건축물 설계시 필요한 지반조사

건축설계시 지반조사의 필요성, 시추간격, 시추규격, 예외사항, 적정시기 등을 소개합니다.

지반조사를 발주/견적 의뢰하는 건축사사무소에 도움이 되길 바랍니다.

 

의무사항은 KDS 11 10 10 「지반조사」 기준내용으로 소개합니다.

기준은 국가건설기준센터에서 열람/다운로드가 가능합니다.

 

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필요성

① 건축물 안정성 확보 

연약한 지반인 경우에는 건축물의 사용하중(고정하중+활하중)에 의해 지반이 심하게 침하될 수 있고,

지반이 침하가 과도하면 건축물 안정성에 위협으로 되돌려 받게 됩니다.

시추조사를 통해 심층부까지 토질분포와 저항능력을 확인하면 압밀침하 가능성을 예상할 수 있고,

건축물의 안정성을 위하여 지내력기초 또는 말뚝기초 등 기초설계 형식을 결정할 수 있습니다.

 

② 내진설계 기초자료 제공

지진이 발생하면 진원지로부터 사방으로 탄성에너지가 지반의 단단한 매질을 통해 퍼져 나갑니다.

단단한 지반에서는 흙 입자들의 진동 증폭이 작아 에너지가 적게 소산되므로 

지반가속도의 감쇠가 적어서 멀리까지 진동이 전달되고

건물의 흔들림은 비교적 적지만 원거리 건물까지 흔들림을 감지할 수 있게 됩니다. 

느슨한 지반에서는 흙 입자들의 진동 증폭이 커서 에너지가 크게 소산되므로 

지반가속도의 감쇠가 커 멀리까지 진동이 전달되지 않고

건물의 흔들림은 상당히 크며 대신에 원거리 건물에서는 흔들림을 잘 느끼지 못합니다.

즉, 건설위치에서 지반의 단단함 또는 느슨함 정도를 파악하여 지반종류를 결정하고,

건설현장 지반의 진동증폭계수를 산정하여 건축물에 작용하는 지진하중을 산정할 수 있으므로,

건실한 내진설계를 위하여 반드시 필요합니다.

 

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시추간격

건축설계시 요구되는 시추간격은 KDS 11 10 10 「지반조사」기준 표2.1-1과 표2.1-2에 따라,

기본설계시 구조물 규모에 따라 50~100m 간격마다,

실시설계시 구조물 규모에 따라 30~50m 간격마다 실시하도록 되어 있습니다.

 

또한

 

KDS 41 17 00 「건축물 내진설계기준」 4.1.2에서는

① 대규모 건물, ② 경사지에 건설되는 건물, ③ 토사지반 분포가 일정하지 않은 지반에 건설되는 건물은 

최소한 3곳 이상을 선정하여 지반조사를 수행하도록 되어 있습니다.

 

건축사사무소에서 건축구조기술사사무실에 구조설계를 의뢰할 때는 통상 실시설계를 앞둔 경우가 대부분이므로

최대 50m 간격 이내마다 실시하는 것을 권장합니다.

건물 평면에서 장변길이가 30m이내인 작은 경우에는 1공만으로도 충분할 수 있으나,

경사지이거나, 토질분포/암반깊이 변화가 심할 것으로 우려되는 경우,

건물 규모가 크거나, 중요도가 높은 경우,

건물의 구조형식이 복잡하거나, 건물의 하중분포가 변화가 심한 경우 등에는 추가 시추를 권장합니다.

 

또한 건물 범위를 외에 절토 범위가 큰 경우에도

KDS 11 10 10 「지반조사」기준 표2.1-1과 표2.1-2에서 깍기 비탈면 항목을 참고하여 시추하여야

추후 토공사시 예상 못한 암반출현시 공사비증가에 대한 분쟁에서 기준대로 실시하였다는 명분을 가질 수 있습니다.

 

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시추규격

본조사시 요구되는 시추종류는 KDS 11 10 10 「지반조사」기준 2.1.2.(3)에 따라 

NX규격 이중 코어베럴이나 NX에 상응하는 규격을 사용하도록 되어 있습니다.

 

시추규격의 종류

NX 또는 BX와 같은 기호에서 앞 기호는 시추공 직경을, 뒷 기호는 케이싱 종류를 뜻합니다. 

앞 기호	직경(mm)
R	25
E	40
A	550
B	65
N	75
K	90
H	100
P	125
S	150
U	175
Z	200

뒷 기호	특성
X	flush coupled casing
W	flush joint casing

 

NX와 BX 비교

시추규격에서 가장 많이 사용되는 NX와 BX에 대하여 비교해 봅니다.

구분	NX	BX
주용도	지반의 공학특성 파악이 가능한 기준 규격	암반층 표면깊이 확인
시추깊이	깊은 암반층까지 굴진	연암반층에서 1.0m까지만 굴진
시험가능항목	① 표준관입시험(SPT) ② 현장투수시험(지하수면깊이측정) ③ 현장수압시험 ④탄성파시험(Up/Down Hole Test 등)	① 표준관입시험(SPT) ② 현장투수시험(지하수면깊이측정)
시추코어 회수율	높음	낮음
SPT N치 신뢰도	높음	낮음
현행 KDS 기준에서 구조설계시 활용도	① 기초형식 결정 ② 연약지반 말뚝선단 적정위치 확인 ③ 내진설계시 지반종류 결정	① 기초형식 결정시 활용가능 ② 연약지반 말뚝선단 적정위치 확인가능 ③ 내진설계시 지반종류 결정에 사용불가

 

NX규격 권장이유

국내기준인 KDS 11 10 10 「지반조사」에서 NX규격 이상을 사용하도록 되어 있습니다.

또한 국제암반역학학회(ISRM)에서도 암질지수(RQD) 신뢰도가 높은 최소 NX규격 이상을 권장합니다.

 

과거에는 시추비용이 저렴하다는 이유로 BX규격을 많이 실시하였습니다.

그런데 이제는 왜 NX로 실시하여야 할까요?

2018년 12월 31일자로 제정된 KDS 17 10 00「내진설계 일반」기준으로 설명합니다.

 

더이상 SPT 평균N치 만으로는 지반종류를 결정할 수 없습니다.

구분	기존 KBC2016	현행 KDS 17 10 00
지반종류	SA, SB, SC, SD, SE	S1, S2, S3, S4, S5, S6
분류기준	① SPT 평균N치 ② 전단파속도 ③ 비배수전단강도	① 기반암깊이 ② 토층평균전단파속도
	상기 ①, ②, ③ 중 택일	상기 ①, ②를 동시에 고려
사용 시추자료	BX 또는 NX	탄성파시험이 가능한 NX만 가능

첫째,

기반암은 전단파속도가 760m/s 이상인 지층으로 정의됩니다.

이 전단파 속도는 풍화암, 연암, 경암 등 지질정보만으로는 결정할 수 없으며,

전단파속도를 구하는 탄성파시험을 실시할 수 있는 NX로만 확인이 가능합니다.

 

둘째,

토층평균전단파속도 Vs,soil을 구할 수 있는 방법 또한 NX 이상의 시추규격으로만 확인이 가능합니다.

 

탄성파시험에 흔하게 사용하는 다운홀테스트는 지표에서 가진기로 충격을 주면

시추공에 삽입된 수진기기 일정 깊이마다 진동을 감지라는 시간차를 감지하여

기록계에서 속도를 환산하는 시험방식입니다.

BX는 시추공 직경이 협소하여 수진기를 삽입할 수 없고, NX 이상 시추규격에서만 가능합니다.

 

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지반조사 예외조건

2018년 12월 30일자에 개정시행된 「건축법 시행규칙」 별표4의 2에 의하면,

착공신고에 필요한 설계도서로서 지반조사보고서를 필히 첨부하도록 개정 되었습니다.

 

구조설계를 위한 지반자료로서 지반조사보고서는 첨부하지 않아도 되는 예외조건이 있는데,

살펴보면 다음과 같습니다.

예외조건	참고사항
① 주변 건축물의 지반조사결과 적용시.	이 주변의 범위가 모호하나, KDS 11 10 10을 참조하면 건물 중심 또는 반대측 모서리 위치에서 직선거리 50m 이내에 지반조사결과가 있는 경우로 해석할 수도 있지만, 중요한 것은 인허가권자의 인정여부임.
② 소규모건축물로 지반을 최저등급으로 가정시.	※ 소규모건축물(건축물의 구조기준 등에 관한 규칙 제3조)이란, 2층 이하이면서 연면적 500㎡ 미만으로서 건축법시행령 제32조제2항제3호부터 제8호까지에 하나도 해당하지 않는 경우의 건축물. ※ 최저등급 가정 : 건축구조기술사 판단에 따라 S4 또는 S5 중 택일.
③ 지반조사가 불가능함을 인허가권자가 인정시.	개·재축시 철거되지 않은 기존건물이 있고 조사가 가능한 공터가 없거나, 해당필지 전부가 수면지역 또는 지뢰지역 등 현실적으로 지반조사가 불가능한 경우로 한정된다고 사료됨.

 

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지반조사의 적정시기

상기 예외조건에 해당하는 경우가 아니라면, 건축사사무소는 건축구조기술사사무소에 구조설계를 의뢰할 때,

지반조사보고서를 제공하는 것이 가장 적정합니다.

 

착공신고시 지반조사보고서를 첨부하지 않는 것은 이를 위임수행하는 건축사의 책임이고,

내진설계를 하는 건축구조기술사는 지반조사보고서 등의 자료가 충분하지 않은 경우에

KDS 41 17 00「건축물 내진설계기준」 4.1.1.(3)조항을 근거로 기술자 판단에 따라 

지반종류를 S₄ 또는 S₅로 가정하여 적용할 수 있습니다.

 

지반이 연약할수록, 즉 지반종류의 숫자가 클수록 지반증폭계수도 커지면서 지진하중이 커집니다.

지반종류를 불리하게 가정할수록 지진에 대한 안전도는 더욱 높아지지만,

법이 정한 적정 가이드라인 이상으로 지나치게 안전할 때, 반대급부적으로 공사비증가가 필연적으로 수반되므로,

건축주에게는 경제적 부담이 커지게 됩니다.

 

내진설계를 포함한 구조설계를 인허가시에 첨부서류로만 여기고,

추후 어쩔 수 없이 착공전에 지반조사를 실시하여

가정보다 더욱 불리한 연약지반인 경우로 확인된다면,

건축사는 건축구조기술사에게 구조변경검토를 요청하여야 하는데,

이 경우 상당한 시일과 변경비용이 발생하게 됩니다.

또한,

가정보다 상당히 유리한 연약지반인 경우로 확인된다면,

건축사는 시공의 경제성을 위해서라도 건축구조기술사에게 구조변경검토를 요청하여야 하는데,

이 경우에도 상당한 시일과 변경비용이 발생하게 됩니다.

 

어차피 지반조사를 법으로 정하여 실시해야 하는 조건이라면,

건축주의 경제적 부담을 줄이고, 변경 구조설계에 대한 추가 비용지출을 예방하기 위해서라도

건축사는 구조설계 의뢰시 건축구조기술사에게 지반조사보고서를 제공하는 것이 가장 적정합니다.

 

.  끝  .

 

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- 주요공지 - '19년 3월 14일자, 건축물 내진설계기준(KDS 41 17 00) 제정에 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

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