건축물 비구조 요소의 정의(건축물의 구조기준 등에 관한 규칙)
- 건축 비구조요소 : 구조내력을 부담하지 아니하는 건축물의 구성요소로서 배기구, 부착물 및 비구조 벽체 등의 부재
- 기계ㆍ전기 비구조요소 : 건축물에 설치하는 기계 및 전기 시스템과 이를 지지하는 부착물 및 장비
건축법 제48조에 따라 건축물은 고정하중, 적재하중, 적설하중, 풍압, 지진, 그 밖의 진동 및 충격 등에 대하여 안전한 구조를 가져야 하며, 구조 안전 확인 대상 건축물에 대하여 허가 등을 하는 경우 구조안전 및 내진성능 확보 여부를 확인받아야 합니다.
비구조 요소 내진설계 기준 적용 시점
이 내용을 먼저 말씀드리는 이유는 구조 확인 대상 건축물의 구조 확인 내용 부분의 내진설계에 2018년 11월 9일부터 비구조 요소에 대한 확인이 추가되었기 때문입니다.
위 그림은 "구조안전 및 내진설계 확인서"에 대한 건축물 구조기준규칙의 개정 전,후입니다. 보시는 바와 같이 2018년 11월 이후 비구조 요소에 대한 사항이 추가되었습니다. 이에 따라 비구조 요소의 적용대상
비구조요소 내진설계 관련 법령
- 건축법 제11조(건축허가)
- 건축법 제21조(착공신고 등)
- 건축법 제48조(구조내력 등)
- 건축법 시행령 제32조(구조 안전의 확인)
- 국토교통부령 제777호 건축물의 구조기준 등에 관한 규칙
- KDS 41 17 00 : 2019 건축물 내진설계기준
- KDS 41 10 05 : 2019 건축물구조기준 총칙
비구조요소 내진설계 기준
비구조요소의 정의(건축물 구조기준 규칙 제2조)
- 건축비 구조 요소: 구조내력을 부담하지 아니하는 건축물의 구성요소로서 배기구, 부착물 및 비구조 벽체 등의 부재
- 기계ㆍ전기비구조 요소: 건축물에 설치하는 기계 및 전기 시스템과 이를 지지하는 부착물 및 장비
비구조 요소의 내진설계 적용범위(건축물 내진설계기준)
- 중요도 계수가 1.5인 비구조 요소
- 파라펫, 건물 외부의 치장 벽돌 및 외부 치장 마감 석재
"위에 속하지 않는 비구조 요소의 내진설계 여부는 건축주와 협의에 따른다"라고 되어 있는데 이 부분이 헷갈려 한국 건축기술사회의 QnA 게시판에서 해당 내용을 찾아보아 아래 내용 첨부합니다.
<한국 건축기술사회의 QnA 게시판 내용 발췌>
1) 18.1.1항의 " ~ 내진설계 여부는 건축주와의 협의에 따른다"는 의미는 위의 2가지 규정을 제외한 비구조 요소는 건축주와 협의
하여 내진설계 적용 여부를 판단하라는 뜻인지요?
-->
KDS 41 17 00 건축물의 내진설계기준에서 비구조 요소의 내진설계 범위는 다음과 같습니다.
(1) 중요도 계수가 1.5인 비구조 요소
(2) 파라펫, 건물 외부의 치장 벽돌 및 외부 치장 마감 석재
위 두 가지 사항은 필수적인 내진설계 대상이며 건축주의 요구에 따라 내진설계 대상을 추가할 수 있다는 뜻입니다.
2) 위 1)항과 관련하여 「건축물의 구조기준 등에 관한 규칙」 개정에 따른 비구조 요소의 내진설계 의무화 사항 하고는 충돌되지 않는지요"
-->
「건축물의 구조기준 등에 관한 규칙」
제1조(목적) 이 규칙은 「건축법」 제48조, 제48조의 2, 제48조의 3 및 같은 법 시행령 제32조에 따라 건축물의 구조내력(構造耐力)의 기준 및 구조계산의 방법과 그에 사용되는 하중(荷重) 등 구조안전에 관하여 필요한 사항을 규정함을 목적으로 한다.
라고 되어 있고 이번 개정된 사항은 비구조 요소가 추가되었습니다.
제4조(안전성) ①건축물의 구조에 관한 설계는 건축물의 용도·규모·구조의 종별과 지반의 상황 등을 고려하여 기초·기둥·보·바닥·벽·비구조 요소 등을 유효하게 배치하여 건축물 전체가 이에 작용하는 제9조에 따른 설계하중에 대하여 구조내력상 안전하도록 하여야 한다.
위와 같이 「건축물의 구조기준 등에 관한 규칙」은 구조안전에 대하여 선언적으로만 표현되고 구체적인 내용은 건축구조기준에 따라 수행하면 되므로 규칙과 기준이 충돌하는 것은 아닙니다.
3) 위 1) 항의 건축주와 협의주체는 누구인가요?
건축설계자인지, 시공사인지, 아니면 구조 설계자가 해야 되는지요.
-->
주로 비구조 요소는 시공 시에 정해지고 시공시 건축주와의 협의 주체는 시공자가 되는 경우가 많습니다.
내진설계된 비구조 요소의 시공 의무자는 시공자이며 시공자의 요청에 따라 내진설계를 수행하는 사람은 구조 설계자입니다.
설계 시에는 비구조 요소가 정해지지 않은 상태이므로 구조 설계자는 어떤 것이 내진설계 대상인지 구조안전 확인서에 명기하면 됩니다.
4) 구조도면에 구조기술사의 날인이 있는 경우, 구조도면에 표시된 비내력 벽체, 수벽 등 건축비 구조 요소의 경우에는 구조해석에
의해 내진설계가 고려되었다고 판단해도 무방한지요?
-->
내진설계 의무 대상인 비내력벽 등 비구조 요소가 구조도면에 표현되어 있으면 내진설계가 수행된 것으로 오해할 수 있으므로 내진설계 여부를 도면에 명기할 필요가 있을 것으로 판단됩니다.
5) 18.1.2항 (1) 항의 "피난 경로상의" 란 용어의 뜻은 어떻게 해석해야 하는지요?
-->
화재 등의 재난 발생 시 건물 내, 외부 대피로상에 있는 비구조 요소를 말합니다.
아래에 해당하는 전기 및 기계 비구조 요소는 내진설계기준을 적용하지 않습니다.
- 중요도 계수 1.0이면서 바닥으로부터 설치높이 1.2m 이하, 중량 1,800N 이하이고 덕트나 파이프와의 연결부가 유연한 재료로 구성되어 있는 경우
- 중량 100N 이하, 단위길이당 중량이 70N/m 이하인 경우
다시 본론으로 돌아와서 비구조 요소의 적용범위 중 하나인 "중요도 계수가 1.5인 비구조 요소"에서 중요도 계수는 KDS 41 10 05 : 구조기준 총칙에서 찾을 수 있습니다. 건축물의 중요도는 용도 및 규모에 따라 중요도(특), 중요도(1), 중요도(2), 중요도(3)로 분류합니다.
이 건축물의 중요도를 건축물 내진설계기준의 내진등급과 중요도 계수로 다시 분류하면 아래와 같은 표가 됩니다.
비구조 요소 내진설계기준 중요도 계수 1.5 건축물의 용도 및 규모
건축 비구조 요소의 종류 및 설계 방법
건축 비구조 요소의 종류
건축비구조 요소 및 그 지지부와 연결부는 KDS 41 17 00 건축물내진설계기준의 18.비구조요소의 규정에 따라 설계하여야 합니다.
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건축 비구조요소 |
분류 |
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내부 비구조 벽체 및 칸막이벽 |
비보 강조 적벽 |
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그 밖의 벽과 칸막이 |
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캔틸레버 부재 |
파라펫 및 내부 캔틸레버 비구조 벽체 |
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굴뚝 및 골조 구조에 지지된 수직 배기구 |
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기타 캔틸레버형 수직구조물 |
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캔틸레버 부재(질량중심 위에서 |
파라펫 |
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굴뚝 |
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외측 비구조 벽체 |
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외측 비구조 벽체 부재 및 접합부 |
벽체 부재 |
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벽체 패널 접합부의 몸체 |
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연결 시스템의 조임구 |
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표면 마감재 |
변형이 제한된 부재 및 부착물 |
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변형 성능이 낮은 부재 및 부착물 |
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옥탑(건물 골조가 연장된 골조의 경우 제외) |
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천장 |
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캐비닛 |
바닥판에 영구적으로 지지된 높이가 1,800 mm 이상인 캐비닛 |
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바닥판에 영구적으로 지지된 높이가 1,800 mm 이상인 책장 |
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실험실 장비 |
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이중바닥 |
특수 이중바닥 (18.3.6.2를 만족하는 경우) |
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그 밖의 모든 것 |
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부속 장치 및 장식물 |
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간판 |
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기타 강체 요소 |
대변형이 가능한 부재 및 부착물 |
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변형이 제한된 부재 및 부착물 |
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변형 성능이 낮은 재료 및 부착물 |
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그 밖의 유연한 비구조 요소 |
대변형이 가능한 부재 및 부착물 |
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변형이 제한된 부재 및 부착물 |
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변형 성능이 낮은 재료 및 부착물 |
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건물의 지진력 저항 시스템에 포함되지 않은 출구 계단 |
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출구 계단 및 램프 체결 장치 및 부착 장치 |
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비구조 요소 내진설계 기준에 따른 설계 유의사항( 기준 발췌)
비구조 요소의 중요도 계수는 1.0으로 한다. 단, 다음에 해당할 경우 1.5로 한다.
- 소화배관과 스프링클러 시스템 등 인명안전을 위해 지진 후에도 반드시 기능하여야 하는 비구조 요소. 또한 피난 경로상의 계단, 캐노피, 비상유도등, 중량 칸막이벽 등 손상 시 피난 경로 확보에 지장을 주는 비구조 요소와 대형 창고형 매장 등에 설치되어 일반 대중에게 개방된 적재장치
- 규정된 저장용량 이상의 독성, 맹독성, 폭발 위험 물질을 저장하거나 지지하는 비구조 요소
- 내진 특등급에 해당하는 구조물에서 시설물의 지속적인 기능 수행을 위해 필요하거나 손상 시 시설물의 지속적인 가동에 지장을 줄 수 있는 비구조 요소
건축물 내진설계기준의 비구조 요소에 대해 몇 가지 예를 들어 말씀드리면 아래와 같습니다.
칸막이벽
- 높이가 1.8m 이상인 칸막이벽 또는 천장재와 연결된 칸막이벽은 건물 구조체에 횡 지지되어야 한다. 칸막이벽의 횡지 지부재는 천장재의 횡지 지부재와 별도로 설치되어야 한다. 횡지 지는 칸막이벽 상부의 변위를 제한함으로써, 18.3.5의 규정에 의한 매달린 천장의 변위 제한 및 이 기준에 의한 다른 시스템의 변위 제한에 상응하도록 한다.
- 매달린 천장의 경우 변위 요구량은 18.3.5의 규정에 의해 구하며 다른 시스템의 경우 이 기준의 해당 규정으로부터 구한다.
- 단, 칸막이벽 높이가 2.7m 이하, 칸막이벽의 단위길이당 무게가 0.15 kN/m 이하, 칸막이벽의 수평 지진 하중이 0.25 kN/m2 미만인 조건 모두를 충족할 경우 이 규정은 적용하지 않는다. 칸막이벽에 끼워진 유리는 18.3.4에 따라서 설계되고 설치되어야 한다.
- 칸막이벽이 조적조 혹은 비구조 콘크리트 벽으로 구성된 경우 다음을 만족하여야 한다.
- (1) 구조설계 시 구조 요소로 고려되지 않은 경우 내진 슬릿과 같은 적절한 구조상세를 통해 인접한 기둥에 영향을 미치지 않도록 하여야 한다.
- (2) 내진슬릿 없이 기둥과 밀실 하게 접촉하도록 시공되는 경우 9.8.2 및 9.8.3의 규정에 따라 반드시 구조 요소와의 상호작용을 고려하여 설계되어야 한다.
스프링클러 시스템과의 일체화된 경우
- 천장과 스프링클러 시스템을 일체화하는 경우 천장재, 스프링클러, 조명, 기계 공조설비 등 관련된 요소의 질량과 유연성을 고려하여 설계되어야 한다. 이러한 설계는 내진설계 책임 구조 기술자에 의해 승인되어야 한다.
앵커 지지 치장벽돌 벽체의 사양 설계
- (1) 조적 개체의 기준 치수 두께는 67mm 이상 100mm 이하이어야 하며, 지지 구조체는 치장벽돌 벽체 두께 이상의 두께를 가진 철근콘크리트벽체 또는 보강조적벽체여야 한다. 사양설계에 따른 앵커는 주름이 잡힌 철판형 앵커, 주름이 없는 철판형 앵커, 철선 앵커, 줄눈 보강근과 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. 내진설계 범주 D에 해당하는 경우 이 면적제한은 0.75배를 적용하여야 한다.
- (3) 앵커의 수평 간격은 800mm 이하, 수직 간격은 600mm 이하를 만족시켜야 한다.
- (4) 치장벽돌 벽체에 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) 치장벽돌 벽체를 쌓을 때 조적 개체 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 고점 간 또는 저점 간의 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. 치장벽돌 벽체와 지지 구조체 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) 줄눈 보강근과 일체화된 앵커는 사다리형을 사용하여야 하며, 보강근의 직경은 3.7mm 이상이어야 한다. 치장벽돌 벽체의 내부면과 이에 인접한 지지구조 체면과의 거리가 120mm를 초과하는 경우에는 4.8mm 이상의 직경을 가진 보강근을 적용하여야 한다. 줄눈 보강근의 교차근은 중심 간격이 400mm 이하여야 하며, 주근에 용접되어야 한다. 교차근에서의 접힘은 허용되지 않으며, 주근은 외부 방향으로 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 틈새 간격은 1.6mm 이하여야 한다. 다리 걸 침형 앵커의 경우 걸치는 철선 부분은 4.8mm 이상의 직경을 가져야 하며, 연결부에서의 이격거리는 30mm 이하, 그리고 치장벽돌 벽체 내부면으로부터 연결부까지의 거리는 50mm 이하여야 한다. 조정식 앵커에서 치장벽돌 벽체의 내부면과 이에 인접한 지지 구조 체면과의 거리가 120mm를 초과하는 경우에는 철선 부분이 4.8mm 이상의 직경을 가진 철선 2개 이상 또는 동등 수준 이상의 강도와 강성을 가진 상세로 이루어져야 한다.
내용이 너무 길어 다음에 A4 한 장으로 정리해서 다시 한번 보여드리도록 하겠습니다. 여기서 기억하실 점만 요약하자면 2018.11월 이후로 구조 확인을 받아야 하는 건축허가건에 대해서 비구조 요소 내진설계 부분이 추가되었고, 그 비구조요소 내진설계에 대한 확인사항은 아래와 같습니다.
- 건축비 구조 요소: 구조내력을 부담하지 아니하는 건축물의 구성요소로서 배기구, 부착물 및 비구조 벽체 등의 부재
- 기계ㆍ전기비구조 요소: 건축물에 설치하는 기계 및 전기 시스템과 이를 지지하는 부착물 및 장비
이 점 유의하시어 업무 진행에 도움이 되길 바랍니다.
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