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구조(설계)계산서에 가정치로 설계되는 허용지내력은 어떤 기준으로 정할까요?

 

2009년 12월 31일자 개정된 「건축물의 구조기준 등에 관한 규칙」 [별표 8]의 내용을 참조하세요.

설계단계에서 지반조사보고서가 있는 경우에 기초저면이 위치하는 깊이의 토질로서 가정할 수 있습니다.

지반조사자료가 없는 경우에는 건축구조기술사의 경험적 판단에 따라 가정합니다.

 

지반조사보고서의 BX 또는 NX의 시추주상도 N치에 따른 허용지내력 변환식 적용은 오히려 과소평가될 가능성이 있습니다. 이유는 수세식회전보링으로 시추하는 경우 표층부에서의 시료는 물에 의해 교란될 가능성이 있기 때문입니다. 물론 심층부에서는 신뢰도가 높습니다.

2019년 3월 14일자 KDS 41 17 00 제정에 따라 이제는 NX 시추에 의한 탄성파시험자료를 통해서만 내진설계시 적용되는 지반등급을 정할 수 있습니다. 이 자료가 없는 경우(허용되는 경우는 건축법 시행규칙 별표4의 2 참조) 최저지반등급으로 설계하도록 되어 있습니다. N치 분포가 기재된 SPT 시추주상도는 압밀침하될 수 있는 연약지반 유무를 판단하여 지내력기초로 설계할지, 말뚝기초로 설계할지 정하는 것에 사용됩니다.

 

지면 근처 깊이에서 N치가 상당히 낮게 측정되어도 터파기 후 기초시공 전 평판재하시험을 통해 지내력이 충분히 높게 계측되기도 합니다. 

따라서 구조(설계)계산서에는 허용지내력에 대하여 가정치임을 명기하고, 지내력기초 시공전에 평판재하시험을 실시하여 시험값이 가정치보다 낮은 경우에는 구조검토를 받아 재설계하도록 명기하는 것이 통례입니다.

 

SPT 시추는 전체 깊이구간에서 심층부 구간에서 신뢰도가 높고, 평판재하시험은 표층부 지반강도에 대한 신뢰도가 높습니다.

설계단계에서는 구조(설계)계산 착수시 NX에 의한 탄성파시험결과가 포함된 지반조사보고서가 제공되어야 기초설계와 내진설계를 면밀하게 할 수 있습니다.

공사단계에서는 터파기 후 평판재하시험을 실시하여 가정치 이상의 지반강도를 갖추었는지를 확인하여야 전체 구조물의 안전을 확보할 수 있습니다.

 

따라서 감리자는 공사초기에 기초 시공전에 시공자로부터 평판재하시험보고서를 제출받아 안전여부를 확인하여야 합니다.

 

지진발생시 이에 저항하는 상부구조의 수평변위에 의해서 일반적인 중력하중에 의한 반력보다 내진설계시의 반력이 상당히 크게 발생하는 경우가 종종 있습니다.

유한요소해석에 의한 기초는 면요소로서 SDS프로그램을 사용하여 기초판의 내력과 변위를 검토하는데, 이때 Soil Surpport값 설정에 대해 설명드리겠습니다.

일상조건에서는 장기하중에 대한 허용지내력을 적용하여 발생한 기초판의 내력과 변위를 검토하고 기초판 두께와 배근을 설계합니다. 장기허용지내력은 지반강도의 불확실성을 감안하여 극한지내력에 안전율 3을 나누어 사용합니다. 극한지내력이 300kN/㎡이라면 장기허용지내력은 100kN/㎡가 됩니다.

지진은 단기하중이므로 기초의 내진설계시에는 단기허용지내력을 적용합니다. 단기허용지내력은 하중의 발생재현주기에 대해 경제성을 감안하여 극한지내력에 안전율 2를 나누어 사용합니다. 극한지내력이 300kN/㎡이라면 단기허용지내력은 150kN/㎡가 됩니다. 즉 단기허용지내력은 장기허용지내력의 1.5배를 적용한 것으로서 Soil Surpport 속성값을 변환하여 지진에 대한 기초의 내진설계를 실시합니다.

그리고 최종 기초판의 두께와 배근 결정은 일상조건시의 결과와 지진시의 결과 중 불리한 값으로 결정합니다.  끝.

 


 

- 주요공지 -

 

'19년 3월 14일자, 건축물 내진설계기준(KDS 41 17 00) 제에 따라 건축사 또는 감리전문업체 등 공사감리자는

기존 업무에 더하여 건축비구조요소도 내진안전을 확보하였는지 검토하여 확인하여야 합니다.

 

관련근거는 「건축물의 구조기준 등에 관한 규칙」 제59조(공사단계의 구조안전확인)과 상기 기준에 의합니다.

 

적용대상은 건축법시행령 제32조(구조 안전의 확인) 제2항에 해당하는, 내진설계 대상인 건축물은 모두 해당합니다. 

 

건축비구조요소는 파라펫과, 외부치장벽돌과, 외부치장마감석재(화강석, 세라믹판넬 및 기타)는 기본 포함합니다.

그리고 KDS 41 17 00 18.1.1 및 2에 따라 해당되는 전기·기계 비구조요소가 있으면 더 추가하여야 하고,

특히 내진[특]등급 건축물은 더 많은 비구조요소들이 추가됩니다.

 

공사감리자가 이를 검토하여야 하는 시한은 위 규칙 조항에 따라 해당 전문공종 실제 착공일 전까지로 사료되나,

반드시 해당 인허가권자(담당 공무원)에게 문의하시기 바랍니다.

 

검토방법은 시공업체 또는 전문공종업체가 상세시공도면을 제출할 때, 해당 비구조요소가 내진에 안전한지

건축구조기술사가 작성한 「구조안전확인서」를 같이 첨부하여 제출하도록 지시하면 됩니다.

 

시공자는 자신이 시공하고자 하는 공법의 안전여부를 스스로 증명하여 공사감리자에게 시공승인을 요청하여야 하고,

이를 접수받는 공사감리자는 그 안전여부를 검토·확인하여야 합니다.

이 안전여부의 증명을 시공자는 내진 전문가인 건축구조기술사에게 위임할 수 있습니다.

그리고 공사감리자는 검토·확인의 의무를 건축구조기술사의 「구조안전확인서」로써 대신할 수 있습니다. 

안전을 확인하여 날인한 건축구조기술사가 그 구조의 안전에 대한 책임을 지는 책임기술자가 됩니다.

 

이때 공사감리자는 반드시 「구조안전확인서」에 「기술사사무소 개설등록증」이 첨부되었는지를 확인하여야 합니다.

「기술사사무소 개설등록증」은 기술사법 제5조의 7에 의해 적법한 건축구조기술사임을 증명하는 서류입니다.

자격증만 첨부되고 「기술사사무소 개설등록증」이 첨부되지 않은 서류는

자격없는 자로서 원인무효에 해당할 수 있어서 법적으로 효력이 없을 수 있습니다.

 

아무리 작은 소규모건축물이라도 내진설계 대상이면서 상기 비구조요소를 포함한 경우에는

공사감리자는 시공자에게 강력하게 적법한 「구조안전확인서」제출을 지시하여야 합니다.

기존의 통상 업무대로 서류절차(「구조안전확인서」접수·확인) 없이 공사진행을 승인하거나,

묵과한다면 추후 곤란한 상황에 처할 수 있습니다.

 

보다 상세한 기준 및 절차에 대하여는 해당 지자체의 조례에 따라 다를 수 있으니 인허가권자에게 문의하시기 바랍니다. 

 

상기 기본적인 건축비구조요소의 내진에 대한 감리업무처리에 대하여 관련글을 아래와 같이 링크합니다.

감리업무에 도움이 되시길 바랍니다.

 

외부치장마감석재 내진검토 : 관련 블로그

 

외부치장벽돌 내진사양설계 : 관련 블로그

 

파라펫(옥상난간) 내진검토 :  상담·문의처

 


 

댓글
  • 프로필사진 산거북 정리완벽! 감사. 2020.04.20 17:20
  • 프로필사진 대농 먼저 많은 도움 받고 있어서 감사하다는 말씀 드립니다.
    질의가 있는데요.
    KBC2016 0301.5.1 의 해설(KDS가 최신이긴 하지만 해설때문)에 따르면 허용응력설계법으로 설계할 때, 풍하중이나 지진하중 등 단기하중이 포함된 하중조합에서 허용응력을 증대시켜 검토해왔지만, 이 조항부터 계수 조정했으니 그러지 마라고 되어 있는데요.
    그렇다면, 위 내용에서 장기허용지내력은 극한지내력/3, 단기는 극한지내력/2 적용하라는 내용은 장,단기 구분없이 일괄 극한지내력/3 으로 해야하는 것 아닌지요?
    2020.12.04 11:26
  • 프로필사진 BMTARS 지반은 건축구조물이 아니기 때문에 KBC2016. 0301.5 하중조합 기준 첫단어인 "(1) 건축구조물은..."으로 정의한 범위에 속하지 아니하는 것으로 보입니다.
    건축물인 철근콘크리트 기초에서 허용응력설계법의 하중조합을 고려하는 경우는 침하(변위) 등에 대한 사용성 설계에서만 사용하고 이 침하량 산정시에는 동기준 0405.1.(2)대로 장기하중에 대한 SEIVICED LOAD COMBINATION를 통상 적용합니다.
    기초판두께와 배근을 위한 안전성 설계시에는 기초 상부 건축구조물은 계수하중이 적용되는 하중조합을 사용함은 당연하고, 여기에 반응하는 지반반력에 대하여 지내력에서 단기하중에 대하여 장기하중의 1.5배를 적용하는 것은 이 허용지내력이 앞서 설명드린 것과 같이 건축구조물 자체는 아니며, 사건발생 확률에 대한 경제적 부담 및 순간 하중에 대한 지반의 반응특성 등을 고려하여 감안된 것으로 사료됩니다. 무엇보다 '건축구조기준'은 고시이고 '건축구조기준등에관한규칙'은 훈령이고, 일반적으로 중요도 순서로서 법-시행령-시행규칙-훈령(규칙)-고시(기준) 등에서 훈령이 고시의 상위라는 통념에서도 '건축구조기준등에관한규칙' 별표8에서의 내용이 삭제되거나 변경되지 않는다면 본 게시내용이 유효할 것으로 사료됩니다.
    2020.12.04 13:25 신고
  • 프로필사진 대농 답변 감사합니다.
    우선, 건축물의 구조기준 등에 관한 규칙에서 별표8에 장기, 단기 구분은 나오지만, 아시다시피 이것은 지반조사 및 하중시험에 의하지 아니할 경우 추정할 수 있는 값으로 제시된 것이지 지진, 풍하중 등의 허용지내력을 단기하중으로 보고 저감하는 내용은 아니므로 관계는 있으나 별건인 것 같습니다.
    헌데, KBC2009 에서 KBC2016으로 바뀌면서 장기, 단기 하중 구분 언급이 사라졌습니다.
    예컨데, 0404.2 지반의 허용지내력 KBC2009에서는 지반의 장기허용지내력으로 표현되고 있으나,
    KBC2016 및 KDS에서는 지반의 허용지내력으로 표현되고 있습니다.

    조금 더 그럼 실무적으로 말씀드려보겠습니다.
    지내력 기초 검토시 상부 건축구조물 GEN의 반력값을 SDS로 가져온 뒤 SDS에서 기초판 등의 추가 모델링 작업 후 하중조합 생성 및 envelope 하여 area reaction 으로 통상 지내력 검토할텐데요.
    이때 SDS에서 하중조합을 생성하면 KBC2009 에서는 모든 하중조합에 자동으로 /1.5 를 합니다.
    그러나 KBC2016 및 KDS 로 하면 변경된 하중조합을 적용하며 /1.5 를 따로하지는 않습니다.
    따라서 마이다스 또한 하중조합에 있어서는 건축구조물과 지반을 분리해서 고려하는 것 같지는 않고,
    구조물기초설계기준 해설(2018) 또한 따로 하중조합을 제시하지 않고 KCI 를 따른다고 하기에, 하중조합에 있어서 상부 건축구조물과 하부 기초를 분리하는 것 같지는 않습니다.
    따라서, KBC2009 으로 지진하중이 포함된 기초를 검토할 때는, 만약 설계(장기)허용지내력이 100 kN/m2 라면, soil support 를 장기로 보고 150 kN/m2 으로 설정하고, 하중조합은 /1.5 를 하지 않고 area reaction 에서의 값도 150 kN/m2 을 한계로 보고 검토하거나,
    하중조합 /1.5 를 하고 area reaction 에서 100 kN/m2 을 한계로 보고 검토하는 것이 맞다고 생각되지만,
    KBC2016 이후부터는 지진하중이 포함된 기초를 검토할 때는, 만약 설계허용지내력이 100 kN/m2 라면, soil support 는 똑같이 100 kN/m2, 하중조합은 KBC2016의 허용응력설계 조합 그대로 두고 100 kN/m2 을 한계로 보고 검토해야하는 것이 맞지 않나요?

    마지막으로 건축구조기술사회 질답에도 관련 내용이 있는 것 같아 링크남깁니다.
    http://ksea.or.kr/page/sub02_02.html?ptype=view&code=QNA&idx=22107
    2020.12.04 14:28
  • 프로필사진 BMTARS 지진하중이 포함된 기초의 소요전단력이나 소요휨강도를 검토할 때는 SDM의 최대하중효과에 따르므로 만약 설계(장기)허용지내력이 100 kN/m2 라면 (ASD에 의하지 아니하므로) soil support는 150 kN/m2 으로 설정하여 두께 및 배근을 설계하고, 처짐이나 변형에는 일상하중(장기하중)의 ASD에 의하므로 soil support 100kN/m2 으로 설정하여 사용성을 검토하는 것도 맞다고 사료됩니다. 답변내용이 부족하거나 오류가 있다고 생각되시면, 한국구조기술사회나 대한건축학회를 통해 더욱 명쾌한 안내를 받으실 수 있다고 기대됩니다. 깊이있는 질문 감사드립니다. 2020.12.05 00:00 신고
  • 프로필사진 김길동 BX 시추주상도 깊이 1m, 2m에서는 N치가 3이고, 3m부터는 N치가 15이상입니다. 단독주택으로 기초는 동결심도 고려해 지표에서 1m 깊이 정도로 계획하고 있습니다. 그럼 N치 3에 대한 허용지내력을 기준으로 해야 한다고 생각하는데, 이때 예상되는 지내력은 몇 톤으로 보면 되나요? 지반조사보고서에서는 사질토의 경우 1.2~2.5톤/㎡이라고 안내하고 있는데, 경험상 차이가 많이 나고 경제적이지 않은 것 같아요. 2021.12.02 12:29
  • 프로필사진 BMTARS 점성토인 경우 N치에 약 1.2톤/㎡, 사질토인 경우 N치에 약 0.8톤/㎡ 정도을 곱하여 예상하기도 하지만, 내용에 설명드린 바와 같이 수세식 보링회전방식으로 실시하는 표준관입시험은 표층부에서 회전보링시 사용하는 물에 의해 교란되었을 가능성이 높습니다. 따라서 해당 건설현장 표층의 토질상태를 고려하여 내용의 규칙에서 정하는 허용지내력을 적용하시고 다만, 착공시 평판재하시험을 실시하여 허용(설계)지내력 이상인지를 확인하여야 한다는 조건을 기재하시는 것을 권합니다. 2021.12.02 12:50 신고
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