설계기준강도가 50MPa 이상의 콘크리트를 사용하는 기둥과 보에 대하여 화재에 견딜 수 있는 구조, 고강도 콘크리트의 내화성능 기준은 KS F 2557-1에 따라 표준시간-가열온도곡선에 의한 시험을 실시한 결과, 시험체 모두 주철근의 온도가 평균 538℃, 최고 649℃ 이하어야 합니다.
건축법 시행령과 건축물의 피난방화구조 등의 기준에 관한 규칙을 보면 주요 구조부위의 내화구조 기준에 대해 알 수 있습니다. 그러나 이 규칙을 살펴보면 고강도 콘크리트의 기둥과 보의 경우는 별도로 고강도 콘크리트 내화성능 관리기준에 적합해야 한다고 명시되어 있습니다. 이번 포스팅에서는 고강도 콘크리트 내화성능 관리기준에 따른 기둥과 보의 내화성능 확인기준과 방법에 대해 말씀드리겠습니다.
고강도 콘크리트 내화성능 시험
(1) 고강도 콘크리트 내화성능 시험체 구성
- 내화성능 확인을 위한 시험체는 현장과 동일한 재료, 공법, 철근배근 및 피복두께 등을 반영한 기둥형 시험체로 제작, 시험한다.
- 내화성능 시험체는 콘크리트와 철근, 철골 등으로 구성되며 기둥 또는 보에 내화성능 확보를 위한 재료 및 공법을 포함한 것으로 한다. (다만 수시로 변경 가능한 최종 마감재는 제외)
- 고강도콘크리트 기둥과 보의 내화성능을 확인하기 위해 기둥형 시험체 2개를 제작하여 시험하여야 한다.
(2) 고강도 콘크리트 내화성능 시험체 제작방법
① 시험체 단면은 현장에서 관리대상 콘크리트를 사용하는 기둥의 단면 중 가장 작은 단면(단면적 기준)의 기둥과 동일하게 제작한다.
② 내화성능 시험용 기둥의 높이는 1.5m로 한다.
③ 시험체 제작시 콘크리트의 배합 및 철근의 배근량, 배근방법, 피복두께 및 내화성능 확보를 위한 재료, 공법 등은 시공현장과 동일하게 적용하여 제작한다. 단 수시로 변경 가능한 최종마감재 등은 제외한다.
④ 온도측정은 시험체의 1/2 높이에서 아래 그림위치의 주철근에서 측정하며, 온도측정용 열전대는 한국산업규격에서 정한 기둥의 내화시험방법의 규격에 준하여 콘크리트 타설 전에 피복방향의 주철근 표면에 고정을 위한 구멍을 뚫고 철근내부에 온도센서를 미리 삽입하여 설치한다.
⑤ 철골철근콘크리트 기둥형 시험체의 경우, 외부의 주철근에 온도센서를 설치하며, 철골만 배치되는 경우에는 한국산업규격에서 정한 기둥의 내화시험방법의 열전대 위치를 따른다.
⑥ 시험체 제작시 콘크리트 타설방법은 수직타설을 원칙으로 한다.
⑦ 양생은 상온의 실내에서 실시하며, 양생기간은 3개월이상을 원칙으로 한다. 다만 의뢰자의 요청이 있는 경우 최소 28일이상으로 할 수 있다.
⑧ 시험체 제작시 압축강도 시험을 위한 별도의 시험체를 제작하여 동일한 방법으로 양생하며, 국가표준기본법 제23조 제2항의 규정에 의하여 인정을 받은 시험기관에서 발급한 압축강도 성적서 또는 시험체를 내화시험 의뢰시 제공하여야 한다.
(3) 고강도 콘크리트 내화성능 시험체 시험의뢰
시험체의 제작 및 시험의뢰는 다음 각호에 해당하는 자가 할 수 있으며 시험체 도면, 재료, 공법, 제작일, 양생온도, 양생기간 및 관련 사항을 별지 서식1호에 따라 작성·기록하여 시험의뢰시 제출하여야 한다.
- 건설산업기본법 제9조의 규정에 따라 등록된 일반 건설업을 영위하는 자(직영공사인 경우에는 건축주를 말한다)
- 콘크리트 또는 내화구조를 구성하는 주요재료·제품의 생산 및 제조자
- 건설현장의 감리자
고강도 콘크리트 내화성능 관리기준
고강도 콘크리트 내화성능기준
관리대상 콘크리트 기둥·보의 내화성능은 KSF2257-1(건축부재의 내화시험방법 일반요구사항)에서 제시하는 표준시간-가열온도곡선에 의하여 별표2의 규정에 의한 시험을 실시한 결과, 시험체 모두 내화구조 성능기준(국토해양부 고시 제2005-122호)에서 규정한 시간까지 주철근의 온도가 평균 538℃, 최고 649℃ 이하이어야 한다.
별표2. 고강도 콘크리트 내화성능 시험방법
고강도 콘크리트 내화성능 시험성적서
- 시험성적서의 유효기간은 발급일로부터 3년으로 한다. 단, 구성재료 및 공법 등이 변경된 것은 성능이 확인된 것으로 볼 수 없다.
- 시험성적서에는 시험체 확인의 도면 제반사항 등 성능에 영향이 있는 것은 모두 명기한다.
고강도 콘크리트 내화성능 관리
고강도 콘크리트를 사용한 기둥·보에 대한 내화성능은 다음과 같이 관리한다.
- 이 기준에 따라 국가표준기본법 제23조 제2항의 규정에 의하여 인정을 받은 시험기관에서 시험하여 내화성능기준에 적합한 경우, 내화성능이 있는 것으로 본다.
- 고강도 콘크리트 중 설계기준강도 60MPa이하의 경우 내화성능기준에 적합하도록 구조보강을 하여 구조기술사가 이를 확인·서명한 경우에는 시험을 실시하지 않을 수 있다.
- KS F 2257-7 또는 ISO 834-7의 재하가열시험방법에 의하여 국외의 시험기관에서 성능이 확인된 경우, 해당구조의 내화성능이 있는 것으로 본다.
- 이 기준에 의하여 관리대상 콘크리트 내화성능시험을 실시하여 내화성능이 있는 것으로 확인한 경우, 그 설계기준강도 이하의 콘크리트를 사용한 기둥 또는 보에 동일한 재료, 공법 등을 적용한 경우에는 별도의 시험을 실시하지 않을 수 있다. 다만, 기둥형 시험체의 단면적보다 작은 경우에는 적용에서 제외한다.
- 고강도 콘크리트의 내화시험 성적서 유효기간은 3년으로 하고, 동 콘크리트와 동일한 조건의 재료 또는 공법 등을 적용하는 관리대상 콘크리트는 내화시험을 실시하지 아니하고 유효기간 이내의 시험성적서로 갈음할 수 있다.
- 감리자는 관리대상 콘크리트 부재의 내화성능 시험성적서 또는 확인서와 현장의 일치여부 등을 확인하여야 한다.
이상으로 고강도 콘크리트의 내화성능 시험체, 시험방법, 성능기준, 관리기준에 대하여 "국토해양부고시 제2008-334호"고강도 콘크리트 기둥 보의 내화성능 관리기준"에 근거하여 작성하였습니다. 아래 사항은 이 기준에 대한 질의응답이며, 관리기준에 별첨되어 있는 자료를 공유합니다.
고강도 콘크리트 기둥과 보의 내화성능 관리기준 Q&A
건설공사에서 기둥이나 보 중 하나에만 고강도콘크리트를 타설할 경우에도 내화성능을 확인해야 하는지 그리고 특히 “보”에만 타설하는 경우에도 “기둥”으로 시험을 실시해야 하는지?
- 건설공사에서 기둥이나 보 중 하나의 부재에만 50MPa 이상의 고강도콘크리트를 사용하는 경우에도 내화성능을 확인하여야 하며, 특히 보에만 타설하는 경우에도 현장에서 적용되는 보의 단면적 중 가장 작은 단면적과 동일하게 기둥형으로 시험체를 만들어 내화성능을 확인하여야 합니다.
- 물론 기둥이나 보에 모두 고강도콘크리트를 적용하는 경우에는 기둥이나 보의 단면적 중 가장 작은 단면적으로 기둥형시험체를 제작하여 내화성능을 확인해야 합니다.
고강도콘크리트 내화성능 확인을 위한 시험체 제작시 타일 또는 도료 등 최종마감재를 시공한 후 시험을 실시해야 하는지?
- 근본적으로 건설현장에서 시공완료 후 수시로 변경이 가능한 타일, 도료 등과 같은 최종마감재는 제외하고 시험을 실시하여야 합니다. 그러나 내화성능 보강용 보드 등을 부착하고 벽지를 바르는 경우에는 벽지만을 제외하고 시험을 실시할 수 있으며 이는 벽지를 최종마감재로 볼 수 있기 때문입니다. 따라서 공사완료 후에 수시로 변경가능한 최종마감재는 제외하여야 합니다.
50MPa 이상의 내화성능을 가진 고강도콘크리트에 대하여 콘크리트의 배합이 변경되거나 사용재료가 바뀌는 경우 에도 내화시험을 실시해야 하는지?
- 먼저 고강도콘크리트의 배합과정에서 섬유 등을 사용하여 내화성능을 확보하고자 하는 경우에는 ① 섬유의 종류, 두께 및 길이, 사용량, ② 콘크리트 피복두께가 적어지는 경우 ③ 기타 콘크리트의 배합(시멘트의 종류 및 사용량, 단위수량, 골재의 종류 및 사용량, 혼화재료 중 실리카흄 등 콘크리트 강도증진을 위하여 사용된 재료의 종류와 사용량 등)이 변경되는 경우, 동일한 설계기준강도라도 내화시험의 실시를 통한 성능확인이 필요합니다.
- 또한 내화보드 부착이나 내화피복 등에 의한 내화성능을 확보하는 경우에는 ① 보드 또는 피복재료의 종류 및 두께, ② 콘크리트 피복두께가 적어지는 경우 등에 내화성능의 시험이 필요합니다. 아울러 콘크리트 배합과 피복 등을 동시에 내화대책으로 적용하는 경우에는 두 가지의 변경사항 중 어떠한 경우에 해당하더라도 시험을 실시하여 내화성능을 확인해야 합니다.
- 근본적으로 내화성능에 영향을 줄 수 있는 재료나 공법의 변경시에는 동일하거나 낮은 설계강도라도 시험을 실시하여 성능을 확인하여야 합니다.
건설공사 중 다양한 단면의 기둥 또는 보에 고강도콘크리트를 적용하는 경우, 시험체의 크기와 시험의 실시여부는?
- 근본적으로 건설공사에 고강도콘크리트가 적용되는 기둥 또는 보 중 가장 작은 단면(단면적 기준)의 기둥형 시험체를 제작하여 시험을 실시하여야 합니다, 이때, 콘크리트 배합 또는 피복 등 동일한 내화공법이 적용된 경우에는 시험된 설계기준강도 이하의 현장은 동일한 공법과 내화시험성적서로서 모든 현장에 고강도콘크리트 내화공법의 적용이 가능합니다.
- 그러나 ① 시험된 설계기준강도 이상이거나 ② 단면이 더 작은 경우, ③ 기타 질의 3)의 경우에는 별도의 내화성능 시험실시를 통한 성능확인이 필요하고 감리자는 그 내용을 파악한 후 동일한 공법이 현장에 적용되었는지 자료를 첨부하여 확인하여야 합니다.
외국에서 실시하는 재하시험의 경우에 대하여 시험을 실시해야하는 경우와 그렇지 않은 경우란?
- 재하시험의 경우에는 외국에서 실시한 시험성적서로서 확인이 가능하며 그 시험성적서에는 사용되는 ① 철근의 배근상태, 철근의 종류 및 직경, ② 띠근간격, ③ 피복두께 등 내화성능 확보를 위한 구조적 보강 및 조치에 대한 내용이 모두 확인가능 하여야 합니다.
- 아울러 동일한 설계강도수준에서 내화성능 확보를 위한 구조적 보강 및 조치할 사항에 대하여 구조기술사가 인정할 경우에는 별도의 시험은 필요없으나, 시험한 설계기준강도보다 높은 강도 또는 내화성능과 관련하여 구조적 보강에 대한 기술적 확인이 필요한 경우에는 별도의 시험성적서 또는 기술적 보고서 및 자료에 대한 구조기술사의 책임있는 확인을 통하여 고강도콘크리트의 적용이 가능합니다.
60MPa 이하의 고강도콘크리트를 사용하는 경우, 구조기술사가 확인, 서명한 경우에 시험을 실시하지 않을 수 있다는 규정은 구조기술사의 확인만 있으면 내화성능을 인정하는 것인지?
- 60MPa 이하의 고강도콘크리트를 사용하는 경우 구조기술사의 확인, 서명 규정은 구조기술사가 고강도콘크리트 기둥, 보 등의 내화성능과 관련하여 동 관리기준 제4조(내화성능기준)에서 규정한 바와 같이 ① 주철근의 온도가 평균 538℃, 최고 649℃ 이하임을 확인하거나 또는 ② 이와 동등한 내화성능을 갖춘 구조적 보강에 대하여 외국에서의 재하시험성적서나 기타 기술보고서 등을 첨부하여 구조기술사의 책임하에 제4조의 규정과 동등한 수준의 내화성능이 확보됨을 확인할 수 있는 경우, 시험을 생략할 수 있다는 규정입니다.
- 따라서 아무런 대책과 확인자료 없이 구조기술사의 확인만으로 내화성능의 확인이 이루어지는 것은 아니며 첨부된 모든 자료를 바탕으로 구조기술사의 책임있는 확인과 감리자의 시공확인이 이루어져야 하는 것입니다.
시험체 제작시 열전대의 설치 등 주의사항은?
- 시험체 제작시 열전대는 시험체의 1/2 높이에 외부 피복방향에서 주철근 표면에 고정을 위한 구멍을 내고 철근내부에 온도센서를 미리 삽입하여 설치하여야 하며 특히 열전대가 끊어지는 경우에 대비하여 시험체의 1/2 높이를 기준으로 상부 100mm 이내에 동일한 위치에 각 1개씩 총 4개의 예비 열전대를 추가 설치하여야 합니다.
- 또한, 열전대의 종류 및 규격은 직경 1.6mm 시스(Sheath) 열전대를 사용하시면 되겠습니다. 기타 열전대를 비롯한 구체적인 사항에 대해서는 한국건설기술연구원, 방재시험연구원 등 시험기관에 문의하시기 바랍니다.
감리자의 확인서 및 현장의 일치여부 확인 등의 절차와 방법은?
- 감리자는 해당 공사와 관련하여 ① 고강도콘크리트 적용부재의 최소 단면적, ② 콘크리트의 배합을 비롯하여 사용된 재료 등의 내화공법((질의 3) 참조), ③ 고강도콘크리트 타설 및 내화공법 적용부위, ④ 내화시험성적서 등 관련 기술자료 등을 첨부하고,
- 당해현장에서 첨부된 서류와 같이 시공되었음을 확인하는 확인서를 작성하여 감리보고서에 기록하여야 할 것입니다.
고강도 콘크리트 기둥 및 보의 내화성능 표기 단위는?
- 고강도 콘크리트 내화성능은 분 단위(예. 132분 내화성능) 또는 시간 단위(예. 3시간 내화성능)로 표시하는 방법이 있습니다. 현행 규정상 건축물의 기둥 및 보에 대한 내화구조 성능기준이 1, 2, 3시간 단위로 설명되어 있으므로 건설현장에 적용하는 데 있어 일관성을 유지하기 위하여 1~3 시간 까지의 시간단위로 시험성적서에 표기합니다.
고강도 콘크리트 내화성능 시험 후 시험체 제작사항 확인 방법은?
- 내화성능시험 종료 후 시험체를 파괴하여 시험체 제작사항을 확인할 수도 있으나, 시험체의 조건 및 내화보강대책의 종류에 따라 시험 종료된 시험체의 파괴가 쉽지 않을 수 있습니다. 따라서 시험 신청시 제출한 시험체 제작 확인서에 포함된 시험체 열전대 설치 사진(영상자료도 가능) 등 관련 자료를 제출한 경우 시험체 파괴를 통한 제작사항 확인 과정은 생략할 수도 있습니다.
고강도 콘크리트 시험체 압축강도는 언제 시험하여야 하는지?
- 내화성능 시험을 위한 시험체 제작시 동일한 조건으로 압축강도용 시험체를 제작 및 양생하여 시험체 제작 이후 90일 경과 전에 압축강도를 확인한 시험성적서만 유효합니다.
내화성능 시험체의 상부 및 하부의 피복두께 및 기타 시험체 제작시 필요한 사항은?
- 고강도 콘크리트의 내화성능을 평가하기 위하여 시험체 측면의 피복두께는 신청된 두께대로 제작되어야 하며, 시험체 상부 및 하부도 내화시험 중 열전달에 따른 시험체 영향을 방지하기 위하여 신청된 피복두께와 동일하게 제작하여야 합니다.
- 시험체의 양중을 위한 양중고리를 시험체 상부에 설치하며 이 양중고리는 시험 결과에 영향을 줄 수 있는 시험체 주근 및 늑근 등과 연결되지 않아야 합니다. 시험체가 중량이므로 양중고리는 충분한 강도를 확보한 것으로 하여야 하고 양중시 시험체와 분리되지 않도록 설치되어야 합니다.
고강도 콘크리트의 기둥, 보의 내화성능 관리기준에 대하여 말씀드렸습니다. 이 기준은 50MPa이상의 콘크리트의 기둥과 보의 내화성능 확인을 위한 기준이며, 내화성능 기준은 시험체를 시험하여 규정한 시간까지 주철근의 온도가 평균538도, 최고 온도는 649도 이하이어야 합니다. 그리고 내화성능 시험성적서는 유효기간이 3년입니다. 이 점 참고하시기 바랍니다.
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