 대하여 안전하여야 하고, 변형 및 침하량이 허용값 이하여야 한다.

(3) 지진하중 조합조건에 대하여 말뚝기초는 연직력, 말뚝본체의 휨모멘트 및 말뚝 두부의 횡변위 허용기준을 동시에 만족하여야 한다.

(4) 기존 학교시설의 경우, 내진성능평가 시점까지 시설물의 건전성에 문제가 없다고 판단되는 경우, 5.3.2 의 규정에도 불구하고 현재 사용하중에 상응하는 상시지지력이 확보된 것으로 평가할 수 있다.

(5) 무리말뚝 기초는 무리말뚝 해석을 시행하여 내진 안정성을 평가한다.

[해설]

(1) 극한지지력을 사용하는 경우와 허용지지력을 사용하는 경우에 하중조합에 차이가 있으므로 유의하여야 한다. 건축구조기준에서 각각에 대하여 요구하는 하중조합을 사용하여야 한다.

(2) 직접기초는 지지력, 전도 그리고 활동에 대한 안전율과 평가된 침하량이 허용값을 만족하여야 한다. 내진성능평가에 적용되는 지지력 값은 세 가지 이상의 지지력 공식으로부터 얻어진 값의 최소값을 적용할 수 있다. 허용변위기준은 상부구조물의 붕괴를 방지할 수 있는 변위기준이 적용된다. (구조물기초설계기준 참고)

(가) 직접기초로 시공된 교사, 강당, 체육관 등이 바닥 면적이 비교적 넓고 전체 바닥 면적이 지반에 접하는 경우 수평력에 대해서 충분한 마찰 저항력을 가지고 있다고 판단하여 수평력에 대한 검토를 생략할 수 있다.

(나) 얕은기초는 인장력에 대하여 저항력이 없다고 평가한다.

(다) 얕은기초의 인장저항력의 부재로 인한 결과는 전체 구조계의 안정성으로 평가되어야 한다. 즉, 얕은기초에 인장력이 작용하는 것만으로 기초의 파괴 여부를 판단해서는 안 된다.

(3) 말뚝기초는 지지력에 대한 안전율, 그리고 말뚝의 횡방향 변위 및 침하가 허용값을 만족하여야 한다. 말뚝두부에서의 허용변위량은 상부구조물이 허용하는 변위기준을 만족하여야 된다. (구조물기초설계기준 참고)

(가) 말뚝의 축방향 허용지지력은 말뚝본체의 장기허용압축하중과 지반의 허용지지력 중 작은 값 이하로 한다. 말뚝의 허용 축방향 변위는 상부구조물의 허용변위량 이내로 한다.

(나) 말뚝의 횡방향 지지력은 말뚝에 발생하는 휨응력이 말뚝재료의 허용휨응력 이내가 되는 값과 말뚝머리의 횡방향 변위량이 상부구조에서 정해지는 허용변위량을 넘어서지 않는 조건을 동시에 만족시키는 말뚝 두부 수평력으로 결정한다.

(다) 상시지지력이 확보된 것만으로 검토대상 시설물이 지진하중 조합조건에 대하여 충분한 지지력이 확보되었다고 판단할 수 없으므로 지진시 안정성 검토는 추가로 실시하여야 한다.

(라) 무리말뚝의 해석은 건축구조기준 또는 구조물기초설계기준에서 제시하는 절차를 따른다.

(마) 학교 건물은 층수가 상대적으로 높지 않고 평면상 넓게 분포하여 기초의 개소가 많으며 스판이 대체적으로 일정한 점을 고려하여, 말뚝 본체의 휨모멘트 및 두부의 횡변위 검토시 지지층까지의 거리가 길거나 말뚝을 고정단 경계조건으로 해석하여야 할 경우 책임기술자의 판단에 따라 지반기술자의 협력을 받을 수 있다.

5.5 액상화 평가

(1) 기초구조물은 지반 액상화의 피해를 입지 않도록 액상화 발생 가능성을 검토한다.

(2) 액상화 평가를 위한 설계지진규모는 리히터규모 6.5 를 적용한다.

(3) 특정조건에 해당하는 경우 액상화 평가를 생략할 수 있다.

(4) 액상화 평가에는 현장시험결과를 이용한 간편예측법 또는 실내반복하중시험을 이용한 상세예측법 등을 적용한다.

(5) 액상화가 발생하는 경우, 액상화 발생 조건 만으로 기초의 파괴를 여부를 판단해서는 안되며, 액상화 발생 이후 전체 구조계의 안정성을 평가하여야 한다.

[해설]

(1) 액상화 발생가능성은 대상현장에서 액상화를 유발시키는 전단저항능력과 지진에 의해 발생되는 지진전단응력의 비로서 정의되는 안전율로 평가한다. 평가절차는 구조물기초설계기준에 제시된 방법을 따른다.

(3) 액상화 평가가 생략 가능한 조건은 다음과 같다.

(가) 지하수위 상부 지반

(나) 주상도상의 표준관입저항치(N)가 20 이상인 지반

(다) 지반심도가 20 m 이상인 지반

(라) 세립토 함유량이 35 퍼센트 이상인 경우

(마) 상대밀도가 80 퍼센트 이상인 지반

(바) 대상지반의 입도분포곡선으로부터 액상화가 발생 가능한 입도분포영역 외에 분포하는 경우

5.6 기타 흙 구조물의 내진설계

5.6.1 옹벽

(1) 옹벽의 내진해석법으로는 등가정적해석법을 적용한다.

(2) 등가정적해석에서 옹벽에 작용하는 동적토압은 Mononobe-Okabe 토압이론을 적용하여 산정한다.

(3) 옹벽은 미끄러짐 파괴, 지지력 파괴, 전도파괴, 전체활동파괴 등에 대하여 안전하여야 한다.

[해설]

(1) 등가정적해석법 : 파괴쐐기의 중심에 등가수평가속도와 파괴쐐기의 무게의 곱인 등가횡방향지진력을 작용시켜 안정성을 평가한다. 이 때 지진으로 인한 연직가속도는 옹벽의 안정성에 미치는 영향이 작으므로 일반적으로 설계에서는 무시한다. 이 때 등가수평가속도(Kh)는 해당지반의 특성을 고려한 설계지진계수를 사용하며 옹벽-뒷채움 지반의 상호작용에 의한 옹벽의 변위허용에 따라 일정부분 감하여 사용할 수 있다. 높이 10 m 이상의 옹벽구조물의 경우 옹벽 배면지반을 포함한 지반응답해석을 통하여 적절한 등가수평가속도 산정을 고려하도록 한다.

(2) Mononobe-Okabe 토압이론의 적용방법은 “구조물기초설계기준 해설(한국지반공학회)”를 참조할 수 있다.

5.6.2 비탈면(급경사지)

(1) 비탈면의 내진해석을 위하여 등가정적해석법, 강성블럭해석법을 사용할 수 있다.

(2) 강성블럭해석결과 지진으로 인하여 비탈면에 설계한계를 초과하는 변형이 발생하지 않아야 한다.

[해설] 비탈면의 내진해석은 비탈면의 파괴에 따른 피해 정도에 따라 설계자의 판단에 의하여 해석방법을 선택할 수 있다.

(1) 등가정적해석법 : 사면파괴토체의 중심에 등가수평가속도와 파괴토체의 무게의 곱인 등가 횡방향지진력을 작용시켜 안정성을 평가한다. 이 때 지진으로 인한 연직가속도는 사면의 안정성에 미치는 영향이 작으므로 일반적으로 설계에서는 무시한다. 이 때 등가수평가속도는 해당지반의 특성을 고려한 설계지진계수를 사용한다.

(2) 강성블럭해석법 : 사면이 항복할 때의 지진가속도를 항복가속도라 하고, 항복가속도가 넘는 지진가속도를 적분함으로써 사면의 변형을 구하는 방법이다. 토체의 물성이 균일한 성토체의 변형해석에 주로 사용되며, Newmark(1965)는 위의 원리를 이용하여 지진시 사면의 변위를 추정하는 방법을 제안하였다.

학교시설 내진설계기준                                                           제6장 비구조요소

제 6 장 비구조요소

6.1 일반사항

이 장은 학교건물 내 비구조요소의 내진설계에 대한 사항을 규정한다. 학교건물에 영구히 설치되는 건축, 기계 및 전기설비 등의 비구조요소와 그 지지부 및 연결부는 이 장과 건축물 내진설계기준의 규정에 따라 설계되어야 한다.

[해설] 지진 시 비구조요소의 지진거동 혹은 피해유형은 다음과 같이 분류될 수 있다.

(1) 관성력에 의한 미끄러짐 또는 전도 : 바닥 위에 놓인 장치나 가구 등은 미끄러짐 또는 전도모멘트에 의해 붕괴된다. 이러한 피해를 막기 위해서는 슬래브나 옥상 위에 설치되는 비구조재를 구조재에 적절한 방법으로 고정하는 것이 필요하다.

(2) 구조재의 변형에 의한 비구조재의 피해 : 건축물 외벽이나 내벽 등은 구조물에 변형이 발생하면 동일한 변형이 비구조재에 발생하며, 이 때 충분히 변형을 흡수하지 못하면 비구조재는 탈락이나 붕괴가 발생한다. 외벽의 커튼월이나 석재 등은 탈락하여 보행자 등의 인명피해의 원인이 되기도 한다.

(3) 구조재의 갈라짐 또는 충격에 의한 비구조재의 피해 : 구조재의 접합부 등이 갈라지면 이 부분을 지나가는 설비배관 등은 피해가 발생한다. 특히 가스배관 등에서 손상이 발생하면 화재 등으로 이어질 수 있다.

(4)  비구조재간의 상호 작용에 의한 피해 발생 : 천장에 매달린 구조나 바닥판 위에 놓여진 비구조재의 변형이 크게 예상되는 경우 상호 작용에 의한 피해가 발생할 수 있다.

6.2 적용범위

(1) <표 6-1>에 규정된 비구조요소는 이 장의 규정에 따라 내진설계가 수행되어야 한다.

(2) 다음에 해당하는 기계 및 전기설비는 내진설계대상에서 제외할 수 있다.

- 중요도계수 [eqn: I _p]가 1.0이면서 바닥으로부터 설치높이 1.2m  이하, 중량 1,800N 이하이고 덕트나 파이프와의 연결부가 유연한 재료로 구성되어 있는 경우

- 중량 100N 이하, 단위길이당 중량이 70 N/m 이하인 경우

(3) 위험물은 소방법, 유해화학물질관리법, 산업안전보건법, 위험물안전관리법 등 관련법규에 규정된 저장용량 이상의 물질을 의미한다.

<표 6-1> 내진등급별 설계대상 비구조요소

비구조요소		학교시설의 내진등급
분류	세부항목	내진특등급	내진1등급
건축 비구조요소	파라펫, 건물외부의 치장 벽돌 및 외부치장마감석재	O	O
	조적칸막이벽 또는 중량 칸막이벽 (채움벽, 허리벽)	O	O
	대피경로상의 계단과 캐노피	O	O
	매달린 천정	O
	무거운 조명기구	O
	유리창	O
	기타 대피시설로서의 기능유지를 위해 필요한 건축비구조요소	O
기계/전기 비구조요소	인화성물질 등 위험물을 저장하거나 지지하는 비구조요소	O	O
	비상유도등	O
	방송통신설비	O
	중앙냉난방설비	O
	천정에 부착된 에어컨	O
	조리실의 급탕설비	O
	기타 대피시설로서의 기능유지를 위해 필요한 기계/전기 설비	O
배관	소화배관 및 스프링클러	O	O
	가스관	O	O
	압력배관	O

[해설] 건축물 내진설계기준에서 비구조요소의 설계규정은 18장에 기술되어 있다. <표 6-1>은 학교건물에서 흔히 사용되는 비구조요소의 종류를 정리한 것이다. 건축물 내진설계기준에서 반드시 내진설계가 수행되어야 하는 비구조요소로는 중요도계수 [eqn: I _{p}]가 1.5인 비구조요소와 파라펫, 건물외부의 치장 벽돌 및 외부치장마감석재이며 나머지 비구조요소는 건축주와의 협의를 따르도록 하고 있다.

6.3 중요도계수

비구조요소의 중요도계수 [eqn: I _p]는 건축물 내진설계기준을 따른다.

[해설]

건축물 내진설계기준에서 비구조요소의 중요도계수로서 1.5를 적용하는 경우는 아래와 같다.

(1) 소화배관과 스프링클러 시스템 등 인명안전을 위해 지진 후에도 반드시 기능하여야 하는 비구조요소. 또한 피난경로상의 계단, 캐노피, 비상유도등, 중량칸막이벽 등 손상시 피난경로확보에 지장을 주는 비구조요소와 대형 창고형 매장 등에 설치되어 일반대중에게 개방된 적재장치

(2) 규정된 저장용량 이상의 독성, 맹독성, 폭발위험 물질을 저장하거나 지지하는 비구조요소

(3) 표 2.2-1의 내진특등급에 해당하는 구조물에서 시설물의 지속적인 기능수행을 위해 필요하거나 손상시 시설물의 지속적인 가동에 지장을 줄 수 있는 비구조요소

상기 (2)에서 규정하고 있는 독성, 맹독성, 폭발위험물질은 소방법, 유해화학물질관리법, 산업안전보건법, 위험물안전관리법에서 건강장해물질, 환경유해성 물질 또는 물리적 위험물로 분류되는 물질을 의미한다.

6.4 설계절차

(1) 비구조요소의 설계는 기본적으로 건축물 내진설계기준을 따른다. 중요도계수가 1.0인 비구조요소는 재현주기 1000년 지진에 대해 인명안전을 만족하여야 하며, 중요도계수가 1.5인 비구조요소는 재현주기 2400년 지진에 대해 인명안전, 재현주기 1000년 지진에 대해 기능수행을 만족하여야 한다.

(2) 비구조요소의 설계는 해당 비구조요소의 종류 및 특성에 요구조건에 따라 다음의 절차에 의해 수행될 수 있다.

(가) 내진설계 책임구조기술자가 이 장의 규정 혹은 개별 비구조요소의 공인된 설계기준에 따라 해당 건물 내 비구조요소의 내진설계를 수행하는 경우

(나) 해당 비구조요소의 제조자가 정밀해석 혹은 건축물 내진설계기준에 의한 실험적 절차를 통해 내진성능을 보유하고 있음을 입증하는 문서를 제출하고 내진설계 책임구조기술자가 이를 승인하는 경우

(다) 개별 비구조요소의 공인된 설계기준에 따라 내진설계를 수행하고 내진설계 책임구조기술자가 이를 승인하는 경우

(3) 비구조요소의 내진설계는 구조체의 내진설계와 분리하여 수행될 수 있으나, 설계계산서 혹은 시험성적서를 근거로 시공상세도가 작성되어야 하며 내진설계 책임구조기술자에 의해 검토 및 승인되어야 한다. 정착부의 설계는 반드시 내진설계 책임구조기술자가 직접 확인하여야 한다.

[해설]

(1) 각 비구조요소에 요구되는 성능은 건축물 내진설계기준의 표 2.4-1과 표 2.4-2에 따라 설정된다. 즉, 중요도계수가 1.5인 비구조요소는 재현주기 2400년 지진에 대해 인명안전, 재현주기 1000년 지진에 대해 기능수행을 모두를 만족하여야 하는 반면에 중요도계수가 1.0인 비구조요소는 재현주기 1000년 지진에 대해 인명안전을 만족하여야 하나 기능수행에 대한 요구조건은 설정되어 있지 않다.

<해표 6-1> 건축물의 내진등급별 최소내진성능목표(건축물 내진설계기준의 표 2.4-2)

내진등급	성능목표		설계지진
	재현주기	성능수준
특	2400년	인명보호	기본설계지진 × 중요도계수([eqn: I _{E}])
	1000년	기능수행	-
I	2400년	붕괴방지	-
	1400년	인명보호	기본설계지진 × 중요도계수([eqn: I _{E}])
II	2400년	붕괴방지	-
	1000년	인명보호	기본설계지진 × 중요도계수([eqn: I _{E}])

<해표 6-2> 건축물의 성능수준과 구조요소 및 비구조요소의 성능수준 사이의 관계

(건축물 내진설계기준의 표 2.4-1)

건축물의 성능수준	구조요소의 성능수준	비구조요소의 성능수준
기능수행	거주가능	기능수행
즉시복구	거주가능	위치유지
인명보호	인명안전	인명안전
붕괴방지	붕괴방지	-

(2) 비구조요소의 내진설계도 구조부재의 내진설계와 같이 지진에 의한 요구량(하중과 상대변위)과 비구조요소와 정착부가 가진 능력(capacity)의 비교를 통해 수행된다. 요구되는 성능수준이 인명안전인 경우 지진 이후 심각한 피해가 발생하여 정상적인 기능수행을 하지 못할 수 있지만, 탈락과 전복에 의해 인명피해를 유발하지 않음을 의미한다. 따라서 비구조요소에 작용하는 관성력에 의한 지진하중과 구조체의 변형에 의한 상대변위에 견디도록 설계되어야 하며, 인명안전에 대한 설계는 주로 정착부가 대상이 된다. 기능수행의 경우, 지진 이후에도 정상적으로 작동되거나 내용물의 유출이 없음을 의미하므로 정착부 뿐만 아니라 비구조요소 자체의 성능도 설계 대상이 된다. 이에 해당되는 범위는 건축물 내진설계기준에 따라 [eqn: I _{p}]=1.5를 적용하는 기계 및 전기 비구조요소이며, 이 비구조요소들의 기능수행은 (나)에 따라 실험적 절차 혹은 정밀한 해석을 통해 검증된다. 실험적 검증에 사용되는 시험방법은 아래를 참고할 수 있다.

- 전기통신설비의 내진시험방법, 전파연구소 공고 2009-3호

- AC156, Acceptance Criteria for Seismic Certification by Shake-Table Testing of Nonstructural Components, 2010

- FEMA 461. Interim Protocols For Determining Seismic Performance Characteristics of Structural and Nonstructural Components Through Laboratory Testing, 2007.

비구조요소의 내진설계는 구조체의 내진설계와 동시에 진행이 불가능한 경우가 있으므로 각 비구조요소의 특성에 맞는 설계절차가 사용될 필요가 있다. 6.4에 제시된 설계절차 중, (가)항의 규정은 이러한 설계가 비구조요소 개별적으로 이루어지는 경우이며 주로 구조가 단순하고 관련 설계기준이 있는 비구조재에 적합한 방법이다. (나)항의 규정은 비구조요소 제품별로 검증된 표준상세를 적용하는 경우이다. 주로 구조가 복잡하거나, 전기계통등과 관련하여 계산적으로 성능의 검증이 어려운 비구조재에 적용한다. 특정 비구조요소의 경우 두 절차가 혼용되어 사용될 수도 있다. 표준상세를 적용하기 위해서는 책임구조기술자가 공인시험기관에서 (나)의 절차에 따라 실험을 수행하고 작성한 시험성적서 혹은 관계전문기술자가 작성한 표준설계계산서 상의 허용치(허용가속도 혹은 허용변위)가 해당 건물의 설치 장소에 발생하는 값을 만족함을 확인하여야 한다. (다)의 규정은 관련 전문기준이 있는 경우에 적용한다. 소방시설 및 가스시설의 경우, 내진설계기준(소방시설의 내진설계기준(소방청), 가스시설 및 지상 가스배관 내진설계 기준(산업통상자원부))이 규정되어 있다. 이들 설비는 해당 내진설계기준에 따라 설계될 수 있으나, 그 설계결과물의 허용가속도 혹은 허용변위가 해당 건물의 설치 장소에 발생하는 값을 만족함을 확인하여야 한다. 이러한 비구조요소의 내진설계는 해당 기술사에 의해 수행되는 경우가 있으므로 관련 기술사와의 협력이 요구된다. 이 때, 비구조요소와 구조체사이의 연결부 즉, 정착부는 건축물 구조기준에 요구하는 하중을 지지할 수 있도록 설계되었는지 내진설계 책임구조기술자가 반드시 확인하여야 한다.

6.5 내진상세

(1) 개별 비구조요소의 내진상세는 건축물 내진설계기준을 따른다.

(2) 교실 간 칸막이벽과 외벽 창호 주변에 사용되는 조적채움벽과 비구조 콘크리트벽은 다음을 만족하여야 한다.

(가) 구조설계 시 구조요소로 고려되지 않은 경우 내진슬릿과 같은 적절한 구조상세를 통해 인접한 기둥에 영향을 미치지 않도록 하여야 한다.

(나) 내진슬릿 없이 기둥과 밀실하게 접촉하도록 시공되는 경우에는 반드시 구조요소와의 상호작용을 고려하여 설계되어야 한다.

(다) 또한 인접기둥과의 접촉여부와 상관없이 모든 조적채움벽 및 허리벽은 면외방향 하중에 대하여 전도되지 않도록 설계되어야 한다.

(3) 초등학교 및 특수학교의 경우, 일반교실과 특별교실 내 각종 집기 및 교구는 지진시 전도에 의한 인명피해가 발생하지 않도록 적절히 고정되어야 한다.

[해설]

(1) 비구조요소는 구조물에 부착된 형태나 방향에 따라 지진거동이 달라질 수 있고, 피해 유형 또한 달라질 수 있다. 따라서 비구조요소의 유형, 부착형태, 정착방법 등을 고려하여 적절한 내진상세를 강구하여야 한다. 다음은 비구조요소별 내진상세의 사례이다.

(가) 천장재의 경우, 사선방향 가새나 와이어를 추가 설치하여 횡력저항성능을 향상시킨다.

(나) 조명기구의 경우, 흔들림에 의한 탈락이 발생하지 않도록 래치(latch)가 있는 후크를 사용한다.

(다) 물탱크 및 냉각탑의 경우 비교적 중심이 낮을 경우 횡변위를 구속할 수 있는 스톱퍼(stopper)를 설치하고, 중심이 높을 경우 횡변위 및 흔들림을 구속할 수 있는 스톱퍼를 설치한다.

(라) 지진 직후에도 계속 사용이 요구되는 주요 배관은 변위흡수가 가능한 이음부(flexible connection)를 설치하여 지진 시 파손 혹은 탈락을 방지한다.

(2) 조적채움벽이나 비구조 콘크리트조 채움벽의 구조적 역할을 무시하고 구조설계가 수행된 경우 실제로도 채움벽이 인접기둥에 영향을 주지 않도록 내진슬릿을 통해 채움벽과 인접골조를 분리하여야 한다. 내진슬릿은 골조의 최대 예상 변위(벽높이의 1/100 정도) 이상의 폭을 가져야 한다. 내진슬릿의 채움재는 이 예상 변위에서 인접기둥에 손상을 줄 정도의 저항력이 발생하지 않는 유연성을 가지며, 건물의 사용기간 동안 그 특성이 유지되는 내구성을 가져야 한다.

조적채움벽이나 비구조 콘크리트조 채움벽이 골조의 면내에서 접촉하는 경우 채움벽의 면내방향으로 하중이 전달되어 채움벽에 수평방향 혹은 대각방향으로 균열이 발생할 수 있다. 인접골조에는 채움벽과의 합성작용에 의해 기둥의 인장 혹은 압축파괴, 혹은 채움벽에 발생하는 부재력의 수평방향성분에 의해 기둥의 전단파괴가 발생할 수 있다. 따라서 채움벽의 영향을 고려한 구조해석을 통해 구조부재와 채움벽에서 파괴가 발생하지 않도록 설계되어야 한다. 조적채움벽의 모델링 및 성능평가, 보강 방법은 “학교시설 내진성능평가 및 보강 매뉴얼”을 참고할 수 있다.

조적채움벽의 경우, 면외방향 관성력에 의해 전도가 발생할 수 있으므로 이에 대한 검토가 필요하다. 채움벽의 상부가 보 하단면과 밀실하게 접촉하는 경우 아치작용을 기대할 수 있으므로 면외 전도방지에 유리하다. 면외 전도방지를 위해 정착철근이나 보조철물을 사용하여 조적채움벽 상단부를 구속하는 내진상세를 사용할 수도 있다. 또는 조적채움벽과 골조사이의 틈을 모르타르 등으로 밀실하게 채우거나 전면에 충분한 두께의 모르타르 마감을 함으로써 전도에 대한 저항능력을 높일 수 있다. 조적채움벽의 전도 여부에 대한 평가 및 보강은 “학교시설 내진성능평가 및 보강 매뉴얼”을 따를 수 있다.

(3) 초등학교, 특수학교의 경우 무거운 집기나 교구의 전도에 의해 인명피해가 발생할 수 있다. 따라서 지진시 전도의 위험이 있는 집기와 가구는 본제를 벽체에 고정시키거나 내진용 받침대 및 앵커볼트를 이용하여 바닥에 고정시켜 지진 발생시 전도를 방지한다. 집기 및 교구의 내진상세는 건물설계 시 고려되지 않으나 기술자의 도움 없이 수행될 수 있으므로 시설의 책임자 혹은 관리자는 일상적인 안전점검을 통해 이를 확인할 필요가 있다.

학교시설 내진설계기준                                            제7장 기존 구조물의 내진성능평가

제 7 장 기존 구조물의 내진성능평가

7.1 일반사항

7.1.1 목적 및 적용범위

(1) 이 장은 기존 학교시설과 보강설계된 학교시설의 내진성능평가 절차 및 방법과 주요 고려사항을 제시하는 것을 목적으로 한다.

(2) 여기에서 규정하지 않은 세부 기술적인 사항은 건축구조기준과 “학교시설 내진성능평가 및 보강 매뉴얼”에 따른다.

7.1.2 자료수집

(1) 대상건축물의 위치, 준공연도, 용도, 지반정보 등을 포함하여 콘크리트구조와 강구조의 주요 단면치수와 배근상태, 등의 구조체의 재료 및 특성을 취득한다.

(2) 취득한 설계도서의 검증을 위해 현장조사를 통해 부재치수 및 배근상태 확인, 접합부 상세, 평면의 용도변경 및 조적채움벽, 허리벽체의 유무, 품질에 대한 조사를 수행하고 평가 시 이를 반영하여야 한다.

(3) 설계도서가 없을 경우 체계적인 현장조사 및 비파괴 시험, 철근탐사기법 등을 사용하여 각 단계의 평가에 충분한 정보를 취득하여야 하며, 조사 및 시험방법은 한국산업표준(KS) 및 건축구조기준에 따른다.

(4) 재료강도 및 특성에 대한 시험방법은 한국산업표준(KS) 및 건축구조기준에 제시된 방법을 따른다.

[해설] 보강설계를 위해서는 철저한 자료조사와 현장조사가 요구된다. 조사범위는 “학교시설 내진성능평가 및 보강 매뉴얼”에 따른다.

7.1.3 내진성능평가 결과보고서

보고서에 포함되어야 하는 항목은 다음과 같다.

(1) 건축물 일반사항

(가) 준공년도와 내진설계 적용 여부

(나) 용도와 기능, 행정구역, 지진구역, 지진계수

(다) 지반종류, 건축물 중요도와 내진등급, 내진설계범주

(2) 기존 구조물에 대한 정보

(가) 층수, 평면치수, 건물높이

(나) 건물 총중량 및 단위면적당 중량

(다) 지진력 저항시스템과 중력하중 저항시스템의 구조형식

(라) 구조물주기 및 층별 전단력

(마) 주요 부재의 단면 치수, 배근 및 접합부 상세

(바) 주요 비구조요소인 조적채움벽, 조적허리벽 등의 위치, 치수 및 시공상태

(사) 건물의 용도, 내진등급

(아) 지반종류 및 조건, 콘크리트, 철근, 조적벽체, 강재 등의 재료강도, 재료상태 및 판단근거

(3) 과거의 구조변경, 증축 또는 보강에 대한 정보(필요시)

(가) 변경 또는 신설된 부분의 구조형식 및 재료강도

(나) 기존 구조체와 신설 구조체의 접합부 상세

(다) 적용된 특수공법의 주요 특성(필요시)

(4) 내진성능목표 및 평가지진의 크기

(5) 수행된 평가의 종류 및 절차

(6) 구조해석 모델의 주요 속성 및 가정 사항

(7) 부재별 성능평가결과 및 파괴유형분류표

(8) 기초의 검토 결과

(9) 비구조요소의 평가방법 및 결과

(10) 최종 판정결과 및 결론

(가) 내진성능목표의 만족여부, 시스템 파괴모드 및 취약부재.

(나) 내진성능목표를 만족하지 못하는 경우, 목표성능에 대한 구조물 보유내진성능의 비율

(11) 내진보강설계의 방향(필요시)

[해설] 내진성능을 평가한 후 평가결과를 보고서의 형태로 제출한다. 보고서의 문장은 간결하고 앞 뒤 연결 관계가 명확하여야 하며, 객관적인 자료수집과 분석 그리고 결론으로 이루어져야 한다.

(5) 이 기준과 매뉴얼에서 규정하고 있는 평가방법 중에서 선택한 방법과 그 절차를 기술한다.

(7) 파괴유형은 압축파괴, 인장파괴, 전단파괴, 휨-전단파괴, 휨파괴, 미끄러짐파괴 등을 기술한다.

(9) 7.8에서 규정한 범위의 비구조요소의 평가방법과 결과를 기술한다.

(10)-(나) 기존 구조물이 내진성능목표를 만족하지 못하더라도 기존 구조물이 가지고 있는 보유내진성능수준을 평가하는 것이 중요하다. 보유내진성능수준은 구조물이 요구되는 성능수준을 만족시킬 수 있는 지진하중과 해당 성능수준을 만족시켜야 하는 지진하중의 비율로 정의할 수 있다. 선형구조해석평가에서는 7.6에서 정의하는 건물강도비를 보유내진성능수준으로 간주한다. 비선형구조해석평가에서는 비선형정적해석에서 최대강도에 도달 시 지붕층 변위의 2/3 수준을 인명보호 변형능력으로 가정하고, 이 변형능력과 인명안전 평가에서 발생하는 최대변위의 비율을 보유내진성능수준으로 간주하거나 보다 상세한 평가를 통해 결정할 수 있다. 인명보호 성능을 대상으로 한 것은 비선형구조해석평가 시 내진1등급과 내진특등급에 모두 적용되기 때문이다. 상세한 지침은 “학교시설 내진성능평가 및 보강 매뉴얼”에 따른다. 이 정보는 해당 구조물의 내진보강의 필요성 및 방법에 대한 참고자료로 사용될 수 있다.

7.1.4 평가보고서에 대한 전문가 검토

(1) 1.8절 제3자 검토의 적용범위에 해당하는 경우에는 평가결과에 대하여 제3자 검토를 실시하여야 한다.

[해설] 내진설계와 내진보강설계 시에 성능검증을 위하여 비선형해석을 사용하는 경우에는 전문가의 검토를 받아야 한다.

7.2 내진성능목표 및 평가지진

(1) 내진성능평가를 위한 내진성능목표와 평가지진은 1.4.1과 제2장의 규정에 따른다. 다만, 최소내진성능목표는 평가방법과 무관하게 건축물 내진설계기준의 표 2.4-2를 적용한다.

(2) 기존 구조물의 보유내진성능에 해당하는 최대유효지반가속도 수준을 평가하고자 할 경우에는 <표 7-1> 지진재현주기별 위험도계수를 고려하여 내진성능을 평가할 수 있다. 지진재현주기별 유효지반가속도의 크기는 위험도계수에 비례하여 결정한다.

<표 7-1> 지진재현주기별 위험도계수

재현주기	50년	100년	200년	500년	1,000년	2,400년	4,800년
위험도계수	0.4	0.57	0.73	1.0	1.4	2.0	2.6

[해설]

(1) 기본적으로 내진성능목표와 평가지진은 신축건물과 동일한 기준을 적용한다. 기존 건축물의 경우에 신축건물보다 사용수명이 짧아서 피해가 발생할 수 있는 수준의 지진이 작용할 확률이 감소한다고 볼 수도 있으나, 건축물의 사용수명을 정확히 예측하기 힘들고, 내진보강을 포함하여 시설 개선 사업을 통해 시설의 수명이 연장될 수 있으므로 신축과 동일한 내진성능목표 및 평가지진을 적용한다. 또한 통상적으로 내진중요도가 높은 내진특등급과 내진1등급의 건물에는 잔존수명을 고려한 지진하중감소를 고려하지 않는 것이 일반적이다.

건축물 내진설계기준에서는 내진1등급 건축물의 성능기반설계 시 비교적 낮은 100년 재현주기의 지진에 대해서 기능수행 내진성능목표를 선택할 수 있도록 허용하는 대신에 붕괴방지 내진성능목표의 허용변형 기준을 내진2등급 대비 중요도계수 만큼 강화하여 적용하고 있다. 일반 학교시설은 기능수행보다는 인명안전에 대한 요구가 높으므로 인명안전 내진성능목표를 포함하고 평가를 수행하는 것이 바람직하다. 또한 기존 건축물이 대상임을 고려할 때 붕괴방지에 대해서 사양기반설계보다 강화된 허용기준을 적용할 필요는 없다. 따라서 평가법에 관계없이 내진성능목표를 최소내진성능목표로 통일한다.

(2) 건축물 내진설계기준에서 중요도계수 1인 건축물의 인명안전 내진성능목표수준에 해당하는 지진하중은 2400년 재현주기의 2/3로서 재현주기 1000년과 유사하다. 이를 만족하지 못하는 경우에는 500년 재현주기 또는 200년 재현주기의 지진에 대한 평가를 수행하여 해당구조물의 내진성능수준을 평가할 수 있다. 이 자료는 해당 구조물의 내진보강의 필요성 및 방법에 대한 근거로 사용될 수 있다.

7.3 내진성능평가 절차

내진성능평가절차는 다음과 같다.

(1) 자료조사

(2) 현장조사

(3) 재료강도, 지반분류 등 주요 입력정보의 결정

(4) 지진력 저항시스템 및 중요도계수의 결정

(5) 설계스펙트럼가속도와 지진하중의 산정

(6) 선형구조해석 및 내진안전성 판정

(7) 비선형구조해석 및 내진안전성 판정(필요시)

(8) 비구조요소 평가

(9) 내진성능 향상방법 제시(필요시)

(10) 종합결론

[해설]

(1), (2) 평가방법의 정밀도에 따라 자료조사 및 현장조사의 방법, 항목, 범위가 달라질 수 있다.

(6) 단기적으로 많은 건물의 조사가 필요한 경우에는 간략한 예비평가방법으로 대체할 수 있다. 예비평가방법은 공인된 기관에서 승인된 방법을 사용할 수 있다. 다만, 구조물의 특성에 따라 해당 평가법의 적용이 제한될 수 있으므로 적용가능 여부의 검토를 수행하고 그 결과를 반영하여야 한다.

(7) 선형구조해석으로 정확한 평가가 어렵다고 판단될 경우, 추가적인 검증을 위하여 비선형구조해석을 수행한다.

[해그림 7-1] 내진성능평가 절차

7.4 평가입력자료

7.4.1 자료조사 및 현장조사

(1) 자료조사 및 현장조사의 항목은 (2)~(4)와 같으며, 각 항목의 조사결과를 내진성능평가 보고서에 제시하여야 한다.

(2) 건축물 일반사항

(가) 시공년도와 내진설계 적용여부

(나) 용도와 기능, 행정구역, 지진구역, 지진계수

(다) 지반종류, 건축물 중요도와 내진등급, 지진위험도 범주

(3) 기존 구조물에 대한 정보

(가) 층수, 평면치수, 건물높이

(나) 건물 총중량 및 단위면적당 중량

(다) 지진력 저항시스템과 중력하중 저항시스템의 구조형식

(라) 주요 부재의 단면크기 및 배근 및 접합부 상세

(마) 주요 비구조요소(조적채움벽, 조적허리벽)의 위치 및 치수

(바) 건물의 용도, 내진등급

(사) 지반종류 및 조건, 콘크리트, 철근, 조적벽체, 강재 등의 재료 강도, 재료 상태 및 판단 근거

(4) 과거의 구조변경, 증축 또는 보강에 대한 정보(필요시)

(가) 변경 또는 신설된 부분의 구조형식 및 재료강도

(나) 기존 구조체와 신설 구조체의 접합부 상세

(다) 적용된 특수공법의 주요 특징(필요시)

(5) 평가방법의 정밀도에 따라 자료조사 및 현장조사의 방법, 항목, 범위가 달라질 수 있다.

7.4.2 주요입력정보의 결정

(1) 재료강도의 결정을 위해 현장시험을 실시하는 것을 기본으로 한다.

(2) 계측된 재료강도의 편차를 고려할 수 있도록 충분한 수의 표본을 사용한다.

(3) 현장시험 실시가 불가능한 경우 재료의 설계기준강도는 설계도서에 명기된 강도를 따르며, 설계도서가 없는 경우 건설 당시의 통계에 따른 안전측의 대표값을 사용할 수 있다. 두 가지 경우 모두 재료의 상태와 사용연수를 반영하여야 한다.

(4) 현장시험을 실시한 경우에는 시험 결과의 통계를 고려하여 설계기준강도를 결정한다.

(5) 7.7 비선형구조해석 평가의 경우, 부재의 거동 특성에 따라 재료의 평균강도를 사용할 수 있다.

(6) 현장조사 결과를 반영하여 부재치수를 결정한다. 큰 오차가 없는 경우에는 설계도서에 나타난 공칭치수를 사용할 수 있다.

(7) 과거의 지반조사 결과가 없는 경우에는 지반조사를 실시하여야 한다.

(8) 재료 및 지반의 특성을 결정하기 위한 세부적인 규정은 “학교시설 내진성능평가 및 보강 매뉴얼”을 따른다.

[해설] 현장시험 결과, 설계도서 또는 통계적 대푯값에 기초한 재료강도의 결정에 관한 상세한 규정은 “학교시설 내진성능평가 및 보강 매뉴얼”에 따른다.

7.4.3 구조해석을 위한 유효강성

(1) 철근콘크리트골조의 구조해석을 위한 각 부재의 유효강성은 3.4.1에 따른다.

(2) 강구조와 합성구조의 구조해석을 위한 각 부재의 유효강성은 4.4.6을 따른다.

(3) 비선형해석에서 콘크리트의 균열 발생을 모사할 수 있는 모델을 사용하는 경우 비균열강성을 초기강성으로 사용하여야 한다.

[해설]

(3) 강성을 과소평가하는 경우에는 지진하중을 과소평가할 수 있다. 비선형해석에 사용하는 섬유요소(fiber)모델은 단면을 다수의 요소로 분할하여 재료의 비탄성 응력-변형률 관계를 통해 균열을 모사할 수 있으므로 단면에 인장응력이 발생하기 전에는 비균열강성을 적용한다.

7.5 설계응답스펙트럼

(1) 각 해석 및 평가방법에서 적용하는 구조물의 내진등급에 따라서 구조물의 내진성능목표를 명확히 정하고, 건축물 내진설계기준에 따라 해당 지역의 유효지반가속도를 결정한다.

(2) 지진위험도, 중요도계수, 지진력 저항시스템의 반응수정계수 등을 고려하여 건축구조기준에 따라서 설계응답스펙트럼을 계산한다.

(3) 비선형해석에 사용되는 탄성응답스펙트럼을 계산하는 경우에는 반응수정계수를 고려하지 않는다.

[해설]

(1) 이 기준에서 제시하는 선형구조해석방법에서는 건축물 내진설계기준의 설계철학에 따라 간접적으로 인명안전수준의 성능을 평가한다. 반면에 비선형정적해석과 비선형동적해석에서는 이 기준의 제2장에서 규정한 내진등급에 상응하는 1.4.1 의 내진성능목표를 적용하여 평가한다.

(3) 비선형정적해석을 사용하는 경우, 요구곡선을 계산하기 위하여 탄성응답스펙트럼이 필요하다. 비선형 시간이력해석을 하는 경우, 선정된 지진파를 건축물 내진설계기준에서 정하는 지진위험도에 맞추어 조정하기 위하여 탄성응답스펙트럼이 요구된다.

7.6 선형구조해석평가

(1) 건축물 내진설계기준 및 “학교시설 내진성능평가 및 보강 매뉴얼”의 내진설계계수를 사용하여 선형구조해석평가를 수행할 수 있다.

(2) 각 방향의 지진하중에 대하여 선형구조해석을 수행하며, 그 결과에 근거하여 각 부재에 대하여 강도비를 계산하고, 지진발생시 조기손상이 예상되는 부재들의 분포와 그 강도비를 보고한다. 여기서 강도비는 보유내력을 요구내력으로 나눈 값으로 정의한다.

(3) 각 방향의 지진하중에 대하여 각 층마다 부재들의 강도비를 평균하여 층강도비를 계산하며, 건물강도비는 층강도비의 최소값으로 정한다.

(4) 건물강도비를 목표지진에 대한 건물전체의 보유내진성능지수로 정의하고 보고한다.

(5) 층강도비를 계산할 때, 요구강도에 비하여 강도성능이 매우 작아서 조기항복하거나 전단파괴 등의 취성파괴가 발생하는 경우에는 해당 부재의 기여도가 제한되어야 한다.

(6) 상세한 기술적 사항은 “학교시설 내진성능평가 및 보강 매뉴얼”에 따른다.

(7) 감쇠장치, 면진장치를 포함하여 특수공법을 사용하는 경우에는 비선형해석을 수행하여 내진성능목표의 만족 여부를 검증하여야 한다.

(8) 선형구조해석평가의 요구조건을 만족하지 못하는 경우 비선형정적해석 또는 비선형동적해석법을 사용하여 재평가할 수 있다.

[해설]

(1) 여기서 규정하는 선형구조해석방법은 현재 건축구조설계에서 사용하는 설계기준과 해석소프트웨어를 그대로 사용하여 기존 구조 또는 보강된 구조를 평가할 수 있도록 고안된 방법으로서, 기술자들이 쉽게 기존 구조를 평가할 수 있도록 하는 목적으로 제안되었다.

(3) 비탄성변형이 발생하면, 부재 간에 힘의 재분배가 발생할 수 있다. 이러한 힘의 재분배를 고려하여 한 층 전체의 강도비는 그 층을 구성하는 부재들의 평균강도비로 결정할 수 있다. 각 층마다 층강도비는 다를 수 있으며, 층강도비 중 최소값으로 건물강도비를 정의한다. 기둥과 큰보 등 세분화된 각 부재종류별 평균강도비의 최소값으로 층강도비를 계산하는 것이 바람직하다.

(4) 보유내진성능지수(capacity index)는 목표성능에 대한 보유성능의 비율로 정의되며, 이 계수는 학교시설 내진보강전략의 수립과 예산계획에 중요한 지표로 사용된다.

(5) 부재의 강도가 작아서 조기항복하거나 전단파괴 등 취성파괴가 발생하는 경우에는 해당 부재의 강도가 유지되기 어려우므로, 층강도비를 계산할 때 그 기여도를 저감하여야 한다.

7.7 비선형구조해석평가

7.7.1 일반사항

(1) 선형해석평가에 따라 정밀한 재평가가 필요하다고 판단되는 경우에 비선형해석평가를 실시한다.

(2) 건축물 내진설계기준에 따른 성능기반설계를 적용하거나 감쇠장치, 면진장치 등을 포함하여 특수공법을 사용하는 경우에는 비선형해석평가를 실시하여야 한다.

(3) 비선형동적해석을 사용하는 경우에는 비선형정적해석을 동시에 수행하여 상호 결과에 대한 검증이 되어야 한다.

(4) 내진성능목표는 7.2를 따른다. 내진등급별로 두 가지 최소내진성능목표에 대해서 모두 평가한다.

(5) 비선형정적해석의 요구강도의 계산과 비선형동적해석의 지진파의 조정에 사용되는 탄성응답스펙트럼의 정의는 건축물 내진설계기준에 따르되, 반응수정계수를 사용하지 않는다.

(6) 중력하중은 일반용도의 경우에는 고정하중의 1.0배 활하중의 25 퍼센트를 적용하며, 창고의 경우에는 고정하중의 1.0배와 활하중의 50 퍼센트를 적용한다.

(7) 비선형해석모델과 입력자료의 정확성을 확인한 후 비선형해석을 수행하여야 한다.

(8) 비선형해석모델에서 부재 또는 재료의 강도저감계수는 1.0을 적용한다.

(9) 조적채움벽 또는 허리벽에 인접한 기둥과 보의 전단력은 조적벽과의 상호작용에 의하여 전달되는 힘을 고려하여 평가하여야 한다.

(10) 모델링과 평가결과의 판정에 관한 상세한 기술적 사항은 “학교시설 내진성능평가 및 보강 매뉴얼”을 따를 수 있다.

[해설]

(4) 내진특등급은 기능수행과 인명안전에 대한 평가를 모두 수행한다. 내진1등급은 인명안전과 붕괴방지에 대한 평가를 모두 수행한다. 따라서 비선형해석절차에서 사용되는 탄성응답스펙트럼은 1.4.1 에서 규정하는 내진성능목표에 대하여 각각 정의되어야 한다.

(7) 입력정보를 재확인하며, 또한 비선형해석모델에 대한 선형해석을 수행하고, 그 해석결과를 선형해석모델의 해석결과와 비교하여 검증하여야 한다. 선형해석결과의 주기, 모드, 변위 등이 오차범위 내에서 동일한지 확인하여야 한다.

(9) 조적채움벽이나 허리벽은 스트럿 작용에 의해 인접한 기둥이나 보에 재축 직교방향의 횡력을 가하게 되므로 인접한 부재의 검토시 이를 고려하여야 하며, 상세한 규정은 “학교시설 내진성능평가 및 보강 매뉴얼”에 따른다. 조적채움벽과 허리벽이 보와 기둥으로부터 구조적으로 이격되어 있는 경우에는 고려할 필요가 없다.

7.7.2 비선형정적해석의 일반원칙

(1) 비선형정적해석은 기본적으로 고차모드의 영향이 크지 않은 건물에 사용할 수 있다.

(2) 건축물 내진설계기준에 따라서 3차원해석모델이 요구되는 경우에는 3차원해석모델을 사용해야 한다. 해석모델에는 모든 구조요소와 구조성능에 영향을 미치는 비구조요소를 고려하여야 한다.

(3) 지진하중의 작용점은 각층의 질량중심에서 정의되며, 각층 질량이 여러 개로 나누어져 정의되는 각각의 질량중심에서 해당하는 지진하중을 재하할 수 있다. 건축물 내진설계기준에 따라서 우발편심의 영향이 고려되어야 한다.

(4) 건축물 내진설계기준에 따라서 다축가진효과가 고려되어야 하는 경우에는 각각의 방향에 대하여 독립적으로 해석한 뒤 하중효과에 한하여 주방향의 하중에 직교방향의 30 퍼센트 변위에서 발생하는 하중 효과를 조합하여 평가할 수 있다. 직접적인 방법으로서 주방향하중 대 직교방향하중의 비율을 100:30로 입력으로 하여 비선형해석을 수행할 수 있다.

(5) 비선형해석을 수행하여 구조물의 하중-비탄성변형 관계인 역량곡선을 구한다. 비선형정적해석 결과의 유효변위구간은 단일 스텝에서 최대 밑면전단력의 20 퍼센트 이상의 급격한 강도저하가 발생하는 지점을 초과할 수 없다.

(6) 역량곡선 상에 정의되는 성능점에서의 최대 비탄성변형은 구조물의 에너지소산능력과 연성능력을 고려하여 관련된 내진공학이론과 방법에 의하여 결정한다.

(7) 성능점이 (5)에서 규정한 유효범위구간 내에서 결정되지 않는 경우 구조물이 붕괴된 것으로 판단한다.

(8) 상세한 기술적 사항은 “학교시설 내진성능평가 및 보강 매뉴얼”을 따를 수 있다.

[해설]

(1) 고차모드의 영향은 응답스펙트럼법을 사용하여 판정한다. 즉, 각 모드의 참여계수의 합이 전체 질량의 90 퍼센트인 해석모델과 1차모드만을 사용한 해석모델의 해석 결과를 비교하여 각 층의 층전단력이 130 퍼센트 이상 차이가 날 경우 고차모드의 영향이 큰 구조물로 판정한다.

고차모드의 영향이 큰 경우에는 다양한 층하중분포를 고려하여야 한다. 대표적인 방법은 1차모드의 층하중분포와 균일한 층하중분포 두 가지에 대하여 비선형해석을 수행한다.

비선형정적해석방법의 기술적인 사항은 “학교시설 내진성능평가 및 보강 매뉴얼”, “기존 시설물(건축물) 내진성능평가요령” 및 “공동주택 성능기반설계지침”을 참고할 수 있다.

(4) 먼저 X방향과 Y방향 각각에 대하여 해석하여 각각의 성능점을 구한다. X방향의 100 퍼센트 성능점 변위에서의 하중과 변위에 대하여 Y방향의 30 퍼센트 성능점 변위에서의 하중을 조합하여 평가한다. 마찬가지로 Y방향의 100 퍼센트 성능점 변위에서의 하중과 변위에 대하여 X방향의 30 퍼센트 성능점 변위에서의 하중을 조합하여 평가한다. 이 방법은 ASCE 41-13에서 채택하고 있는 방법으로서 변위에 100:30 규칙을 적용한 것이다.

(5) 역량곡선에서 급격한 하중저하가 발생한 경우, 해석 알고리즘에 따라서 차이가 있을 수 있으나 구조체와 부재의 취성파괴로 인하여 비선형반복해석의 수렴에 문제가 발생했을 가능성이 크며, 따라서 그 이후의 성능곡선은 신뢰하기 어렵다.

(6) 비선형정적해석을 사용하는 경우, 가능한 보수적인 방법으로 최대 변형을 정의하는 것이 바람직하다.

(7) 급격한 하중저하가 발생한 이후의 구간에서 형성되는 성능점은 해석상의 신뢰성을 갖지 못하므로 이를 토대로 층간변위를 검토하는 것은 적절하지 않으며, 이미 강도의 손실이 크기 때문에 붕괴로 판정한다.

7.7.3 비선형동적해석의 일반원칙

(1) 비선형동적해석에서는 직접적분법에 의한 비선형 시간이력해석결과로부터 내진성능을 판정한다.

(2) 3차원해석모델을 사용하여야 한다. 해석모델에 모든 구조요소와 구조성능에 영향을 미치는 비구조요소를 고려하여야 한다. 평가자가 임의로 구조재와 구조성능에 영향을 미치는 비구조요소를 삭제할 수 없다.

(3) 비선형 시간이력해석의 결과는 지진파 종류에 따라 큰 차이를 보이므로 7쌍 이상의 지진파에 대한 해석이 필요하다. 한 개의 쌍은 직교하는 두 개의 동시에 발생한 횡방향 지진파로 구성된다.

(4) 평가용 지진파는 1.4.1에서 정의된 내진성능목표에 해당하는 지진위험도와 탄성응답스펙트럼에 맞도록 건축물 내진설계기준 “7.3.4.1 설계지진파”에 따라 조정하여 사용하여야 한다.

(5) 비탄성동적해석에서는 이력감쇠의 효과가 직접 반영되므로 해석모델의 감쇠비는 최소한의 값을 사용한다.

(6) 해석 결과값은 지진파에 대한 해석 결과들의 평균값으로 정의한다.

(7) 비선형정적해석을 동시에 수행하여 입력자료의 신뢰성을 검증하여야 한다.

(8) 상세한 기술적 사항은 “학교시설 내진성능평가 및 보강 매뉴얼”을 따를 수 있다.

[해설]

(3) 지진파 선정과 관련하여 최근 ASCE 7-10, ASCE 41-13에서는 활성단층이 가까운 지역에서는 단층에 대한 계측지반운동의 방향성을 고려해야 하나 아직 국내에서는 지반운동기록을 선정하기에 충분한 정도로 일반화된 활성단층 자료가 제시되어 있지 않은 실정이므로 원거리 지반운동을 기준으로 하는 규정을 참조하여 방향이 무작위적으로 적용되도록 요구한다.

(3) (4) 계측파의 선정과 조정은 관련전문가와의 협의를 통해 결정하는 것이 바람직하다.

(6) 사용하는 지반운동기록의 데이터를 7개 이상 사용하면 평균값으로 설계하도록 규정하고 있으나 지진파에 따른 응답의 변동성을 고려하기에는 충분하지 않아서 ASCE 41-13에서는 평균값으로 설계하기 위한 지진파의 최소수량을 10개로 규정하였다. 그러나 이 지침에서는 건축구조기준과의 일관성을 유지하기 위해 7개를 평균값을 사용하기 위한 지진파로 규정한다.

7.8 비구조요소의 성능평가

(1) 기존 학교시설의 비구조요소의 내진성능평가 대상은 내진등급별로 다음과 같다.

(가) 내진1등급: <표 6-1>에서 내진1등급 학교건물에 해당하는 설계대상 비구조요소

(나) 내진특등급: <표 6-1>에서 내진특등급 학교건물에 해당하는 설계대상 비구조요소

(2) 비구조요소의 내진성능평가 방법은 제6장 비구조요소의 내진설계방법에 따른다.

(3) 조적벽체 면외전도방지 및 긴급대피통로와 관련된 요소를 제외한 비구조요소의 내진성능평가는 해당 비구조요소의 수선, 변경 시 수행할 수 있다.

[해설]

원칙적으로 기존 학교시설에 대한 내진성능평가대상은 <표 6-1>에서 내진설계대상으로 지정된 비구조요소와 동일하다.

학교시설 내진설계기준                                                         제8장 내진보강설계

제 8 장 내진보강설계

8.1 일반사항

8.1.1 개요

(1) 이 장은 학교시설을 제7장에 따라 내진성능평가를 수행한 결과 내진보강이 요구되는 경우 내진성능 향상을 위한 요구조건 및 설계 설차와 방법 등에 대해 규정하고 있으며 기본적인 사항은 1.5 의 규정에 따른다.

(2) 내진보강이 요구되는 경우, 부재보강 또는 시스템 보강을 통하여 1.4 에서 정의된 구조 또는 비구조요소의 성능수준을 만족하여야 한다.

[해설] 이 기준에서는 학교시설의 내진성능 향상을 위해 내진보강설계를 하는 경우에 필요한 사항을 기술하고, 내진보강설계에 필요한 기본사항 및 방법에 대해 기술하였다. 합리적이고 경제적인 내진보강설계를 위하여 “학교시설 내진성능평가 및 보강 매뉴얼”에 제시된 절차를 따를 수 있다.

8.1.2 내진성능 향상 방법

학교시설의 내진성능 향상을 위해 실무적으로 고려할 수 있는 방법은 시스템의 추가 또는 제거를 통한 강도 및 강성의 증가, 개별부재의 강도와 강성의 증대, 연성 향상, 하중의 저감 등으로 구분할 수 있다.

(1) 시스템 보강

(가) 취약부재의 철거 및 부재의 신설로 인한 구조시스템의 성능향상을 가리킨다.

(나) 신설 부재와 기존 구조물과의 접합부의 성능을 고려하여 변형접합조건에 따라 응력의 분배를 검토하여야 한다.

(다) 보강후 시스템의 강도, 강성 및 변형능력의 변화를 고려하여 내진성능을 재평가하여야 한다.

(2) 개별부재의 강도 및 강성 증가

(가) 부재를 신설 또는 기존 부재의 단면을 증설하여 강도를 향상시킨다.

(나) 기존 구조물의 강도가 부족한 경우는 강도를 증대시킨다.

(다) 부재를 신설하는 경우에는 하중의 전달경로와 분포를 변화시키므로 기존 부재의 안전성을 면밀히 검토하여야 한다.

(3) 개별부재의 연성증가

(가) 변형능력이 부족한 기존 부재의 성능을 개선한다.

(나) 연성보강의 대표적인 방법으로는 탄소섬유횡구속보강, 철판횡구속보강 등이 있으며 보강시 보강재료의 물성, 기계적 성질에 대해 확인 후 설계 및 시공하여야 한다.

(4) 하중저감

(가) 감쇠장치를 설치하여 감쇠에 의해 지진하중을 저감시킨다.

(나) 일부 부재를 제거하여 강성을 낮추고 구조물의 주기를 증가시킨다.

(다) 질량을 제거하여 지진하중을 저감시킨다.

[해설] 보강범위의 측면에서 분류하면 부재단계에서 단면보강과 시스템단계에서 부재의 신설 및 제거를 통한 보강과 에너지 소산방법으로 분류할 수 있다. 부재단계에서의 보강범위가 광범위하게 요구되는 경우에 지진력 저항시스템을 설치하여 지진력에 집중적으로 저항하는 것이 효율적일 수 있다.

(1) 강도 및 강성 증가에 대표적인 공법으로는 내력벽 혹은 가새보강 공법이 있다. 해당 보강은 건축물에 작용하는 횡력의 대부분을 보강된 내력벽 혹은 가새가 저항하게 된다. 내력벽, 가새의 거동특성에 따라 건축물의 연성능력은 향상되지 않으나 강도 및 강성이 급격히 향상된다. 이 경우 기존 구조물과 일체화를 위한 접합부 및 강성보강에 따른 기초검토를 수행하여야 한다. 강도 및 강성 보강을 위한 방법으로는 ① 콘크리트 전단벽, ② PC 전단벽, ③ 철골 가새, ④ 철판 전단벽 등이 있다.

(2) 구조부재의 횡구속 효과로 강도는 일부 증가되고, 연성능력은 크게 증가하게 된다. 또한 지진하중 작용 시 구조부재의 소성화에 따른 에너지소산으로 요구스펙트럼의 기본 감쇠비 5 퍼센트에서 추가적인 감쇠로 요구스펙트럼이 축소될 수 있다. 연성증가방법으로 ① 섬유보강, ② 강판보강 등이 있다.

(3) 내진보강을 위한 또 다른 방법으로는 감쇠장치를 통해 구조물의 동특성을 변화시켜 지진하중을 감소시키는 방법이 있다. 감쇠장치의 경우 크게 점탄성댐퍼 혹은 이력댐퍼 등 감쇠비를 증가시키는 에너지소산장치와 부가질량의 운동을 통해 주구조체의 변위를 감소시키는 동조질량장치로 구분할 수 있다.

8.1.3 내진보강방법 선정 시 고려사항

내진성능향상을 위한 보강방법 선정 시 고려해야 할 사항은 다음과 같으며 책임구조기술자의 판단에 따라 보강방법을 정한다.

(1) 건물 구성요소의 부분적인 보강

(2) 구조물의 부정형 요소의 제거나 감소

(3) 전체 구조물의 강성 보강

(4) 전체 구조물의 강도 보강

(5) 자중감소에 의한 하중 저감

(6) 면진에 의한 하중 저감

(7) 에너지소산에 의한 하중 저감

(8) 기타 책임기술자가 승인한 보강 방법

(9) 비구조재의 보강

[해설] 내진보강설계 시 내진성능향상을 위해 적용되는 보강방법은 책임구조기술자의 판단에 따라 구조물의 특성에 맞는 가장 적합한 공법이 선정되어야 한다. 특히 내진보강공법 선정 시 시공성을 고려하지 않거나 검증되지 않은 공법을 적용하는 경우에는 내진보강의 효과를 떨어뜨리게 된다.

8.1.4 보강재료

(1) 재료강도의 정의는 “학교시설 내진성능평가 및 보강 매뉴얼”에 따른다.

(2) 보강 또는 신설되는 부재에 대한 재료의 강도는 공인기관에 의하여 확인된 값을 사용한다. 재료에 대한 통계적인 특성이 확인된 경우, 연성거동의 평균강도 산정시 적절한 보정계수를 사용하여 구한 평균값을 사용할 수 있다.

(3) 콘크리트, 철근 및 강재를 제외한 구조재료는 공인기관에 의하여 구조성능, 내구성, 내화성능을 확인하여야 한다. 8.9의 요구사항을 따른다.

(4) 비내화재료를 사용하는 경우, 8.8.1(4)를 만족하여야 한다.

(5) 섬유복합체로 부재를 보강할 경우 섬유복합체의 단면적은 모재와 계면의 화학적 접착력이 갖는 강도 이하 단면을 사용하여야 하며, 이를 초과할 경우 기계적 정착을 병행하여 충분한 정착 및 부착력을 확보하여야 한다.

[해설]

(2) 재료보정계수는 “학교시설 내진성능평가 및 보강 매뉴얼”에 따른다.

8.1.5 관련 기준

(1) 이 기준에 포함되지 않는 규정에 대해서는 1.11 에 따르며 이 기준과 다른 기준이 상이한 경우에는 이 기준을 적용한다.

(2) 이 기준의 규정을 따르지 않더라도 공인된 기관에서 승인한 방법을 따를 수 있다.

[해설]

(1) 학교시설의 내진성능향상을 위한 내진보강설계는 내진설계에서와 마찬가지로 1.11에서 정한 적용 시방서 및 표준서를 따른다.

8.2 내진보강 설계절차

8.2.1 내진성능평가

(1) 학교시설의 내진성능향상을 목표로 하는 경우 제7장에 규정된 방법을 통해 내진성능을 평가하여야 한다.

(2) 내진성능평가 대상 구조물의 상태 및 구조재료의 노후화에 대한 조사는 1.5.3 의 규정에 따른다.

[해설]

(1) 그동안 학교시설의 내진성능평가 방법은 기관별로 다르게 되어 있어 실무자들이 내진성능평가 방법을 정하는데 어려움이 많이 있었다. 따라서 본 기준에서는 이에 대한 혼돈을 피하기 위하여 내진성능평가 방법을 제7장에 정리하여 학교시설의 내진성능평가 시에 적용할 수 있도록 하였다.

(2) 국내 학교시설의 경우 철근배근상세가 현재의 내진기준에 적합하지 않으며 또한 시공 상태도 정확히 파악하기 어렵다. 따라서 현장조사 및 재료실험을 통해 구조부재의 성능을 합리적으로 평가한 후 이를 사용함으로써 신뢰도가 높은 내진성능평가가 될 수 있도록 하여야 한다.

8.2.2 내진성능목표의 결정

내진성능목표는 제2장에서 규정한 내진등급에 대하여 8.3.2에 따라 결정하며, 발주자의 요구에 따라 최소내진성능목표보다 상위의 내진목표성능을 설정할 수 있다.

[해설] 내진보강을 통한 내진성능목표는 성능수준과 각 성능수준설계에 적용되는 해당 설계지진으로 정의된다. 건축구조기준에서 학교의 중요도 분류는 중요도(1)로 정하고, 재난 발생 시에 긴급대피수용시설로 지정이 되는 경우에는 중요도(특)으로 정하고 있다. 학교시설의 경우, 내진등급에 따라 내진성능목표를 정하고 그에 따른 평가지진의 수준을 결정한다.

8.2.3 보강방법의 결정

(1) 기본설계 수립단계에서는 성능향상을 위한 방법별로 성능향상 후 구조물의 사용성, 성능향상공사의 영향범위 및 경제성 분석을 통해 기본적인 성능향상의 방향, 보강부위 및 보강절차 등을 설정하여야 한다.

(2) 성능향상 방법별로 예상되는 각종 문제점을 다각적으로 검토하고, 그에 대한 대책이 포함되어야 하며 공사 중에 일어나는 환경변화를 고려하여 성능향상 계획 및 순서를 정하여야 한다.

(3) 보강방법 및 보강부위를 선정하고 보강되는 부재의 능력을 가정한 후 구조해석을 통해 구조물이 전체적으로 목표성능을 만족할 수 있도록 하는 피드백과정을 통해 보강방안을 결정하여야 한다.

(4) 내진보강과 관련하여 건축구조기준에서 정하지 않은 새로운 재료나 특수한 공법을 사용하는 경우에는 공인된 기관으로부터 검증된 성능입증보고서, 설계매뉴얼 및 시공매뉴얼 등을 제시하여야 하며, 이에 대한 세부사항은 8.9에 따른다.

(5) 감쇠장치를 벽체나 가새와 같이 강성이 큰 구조체에 사용하는 경우에는 강성과 강도를 고려한 변형적합도를 확인하여야 하고, 조적채움벽이나 허리벽의 영향을 받는 모멘트골조에 사용하는 경우에는 취성파괴가 생기지 않는 것을 확인하여야 한다.

(6) 기존 구조물에 설치된 팽창줄눈(expansion joint)이 존재하는 경우 책임구조기술자는 이에 대한 고려를 하여야 한다.

[해설]

(1) 보강방법을 결정하기 위해서는 충실한 현황조사와 내진성능평가 결과를 토대로 성능향상목표를 정한다. 이러한 내진보강에 따른 내진성능목표가 정해지면 다양한 보강방법들 중에서 다양한 설계조건에 따라 최적의 보강방법을 정하여 간다. 보강방법 선정시 고려해야 할 검토항목으로는 ① 내진성능목표, ② 공사비용, ③ 공사기간, ④ 시공조건, ⑤ 위험물, ⑥ 건물외관, ⑦ 바닥충격 등이 있다.

(4) 그동안 학교시설의 내진보강공법 선정시 문제점으로 지적된 것은 다양한 내진보강공법이 제시되고 있지만 이러한 공법과 제품을 적용한 내진보강방안이 공법 및 제품 개발자 위주로 진행됨으로써 내진성능향상 효과에 대한 의구심과 학교시설의 건축적, 구조적인 특성을 고려하지 못한 내진보강설계가 이루어지고 있다는 것이다. 따라서 보강설계 시 채택된 보강공법과 설계방법이 건축구조기준과 일치하지 않을 경우, 공법에 관련된 시스템이나 구조부재 접합부 등은 공인된 시험기관에서 기준에서 규정한 대안실험을 수행하여 적정성 및 안전성을 검증받은 후 적용하여야 하며 공인된 기관에서의 결과물은 향후 제3자 검토 시에 활용한다. 여기서 공인된 기관이란 정기적으로 성능실험과 서비스를 수행할 수 있는 전문 학술단체 또는 국가인정시험 검사기관을 말한다.

(5) 감쇠장치를 일반벽체나 가새와 같이 강성이 큰 횡력지지요소를 가지는 구조체에 사용하는  경우에는 댐퍼와의 연결부가 충분한 강성을 가지고 있어서 작은 변형에도 댐퍼로 힘이 전달될 수 있는지에 대해 변형적합성을 통해 확인하여야 한다. 또한 조적채움벽이나 허리벽의 영향을 받는 모멘트골조는 감쇠장치가 성능을 발휘하기 전에 취성파괴가 생길 소지가 크므로 이에 대한 충분한 검토를 한 후 적용하여야 한다. 감쇠장치의 효과를 검증할 때 구조해석모델에 조적채움벽과 허리벽을 포함하여 모델링되어야 한다.

(6) 기존 학교시설에 존재하는 대부분의 팽창줄눈 간격으로는 내진보강설계시 기준에서 요구하는 허용층간 변형각을 만족시키지 못한다. 이 때문에 두 개의 건물을 일체로 거동하게 하여야 하는데 두 개의 건물을 한 개로 연결시키는 것은 실무적으로 어려움이 있으므로 이는 책임구조기술자가 현장조건과 보강방법에 따라 결정하여야 한다. 인접건물의 층높이가 같은 경우에는 두 개의 건물이 각각 허용층간변형각을 만족시키도록 보강하고, 지진 발생시에는 팽창줄눈 부분에서 부분적인 파쇄가 일어나는 것을 허용할 수도 있으나 이에 대한 것은 책임구조기술자의 판단에 따른다. 인접건물의 층높이가 다른 경우에는 인접건물의 충돌에 의해 수직부재의 피해가 생기지 않도록 보강하여야 한다.

8.2.4 구조해석 및 부재설계

(1) 내진보강설계 시 정해진 지진하중에 의해 구조물에 생기는 부재력 및 변형을 구하기 위해 수행하는 구조해석은 1.4.4 에 따르고, 구조해석법의 결정은 책임구조기술자의 판단에 따른다.

(2) 구조해석 모델링 시 내진보강을 위해 부재를 신설하거나 증설하는 경우 기존 구조체와 신설 구조체의 연결부의 접합부 상태를 고려하여야 한다.

(3) 각 부재의 설계는 건축구조기준과 “학교시설 내진성능평가 및 보강 매뉴얼”에 따른다. 연결부의 설계는 8.5 의 규정에 따라야 하며 시공 후 책임기술자의 확인을 받아야 한다.

(4) 기존 건물의 지진하중 산정 시 적용되는 반응수정계수(R)는 책임구조기술자가 건물의 시공년도와 시공 상태 등을 고려하여 건축물 내진설계기준 또는“학교시설 내진성능평가 및 보강 매뉴얼”에 따라 정한다. 또한 시스템보강의 적용으로 서로 다른 구조시스템이 같은 방향으로 횡력에 저항하도록 사용한 경우의 반응수정계수(R)값은 각 시스템의 반응수정계수 중 최소값을 사용하여야 한다.

[해설]

(1) 내진보강설계 시 지진하중에 의해 구조물에 생기는 부재력 및 변형을 구하기 위해 수행하는 구조해석법은 선형해석법과 비선형해석법으로 구분할 수 있다. 선형해석은 선형의 응력-변형률 관계를 사용하는 것이고, 비선형해석은 지진으로 인한 전체구조물과 재료의 비선형거동 특성을 고려한 해석법이다. 푸시오버(pushover) 해석법이라고도 불리우는 비선형 정적해석법은 지진으로 인한 구조물의 변형을 평가하기 위해 단순화한 비선형해석기법을 말한다. 비선형 시간이력해석법은 많은 경험과 판단이 요구되는 해석법이다.

(4) 기존 건물 내진성능평가 시 건축물 내진설계기준에 따라 명확히 규정하기 어려운 지진력저항시스템의 반응수정계수는 “학교시설 내진성능평가 및 보강매뉴얼”에 따른다. 보강된 구조 및 부재는 기존 건물의 연성능력 이상을 발휘하도록 설계, 시공하여야 한다.

8.2.5 내진보강 성능확인

(1) 내진보강설계 후 보강설계에 의한 내진성능을 검증하기 위하여 부재 및 시스템의 강도, 강성 및 변형능력을 고려하여 내진성능을 확인하여야 한다.

(2) 내진보강된 구조물이 목표로 한 내진성능을 확보하고 있는지에 대해서는 8.8에 따라 내진성능평가를 실시하여야 한다.

[해설]

(1) 내진보강을 위해 새로이 구조부재를 설치하거나 기존 부재를 보강하는 경우에는 하중의 경로가 변경되어 기존 부재에 걸리는 힘이 바뀔 수 있으므로 보강 후 기존 부재가 변화된 부재력을 견딜 수 있는지를 확인하여야 한다. 또한 설계자가 의도한대로 힘이 전달될 수 있도록 접합부, 보강층 하부의 수직부재, 기초 등의 보강이 적절히 이루어져야 한다.

(2) 내진보강된 학교시설이 내진보강설계 시 목표로 한 내진성능을 만족시키는지에 대한 검토과정이 요구된다. 내진보강된 학교시설의 내진성능평가는 제7장 기존 구조물의 내진성능평가에 따른다. 감쇠장치의 설치를 통해 내진성능을 향상시키는 경우에는 시간이력해석법을 적용한다.

8.2.6 제3자 검토 및 관련도서 보관

(1) 내진성능평가 결과에 따라 일반 공법을 사용하여 보강하는 경우, 내진성능평가결과에 대한 제3자 검토 여부는 발주자의 판단에 따른다.

(2) 내진보강설계 시 건축구조기준에 따른 성능설계를 실시하거나 감쇠장치, 면진장치 등을 포함하여 특수공법을 적용하는 경우에는 1.8 에 따라 검증위원회에 의한 제3자 검토를 받아야 한다.

(3) 내진성능평가 및 내진보강설계와 관련된 모든 도서는 관련 공무원 및 건축주가 일정기간 보관하여야 한다.

[해설]

(1) 탄성해석을 수행하여 보강한 경우는 제3자 검토가 필요치 않으나 기초보강 및 신설 부재와 기존 부재의 접합부 등의 기술적 판단과 상세가 필요할 경우도 있으므로 발주자의 판단에 따라 제3자 검토를 수행할 수 있다.

(2) 검증위원회는 비탄성해석, 내진설계, 성능설계법, 지반운동 및 지반-구조물 상호작용 분야의 전문적인 지식과 경험을 갖추고, 다수의 학술적, 실무적인 검증을 받은 전문가로 구성되어야 한다. 실무적으로 해석, 설계, 장치에 대한 모든 전문지식을 갖춘 전문가는 드물기 때문에 전문분야를 고려하여 2인 이상으로 구성되는 것이 바람직하다.

(3) 학교시설의 소유자 또는 관리자는 유지 ‧ 관리 중에 있을 수 있는 ① 안전진단, ② 리모델링을 위한 구조검토, ③ 용도변경을 위한 구조검토, ④ 증축을 위한 구조검토 등을 대비하여 내진보강설계와 관련된 모든 도서를 건축물을 사용하는 기간 동안 보관하여야 한다. 기존 학교시설의 경우 설계관련 도서가 보관되어 있지 않은 경우가 많아 구조물의 수직하중에 대한 안전성은 물론이고, 정확한 내진성능을 평가하는 데 많은 노력과 시간이 낭비되고 있다.

8.2.7 시공 및 유지관리

(1) 내진보강공사는 보강 후 보강설계 시 목표한 구조성능을 가지도록 책임구조기술자 감독 하에 시공되어야 한다.

(2) 내진보강공사 시공자는 내진보강설계 시의 의도에 따라 적합하게 시공할 수 있는 시공계획서를 작성하고, 책임구조기술자 또는 관계전문기술자의 확인을 받아야 한다.

(3) 학교시설 책임자는 정기적인 안전점검을 통하여 내진보강이 시행된 구조물이 목표한 성능을 유지할 수 있도록 유지 ‧ 관리하여야 하며, 내진보강설계 시 고려된 조적채움벽을 포함하여 내진구조부재나 내진보강된 부분을 변경하고자 하는 경우에는 내진보강설계자와 사전에 협의하여야 한다.

[해설]

(1) 내진보강 공사과정에서 설계자가 의도한 구조적합성과 구조안전을 확보하기 위해서 건축구조기준에서와 동일하게 책임구조기술자의 감독하에 공사를 수행하여야 한다.

(2) 시공자는 보강공사에 대한 시공계획서를 작성한 후 시공계획서에 따라 시공하여 하며, 시공계획서에는 다음과 같은 내용이 포함되어야 한다.

(가) 각종 조사결과의 분석

(나) 작용하중, 시공 제약조건

(다) 보강공법, 재료의 선정

(라) 보강용 기계 기구

(마) 임시 보강 지지대

(바) 작업 안전 계획

(사) 작업원 배치 및 수

(아) 보강 중, 후의 미관

(자) 보강효과의 확인

(3) 조적채움벽 등이 내진구조시스템의 일부로 고려된 경우 이에 대한 변경이나 철거 시 반드시 내진보강설계자와 협의하여야 한다.

8.3 내진보강 목표와 성능수준

8.3.1 일반사항

(1) 내진보강 후 구조물이 목표로 하는 성능수준을 확보하기 위한 내진보강은 개별부재 보강과 시스템 보강의 2단계로 구분할 수 있다.

(2) 개별부재 보강설계는 기존 단면의 재료 및 보강재료의 특성을 고려한 평형조건과 적합조건에 따라 수행하여야 한다.

(3) 시스템 보강설계는 신설 부재와 기존 부재의 접합부의 일체성을 고려하여 성능수준의 만족 여부를 검토하여야 한다.

[해설] 학교시설의 내진성능목표와 성능수준에서 요구하는 개별부재와 구조시스템의 효율적인 성능향상을 위해서는 부재의 보강단계와 시스템 보강단계의 2단계로 구분하여 내진보강설계를 수행하여야 한다. 개별부재 단면의 보강은 부재 및 접합부의 보강 및 응력전달의 변화를 포함하며, 시스템단계의 보강은 취약부재의 철거 및 부재의 신설로 인한 시스템의 변화를 포함한다.

8.3.2 내진성능목표

학교시설의 내진보강 후의 내진성능목표는 7.2의 규정에 따라 내진보강 전 성능평가에 적용된 것과 동일한 내진성능목표 또는 발주처의 요구에 따라 더 높은 내진성능목표를 적용할 수 있다.

[해설] 내진보강이 요구되는 학교시설의 내진성능목표는 수준은 본 기준에서 정하고 있는 학교시설의 내진등급에 따라 정해진다. 내진보강된 구조체 및 비구조요소의 성능수준은 각각 <해표 1-1>과 <해표 1-2>에 따른다. 전체구조물의 성능수준은 구조체의 성능과 비구조요소의 성능을 모두 고려하여 <해표 1-3>에서와 같이 구분된다. 학교건물의 경우 목표 성능수준이 인명안전 및 붕괴방지인 경우에는 구조체의 손상에 의해 지배되나 목표 성능수준이 기능수행 혹은 즉시거주인 경우에는 비구조요소의 성능이 중요하게 고려된다.

8.4 보강방법의 분류

8.4.1 시스템 보강

8.4.1.1 철근콘크리트 벽체

(1) 철근콘크리트 벽체를 기존 모멘트골조 내에 신설하는 철근콘크리트 채움벽, 기존 벽체에 덧대거나 새로운 벽체를 설치하는 전단벽 증설 및 신설, 철근콘크리트 골조의 기둥 좌우에 부분적으로 설치하는 기둥날개벽 등의 공법이 있다.

(2) 전단벽 보강을 실시하게 되면 지진력의 대부분이 보강한 전단벽에 집중되므로 전단벽의 수를 증가시켜 지진력을 분산시키거나 기초에 대한 면밀한 검토가 이루어져야 한다.

(3) 기존골조 내에 채움벽을 설치하는 경우 끼움벽의 철근이 기존 골조에 충분히 정착되어야 하며, 기존골조의 안전성을 면밀히 검토하여야 한다.

(4) 기초에 압축력이 증가할 경우 이에 따른 기초보강 또는 지반보강을 하여야 한다. 또한 상부구조물이 내진보강으로 인해 기초에 인발이 생기는 경우 기초판의 안전을 확인하여야 한다.

[해설]

(1) 전단벽 보강은 일반 철근콘크리트 벽체 외에 프리캐스트 및 프리스트레스벽 등을 신설하는 방법이 있다.

(2) 전단벽 보강을 실시하게 되면 지진력의 대부분이 보강한 전단벽에 집중되게 된다. 따라서 전단벽의 수를 적정히 배치하여 지진력을 분산시키거나, 기초보강을 하여야 한다. 기초의 보강에 따른 앵커시공이 매우 중요하므로 앵커 시공후에는 책임기술자의 확인이 필요하다.

(4) 기초에 인발력이 발생할 경우 보강이 쉽지 않으므로, 기초에 인발력이 발생하지 않도록 보강설계하는 것이 바람직하다. 또한, 기초에 인발이 생기는 경우 기초의 상부근이 없으면 상부근을 대신할 수 있는 공법을 선정하여 기초의 인발에 대한 안전성을 확보하여야 한다.

8.4.1.2 철골가새

(1) 철골가새를 철근콘크리트 골조 외부에 부착하는 철골가새골조, 내부에 삽입하는 철골끼움가새 등의 공법이 있다.

(2) 철골가새로 보강할 경우 접합부에 큰 응력이 발생한다. 특히 끼움가새는 기존 골조를 통해서 하중이 전달되어야 하므로 기존 골조의 안전성을 면밀히 검토하여야 한다. 전단벽 보강공법에서와 마찬가지로 기초에 대한 안전성을 확인하고 필요시 기초보강도 실시하여야 한다.

(3) 가새는 건축구조기준에 따라 설계하고, 연결부는 8.5에 따라 설계하여야 하며, 시공 후 책임구조기술자의 확인을 받아야 한다.

8.4.1.3 모멘트골조

(1) 철근콘크리트, 철골철근콘크리트 또는 철골 골조를 외부에 설치하는 모멘트골조 공법과 철골 골조를 기존 골조 내부에 삽입하는 철골 끼움골조 공법이 있다.

(2) 내진보강이 요구되는 학교시설은 대개의 경우 모멘트저항골조로 되어 있으므로 지진 발생시에 신구골조가 일체화된 거동을 하도록 조치하여야 한다. 특히 끼움골조는 기존 골조를 통해서 하중이 전달되어야 하므로 기존 골조의 안전성을 면밀히 검토하여야 한다.

(3) 횡력 증가에 따른 기초를 검토하여야 한다.

(4) 부재설계는 건축구조기준에 따라 설계하고, 기존 부재와 신설 부재의 연결부는 8.5에 따라 설계하여야 하며, 시공 후 책임구조기술자의 확인을 받아야 한다.

[해설] 강성이 큰 모멘트저항골조를 건축물 외부에 설치하는 경우 강성과 강도를 동시에 보강하는 효과가 있어 내진성능을 향상시킬 수 있다. 이 때, 기존 구조체와 신설 구조체의 이음부 설계가 매우 중요하므로 책임구조기술자의 현장확인을 받아야 한다.

8.4.1.4 부축벽

(1) 부축벽은 추가적인 강성확보 및 강도보강을 위해 기존 건축물의 외벽에 설치되는 가새골조 또는 전단벽을 가리키며, 이 보강방법을 적용하는 경우에는 보강 구조물과 기존 건축물과의 힘의 전달을 위한 상세를 제시하여야 한다.

(2) 부축벽의 추가설치에 따른 기초의 보강여부를 확인하여야 한다.

[해설] 부축벽(buttress)은 추가적인 강성과 강도를 부여하기 위해 기존 건축물의 외벽에 직각으로 설치되는 가새골조 또는 전단벽을 말한다. 이 보강공법의 적용 시에는 보강 구조물과 기존 건축물과의 힘의 전달을 위한 접합상세가 매우 중요하다. 기존 건물의 외부에 충분한 공간이 있고, 학교와 같이 방학기간 외에는 지속적으로 사용해야 하는 시설물의 경우 이 공법은 매우 효율적이다.

8.4.2 개별 부재의 강도 및 강성 보강

8.4.2.1 부재 단면 증설

(1) 기둥과 보의 단면의 크기를 증가시키거나 보강재를 덧대어 강도와 강성을 향상시킨다.

(2) 부재의 증가된 강도와 강성이 접합부 및 인접부재에 전달될 수 있도록 8.5에 따라 연결부를 설계하여야 한다.

[해설]

(1) 콘크리트 기둥의 단면증설방법은, 콘크리트단면증대, 날개벽보강, 철판둘레보강 (steel jacketing)등이 있다. 콘크리트 보의 단면증설방법은, 강판 또는 섬유하부보강, 강판 또는 섬유전단보강 등이 있다. 강성, 강도증가와 함께 연성능력을 향상시킬 수 있다.

8.4.3 개별 부재의 연성 보강

8.4.3.1 횡구속 보강

(1) 연속된 철판, 철근콘크리트 환형고리 보강, 섬유보강 등이 있다.

(2) 횡구속보강으로 인한 부재의 변형능력 향상에 대한 기술적인 근거를 토대로 내진성능을 평가하여야 한다.

[해설] 섬유보강 시 각 제품에 특징이 각각 다르므로 제품에 대한 기술적인 근거를 토대로 내진성능을 평가하여야 한다.

8.4.3.2 부분 강성감소 보강

(1) 단주파괴가 발생될 수 있는 주변에 강성을 제거하여 전단파괴가 발생되지 않도록 한다.

(2) 마감 등을 고려하여 판단해야 하므로 적용 시 담당감독과 협의하여야 한다.

[해설] 구조물의 내진성능을 개선할 수 있는 보강방법으로 특히 학교시설의 경우 외부로 나있는 창문 아래의 조적벽체가 기둥이 단주로 거동하도록 함으로써 강성이 증가하고 전단력이 커져 변형능력을 충분히 발휘 못하고 파괴될 수 있다. 이러한 부분을 기둥에 조적강성을 제거하여 기둥을 장주로 거동하게 함으로서 연성적인 효과를 볼 수 있다.

8.4.4 내진요구 저감방안

8.4.4.1 일반사항

(1) 내진요구 저감방안은 응답스펙트럼가속도의 크기를 감소시키거나 건물무게를 감소시켜, 응답스펙트럼가속도가 고려된 지진응답계수와 건물무게의 곱으로 계산되는 지진하중을 감소시키는 방법이다.

(2) 응답스펙트럼가속도의 크기를 감소시키는 방법으로는 감쇠장치를 사용하여 감쇠를 증가시키거나, 면진장치를 사용하여 구조물의 주기를 증가시킴과 동시에 감쇠를 추가하는 방법이 사용된다. 건물무게를 감소시키는 방법으로는 콘크리트 및 조적벽체와 같은 중량이 큰 재료를 대체할 수 있는 경량재를 사용할 수 있다.

(3) 감쇠장치와 면진장치는 구조체와 일체화되어야 하며, 변형적합성을 만족하여야 한다.

8.4.4.2 적용기준

(1) 감쇠장치는 “학교시설 내진성능평가 및 보강 매뉴얼”에서 기술한 절차에 따라 설계되어야 한다.

(2) 면진장치는 건축구조기준에서 요구하는 면진장치의 사양을 만족해야 할 뿐만 아니라 건축구조기준에 기술된 절차에 따라 설계하여야 한다.

[해설]

(1) 감쇠장치는 양 단부의 상대운동에 의해 에너지를 소산시키는 구조요소로, 장치 자체와 함께 구조체에 연결하기 위하여 필요한 핀, 볼트, 거셋플레이트, 가새 연장재 및 그 이외의 요소들을 포함한다. 감쇠장치는 변위의존형, 속도의존형 또는 조합형으로 분류될 수 있으며, 힘-변위, 힘-속도관계에 따라 선형 또는 비선형 거동하도록 모델링할 수 있다. 감쇠장치는 “학교시설 내진성능평가 및 보강 매뉴얼”에서 기술한 절차에 따라 설계되어야 한다.

(2) 면진장치는 설계지진 시 큰 횡변위가 발생되도록 수평적으로 유연하고 수직적으로 강한 구조요소로 면진장치 자체와 모든 개별 면진장치 사이에 힘을 전달하는 구조요소 및 모든 연결부의 집합체인 면진시스템, 그리고 면진시스템과 상부·하부구조의 경계에 위치한 연결요소를 포함하는 부분인 면진층으로 구성된다. 면진장치는 건축구조기준에서 요구하는 면진장치의 사양을 만족해야 하며, 건축구조기준에 기술된 절차에 따라 설계하여야 한다.

8.5 계면접합부 설계

8.5.1 일반사항

(1) 보강해야 할 구조부재의 콘크리트는 허용기준보다 큰 균열이나 기타 결함 및 중성화에 의한 내구성 저하 요인이 없어야 하므로 책임기술자의 책임 아래 보수한 후 적용하여야 한다.

(2) 보강해야 할 구조부재의 콘크리트압축강도는 15 MPa 이상이어야 하며, 15 MPa 미만일 경우에는 책임구조기술자의 판단에 따라 보강가능 여부를 판단하고, 보강을 수행할 때에는 안전율 1.3을 고려하여 설계한다.

(3) 합성수지를 이용한 접합은 건축구조기준에 따라 화재 시 접착력의 상실로 구조재의 붕괴가 되지 않는 범위에서 적용한다.

(4) 기존 구조물의 재료성능, 내구성, 시공품질, 시공오차, 보강시공의 어려움, 미끄러짐발생에 의한 구조거동의 불확실성 등을 고려하여 연결부의 안전율을 충분히 확보하여 안전하게 설계한다. 연결부의 개수를 증가시키거나 기존 구조물에 대한 근입길이를 증가시켜서 설계한다.

(5) 기존 구조물의 손상을 최소화하고, 기존 배근과 간섭되지 않도록 연결부를 설계한다.

[해설]

(2) 일반적으로 건물의 내구연한을 50년으로 볼 때 준공한지 30년 이상되는 건물은 균열뿐만 아니라 콘크리트의 탈락 등 시간경과에 따라 노후화가 진행되고, 특히 중성화로 인해 가까운 시일 내에 철근의 부식이 발생할 우려가 있을 경우 내진보강의 효과를 기대하기 어려울 수 있으며 시공품질의 저하로 콘크리트강도가 예상 설계강도를 밑돌 수 있으므로 내진보강시 필요하다고 판단되는 사항에 대해 정밀한 현장조사를 실시하여야 한다. 건축구조기준에서는 콘크리트가 구조재로서의 역할을 수행하기 위해서 압축강도가 18 MPa 이상이 되어야 한다고 명시되어 있으나 시간경과에 따른 노후도를 고려할 때 기존 구조물을 보강할 경우는 보강이 허용되는 압축강도를 하향조정하여 15 MPa로 정하였다. 다만, 콘크리트압축강도가 15 MPa 미만일 경우에도 책임구조기술자의 판단 하에 보강 여부를 결정할 수 있다. 내진성능평가를 위해서는 코어시험을 통해 확인해야 하나 현실적으로 어려울 경우 도면상의 설계강도와 비파괴시험결과를 통해 7.4.2에 따라 정한다.  참고로 <해표 8-1>은 “기존 건축물 내진성능평가 및 향상요령(한국시설안전공단, 2013)”에 제시된 콘크리트압축강도에 대한 재료강도 감소계수를 나타낸다.

(3) 합성수지는 화재 시 내력을 발휘하기 어렵기 때문에 과도하게 보강할 경우 화재시 붕괴될 우려가 있으므로 보강을 위해 화재 시 붕괴방지를 위한 제한사항이 필요하다. 이와 관련하여 건축구조기준에 따라 [eqn: `( phi R` _{n} ) _{e`x`i`s`t`i`n`g} ` GEQ (1.2`D``+``0.5`L``)]를 만족하도록 설계하여야 하며, 이 규정을 만족하는 경우 추가적인 내화피복을 할 필요가 없다.

<해표 8-1> 경과년수 및 재료상태에 따른 재료강도의 감소계수

구 분		콘크리트압축강도 감소계수
경과년수	30년 이상	0.8
	20년 이상	0.9
	20년 미만~10년 이상	1.0
	10년 미만	1.0
재료상태	양호	1.0
	보통	0.9
	불량	0.8

(4) 보강설계의 품질은 기존 구조와 신설 구조의 연결부에 의하여 결정된다. 가급적 연결부는 안전율을 크게 증가시켜서 안전하게 설계하여야 한다.

8.5.2 후설치 앵커

(1) 앵커의 인장강도는 강재강도, 콘크리트 파괴강도, 뽑힘강도, 콘크리트측면 파열강도, 부착강도를 고려하여 결정한다.

(2) 앵커의 전단강도는 강재강도, 콘크리트 파괴강도, 콘크리트 프라이아웃강도를 고려하여 결정한다.

[해설] 후설치앵커의 공칭인장강도는 [해그림 8-1]과 같이 일반적으로 다섯 가지 유형의 파괴형상을 고려하며 각각의 설계강도는 콘크리트구조 설계기준에 따라 산정하고 그 중 최소값을 적용한다. 단, (e)부착파괴의 경우 콘크리트구조 설계기준에 없으므로 국외기준을 참고로 할 수 있다.

전단을 받는 후설치앵커의 파괴형상은 [해그림 8-2]와 같으며 각각의 설계강도는 콘크리트구조 설계기준에 따르며 그 중 최소값을 적용한다.

[해그림 8-1] 인장에 의한 앵커의 파괴 유형

(a) 강재 파괴		(b) 콘크리트 파괴
(c) 뽑힘 파괴	(d) 측면 파열		(e) 부착 파괴

[해그림 8-2] 전단에 의한 앵커의 파괴 유형

(a) 강재 파괴	(b) 콘크리트 파괴
(c) 콘크리트 프라이아웃 파괴	(d) 설치조건별 콘크리트 파괴 영역

8.5.3 보강철근의 정착

8.5.3.1 기존 콘크리트에 정착

(1) 기존 콘크리트에 정착되는 보강철근의 정착부 설계는 8.5.2 후설치앵커의 규정에 따른다.

(2) 신설되는 콘크리트에 정착하는 보강철근의 길이는 건축구조기준에 따라 산정한다.

[해설] 학교시설의 내진보강 시 전단벽을 설치하거나 기존 기초콘크리트와 신설 전단벽을 연결하는 경우 보강철근에 의해 정착하게 되는데, 이 때 일반적으로 구멍을 뚫고 철근을 삽입하여 접착제로 정착시키는 방법을 사용하게 된다. 따라서 이러한 경우의 파괴거동은 후설치앵커와 거의 같으므로 8.5.2 의 규정에 따라 설계한다. 후설치앵커 방식에 의한 공칭설계강도를 산정하는 경우 보강철근의 부착강도와 철근의 공칭강도를 비교하여 작은 값을 사용하여야 한다. 특히 접착물 혹은 캡슐을 이용하는 철근을 정착시킬 경우 공급자가 제공하는 상세와 권고사항을 고려하여야 한다.

8.5.3.2 기존 철근과의 이음

(1) 기존 철근과의 이음은 기존 철근이 노출되어 있는 경우와 콘크리트 속에 묻혀 있는 두 가지 경우에 대해 고려한다.

(2) 기존 철근이 노출되어 있고 건축구조기준에 의한 이음길이를 만족시키지 못하는 경우 보강철근은 직경과 항복강도가 같거나 더 큰 기존 철근에 용접하여 정착시킨다. 단, 철근에 작용하는 응력이 큰 경우에는 용접하지 않도록 한다.

(3) 기존 철근이 콘크리트 속에 묻혀 있는 경우 보강철근의 인장강도는 철근강도, 접착제에 의한 콘크리트 부착강도, 콘크리트의 쪼갬인장강도를 고려하여 결정한다. 이 때, 콘크리트의 쪼갬인장강도는 균열, 모서리거리, 철근간격을 고려하여 결정한다.

(4) 보강철근의 전단강도는 건축구조기준에 따른다.

[해설]

(2) 기존 철근이 노출되어 겹침길이가 건축구조기준을 만족하지 못하는 경우, 용접이음으로 할 수 있다. 이 때, 겹침용접의 길이는 최소 보강철근 직경[eqn: d_b] 의 15배 이상이어야 하며, 적어도 두 군데 이상에서 용접해야 하고, 모든 용접부위의 용접길이는 [eqn: 5`d_b]보다 작지 않아야 한다. 겹침이음이 어려운 경우 맞댐용접도 가능하다. 단, 동일한 현장조건에서 표준용접을 실시하여 인장 및 다른 타당한 하중시험을 실시한 경우에 한에서 허용된다. 맞댐용접 대신, 길이가 [eqn: 10`d_b] 이상인 두 개의 짧은 용접철근을, 기존 및 보강철근의 길이방향에 대하여 대칭으로 양옆에 겹침용접하여 편심이 없도록 기존 철근과 보강철근을 잇는 방법을 사용할 수도 있다. 용접철근과 이음철근 사이의 겹침용접 길이는 최소 [eqn: 5`d_b] 이상이어야 한다.

(3) 기존 철근이 콘크리트 속에 묻혀 있는 경우 보강철근은 기존의 콘크리트에 정착하거나 장부철근을 통하여 정착되어야 한다. 앵커 혹은 장부철근을 이용한 정착강도는 철근강도, 접착제에 의한 콘크리트부착강도, 콘크리트의 쪼갬강도를 고려하여 결정하며 접착물 혹은 캡슐을 이용하는 철근을 정착시킬 경우 공급자가 제공하는 상세와 권고사항을 고려하여야 한다. 다만, 묻혀 있는 철근의 수직도를 고려하여 묻힘길이는 여유있게 결정하는 것이 바람직하다.

(a) 겹침이음                                   (b) 맞댐이음

[해그림 8-3] 기존철근과 보강철근의 용접이음(한국시설안전공단, 기존시설물(건축물) 내진성능 향상요령)

8.5.4 합성수지

(1) 합성수지에 의한 접착은 기존 구조부재의 표면이 접착력을 저하시키지 않도록 표면처리를 한 후 적용하여야 한다.

(2) 합성수지는 보강재로부터 전달되는 힘을 기존 구조부재에 충분히 전달시킬 수 있어야 한다.

(3) 합성수지가 구조보강용 후설치앵커와 함께 사용되는 경우에는 합성수지의 부착강도는 무시한다.

[해설]

(1) 합성수지에 의한 힘의 전달이 지속적으로 유지되려면 표면의 불순물이 완벽하게 제거되어야 하며, 환경적 요인과 시간경과에 따라서 부착강도가 저하될 우려가 있는 부분에서는 무시한다.

(2) 합성수지에 의한 직접 인장력의 전달은 무시한다.

8.6 기초의 보강설계

8.6.1 일반사항

(1) 기초저면의 지지력 산정은 지질조사자료를 근거로 건축구조기준에 따른다.

(2) 내진보강에 의한 기초보강은 건축구조기준의 하중조합을 적용한다.

(3) 수직하중에 의한 보강과 내진보강을 병행할 경우에는 기존 기초와 보강기초 간의 변형과 힘의 분배를 고려하여 설계한다.

(4) 기존 기초의 상태를 확인하기 어려운 경우에는 기존 기초를 무시하고 보강한다. 단, 수직하중에 의한 부등침하 등 구조적변형이 발견되지 않은 경우, 수직하중의 하중조합응력이 지진이 포함된 하중조합응력보다 크면 책임기술자의 판단 하에 보강하지 않을 수 있다.

(5) 기초설계를 위한 모델링이나 보강기초의 내진성능평가는 제5장에 따른다.

[해설] 기존 기초는 이미 수직하중을 부담하고 있으므로 기초보강은 증가한 하중에 대한 공학적인 분배를 근거로 설계되어야 한다. 30년 이상된 학교시설의 경우 기초자료가 부족한 경우가 많아 기초보강설계에 어려움이 따른다. 이 기준에서는 도면이 존재하고 그에 따라 일부기초의 상태를 현장조사를 통해 확인이 가능한 경우에 한해 기존 기초를 이용한 보강기초를 설계하고 그렇지 못한 경우는 기존 기초를 무시하고 보강기초를 설계하도록 하였다. 다만, 기존 기초를 무시하고 보강기초를 설계한 후에 기초보강시 현장확인을 통해 기초의 크기나 강도 등을 확인할 수 있는 경우 책임구조기술사의 검토 하에 기존 기초를 고려하여 보강설계를 변경할 수 있다.

8.6.2 말뚝기초

(1) 기존 기초가 말뚝기초로 시공되어 있는 경우, 해당 지반에 적절한 말뚝을 선정하여 보강하여야 한다.

(2) 보강말뚝의 지지력은 지질조사를 근거로 산정하고 보강말뚝은 기존 말뚝의 내력이 저하되지 않도록 배치한다.

(3) 보강말뚝이 설치되는 기초판은 휨강도와 전단강도가 확보될 수 있도록 보강하여야 한다.

(4) 기존 기초판과 신설 기초판의 연결부 설계는 8.5 에 따른다.

[해설] 기존 기초가 말뚝으로 시공되어 있는 경우 내진보강을 위한 기초의 보강은 말뚝으로 보강하게 되는데, 내부에서 보강할 때뿐만 아니라 외부에서 기초를 신설 또는 보강할 경우에도 시공성과 공간적인 측면에서 제한이 많기 때문에 일반적인 콘크리트말뚝으로 보강하기는 어렵고 좁은 공간에서도 시공이 가능한 소구경말뚝으로 보강하는 것이 일반적이다. 소구경말뚝으로

보강할 때 기초판을 신설할 경우에는 건축구조기준에 따라 기초판을 설계하면 되지만, 기존 기초판에 말뚝으로 보강하는 경우에는 말뚝설치에 따른 기존 기초판의 전단과 휨강도에 대해 안전하도록 설계하여야 한다.

8.6.3 지내력기초

(1) 기존 기초가 지내력기초로 시공되어 있는 경우, 해당 지반에 적절한 말뚝을 선정하여 보강하거나 지내력 확대기초로 보강한다.

(2) 보강말뚝으로 보강할 경우 병용기초로 설계할 수 있다.

(3) 지내력확대기초로 보강할 경우 기존 기초의 요구지지력은 기초의 변형과 힘의 분배를 고려하여 검토하여야 한다.

(4) 기초판은 휨강도와 전단강도가 확보될 수 있도록 보강하여야 한다.

(5) 기존 기초판과 신설 기초판의 연결부 설계는 8.5.3 보강철근의 정착에 따른다.

[해설] 기존 기초가 지내력기초로 시공되어 있는 경우는 기초의 저면적을 증가시키는 방안과 소구경말뚝으로 보강하는 두 가지가 일반적인 보강공법이다. 소구경말뚝으로 보강하는 경우에는 8.6.2에 따른다. 지내력기초의 저면적을 증가시키는 지내력 확대기초 보강방안은 기둥으로 전달되는 힘(특히 축력)을 덧붙이는 기초에도 전달시켜주어야 하므로 힘의 전달경로와 전달방식이 확실하도록 합리적으로 설계하여야 한다. 다만, 기초와 지중보가 다른 레벨에 있을 경우에는 기초저면적을 확대하여 시공하는 것이 가능하지만, 지중보와 기초가 거의 동일한 레벨에 시공되어 있을 경우에는 기둥의 축력전달을 위한 앵커설치가 쉽지가 않으므로 신중하게 설계해야 한다. 기존 기초판과 신설 기초판의 연결은 수평 및 수직전단력과 휨모멘트강도가 발휘될 수 있도록 설계하여야 한다.

8.7 비구조요소의 내진보강

8.7.1 일반사항

(1) 기존 구조물의 비구조요소로서 내진성능평가와 보강설계에서 구조요소로 사용된 경우에는 요구성능을 만족하기 위한 내진보강을 수행하여야 한다.

(2) 기존 학교시설의 내진보강대상은 7.8(1)에 규정된 사항에 따른다.

(3) 조적벽체 면외전도방지 및 긴급대피경로와 관계된 요소를 제외한 비구조요소의 내진보강은 해당 비구조요소의 수선, 변경 시 수행할 수 있다.

[해설]

(1)(3) 조적채움벽이 내진성능평가와 보강설계에 구조요소로서 사용된 경우에는 구조체와 연결하거나 또는 조적채움벽의 전도를 방지하기 위한 내진보강을 수행하여야 한다.

8.8 내진보강설계된 구조물의 성능 확인

8.8.1 일반사항

(1) 내진보강설계된 구조물의 성능평가는 제7장에 따른다.

(2) 보강설계에 의한 효과를 검증하기 위하여 보강설계 후 보강구조물 전체에 대한 내진성능평가를 실시하여 목표성능수준의 만족여부를 확인하여야 한다.

(3) 보강 후 내진성능평가를 위해서는 부재의 보강단면에 대한 강성, 강도 및 변형능력에 정확한 자료를 사용하여야 한다.

(4) 비내화재료를 사용하는 경우, 건축구조기준의 화재시의 하중조합을 만족하도록 설계되었는지 확인하여야 한다.

[해설]

(3) 보강된 부재들은 콘크리트부재 또는 강구조부재와 다른 구조성능을 가지고 있다. 이러한 구조성능을 평가하기 위해서는 신뢰성 있는 해석모델이 요구된다.

(4) 화재 시 하중조합은 건축구조기준의 KDS 41 10 15(1.5.3)에서 규정하고 있다.

8.9 특수공법의 검증 및 성능확인

8.9.1 일반사항

(1) 건축구조기준에서 정하지 않은 신재료를 포함하여 특수공법을 사용하는 경우, 다음의 절차에 따라서 그 성능을 검증하여야 한다.

(2) 관련재료와 공법의 공급자는 해당방법이 학교시설에 적용되었을 때 내진성능확보를 증명할 수 있는 성능입증보고서, 설계매뉴얼, 시공매뉴얼을 작성하여야 한다.

(3) 내진성능 구조실험이 요구되는 경우에는 건축구조기준의 KDS 41 10 10 “8. 내진성능구조실험”, KDS 41 17 00 “16.5 면진장치 시험”, KDS 41 17 00 “17.6 감쇠장치의 시험”의 요구사항과 절차에 따른다. 구조실험방법 및 결과는 성능입증보고서에 포함한다.

(4) 성능입증보고서, 설계매뉴얼, 시공매뉴얼의 내용은 내진설계기준 및 내진공학 관련 공인 기관에 제출되어 검증되어야 하며, 그 결과는 성능검증보고서로 작성된다.

(5) 책임구조기술자와 제3자 검토자는 설계시와 검토시에 성능검증보고서의 검증내용을 확인하여야 한다.

(6) 책임구조기술자는 현장 확인을 통하여 관련제품과 시공의 품질을 확인하여야 한다.

(7) 시공자는 관련 서류를 보관하며, 자료를 숙지하고, 설계와 시공의 요구사항을 만족하도록 시공하여야 한다.

[해설] 그동안 학교시설의 내진보강공법 선정 시 문제점으로 지적된 것은 다양한 내진보강공법이 제시되고 있지만 이러한 공법과 제품을 적용한 내진보강방안이 공법 및 제품 개발자 위주로 진행되어 내진성능향상 효과에 대한 의구심과 학교시설의 건축적, 구조적인 특성을 고려하지 못한 내진보강설계가 이루어지고 있다. 따라서 보강설계 시 채택된 보강공법과 설계방법이 건축구조기준과 일치하지 않을 경우, 공법에 관련된 시스템이나 구조부재 접합부 등은 공인된 시험기관에서 기준에서 규정한 대안실험을 수행하여 적정성 및 안전성을 검증받은 후 적용하여야 하며 공인된 기관에서의 결과물은 향후 제3자 검토 시에 활용한다. 여기서 공인된 기관이란 정기적으로 성능실험과 서비스를 수행할 수 있는 전문 학술단체 또는 국가인정시험 검사기관을 말한다. 관련조항은 건축구조기준 KDS 41 10 05(5)에서 규정하고 있다.

(1) 특수공법의 범위에 관한 상세한 규정은 “학교시설 내진성능평가 및 보강 매뉴얼” 18.2 특수공법의 범위에 따른다. 성능입증의 방법은 “학교시설 내진성능평가 및 보강 매뉴얼” 18.3 성능입증 및 검증에 따른다.

(7) 관련조항은 건축구조기준 KDS 41 10 10(2)에서 규정하고 있다.

8.9.2 성능입증보고서

재료와 공법의 공급자가 작성하는 성능입증보고서에는 다음 사항을 포함한다.

(1) 재료의 조성 및 생산

(2) 재료의 구조성능, 내구성능

(3) 스스로 자중을 지지해야 하는 보강부재의 내화성능

(4) 제품의 설계방법

(5) 실험체 설계

(6) 하중조건 및 환경조건

(7) 실험결과 : 목표성능달성여부, 강도, 변형능력, 에너지소산능력, 파괴모드, 각 요소 및 연결부의 성능

(8) 구조설계 시 적용스펙의 범위 : 재료종류, 부재크기, 강도범위 등

(9) 품질보증 및 확인방법

(10) 설계매뉴얼 및 예제

(11) 시공매뉴얼

8.9.3 성능검증보고서

성능검증을 위하여 관련 공인기관이 작성하는 성능검증보고서는 다음 사항을 포함한다.

(1) 성능입증보고서의 적절성

(2) 실험수행기관 및 수행자의 적절성

(3) 재료의 적절성

(4) 제품 구성의 적절성

(5) 실험체 및 실험방법의 적절성

(6) 목표성능 달성여부의 평가

(7) 설계적용범위 및 설계방법의 적절성

(8) 학교시설에 대한 적용성 검토

(9) 품질보증 및 확인방법의 적절성

(10) 설계매뉴얼의 적절성

(11) 시공매뉴얼의 적절성

(12) 기타 품질보증을 위한 요구사항

[별표 1]

학교시설 내진설계기준                                                                   [별표 1]

학교시설 내진설계기준 적용 확인을 위한 설계단계 체크리스트

작성일시 :

학 교 명 :

소 재 지 :

20  년    월    일

책임자	소속	직	성명	(서명)

학교시설 내진설계기준 적용 확인을 위한 설계단계 체크리스트

검토항목				검토내용 (부적합 사유)	적합 여부	설계도서상 위치
(1) 건축물 일반사항	1. 일반사항	공사명
		설계기준
		내진설계 여부
		용도와 기능
	2. 대지위치
	3. 규모	층수
		지하층 유무
		건물높이(m)
		연면적(m2)
	4. 내진등급과 중요도계수
	5. 내진성능목표
(2) 연직하중	고정하중			합계:
	활하중			합계:
	활하중 저감			적용 층:
	설하중			합계:
(3) 지진하중	지진구역 및 유효지반가속도
	지반종류 및 근거
	내진설계범주
	적용해석법
	유효중량
(4) 재료	콘크리트 설계기준 압축강도			적용 개소별로 구분
	철근 설계기준 항복강도			적용 개소별로 구분
	구조체와 이격되지 않은 조적벽체 강도			적용강도 및 그에 부합하는 시공상태 요구사항(줄눈 사춤 및 마감재 범위)
(5) 구조시스템	비정형성			비정형성 검토여부 해당 비정형성 및 조치사항
	지진력 저항시스템			X방향: Y방향:
	반응수정계수			X방향 : Y방향 :
(6) 모델링 및 구조해석	유효강성		밑면전단력 산정 시	균열강성/비균열강성
			부재력 산정 시	균열강성/비균열강성
	구조체와 이격되지 않은 조적벽 모델링			모델링 여부 : 모델링 방법 :
	E.J의 정보 및 모델링			1) EJ의 모델링 적용 방법 2) EJ의 인동간격 및 위치 표기 여부
	우발편심의 고려
	[eqn: P- DELTA] 효과의 고려
(7) 등가정적 해석	1차모드 고유주기 및 계산방법			X방향 : Y방향 :
	비틀림 증폭계수의 고려
(8) 선형동적 해석	고유치해석결과		주기	X방향 : Y방향 :
			질량참여율 합계 (90% 이상)	X방향 : Y방향 :
	모드응답의 조합방법
	응답스펙트럼의 보정 계수			X방향: Y방향:
(9) 내진설계 결과	밑면전단력			X방향 : ______ kN (유효중량의 ___ %) Y방향 : ______ kN (유효중량의 ___ %)
	최대층간변위			X방향 : Y방향 :
	강도	구조 부재		강도 부족 여부 및 허용 사유
		기초		강도 부족 여부 및 허용 사유
		이격되지 않은 조적벽		강도 부족 여부 및 허용 사유
(10) 철근 콘크리트 모멘트골조내진상세	보	스터럽		단부: 관련 기준 조항 중앙부: 관련 기준 조항
		후프철근		단부: 관련 기준 조항 중앙부: 관련 기준 조항
		정착 및 이음길이		보기둥 접합부: 관련 기준 조항 경간 내부: 관련 기준 조항
	기둥	띠철근 및 크로스타이		단부: 관련 기준 조항 중앙부: 관련 기준 조항
		후프철근 및 크로스타이		단부: 관련 기준 조항 중앙부: 관련 기준 조항
		정착 및 이음길이		주각부: 관련 기준 조항 이음 위치:
	보-기둥 접합부	연성상세 요구사항
(11) 기초구조	시추조사			개소 수: 미수행 시 사유:
	기타 시험항목			종류 및 개소 수
	설계하중의 적정성			설계법 및 하중조합
	얕은기초			허용지내력:
	말뚝기초			재료강도 및 직경:
(12) 주요 비구조요소	건축 비구조요소		[eqn: I _{p}]=1.0	공사단계에서 확인이 필요한 비구조요소의 종류 및 위치
			[eqn: I _{p}]=1.5
	기계·전기 비구조요소		[eqn: I _{p}]=1.0
			[eqn: I _{p}]=1.5
(13) 성능 기반설계	제3자 검토 여부

[별표 2]

학교시설 내진설계기준                                                                   [별표 2]

학교시설 내진설계기준 적용 확인을 위한 시공단계 체크리스트

작성일시 :

학 교 명 :

소 재 지 :

20  년    월    일

책임자	소속	직	성명	(서명)

학교시설 내진설계기준 적용 확인을 위한 시공단계 체크리스트

검토항목				검토내용 (부적합 사유)	적합 여부	설계도서상 위치
(1) 건축물 일반사항	1. 일반사항	공사명
		허가년도/준공년도
		설계도서확인여부
		설계기준
		내진설계 여부
		용도와 기능
	2. 대지위치
	3. 규모	층수
		지하층 유무
		건물높이(m)
		연면적(m2)
	4. 내진등급과 중요도계수
	5. 내진성능목표
(2) 연직하중	고정하중			설계하중에 부합하는 구조체 및 마감재 치수
	활하중			설계하중을 초과하는 중량물 적재 여부
(4) 재료	콘크리트 설계기준 압축강도			적용 개소별로 구분
	철근 설계기준 항복강도			적용 개소별로 구분
	구조체와 이격되지 않은 조적벽체의 시공상태			줄눈 사춤 및 마감재 범위
(5) 내진설계 결과	구조 부재			강도 특기사항 부재의 시공 적합성
	기초			강도 특기사항 부재의 시공 적합성
	이격되지 않은 조적벽			강도 특기사항 부재의 시공 적합성
(6) 철근 콘크리트 모멘트골조내진상세	보	스터럽		단부: 시작 위치 및 간격 중앙부: 간격
		후프철근		단부: 시작 위치 및 간격 중앙부: 간격
		정착 및 이음길이		보기둥 접합부: 정착길이 및 상세 경간 내부: 이음길이 및 상세
	기둥	띠철근 및 크로스타이		단부: 시작 위치 및 간격 중앙부: 간격
		후프철근 및 크로스타이		단부: 시작 위치 및 간격 중앙부: 간격
		정착 및 이음길이		주각부: 정착길이 및 상세 이음 위치: 이음길이 및 상세
	보-기둥 접합부	연성상세 요구사항
(7) 기초구조	얕은기초			치수 배근 상세
	말뚝기초			단면 치수 근입 깊이
(8) 주요 비구조요소	건축 비구조요소		[eqn: I _{p}]=1.0	설계확인 대상 비구조요소별 설계주체 및 책임구조기술자의 확인 여부
			[eqn: I _{p}]=1.5
	기계·전기 비구조요소		[eqn: I _{p}]=1.0
			[eqn: I _{p}]=1.5

[별표 3]

기존 학교시설 내진성능평가 및 보강 체크리스트

작성일시 :

학 교 명 :

소 재 지 :

20  년    월    일

책임자	소속	직	성명	(서명)

학교시설 내진설계기준                                                                   [별표 3]

기존 학교시설 내진성능평가 및 보강 체크리스트

검토항목	검토내용	보고서 페이지	적합 여부
A. 기본 정보	1. 일반사항	a. 학교명
b. 준공년도
c. 설계도서유무
d. 구조설계기준(기존 설계)
e. 내진설계여부
f. 용도 및 기능
2. 지번주소(건축물대장주소)
3. 규모	a. 지상층수(층)
b. 지하층(층)
c. 건물높이(m)
d. 연면적(m2)
4. 내진등급 및 중요도계수	a. 내진등급
b. 중요도계수(IE)
c. 성능목표	재현주기(년)
성능수준
5. 기본 진동주기	a. 약산식 주기(sec)	적용식	골조유형: 식:
주기	0.285
b. 고유치해석 주기 및 질량참여율	X방향	sec	%
Y방향	sec	%
비틀림	sec	%
6. 지진구역	a. 지진구역
b. 유효지반가속도(S, g)	값:	근거:
7. 지반종류 및 결정근거	종류:	근거:
8. 설계스펙트럼 가속도	a. [eqn: S _{DS}] (g)
b. [eqn: S _{D1}] (g)
9. 건물형상	a. 평면(정형/비정형)
b. 수직(정형/비정형)
10. 내진성능평가법
B. 구조 변경	1. 증축(년도)	a. 수직	증축/미증축	년도:
b. 수평	증축/미증축	년도:
2. E.J	a. 도면표기번호	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
b. 인동간격(mm)
3. 기타
C. 중력 하중 정보	구분	고정하중(D, kN)	활하중(L, kN)
지붕층
○○층
1층
합계 (총 하중)
D. 현장 조사	1. 1층 주요 수직부재 치수	a. 기둥(mm)	부재번호	b	h	개수
부재 수량: ______ 현장조사 수량: _______
b. 벽체(mm)	X방향	부재번호	[eqn: t _{w}]	[eqn: l _{w}]	개수
벽체 없음
Y방향	부재번호	[eqn: t _{w}]	[eqn: l _{w}]	개수
부재 수량: ______ 현장조사 수량: _______
c. 조적허리벽(mm)	부재번호	순두께	순높이
d. 조적채움벽(mm)	부재번호	순두께	순높이
2. 재료	a. 콘크리트 강도 (MPa)	항목	설계도서	건설연도 기본값	코어시험	비파괴 (보정)	적용값
설계기준강도
평균강도
b. 철근 강도 (MPa)	항목	설계도서	건설연도	시편시험	추정값	적용값
설계기준강도
평균강도
c. 강구조 강도 (MPa)	항목	설계도서	건설연도	시편시험	추정값	적용값
설계기준강도
평균강도
d. 조적허리벽(mm)	부재번호	노출상태	마감두께	경계면	적용값
	1면몰탈/ 2면몰탈/ 몰탈X		양호/ 보통/ 불량	양호/ 보통/ 불량
마감두께 근거:
e. 조적채움벽(mm)	부재번호	노출상태	마감두께	상단사춤	적용값
	1면몰탈/ 2면몰탈/ 몰탈X		양호/ 보통/ 불량	양호/ 보통/ 불량
마감두께 근거:
3. 철근상세	구분	조사 부재 개소	조사방법
a. 기둥
b. 보
c. 벽체
4. 구조성능 저하 및 손상 조사 주요 결과
E. 모델링 공통 사항	1. 우발편심	고려/미고려
2. 비틀림모멘트의 동적증폭효과	고려/미고려
3. 철근콘크리트부재의 유효강성	고려/미고려
4. 질량으로 치환되는 중력하중 조합
5. 조적허리벽 및 채움벽 동시 모델링 여부
F. 선형 해석	1. 지진력 저항시스템 및 반응수정계수(R)	항목	골조형식	R
X방향
Y방향
2. 1층 수직부재 파괴모드	기둥수량: ___ 파괴모드 및 해당 수량: ___
전단파괴기둥 비율 [eqn: r _{cs}]:
3. 지진하중 (kN)	a. 적용해석법
b. 밑면전단력(kN)	X방향
Y방향
4. 하중조합	a. 중력하중 안전성 검토
b. 지진하중
c. 다축가진효과	고려/미고려
5. 강도감소계수	신축건물과 동일 / 기존 건물용 적용
6. 중력하중 안전성 검토결과	a. 큰 보
b. 기둥
c. 전단벽
7. 보유성능지수 (건물 평균강도비, CDR)	X방향	값:	지배층:	만족/불만족
Y방향	값:	지배층:	만족/불만족
8. 층간변위 검토	a. 최대 층간변위비(%)	X방향	값:	지배층:	만족/불만족
Y방향	값:	지배층:	만족/불만족
b. 허용 층간변위비(%)	X방향	구조시스템:	허용값:
Y방향	구조시스템:	허용값:
9. 기초 검토	a. 최소 강도비(CDR)	값:	만족/불만족
G. m계수, 비선형 정적 해석, 비선형 동적 해석 공통 사항	1. 평가지진별 성능목표	a. 재현주기(년)
b. 성능수준
2. 성능수준별 허용 층간변위비(%)	X방향	구조시스템:
Y방향	구조시스템:
3. 하중조합	a. 초기중력하중
b. 다축가진효과	고려/미고려
4. 적용 재료강도	a. 변형지배	설계기준강도/평균강도
b. 힘지배	설계기준강도/평균강도
5. 강도감소계수 적용 여부
6. P-delta 또는 기하비선형 고려 여부	고려/미고려
H. m계수법	1. 적용해석법	a. m계수법 적용조건 검토	약층 비정형 유/무	비틀림 비정형 유/무
b. 정적절차 적용조건 검토	만족/불만족
c. 적용해석법
2. 하중조합	a. 초기 중력하중
b. 다축가진효과 고려 여부	고려/미고려
3. 부재 지배거동별 허용기준	a. 변형지배거동
b. 힘지배거동
목표성능 구분
4. 밑면전단력(kN)	X방향
Y방향
5. 최대 층간변위비(%) 검토	X방향		만족/불만족		만족/불만족
Y방향		만족/불만족		만족/불만족
6. 성능수준을 만족하는 부재의 중력하중 분담율(%)	X방향		만족/불만족		만족/불만족
Y방향		만족/불만족		만족/불만족
7. 붕괴수준 부재의 중력하중 분담율(%)	X방향		만족/불만족		만족/불만족
Y방향		만족/불만족		만족/불만족
8. 기초 최대 내력비(DCR)		만족/불만족		만족/불만족
I. 비선형정적 해석	1. 고차모드 영향 검토: (질량참여 90% 이상 밑면전단력) / (1차 모드 밑면전단력)×100%	X방향
Y방향
2. 횡하중 수직분포
3. 성능점 산정 방법
4. 최대 밑면전단력(kN)	X방향
Y방향
목표성능 구분
5. 유효변위(최대강도의 20% 강도저하 변위) 이내 성능점 형성 여부	이내/이후/미형성	이내/이후/미형성
6. 최대 층간변형각(%)	X방향		만족/불만족		만족/불만족
Y방향		만족/불만족		만족/불만족
7. 성능수준을 만족하는 부재의 중력하중 분담율(%)	X방향		만족/불만족		만족/불만족
Y방향		만족/불만족		만족/불만족
8. 붕괴수준 부재의 중력하중 분담율(%)	X방향		만족/불만족		만족/불만족
Y방향		만족/불만족		만족/불만족
9. 보유성능지수	X방향	값:	지배층:	만족/불만족
Y방향	값:	지배층:	만족/불만족
J. 비선형 동적 해석	1. 적용 지진파 개수
2. 감쇠비(%)
목표성능 구분
3. 평균 최대 면전전단력(kN)	X방향
Y방향
4. 최대 층간변형각(%)	X방향		만족/불만족		만족/불만족
Y방향		만족/불만족		만족/불만족
5. 성능수준을 만족하는 부재의 중력하중 분담율(%)	X방향		만족/불만족		만족/불만족
Y방향		만족/불만족		만족/불만족
6. 붕괴수준 부재의 중력하중 분담율(%)	X방향		만족/불만족		만족/불만족
Y방향		만족/불만족		만족/불만족
7. 보유성능지수	값:	지배층:	만족/불만족
G. 보강 구조물	1. 보강부재의 종류 및 개소	항목	종류	개소
X방향
Y방향
2. 기초 보강	X방향
Y방향
3. 보강 후 보유성능지수	X방향	값:	지배층:	만족/불만족
Y방향	값:	지배층:	만족/불만족
4. 최대 층간변위비(%)	X방향	값:	지배층:	만족/불만족
Y방향	값:	지배층:	만족/불만족
5. 단위 면적당 추정 보강비용(천원/[eqn: m ^{2}])