외부치장벽돌의 내진설계 안전확인

 

2019년 3월 14일자로 제정된 KDS 41 17 00 「건축물 내진설계기준」에 따르면 내진설계 대상인 건축물인 경우에는 파라펫, 외부치장벽돌, 외부치장마감석재는 내진안전확인이 수행되어야 합니다.

 

국토교통부령 제680호 「건축물의 구조기준 등에 관한 규칙」 제59조(공사단계의 구조안전확인)에 따르면 공사감리자는 건축물의 착공신고 또는 실제 착공일 전까지 구조부재와 관련된 상세시공도면이 적정하게 작성되었는지와 구조계산서 및 구조설계도서에 적합하게 작성되었는지에 대하여 검토하여 확인하여야 합니다.

 

이번에는 외부 치장벽돌의 내진설계에 대한 배경, 적용대상, 검토시점에 대하여 살펴보고, KDS 41 17 00에서 규정된 일반설계와 사양설계의 장단점을 비교하며, 사양설계의 조항들을 소개합니다.

 

---

배경

2017년 포항지진 발생시 ○○대학교, ○○중학교, ○○119안전센터 및 기타 많은 건물들에서 외부치장벽돌(적벽돌)들이 탈락하고 추락하였습니다.

 

이때 뉴스들을 다시 본다면 필로티건물 기둥들이 파괴된 모습을 보는 것도 충격이었지만, 등골이 서늘하도록 가장 충격적인 것은 장면이라면 아마도 누구라도 건물 밖으로 대피하는 많은 학생들 옆으로 수많은 벽돌들이 쏟아지는 모습이었을 것입니다. 정말 다행스러운 것은 이로인해 큰 상해나 사망이 없었다는 것입니다.

앞으로 이와 같은 지진, 이보다 더한 지진이 없으리라는 보장은 없기에 우리 안전을 스스로 확보해서 앞으로 닥칠 위기에 대응해야 한다는 공감대가 높아졌지요. 

 

이를 계기로 '지진 발생 시 전도 및 탈락 등으로 인명 안전에 위협을 줄 수 있는 비구조재의 내진설계 의무사항을 법령에서 규정하고, 내진설계 이행확인 절차 등도 마련'을 개선방안으로 정하였습니다.

2019년 3월 14일자 KDS 41 17 「건축물 내진설계기준」에서 외부치장벽돌 및 기타 비구조요소들에 대해서도 내진설계를 하도록 의무화 하였습니다.

 

---

적용대상

치장벽돌도 이제는 내진설계 대상이 되는 건축물에 설치·부착되는 경우에 내진이 적용되어야 합니다.

 

 

---

검토시점

건축설계 초반에 진행하는 구조(설계)계산 시점에서 비구조요소는 내진설계를 하지 않습니다.

다만 해당 건축물의 비구조요소가 내진대상인지 해당여부만 「구조안전 및 내진설계 확인서」에 기재됩니다.

전문공종 시공업체가 선정되면 해당 시공업체가 시공상세도를 작성하는 공사단계에서 건축구조기술사에게 검토를 의뢰하여 그 안전여부확인에 대한 서류를 감리자에게 제출하고 시공계획을 승인받아야 합니다.

 

 

---

일반설계와 사양설계 비교

외부치장벽돌의 내진안전을 확보하는 방법에는 두가지가 있습니다.

하나는 건축구조기술사에게 의뢰하여 「일반설계」로서 검토하는 방법이고,

다른 하나는 정부에서 제시한 「사양설계」대로 시공하는 방법입니다.

여기서 설계란 용어의 의미는 시공계획단계에서의 Shop Drawing 작업/제출을 의미합니다.

둘 중 하나의 방법을 택하여 진행하면 됩니다.

 

구분	일반설계	사양설계
근거	합리적인 구조계산에 근거	11개 조항의 규정된 방식에 근거
절차	현장여건 고려한 Shop Drawing 작업 ↓ 건축구조기술사에게 검토 및 안전확인 의뢰 ↓ S/D, 검토서, 안전확인서를 감리에 제출	규정된 방식에 따른 Shop Drawing 작업 ↓ S/D를 감리에 제출
장점	건물과 조적벽체의 특성에 따라 연결철물 개당 치장벽돌벽체 요구면적이 사양설계보다 커서 경제성과 시공성이 향상됨	조적벽체 면적이 많지 않다면 건축구조기술사에게 안전확인 검토의뢰에 따른 시간과 비용을 절약할 수 있음
단점	안전확인 의뢰에 따른 시간과 비용이 발생	연결철물 개당 치장벽돌벽체 설치면적이 너무 작아서 시공경제성과 시공능률성이 낮음. [사양설계(2)항에 따르면, 기본적으로 치장벽돌벽체 0.25㎡당 1개 이상의 앵커를 설치해야하며, 건물이 내진설계범주D로 내진설계된 경우에는 0.75배를 적용하여 0.1875㎡당 1개 이상 앵커를 설치해야 함]

※ 경제성 측면에서의 비교예 : 조적벽체 시공면적이 500㎡라고 가정하고,

   건축구조기술사가 연결철물 배치간격에 대하여 수평 600mm, 수직 600mm에서 안전하다고 했을 때,

   「일반설계」 검토를 통해 약 1,389개 정도의 앵커세트 시공이 필요함.

    그러나 「사양설계」를 따를 경우, 내진설계범주 C로 내진설계된 건물에서는 2,000개의 앵커세트 시공이 필요하고,

                                              내진설계범주 D로 내진설계된 건물이라면 2,667개의 앵커세트 시공이 필요함.

 

---

사양설계

외부치장벽돌의 시공은 외부치장마감석재와 달리 사용되는 고정철물(앵커)이나 벽돌규격 등에 대한 경우의 수가 지극히 많지는 않습니다.

따라서 소규모 시공현장까지 건건마다 「일반설계」 방법으로 건축구조기술사에게 구조안전확인을 받는 것은 비경제적일 수도 있습니다. 벽돌량이 많은 경우라면 연결철물의 적절한 배치간격을 정하여 검토하는 「일반설계」방법이 경제성과 시공성에서 상당히 유리하겠지만, 그렇지 않은 소규모 현장에 대해서는 일괄적으로 「사양설계」(11개항목)로서 명기된 내용대로 시공하면 별도의 구조계산을 하지 않아도 되도록 배려하고 있습니다.

「일반설계」 방법이 아닌 경우에는 필히 「사양설계」대로 시공하여야 하고, 이에 대해 감리자의 사전승인과 시공확인을 받아야 합니다. 

감리자는 설계도서상에 별다른 명기가 없는 경우에 시공업체 또는 전문공종(조적)업체가 제출하는 시공계획서가 사양설계대로 되어있는지 확인하여 기준에 따라 시공되도록 지도하여야 합니다.

만약 시공사가 사양설계와 다르게 시공하고자 하는 경우에는 KDS 41 17 00의 18.3.9.1에 따라 감리자는 시공사에게 건축구조기술사에게 구조계산 또는 실험을 의뢰하도록 하고, 이에대한 안전확인서를 제출하게 함으로써 시공을 승인할 수도 있습니다.   

 

KDS 41 17 「건축물 내진설계기준」 18.3.9.1.2 "앵커지지 치장벽돌벽체의 사양설계"는 아래와 같습니다.

해당 원문은 '국가건설기준센터'에서 열람 및 다운로드할 수 있습니다.

18.3.9.1.2 앵커지지 치장벽돌벽체의 사양설계 (1) 조적개체의 기준치수 두께는 67mm 이상 100mm 이하이어야 하며, 지지구조체는 치장벽돌벽체 두께 이상의 두께를 가진 철근콘크리트벽체 또는 보강조적벽체여야 한다. 사양설계에 따른 앵커는 주름이 잡힌 철판형 앵커, 주름이 없는 철판형 앵커, 철선 앵커, 줄눈보강근과 일체화된 앵커, 조정식 앵커로 구분된다. 치장벽돌벽체 내부면에서 지지구조체면까지의 거리는 120 mm이하여야 하며, 줄눈보강근과 일체화된 앵커나 조정식 앵커를 사용하는 경우 각각 (10)과 (11)의 120mm 초과에 대한 요구사항 만족 시 170 mm 이하를 적용할 수 있다. 앵커의 지지구조체 정착부는 실험에 의해 검증된 뽑힘강도 1 kN 이상의 정착상세를 적용하여야 한다. (2) 기본적으로 치장벽돌벽체 0.25㎡ 당 1개 이상의 앵커를 설치하여야 한다. 단, 주름이 없는 철판형 앵커, 직경 4.8mm 이상의 철선을 사용한 철선 앵커, 직경 4.8mm 이상의 보강근을 사용한 줄눈보강근과 일체화된 앵커는 0.34㎡ 당 1개 이상의 앵커를 설치할 수 있다. 내진설계범주 D에 해당하는 경우 이 면적제한은 0.75배를 적용하여야 한다. (3) 앵커의 수평 간격은 800mm 이하, 수직 간격은 600mm 이하를 만족시켜야 한다. (4) 치장벽돌벽체에 어느 한 방향으로라도 400mm를 초과하는 크기를 가진 개구부가 있는 경우 개구부로부터 300mm 이내의 구간에 900mm 이내의 간격으로 추가 앵커를 설치하여야 한다. (5) 가로줄눈의 두께는 가로줄눈에 설치되는 앵커 또는 줄눈 보강근 두께의 두배 이상이어야 한다. (6) 치장벽돌벽체를 쌓을 때 조적개체 수평방향 길이의 4분의 1 미만으로 포개지는 조적개체 쌓기가 적용된 경우에는 가로줄눈 방향으로 직경 3.7mm 이상의 철선이 수직 간격 450mm 이내로 설치되어야 한다. (7) 주름이 잡힌 철판형 앵커는 폭 20mm 이상, 두께 0.8mm 이상, 주름 부분의 고점간 또는 저점간의 거리는 7.5mm 이상 13mm 이내, 주름 부분의 고점과 저점의 높이 차는 1.5mm 이상 2.5mm 이내여야 한다. 앵커는 모르타르 줄눈 또는 그라우트 구간에 40mm 이상 묻혀야 하며, 15mm 이상 외부 방향으로 모르타르 줄눈 또는 그라우트 구간이 확보되어야 한다. (8) 주름이 없는 철판형 앵커는 폭 20mm 이상, 두께 1.5mm 이상이어야 한다. 앵커는 모르타르 줄눈 또는 그라우트 구간에 40mm 이상 묻혀야 하며, 15mm 이상 외부 방향으로 모르타르 줄눈 또는 그라우트 구간이 확보되어야 한다. 모르타르 줄눈에서의 정착 파괴를 억제하기 위해 모르타르 줄눈에 묻힌 구간에서는 직경 3.7mm 이상의 철선이 부착되어야 하며, 철선은 앵커 좌우로 각각 50mm 이상씩 돌출되어야 한다. (9) 철선 앵커는 직경이 3.7mm 이상이어야 하며, 모르타르 줄눈 또는 그라우트 구간에 위치하는 구부러진 부분이 50mm 이상이어야 한다. 치장벽돌벽체와 지지구조체 사이에서 철선 앵커의 접힘은 허용되지 않는다. 철선 앵커는 모르타르 줄눈 또는 그라우트 구간에 40mm 이상 묻혀야 하며, 15mm 이상 외부 방향으로 모르타르 줄눈 또는 그라우트 구간이 확보되어야 한다. (10) 줄눈보강근과 일체화된 앵커는 사다리형을 사용하여야 하며, 보강근의 직경은 3.7mm 이상이어야 한다. 치장벽돌벽체의 내부면과 이에 인접한 지지구조체면과의 거리가 120mm를 초과하는 경우에는 4.8mm 이상의 직경을 가진 보강근을 적용하여야 한다. 줄눈보강근의 교차근은 중심 간격이 400mm 이하여야 하며, 주근에 용접되어야 한다. 교차근에서의 접힘은 허용되지 않으며, 주근은 외부방향으로 15mm 이상의 모르타르 줄눈이 확보되어야 한다. (11) 조정식 앵커는 그 형태에 따라 철판형 부분, 철선 부분, 그리고 줄눈 보강근 부분을 가질 수 있다. 조정식 앵커의 각 부분은 (7), (8), (9) 및 (10)에 기술된 해당 부분의 요구사항을 만족하여야 하며, 연결부 틈새간격은 1.6mm 이하여야 한다. 다리걸침형 앵커의 경우 걸치는 철선 부분은 4.8mm 이상의 직경을 가져야 하며, 연결부에서의 이격거리는 30mm 이하, 그리고 치장벽돌벽체 내부면으로부터 연결부까지의 거리는 50mm 이하여야 한다. 조정식 앵커에서 치장벽돌벽체의 내부면과 이에 인접한 지지 구조체면과의 거리가 120mm를 초과하는 경우에는 철선 부분이 4.8mm 이상의 직경을 가진 철선 2개 이상 또는 동등 수준 이상의 강도와 강성을 가진 상세로 이루어져야 한다.

 

---

기타

현재 대부분 치장벽돌 시공은 건물의 단열성능을 위해 콘크리트 벽체와 조적사이 단열재를 두기 때문에 앵커지지형으로 시공됩니다.

그러나 내단열로 계획되고 치장벽돌이 콘크리트 벽체면에 접착되는 경우도 더러 있는데, 이 경우에도 위의 경우와 마찬가지로 KDS 41 17 「건축물 내진설계기준」 18.3.9.2.2 "접착식 치장벽돌벽체의 사양설계"에 따라 시공되어야 할 것입니다.

18.3.9.2.2 접착식 치장벽돌벽체의 사양설계 (1) 조적개체의 기준치수 두께는 67mm 이하, 중량은 0.73kN/㎡ 이하, 지지구조체는 치장벽돌벽체 두께 이상의 두께를 가진 철근콘크리트벽체 또는 보강조적벽체이어야 한다. (2) 치장벽돌벽체는 지지구조체에 전단강도 345kPa 이상인 접착제를 적용하여 접착하거나, 압축강도 12.5MPa 이상, 두께 9.5mm 이상 32mm 이하인 모르타르로 접착하여야 한다. 접착제나 모르타르는 치장벽돌벽체와 지지구조체 사이에 밀실하게 채워져야 한다. 모르타르를 적용할 경우 조적개체 설치 시 마지막에는 두드려서 약간의 압력을 가하여야 하며, 줄눈은 오목줄눈을 사용하여 모르타르가 압력을 받게 눌러져야 한다.

.  끝.

---

문의하실 곳 : 코어건축구조기술사사무소

---

비구조요소 등 관련 블로그들을 링크합니다.

 

비구조요소 내진설계 대상과 방법

외부치장마감석재의 내진설계 안전확인

건식석재(외부치장마감석재) 공사시 감리자 필수확인사항

외장석재(건식) 내진설계 절차

치장벽돌 내진설계 결과비교

목조주택 외부치장벽돌 시공 내진설계 안전확인

물탱크 내진설계 안전확인이 필수?

내진설계(안전확인)된 물탱크 올바른 시공

콘크리트 물탱크 내진설계 개념

여기저기 철재난간 안전할까?

유리난간 구조안전

비구조요소 "매달린 천장" T바형 내진설계 안전확인 사례

비구조요소 "매달린 천장" M바형 내진설계 안전확인 사례

블록벽체 구조안전확인

석공사 건식석재 시공·감리시 주의사항(에폭시)

---