건축물 내진성능평가보고서 결과 해석 방법 및 필수 확인사항(IO, LS, CP)

건축물 내진성능평가보고서 확인을 위한 기준과 근거

행안부에서는 국가지진위험지도(2013)와 내진설계기준 공통적용사항(2017)을 제정 공표하였으며, 국토부에서는 이를 반영하여 KDS 17 10 00 내진설계일반을 제정(2018)하고, KDS 41 17 00 건축물 내진설계기준을 개정(2019)하여 고시하였습니다. 

 

 

최초 내진설계가 도입될 당시(1988년) 내진설계 의무적용 대상이 6층이상, 10만제곱미터 이상이었으나, 이후 시간이 지남에 따라 내진설계 의무대상이 확대되어, 현재는 2층이상이거나 200㎡이상의 건축물 설계 시 내진설계기준에 따라 설계해야 합니다. 

• 내진성능평가 대상 / 내진 설계 의무 대상 확대 연혁(현재기준)

현재 기준에 따라 과거에 건설된 건물일지라도 학교 등 공공건물의 경우 2층 이상이거나 200㎡이상의 건축물은 의무적으로 내진성능평가를 실시, 내진등급 산정, 필요시 내진보강공사 실시의 과정을 거쳐야 합니다. 

 

이때, 구조전문가가 아닌 이상 일반 건축직원이 내진성능평가를 구조해석에서 선형동적평가나 설계스펙트럼가속도, 반응수정계수 등 결과를 만들어내는 과정을 자세히 알 수 없습니다. 사실 결과를 만들어내는 과정은 책임기술자인 구조기술사가 책임지는 것입니다. 다만, 발주자 입장에서 반드시 확인해야 할 점은 내진성능평가를 위한 해당 건축물의 기본 전제조건인 지역계수와 목표성능, 중요도계수 및 지반의 종류 등이 제대로 입력되어 있는지 확인해야 하며, 이에 따른 내진성능평가결과의 성능수준(즉시거주 IO, 인명안전 LS, 붕괴방지 CP) 등 결과를 해석할 줄 알아야 합니다. 

 

아래 글을 통해 내진성능평가결과보고서에서 핵심적으로 확인해야 할 기본 전제조건과 내진성능평가 결과 해석 방법에 대해 내진설계기준 등 관련근거에 따라 정리하여 말씀드리겠습니다.  

 

 

1. 건축물의 내진등급과 중요도 계수

KDS 40 10 05 : 2019 건축구조기준 총칙에 따라 건축물의 용도 및 규모에 따라 중요도를 분류합니다. 이는 내진등급과 내진설계 중요도계수를 결정짓는 것으로 내진성능평가하는 건축물이 아래 중 어디에 해당하는지 확인하셔야 합니다. 

중요도(특)

1. 연면적 1,000 m2 이상인 위험물 저장 및 처리시설
2. 연면적 1,000 m2 이상인 국가 또는 지방자치단체의 청사·외국공관·소방서·발전소·방송국·전신전화국
3. 종합병원, 수술시설이나 응급시설이 있는 병원
4. 지진과 태풍 또는 다른 비상시의 긴급대피수용시설로 지정한 건축물

중요도(1) 

1. 연면적 1,000 m2 미만인 위험물 저장 및 처리시설
2. 연면적 1,000 m2 미만인 국가 또는 지방자치단체의 청사·외국공관·소방서·발전소·방송국·전신전화국
3. 연면적 5,000 m2 이상인 공연장·집회장·관람장·전시장·운동시설·판매시설·운수시설(화물터미널과 집배송시설은 제외함)
4. 아동관련시설·노인복지시설·사회복지시설·근로복지시설
5. 5층 이상인 숙박시설·오피스텔·기숙사·아파트
6. 학교
7. 수술시설과 응급시설 모두 없는 병원, 기타 연면적 1,000 ㎡ 이상인 의료시설로서 중요도(특)에 해당하지 않는 건축물

중요도(2)  

1. (중요도(특), (1), (3)에 해당하지 않는 건축물

중요도(3)

1. 농업시설물, 소규모창고
2. 가설구조물

 

내진등급과 중요도계수

내진성능평가를 하는 건축물이 중요도1,2,3 중 어디에 해당하는 지 확인하시고 이에 따른 내진등급과 내진설계 중요도계수가 제대로 들어갔는지 확인하셔야 합니다. 여기서 말씀드리는 내진등급 특, Ⅰ, Ⅱ은 건축물의 성능이 아니라 해당 건축물이 만족해야할 내진등급입니다. 이 내진등급은 뒤에 내진등급별 최소성능목표로 이어 지기 때문에 건축물의 중요도 설정이 중요합니다. 

 

시설물의 내진등급은 중요도에 따라서 내진특등급, 내진Ⅰ등급, 내진Ⅱ등급으로 분류

• 내진특등급 : 지진 시 매우 큰 재난이 발생하거나, 기능이 마비된다면 사회적으로 매우 큰 영향을 줄 수 있는 시설의 등급
• 내진Ⅰ등급 : 지진 시 큰 재난이 발생하거나, 기능이 마비된다면 사회적으로 큰 영향을 줄 수 있는 시설의 등급
• 내진Ⅱ등급 : 지진 시 재난이 크지 않거나, 기능이 마비되어도 사회적으로 영향이 크지 않은 시설의 등급

 

건축물이 구조적으로 분리된 2개 이상의 부분으로 구성된 경우

건축물이 구조적으로 분리된 2개 이상의 부분으로 구성된 경우에는 각 부분을 독립적으로 분류하여 설계할 수 있습니다. 다만, 한 구조물에서 구조적으로 분리된 부분이 더 높은 중요도를 가진 다른 부분에 대해 그 중요도에 부합하는 사용을 위해서 필수 불가결한 접근로나 탈출로를 제공하거나 인명안전 또는 기능수행 관련 요소를 공유할 경우에는 양쪽 부분 모두 높은 중요도를 적용하여야 합니다. 

 

2. 지진구역과 지진위험도 

우리나라 지진구역 및 이에 따른 지진구역계수는 아래와 같습니다. 따라서 건축물이 위치한 지역이 지진구역 Ⅰ,Ⅱ중 어디에 해당하는지 확인하시기 바랍니다. 

<지진구역계수>

여기서 지역에 따른 지진구역의 계수는 아래 표와 같습니다. 

<평균재현주기 500년에 해당하는 지진구역계수>

예를들어, 내진성능평가 결과보고서를 보면 Ⅱ에 해당하는 지진구역의 계수가 0.07인데 0.14로 기입되어 있는 것을 보실 수 있습니다. 이는 오류가 아니라 0.07은 500년에 해당하는 지진구역계수이고 우리가 목표하는 2400년 재현주기에 해당하는 지진구역계수는 2.0을 곱해서 계산해야 합니다. 그래서 최종 지진구역계수는 0.14입니다. 이를 자동으로 반영한 것이 건축물구조기준규칙 별표10의 값입니다. 

<평균재현주기에 따른 위험도 계수>

 

3. 내진성능목표 / 목표성능수준

내진안전성을 위하여 내진등급별 최소성능목표는 아래와 같습니다. 건축물의 내진등급에 따른 성능수준을 아래 표에서 확인하시기 바랍니다. 

 

건축물의 내진등급별 최소성능목표

<건축물의 내진등급별 최소성능목표>

내진성능평가 결과보고서를 볼 때 기본 전제조건인 내진등급을 확인하시고 그에 따른 성능수준 이상으로 결과가 나왔는지 확인하셔야 합니다 만약, 목표 이하로 나오게 되면 내진보강을 실시하셔야 합니다. 

 

(참고) 건축물의 성능수준과 구조요소 및 비구조요소의 성능수준 사이의 관계 

건축물의 성능수준과 구조요소, 비구조요소의 성능수준과의 관계

 

건축물의 성능수준은 기능수행, 즉시복구, 인명보호, 붕괴방지 수준으로 구분할 수 있으며, 이를 만족하기 위하여 건축물을 구성하는 구조요소와 비구조요소가 각각 갖추어야할 성능수준은 위와 같습니다. 

 

 

건축물의 성능수준

시설물의 내진성능수준은 기능수행수준, 즉시복구수준, 장기복구/인명보호수준과 붕괴방지수준으로 분류하며, 시설물의 중요도에 따라 요구되는 내진성능수준을 만족하도록 설계해야 합니다.

• 기능수행수준 : 설계지진하중 작용 시 구조물이나 시설물에 발생한 손상이 경미하여 그 구조물이나 시설물의 기능이 유지될 수 있는 성능수준
• 즉시복구수준 : 설계지진하중 작용 시 구조물이나 시설물에 발생한 손상이 크지 않아 단기간 내에 즉시 복구되어 원래의 기능이 회복될 수 있는 성능수준
• 장기복구/인명보호수준 : 설계지진하중 작용 시 구조물이나 시설물에 큰 손상이 발생할 수 있지만 장기간의 복구를 통하여 기능 회복이 가능하거나, 시설물에 상주하는 인원 또는 시설물을 이용하는 인원에 인명손실이 발생하지 않는 성능수준
• 붕괴방지수준 : 설계지진하중 작용 시 구조물이나 시설물에 매우 큰 손상이 발생할 수는 있지만 구조물이나 시설물의 붕괴로 인한 대규모 피해를 방지하고, 인명 피해를 최소화하는 성능수준

 

내진성능평가결과 보고서를 보시면 최종성능수준 판정 또는 내진성능 상세평가 결과 IO, LS, CP 등으로 표기 되어있을 겁니다. 이 거주가능, 인명안전, 붕괴방지라는 결과 값이 내진등급에 따른 성능수준과 일치 또는 그 이상이 되어야 합니다.

 

구조요소의 성능수준(내진성능평가보고서의 최종 판정 결과)

1. 거주가능 또는 즉시거주(Immediate occupancy level, IO)

• 지진 후 구조물의 피해는 경미하며 수직하중저항시스템과 지진력저항시스템은 지진 전의 강성과 강도를 보유하고 있음. 구조부재의 손상으로 인명에 피해를 입을 가능성은 매우 낮으며 손상부재에 대한 보수가 필요하지만 즉시 거주를 위해 반드시 필요하지는 않다. 

2. 인명안전(life safety level, LS)

• 지진 후 구조부재에 상당한 손상이 발생하여 휨강성과 강도의 손실이 있으나 붕괴에 대해서는 여전히 여력을 보유하고 있음. 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 을 수도 있다. 당장 무너지지는 않으나 거주를 위해서는 보수와 보강이 요구된다.

3. 붕괴방지(Collapse prevention level, CP) 

• 지진 후 구조물에 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 붕괴가 발생할 수 있다.

<내진성능결과 KBC2009와 비교>

 

(결론) 건축물 내진성능평가 결과보고서 확인 방법

1. (전제조건 확인사항1) 건축물의 중요도계수와 내진등급이 제대로 설정되어 있는지 확인
2. (전제조건 확인사항2) 지진구역 및 지진위험도 계수 확인
3. (내진성능평가결과 확인사항) 내진등급에 따른 내진성능목표가 충족되어 있는지 확인

 

 

참고자료 

• KDS 17 10 00 : 2018 내진설계 일반
• KDS 41 17 00 : 2019 건축물 내진설계기준
• KDS 41 10 05 : 2019 건축구조기준 총칙
• 국토교통부령 건축물구조기준

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건축물의 내진성능평가를 시행하고 보고서를 받은 뒤 해석하기 힘든 경우에 대비하여 건축물의 중요도계수 기준과 내진등급 확인 방법 그리고 그와 관련된 용어의 정의, 지진구역 및 지진위험도 계수 확인하는 방법 그리고 최종적으로 내진성능평가결과 해석하는 방법에 대해 말씀드렸습니다. 

 

자세히 쓰려다 보니 너무 길게 써버려서 읽기에 조금 불편할 수도 있다는 생각이 글을 마치면서 들었습니다.ㅎㅎ 위 내용 참고하셔서 내진성능평가결과 확인에 도움이 되길 바랍니다. 

 

기타 참고사항

1. 필로티 건축물 구조설계 가이드라인 및 내진설계 체크리스트(인허가, 구조안전확인, 감리 등)
2. 내진설계기준 의 법적근거 및 내진성능평가 대상 / 내진보강사업 매뉴얼
3. 비구조요소의 내진설계 기준과 적용대상, 적용시점 등
4. 구조안전 확인 법적 대상 건축물 및 구조안전 확인 제출 시기 등 주요내용
5. 구조 안전 심의 대상 및 심의 절차, 구조안전심의 설계도서(첨부서류)

 

 

 

 

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* 건설공사 기획업무

* 건설공사 계약방법

*건설공사 원가계산 작성요령

* 건설공사 착공시 업무

* 건설공사 준공정산 요령

* 내진성능평가 및 내진성능보강 업무

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* 시설물 유지관리(하자검수 등)

* 건축업무 관련 최신 법령

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*조달청 시방서 가이드라인

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