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2021년 2월 18일에 콘크리트구조 내구성 설계기준 KDS 14 20 40이 개정되었습니다.

많이 강화되었습니다.

과거 개정 전에는 보통의 철근방식으로 수분에 노출되어도 외부 염화물에 노출되지 않는 콘크리트의 최소설계압축강도는 21MPa였고 이는 내진설계에서 요구하는 콘크리트 최소설계압축강도와 같았습니다. 통상 단순한 중소규모의 콘크리트구조에서 콘크리트 설계압축강도 24MPa를 많이 사용하였었고, 고층이거나 특수한 경우에는 부재 내하력에 필요한 만큼 더 강한 콘크리트 설계압축강도가 적용되어 왔습니다. 그러나 이번에 개정된 기준에서는 부재 내하력과 관련된 안전성과는 별도로 내구성에서 요구하는 콘크리트 설계압축강도가 높아졌습니다.

탄산화(노출범주 EC)에서 EC1부터 EC4까지 4개 등급으로 세부적으로 나누고 각각이 요구하는 콘크리트 최소설계압축강도도 과거보다 높아졌습니다.

이 내용 중 특히 비를 맞는 콘크리트 외벽, 난간 등은 건습이 반복되는 콘크리트로 매우 높은 탄산화 위험에 노출되는 경우로서 EC4 등급으로서 콘크리트 최소설계압축강도는 30MPa로 설계되어야 한다고 되어있고, 방수 처리되어 표면에 직접 비를 맞지 않는 경우는 EC3 등급으로서 콘크리트 최소설계압축강도는 27MPa로 설계되어야 한다고 되어있습니다.

이에 대하여 문답형식으로 기준 내용과 영향, 대책 등에 대하여 풀어보겠습니다.

 

Q 01. 변경된 내구성 설계의 취지는?

A 01. 우리나라 주택의 평균수명은 27년으로 일본 54년, 미국 72년, 독일 121년, 영국 128년 보다 현저히 낮습니다. [공동주택 생애주기에 따른 중장기 관리전략연구, 국토교통부 연구용역보고서, 2013] 우리나라는 해양, 산악, 계절변화 등 지형적, 기후적 영향으로 건설구조물에 미치는 노출조건이 다양해서 각 환경성능에 맞는 내구성 설계를 통하여 건설구조물의 수명을 늘려 자원낭비와 환경부담을 줄이고 보다 높은 안전성을 확보하여 국민의 안전과 재산을 보호하는 것이 개정의 취지입니다.

 

Q 02. 의무적용 대상은?

A 02. 철근콘크리트 및 프리스트레스트콘크리트 구조물이라면 모두 해당합니다.

 

Q 03. 콘크리트 설계압축강도를 꼭 27MPa 또는 30MPa를 사용해야 하는지?

A 03. 콘크리트 설계압축강도는 KDS 14 20 40 : 2021, 표 4.1-3 노출등급에 따른 최소 설계기준압축강도(내구성기준압축강도)에서 규정하는 값 이상이어야 합니다.

다만, 별도의 내구성 설계(내구성 평가)를 통하여 입증된 경우 등에는 이 값보다 낮은 강도로 적용이 가능합니다.

〈출처 : 국가건설기준센터 KDS 14 20 40 : 2021, 표 4.1-3 노출등급에 따른 최소 설계기준압축강도〉

Q 04. 건축구조기술사가 수행한 구조계산서에는 콘크리트 설계압축강도를 24MPa로 되어 있는데, 이대로 설계도면에 적용하고 시공하면 되는지?

A 04. 건축구조기술사에게 내구성 평가를 포함하여 구조계산을 의뢰한 경우이고, 구조계산서 상에 내구성 평가를 수행한 내용이 있고, 그 결과가 24MPa로 가능하다는 내용이 있다면 이를 적용하면 될 것입니다.

그러나 발주자나 건축사가 요구성능을 제시하지 않고 내구성 평가를 포함하여 의뢰한 경우가 아닌 경우가 대부분인데, 이 경우라면 그 구조계산서는 건축법 제48조(구조내력 등)과 건축법시행령 제32조(구조 안전의 확인)에 따라 하중에 대한 안전성에 대해서만 진행한 결과로 보면 될 것입니다.

이때는 안전성 겸토결과(구조계산서)의 콘크리트 설계압축강도가 노출등급별 내구성기준압축강도보다 낮으면 전체 설계를 총괄하는 건축사의 권한으로 콘크리트 설계압축강도를 높게 정하여 도면에 표기하면 될 것입니다. 아니면 경제적인 설계를 위해서 별도로 내구성 평가를 의뢰하고 그 결과에 따라 안전성에서 요구하는 콘크리트 설계압축강도로 맞출 수도 있습니다.

〈출처 : 한국콘크리트학회, 콘크리트 내구성 설계기준 개정안내서, 2021〉

 

Q 05. 내구성 설계(평가)는 건축구조기술사의 용역범위인가?

A 05. 상기 한국콘크리트학회의 콘크리트 강도의 종류와 결정에 관한 프로세스를 보면 하중검토에 대한 구조계산에서의 설계기준압축강도(fck)와 내구성요구조건의 내구성기준압축강도(fcd)는 구분되어 있고 이 값들 중 최대 값인 품질기준강도(fcq)를 설계기준압축강도로 정하도록 설명하고 있습니다.

위 A 04의 답변내용을 좀 더 보충해서 발주자 또는 건축사가 건축구조기술사에게 주문하는 상황에 따라 4가지로 설명드리면,

① 내구성 설계(평가)를 포함하여 구조계산서에 명시하도록 주문한 경우에는 구조계산서에 명시된 내용을 따르면 됩니다.

내구성 설계(평가)를 포함하여 주문하지 않았지만, 구조안전을 위해 계산된 구조계산서 상에 기재된 모든 부재의 콘크리트 설계압축강도가 내구성기준압축강도(해안가 또는 황산염이 발생하는 공장이 아니라면 보통 30MPa, 여기에 더하여 콘크리트가 노출되는 부위가 없는 경우에는 27MPa) 이상인 경우, 구조계산서에 따르면 됩니다.

 내구성 설계(평가)를 포함하여 주문하지 않았고, 구조계산서 상에 기재된 어느 하나의 부재라도 콘크리트 설계압축강도가 내구성기준압축강도 미만이고, 건축사가 별도의 내구성 설계(평가)를 의뢰할 필요가 없다고 판단하면, 모든 부재의 콘크리트 설계압축강도를 내구성기준압축강도로 높여 건축사가 작성하는 도면 및 시방서 등 설계도서에 명시하면 됩니다. 

내구성 설계(평가)를 포함하여 주문하지 않았고, 구조계산서 상에 기재된 어느 하나의 부재라도 콘크리트 설계압축강도가 내구성기준압축강도 미만이고, 단순히 내구성기준압축강도로 적용하기에는 전체 공사비 증가에 부담이 크다고 판단한다면, 건축사는 별도의 내구성 설계(평가)를 건축구조기술사에게 의뢰하여 그 결과가 요구하는 내구성기준압축강도를 적용하면 됩니다. 이때 일반적으로 내구성기준압축강도는 안전성(구조계산서)에서 요구하는 콘크리트 설계압축강도 값과 같거나 이보다 다소 높을 수 있습니다.

 

Q 06. 내구성 설계(평가) 실시여부가 공사비 증감에 미치는 영향은?

A 06. 지역마다 레미콘 단가가 다르고, 현장마다 계약내역서상 원가계산요율이 다를 수 있지만, 도심형생활주택(원룸·다가구) 지상4층에 연면적 약 500㎡, 레미콘 물량이 650㎥라고 가정하고, '21년 후반기 조달청 레미콘 서울지역 단가가 25-24-150 규격은 69,300원/㎥, 25-27-150 규격은 72,400원/㎥, 25-30-150 규격은 76,400원/㎥를 적용했을 때를 기준으로 대략 산정해 보겠습니다.

내구성 설계(평가)를 실시하지 않고 내구성기준압축강도 30MPa를 적용하는 경우와 내구성 설계(평가)를 실시하여 내구성기준압축강도가 구조계산의 설계기준압축강도 24MPa로 적용하여도 문제가 없다는 결과를 받은 경우로 비교하면 단가 차이에 의한 전체 재료비 증감은 7,100원/㎥×650㎥=4,615,000원(증가)이고, 경비와 원가계산상 일반관리비, 보험료, 이윤 등의 요율 적용에 따른 추가 증가는 콘크리트를 관급자재로 하거나 사급자재로 하는지에 따라 달라집니다. 건물 규모가 클수록 이 격차는 더 벌어집니다.

 

Q 07. 내구성 설계(평가) 결과로 공사내용이 변경될 수도 있을까?

A 07. 내구성 설계(평가)는 목표내구수명, 구조물 주변환경, 콘크리트 피복두께, 외피조건, 물-결합재비 등을 고려합니다.

목표내구수명은 내구1등급(특별히 높은 내구성이 요구되는 구조물, 100년), 내구2등급(높은 내구성이 요구되는 구조물, 65년), 내구3등급(비교적 낮은 내구성이 요구되는 구조물, 30년) 등 세가지로 구분되며, 건축주(발주처)와 관련규정에 따라 정할 수 있도록 되어 있습니다. 일반적으로는 건물중요도[특]인 경우는 내구1등급, 건물중요도[1] 또는 [2]인 경우는 내구2등급, 건물중요도[3]은 내구3등급으로 보는 것이 적절하다고 사료됩니다. 

콘크리트 피복두께는 가급적 두껍게 하는 것이 내구성에서 효과가 좋습니다. 그러나 이미 결정된 부재규격에서 구조계산으로 고려한 피복두께보다 두껍게 하도록 제안한다면 부재내력이 크게 감소하여 안전성에 문제가 생기므로 구조계산을 전부 다시해야하는 부담이 발생하므로 피복두께 변경을 요구하는 경우는 가급적 피하는 것이 상식입니다.

외피 마감재는 조건에 따라 탄산화 속도에 영향을 줍니다. 이에 대해서는 기준에서 친절하게 안내하고 있지 않지만 국내외 논문들을 바탕으로 영향을 예측하여 보다 실제적인 결과를 도출할 수 있습니다.

물-결합재비가 낮을 수록 탄산화 속도를 늦춰 내구성에 더욱 유리합니다. 국가표준시방에서 인정하는 최대 물-결합재비는 60%이하이고, 특별히 유동화제를 사용하지 않고도 배합설계에서 50% 초중반까지는 가능하지만, 더 낮은 물-결합재비를 이루기 위해서는 유동화제가 거의 필수적입니다. 이 경우에도 레미콘 단가가 상승하게 됩니다.

내구성 설계(평가)에 따라 콘크리트 피복두께 변경을 요구하는 경우는 흔치 않고 특별한 경우에나 가능하며, 외피 마감재의 설계내용의 변경을 제시하거나, 물-결합재비에 대한 시공내용의 조건을 제시하는 것이 가능합니다.

 

Q 08. 내구성 설계(평가)는 무엇을 어떻게 하는 것인지?

A 08. ① 구조 계산 단계 : 통상 내구성은 고려하지 않고 구조부재와 전체 골조의 안전성을 검토합니다.

        ② 내구성 설계 단계 : 통상 발주자(건축주)와 설계자(건축사)가 내구성 기준에서 정하는 콘크리트 최소강도기준을 따를 것인지, 내구성 평가를 수행하여 면밀히 검토하여 경제성을 추구할 것인지를 결정합니다.

        내구성 평가 단계 : 평가결과가 공사내용(강도, 피복두께, 마감재 등)의 변경을 요구할 수 있는 가능성을 무시할 수 없으므로 공사 착공단계 직전까지 건축구조기술사에게 별도로 의뢰하여야 하고, 기준과 기타 국내외 연구논문·학술지 등을 바탕으로 검토합니다.

결과물 예시는 링크된 [내구성 설계평가 보고서 샘플 페이지]를 참조하시기 바랍니다.

 

 

콘크리트구조 내구성설계 평가서 샘플

내구성 확보를 위하여 콘크리트 설계기준압축강도는 노출등급에 따라 규정하는 값 이상이라야 한다. 규정하는 값은 일반적으로 27MPa 또는 30MPa 이상이다. 다만, 아래와 같이 구조계산서와는 별

bmtars.tistory.com

 

.  끝.

 

 

 

 

 

댓글
  • 프로필사진 송아키텍트 이 내구성 기준 때문에 지금 여기저기 난리입니다.
    현장에선 감리가 평가서 내라고 난리고, 설계에선 심의위원들도 이걸로 아주 난립니다.
    심의에서 지적받아 돈주고 의뢰하고 싶어도 거래처들 모두 못하겠다고 해서 난감했는데, 덕분에 해결할 수 있었어요.
    감사합니다~.
    2021.08.11 20:05
  • 프로필사진 황도리절망 제 건물은 24에서 27짜리로 바꿔서 했어요... 콘크리트 바꿔서 900만원 더 든다네요 ㅠㅠ
    평가 할 수 있는데가 없대서 어쩔수 없었고...
    진작 알았으면 좋았을텐데 아...................내 돈ㅠㅠㅠㅠㅠ
    2021.08.12 19:39
  • 프로필사진 ㅎ,.ㅎ 건물수명 늘어나면 나중에 재건축허가는 더 어려워지겠네. 42년 된 은마아파트도 썩었으니까 재건축 허가해달라고 난리던데, 건물수명이 65년이 되면... 2021.08.14 22:25
  • 프로필사진 LCC맨 43년짜리 건물을 65년까지 쓸 수 있게 수명을 연장시키면 효용가치는 1.5배로 늘어난다. 다만 투기꾼들 재미볼 수 있는 기회가 그만큼 줄어들 수는 있겠다. 2021.08.14 23:21
  • 프로필사진 환경청개구리 한국 연간 온실가스 배출량 7억2천7백만톤 중 시멘트와 제철로 발생하는 비중이 33% 2억4천만톤입니다.
    2021.08.14 23:53
  • 프로필사진 설계오늘도야근 건축물이면 대부분이 외부 콘크리트가 비를 직접 맞지 않는데, 그럼 탄산화 EC3이고 콘크리트 강도는 27을 써야된다는 건가요? 2021.08.15 23:40
  • 프로필사진 BMTARS 염해, 동결융해, 황산화에 대한 고려를 제외하고, 탄산화만 고려한다면 기준의 내용상 27MPa 이상이면 적정하다고 사료됩니다. 2021.08.20 01:32 신고
  • 프로필사진 바닷바람 여수 해안가에 카페를 지으려고 합니다. 설계는 끝났고 토공사 직전이예요. 바닷가에서 약 50미터 이내에 있구요 수면에서는 20미터 정도 높이에 약간 경사가 있는 곳입니다. 철근이 염분에 약하다던데 콘크리트가 강하면 녹스는 속도가 느려진다는 건가요? 제 건물 정도 위치라면 내구성평가 없이 지을때는 얼마나 강한 콘크리트를 써야 하나요? 2021.08.20 21:34
  • 프로필사진 BMTARS 내구성평가를 하지 않는 경우에, 해안 근처에 있는 건물은 ES1 등급으로 콘크리트 설계압축강도는 30MPa 이상이어야 합니다. 여기에 추가하여 철근에 대한 콘크리트 피복두께는 특수환경으로서 벽체나 슬래브는 50mm이상, 그외 부재들은 탄산화 EC1~2등급에서 60mm, EC3에서는 70mm, EC4등급에서는 80mm 이상 확보되어야 합니다. 즉, 내구성평가를 하지 않는 경우에는 콘크리트 설계압축강도만 높게 변경하면서 동시에 피복두께도 더 두껍게 해야 합니다. 이때 유의할 것은 슬래브와 벽체와 기초의 두께, 기둥과 보와 크기는 구조계산서(구조도면)의 것을 그대로 하면서 피복만 두껍게 하게 되면 부재내력(안전성)이 감소하여 위험할 수 있습니다. 철근위치를 그대로 하면서 피복만 두껍게 하면 자중이 증가하므로 이또한 하중효과가 증가하여 안전성이 감소합니다. 구조부재가 경제적으로 설계된 경우에는 부재파괴나 건물붕괴의 원인이 될 수 있습니다. 그러므로 내구성 평가를 하지 않는 경우에는 내구성 기준에 의한 콘크리트 강도상향과 철근상세 기준에 의한 피복두께 변경에 대하여 당초 구조계산을 수행한 건축구조기술사사무소에 안전성에 대한 재검토를 의뢰하셔야 합니다. 2021.08.22 03:52 신고
  • 프로필사진 꼬르뷔제를그리며 건축심의에서 조건부동의를 받았습니다.
    내구성평가를 하던가 아니면, 기준에서 요구하는 콘크리트 강도로 높이고 염화칼슘에 노출되는 부위는 피복두께도 기준에 따라 크게 확보하라고 하였습니다.
    이런 경우에는 어떻게 해야 하는지요? 이런 경우는 처음이라서 당황스럽네요.
    2021.08.25 14:03
  • 프로필사진 BMTARS 1. 방법선택 : 내구성평가에 소요되는 용역비용에 대해 견적을 받아 보시고, 콘크리트 강도를 높였을 때 증액되는 공사비와 이에 더하여 피복두께 변경에 대한 구조계산 재실시에 소요되는 비용의 합을 비교하여 발주처(건축주)에게 유리한 방향으로 결정하시면 될 것으로 보입니다.
    2. 피복두께 확보변경 검토 : KDS 14 20 40기준의 표4.1-1의 주4)에 따르면 "차도로부터 수평방향 10m, 수직방향 5m 이내에 있는 모든 콘크리트 노출면은 제빙화학제(염화칼슘)에 직접 노출되는 것으로 간주하여야 한다"고 되어 있으며, KDS 14 20 50기준의 4.3.6(1)항에 따르면 "해수 또는 해수의 물보라, 제빙화학제 등 염화물에 노출되어 철근 또는 긴장재의 부식이 우려되는 환경"에서는 피복두께를 일반적인 경우보다 더 두껍게 하도록 정하였습니다.(예 : 현장치기콘크리트의 경우에서 슬래브나 벽체는 일반환경에서는 20mm이상, 특수환경에서는 50mm이상 등)
    3. 취지 : 내구성평가를 하지 않으면 해당 구조물의 예상내구수명이 목표내구수명 이상이 되는지 알 수 없습니다. 다만 기준에서 정하는 강도와 피복두께를 확보하여 시공하는 경우는 목표내구수명을 초과할 정도로 충분히(때로는 지나치게 많이) 확보될 것으로 기대되는 기준선입니다. 건물마다 주변환경이나 표면마감재의 콘크리트열화 저항기여도를 평가할 필요가 없는 약식 기준선으로 이해하시면 됩니다.
    4. 피복두께 변화관련 : 피복두께의 변화에 따른 구조계산은 재실시되어야 합니다. 정해진 구조부재의 두께나 크기를 그대로 두고 피복두께만 더 확보하면 철근 사이간격이 줄어들면서 설계강도가 감소하므로 안전성을 확보할 수 없을 가능성도 있기 때문입니다. 이에 대해서는 기존 구조계산을 수행한 건축구조기술사사무실과 협의하여 진행하시기 바랍니다. 안전성 강도측면에서 콘크리트 강도를 높이면 다소 유리해지지만, 배근 위치가 수정되면 다소 불리해 집니다. 이러한 내용들을 종합적으로 계산하고 판단하여 안전성을 확보하는 것이 중요합니다.
    5. 심의결과에 대한 의견 : 내구성은 신축 직후의 안전성이 얼마나 오랫동안 유지될 수 있는지에 관한 것임을 이해하시기 바랍니다. 적어주신 내용대로라면 심의의원은 내구성평가를 반드시 하라고 강제한 것이 아니고, 기준의 내용을 그대로 적용할 것인지에 대해서도 선택의 여지를 남긴 배려로 보여집니다. 2021년 2월 개정된 KDS 14 20 40 콘크리트구조 내구성 설계기준은 이전의 내용보다 많이 강화되었는데 심의의원의 요구는 이 기준에서 벗어남이 없으므로 무리한 요구는 아니라고 사료됩니다.
    2021.08.25 14:54 신고
  • 프로필사진 콘크리트러버 준다중이용시설물 설계중인데...건축주로부터 내구3등급 30년으로 설계하라는 승낙서를 받으면 그렇게 진행해도 될런지요. 2021.09.06 15:03
  • 프로필사진 BMTARS 건물은 개인(건축주)의 사유재산이면서 동시에 공공재로도 볼 수 있습니다.
    건축주가 최대한 경제적으로 신축하고 싶어하는 심정도 이해는 가지만, 그렇다고 안전성과 내구성을 무시하여서는 안됩니다.
    건물이라면 건축주 뿐만아니라 불특정 다수가 사용자인 경우가 대부분입니다.
    주택인 경우라 할지라도 추후 매도를 통하여 건축 당시의 전문적이고 복잡한 사정을 모르는 타인이 이용할 수 있습니다.
    건축주와의 협의를 통해 보다 높은 내구등급을 선택하는 경우는 가능하지만, 낮은 내구등급을 선택하는 것은 오히려 설계자가 받아들여서는 안되고, 이를 전문가로서의 설계자가 비전문가인 건축주에게 이해시키고 바른 결정으로 이끌어 주어야 합니다.
    건축주의 무리한 주장을 묵인하거나 동조하면 부실설계로 볼 수 있다고 사료됩니다. 그러므로 내구성기준에 따라 콘크리트 강도를 높이고 피복두께를 두껍게하여 추가되는 공사비와 기 구조계산 재실시에 대한 용역비 등의 증가금액과 내구성평가를 의뢰할 때의 비용을 비교하여 유리한 방향으로 선택하시기 바랍니다.
    설계에 따라서 상황이 다르긴 하지만, 일반적으로 내구성평가를 하면 굳이 내구성기준에서 정하는 높은 강도의 콘크리트를 사용하지 않아도 될 가능성이 적지않게 있습니다. 구조계산에서 정한 안전성확보을 위한 최소 콘크리트요구 강도로 내구성을 갖춘 것으로 입증될 가능성이 적지않게 있습니다.
    물론 건물 설계내용과 주변 열화환경에 따라 결과는 달라질 것이니, 이 분야 전문가인 건축구조기술사와 협의 및 의뢰하시어 안전하고 유리하게 결정하시기 바랍니다.
    2021.09.06 15:33 신고
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