기존 건축물 내진성능평가 부실사례에 대한 고찰

민찬기 ( Min Chan-gi ),강기병 ( Kang Ki-byung ),왕형석 ( Wang Hyeong-seok ) 한국구조물진단유지관리공학회 2021 한국구조물진단유지관리공학회 학술발표대회 논문집 Vol.25 No.2

시설물의 내진성능 개선사업이 활발하게 이루어지고 있으나, 내진성능평가 실시자의 전문지식 및 평가방법의 이해 부족으로 내진성능평가 부실이 계속 확인이 되고 있다. 이는 내진보강 산업의 건전성을 저해하고 사업추진에 부정적인 요인이 될 수 있다. 국토안전관리원은 「시설물안전법」에 따라 ‘내진성능평가의 적정성 검토’ 및 ‘내진보강권고 업무’를 객관적이고 합리적으로 수행하기 위하여 ‘내진성능평가 검증을 위한 평가매뉴얼(2019)’을 활용하고 있다. 내진성능평가 검증 매뉴얼에 따라 평가결과에 영향이 큰 주요 항목은 과락항목으로 지정하여 부적절한 내진성능평가의 재수행을 유도한다. 본 논문에서는 기존 건축물에 대한 내진성능평가 검토 결과 사례 중 평가 시 부실 사례가 자주 확인되는 항목에 대해서 확인하였다. 내진성능평가 부실사례에 따른 원인과 문제점을 공유 및 개선하여 내진성능평가자의 원활한 내진성능평가 수행이 이뤄지도록 노력해야 할 것이다.

강재 슬래브 이력형 댐퍼(SSHD)를 이용한 중ㆍ저층 RC 격자 구조물의 내진성능 향상에 관한 연구

김동백,이인덕,최정호 한국재난정보학회 2019 한국재난정보학회 논문집 Vol.15 No.3

연구목적: 내진성능이 부족한 중·저층의 RC 격자 구조물의 내진능력을 해석한 후, 보와 기둥의 내진성능 개선을 위해 강재 슬래브 이력형 댐퍼( SSHD)를 설치하고, 지진이 발생할 때 구조물의 손상 및 인적피해 를 최소화 하는 방안을 제시하는 데 그 목적이 있다. 연구방법: 내진설계가 되지 않은 격자 형태의 전철 역 사를 대상으로 내진성능을 파악하고, 내진성능이 부족할 경우 공기를 최소화 할 수 있는 방법인 SSHD 시 스템을 설치하는 것으로 가정하여 구조물의 내진성능 평가 및 보강을 검토한다. 연구결과: SSHD를 적용 하여 구조물을 보강한 후, 고유치 해석을 수행한 결과 장변방향으로는 0.548s의 고유주기를 나타내었으 며, 단변방향으로는 0.593s의 고유주기를 가지고 있는 것으로 나타났다. 결론: SSHD에 대하여 반복하중 실험을 수행 한 결과, 댐퍼의 전단강성은 103%, 에너지소산량은 111% 및 109%로 나타나고, 모든 기둥과 보 부재의 소성회전각은 Io 수준을 만족하는 것으로 나타나 보강효과가 충분할 것으로 판단된다. Purpose: After analyzing the seismic capability of low-rise RC grid structures with insufficient seismic performance, the purpose of the project is to install steel slab hysteretic dampers (SSHD) to improve the seismic performance of beams and columns, and to suggest measures to minimize damage to the structure and human damage when an earthquake occurs. Method: The evaluation of the seismic performance of a structure is reviewed based on the assumption that the seismic performance is identified for the grid-type subway systems that are not designed to be seismic resistant and the installation of an SSHD system, a method that minimizes construction period, if insufficient, is required. Result: After the application and reinforce of structure with SSHD, and the results of eigenvalue analysis are as follows. The natural periodicity of longitudinal direction was 0.55s and that of vertical direction was 0.58s. Conclusion: As results of cyclic load test of structure with SSHD, the shear rigidity of damper is 101%, the energy dissipation rate is 108% and, plastic rotation angle of all column and beam is satisfied for Io level and therefore it is judged that the reinforce effect is sufficient.

국내 저층 건축물의 내진보강 활성화 정책 제안

박홍신 한국방재학회 2011 한국방재학회 학술발표대회논문집 Vol.10 No.-

국내에서는 지진과 지진해일로 인한 재해로부터 국민의 생명과 재산 그리고 주요 기간시설을 보호하기 위하여 지진과 지진해일의 관측·예방·대비 및 대응·내진대책 그리고 지진재해를 줄이기 위한 연구 및 기술개발 등에 필요한 사항을 규정함을 목적으로 지진재해대책법(이하 ‘법’이라 한다.)이 2008년 3월 28일부로 제정되어 2009년 3월 25일부터 시행되어 오고 있다. 이 법에서 규정하고 있는 내진대책 추진의 대상은 당초에 내진설계가 적용되지 아니한 공공의 기존시설물을 주 대상으로 삼고 있는바, 기존건축물 중의 절대 다수를 점하고 있는 민간소유 건축물 646만동(전체 680만동의 95%)은 그 대상에서 제외된 상황이었다. 그러던 것이 최근에 발생한 일본의 대지진을 계기로 지난 2011년 5월 30일부로 내진설계가 적용되지 아니한 기존의 민간소유 건축물(이하 “민간건축물”이라 한다)에 대해 내진보강을 권장하기 위해 인센티브 제도를 도입하여 관계법이 일부개정 되면서 내진보강대책 추진의 대상이 당초에 공공의 기존시설물로 제한하던 것을 민간건축물로 사실상 확대된바 있다. 이 법에서는 내진보강대책 추진에 필요한 기존시설물의 내진성능 평가와 내진보강의 방법과 그 절차 등에 관한 기술 기준과 이들 각각의 실시주체에 대한 지정 등에 관한 구체적인 시행규정이 마련되어 있지 않고 있다. 다시 말하면 이 법에서 기존시설물의 내진보강대책 추진에 관한 규정내용이 포괄적으로 정해져 있어 상위규정의 성격을 내포하고 있다고 사료된다. 내진설계가 적용되지 아니한 민간건축물의 경우에는 내진보강대책을 어떤 기술기준에 따라 이행하여야 할지 명확하지 않으며, 실제로 그 소유자가 현행 법 제16조의2에 따라 내진보강 지원신청을 하기 위하여 자신의 건축물에 내진보강이 필요한지를 먼저 내진성능 평가를 통해 판단해야 하는데 이런 기술능력이 없다. 그래서 내진성능 평가를 전문가에 의뢰한다 해도 이에 소요되는 비용도 만만치 않을 것이다. 또 내진보강을 할 경우에 현행의 지원혜택은 건축물분의 재산세에 대한 조세감면인데 건물재산세가 연간 수만 원 내지 수십만 원에 불과한 반면에 내진보강비용이 수천만 원에 달해 턱없이 낮은 수준이라서 이 지원정책에 대한 민간의 호응이 과연 얼마나 있을지 의문이다. 따라서 이 연구는 기존건축물의 내진보강대책 추진과 관련하여 내진설계 의무대상이 아닌 저층건축물에 대한 내진성능을 확보하는데 민간소유자가 자발적으로 동참할 수 있도록 유도할 수 있는 내진대책의 활성화 방안으로서 가칭 ‘저층 건축물의 내진성능 인증제(안)’의 도입방안을 제안하는데 그 목적이 있다. 그리고 이번 연구에서 얻은 결과는 ① 민간건축물의 내진보강 지원정책은 내진성능 확보 지원정책으로 확대 및 전환 방안 마련, ② 민간건축물의 경우에는 내진보강에 드는 비용의 일부를 지방재정법에 따라 보조 및 지원제도를 적극 활용방안 마련, ③ 민간건축물의 내진성능 인증제(안) 도입방안으로서 가칭 ‘민간소유 저층건축물 내진성능의 자율 확보 지원에 관한 법률(안)’에 포함되어야 할 내용의 제시 등으로 요약할 수 있다.

국내 저층 건축물의 내진보강 활성화 정책 제안

박홍신,Park. Hong-Shin 한국방재학회 2012 한국방재학회 학술발표대회논문집 Vol.2012 No.1

국내에서는 지진과 지진해일로 인한 재해로부터 국민의 생명과 재산 그리고 주요 기간시설을 보호하기 위하여 지진과 지진해일의 관측 예방 대비 및 대응 내진대책 그리고 지진재해를 줄이기 위한 연구 및 기술개발 등에 필요한 사항을 규정함을 목적으로 지진재해대책법(이하 `법`이라 한다.)이 2008년 3월 28일부로 제정되어 2009년 3월 25일부터 시행되어 오고 있다. 이 법에서 규정하고 있는 내진대책 추진의 대상은 당초에 내진설계가 적용되지 아니한 공공의 기존시설물을 주 대상으로 삼고 있는바, 기존건축물 중의 절대 다수를 점하고 있는 민간소유 건축물 646만동(전체 680만동의 95%)은 그 대상에서 제외된 상황이었다. 그러던 것이 최근에 발생한 일본의 대지진을 계기로 지난 2011년 5월 30일부로 내진설계가 적용되지 아니한 기존의 민간소유 건축물(이하 `민간건축물`이라 한다)에 대해 내진보강을 권장하기 위해 인센티브 제도를 도입하여 관계법이 일부개정 되면서 내진보강대책 추진의 대상이 당초에 공공의 기존시설물로 제한하던 것을 민간건축물로 사실상 확대된바 있다. 이 법에서는 내진보강대책 추진에 필요한 기존시설물의 내진성능 평가와 내진보강의 방법과 그 절차 등에 관한 기술기준과 이들 각각의 실시주체에 대한 지정 등에 관한 구체적인 시행규정이 마련되어 있지 않고 있다. 다시 말하면 이 법에서 기존시설물의 내진보강대책 추진에 관한 규정내용이 포괄적으로 정해져 있어 상위규정의 성격을 내포하고 있다고 사료된다. 내진설계가 적용되지 아니한 민간건축물의 경우에는 내진보강대책을 어떤 기술기준에 따라 이행하여야 할지 명확하지 않으며, 실제로 그 소유자가 현행 법 제16조의2에 따라 내진보강 지원신청을 하기 위하여 자신의 건축물에 내진보강이 필요한지를 먼저 내진성능 평가를 통해 판단해야 하는데 이런 기술능력이 없다. 그래서 내진성능 평가를 전문가에 의뢰한다 해도 이에 소요되는 비용도 만만치 않을 것이다. 또 내진보강을 할 경우에 현행의 지원혜택은 건축물분의 재산세에 대한 조세감면인데 건물재산세가 연간 수만 원 내지 수십만 원에 불과한 반면에 내진보강비용이 수천만 원에 달해 턱없이 낮은 수준이라서 이 지원정책에 대한 민간의 호응이 과연 얼마나 있을지 의문이다. 따라서 이 연구는 기존건축물의 내진보강대책 추진과 관련하여 내진설계 의무대상이 아닌 저층건축물에 대한 내진성능을 확보하는데 민간소유자가 자발적으로 동참할 수 있도록 유도할 수 있는 내진대책의 활성화 방안으로서 가칭 `저층 건축물의 내진성능 인증제(안)`의 도입방안을 제안하는데 그 목적이 있다. 그리고 이번 연구에서 얻은 결과는 (1) 민간건축물의 내진보강 지원정책은 내진성능 확보 지원정책으로 확대 및 전환 방안 마련, (2) 민간건축물의 경우에는 내진보강에 드는 비용의 일부를 지방재정법에 따라 보조 및 지원제도를 적극 활용방안 마련, (3) 민간건축물의 내진성능 인증제(안) 도입방안으로서 가칭 `민간소유 저층건축물 내진성능의 자율 확보 지원에 관한 법률(안)`에 포함되어야 할 내용의 제시 등으로 요약할 수 있다.

댐 내진설계기준 개정 및 내진성능평가 고도화

조성배 ( Seong-bae Jo ),김남룡 ( Nam-ryong Kim ),김태민 ( Tae Min Kim ),박동순 ( Dongsoon Park ) 한국농공학회 2019 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2019 No.-

2016년 경주지진(M5.8), 2017년 포항지진(M5.4)이 연이어 발생하면서 지진에 대한 국민들의 관심이 높아졌다. 특히 댐, 교량 등과 같은 SOC 시설물의 경우 내진설계 및 성능평가의 중요성이 더욱 대두되고 있는 실정이다. 소방방재청(현행정안전부)은 2017년 「지진·화산재해대책법」 및 동법 시행령에 따른 ‘시설별 내진설계기준’의 일관성유지를 위하여 「내진설계기준 공통적용사항」을 제정하였고 이에 따라 2018년 각 시설물의 내진설계기준을 개정하도록 하였다. 이로 인하여 댐내진설계기준(KDS 54 17 00)이 2019년 개정되었으며, 개정사항에 따라 댐의 내진성능평가에 얼마나 영향을 미치는지 확인하기 위해 일반적인 댐에 대하여 내진성능평가를 수행하였다. 약 45m 높이의 댐에 대하여 기존 Newmark 변위법으로 수행한 내진성능평가 결과와 금번 개정된 내진설계기준에 의한 성능평가 결과를 비교한 결과 Newmark 변위법은 지진파 선정에 따라 결과에 큰 영향을 끼치는 것으로 나타났다. 내진설계기준 개정(표준설계응답스펙트럼)에 따른 댐체의 지진시 침하량 변화는 미비한 것으로 나타났으며 4,800년 재현주기에 따른 침하량 증가는 급격히 증가하는 것으로 평가되었다. 이번 댐내진설계기준 개정은 동역학적 설계방법이 기존 ‘보조적 수단’에서 정식 ‘설계방법’으로 채택되어 설계방법을 다변화 하였으나 기존 Newmark 방법을 기본으로 선택하여 동적소성해석법을 활성화 하는데에는 한계가 있다. 또한, 동역학적 설계방법이 정식으로 채택됨에 따라 내진성능평가시 정역학적 해석법 보다는 보다 고도화된 동역학적 해석법을 활용한 성능평가절차가 마련되는 것이 필요하다. 기존 내진성능평가절차에서는 진도법으로 성능평가를 수행한 결과가 기준안전율 미달 시 동역학적 해석법으로 안전이 확인되었을 때 시설물의 등급을 한단계 향상시켰으나 동역학적 설계방법으로 내진성능평가를 수행하도록 하여 동적소성해석법을 화성화할 필요가 있다.

국내 기존 철근콘크리트 건물의 내진성능평가법 및 지진위험도 추정

정원희,정주성,이강석 한국콘크리트학회 2019 콘크리트학회논문집 Vol.31 No.6

본 연구의 목적은 국내 저층 RC 건물의 내진성능 평가법을 구축하는 것으로서, 국내 저층 RC 건물을 대상으로 내진진단법에 의해서 평가된 내진성능 평가결과를 기반으로 구조성능기본지표를 수정하여 국내 저층 RC 건물에 유효한 내진성능 평가법을 제안하였다. 내진진단법의 구조성능기본지표는 건물의 극한강도(C 지표) 및 연성능력(F 지표)에 의해서 평가한다. 국내에서 수행된 RC 기둥과 벽체의 실험결과를 바탕으로 국내 건물에 적합한 내진진단법의 휨극한강도 및 전단극한강도 평가식, 즉 C지표를 제한함과 동시에 전단여유도(전단내력과 휨내력의 비율)를 주로 이용하여 평가하는 F 지표도 제안하였다. 최종적으로 본 연구에서 제안한 국내 저층 RC 건물에 유효한 내진성능평가법을 이용하여 비내진상세를 가지는 14개 동 국내 저층 RC 건물을 대상으로 내진성능을 평가하였으며, 신뢰성 기반으로 국내 저층 RC 건물의 지진 피해율을 추정하였다. 그 결과 지진동 수준 0.1 g, 0.15 g, 0.2 g 및 0.23 g에 대해서 지진 피해율은 7 %, 27 %, 55 % 및 70 %로 추정되었다. 본 연구에서 수정 제안한 내진성능평가법은 국내 비내진 상세를 가지는 저층 RC 건물의 내진 대책 수립을 위한 기본적인 기술로 효과적으로 활용가능 하다고 사료된다.

지하 구조물 외벽에 적용되는 방수재료의 구조체 거동 및 진동 대응 성능 설계 제안 연구

김수연,김명지,오상근 한국구조물진단유지관리공학회 2020 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.24 No.1

본 연구에서는 건설 구조물에 사용되는 건설 자재 중 콘크리트 구조체에 전면 부착 시공되어 건축물의 내외부로부터 스며들거나 넘쳐흐르는 물을 막을 수 있는 차단마감재인 방수재료에 있어 가속 환경 조건 속의 지하 외벽에서의 방수 성능 설계의 일환으로 내진 성능 설계 가능성을 제안하고 그 품질검증 시험방법에 대해 검토하였다. 국내외 건설자재 내진설계 현황을 살펴보았을 때, 국내의 경우 아직까지 현행법상 건축 과정에서의 내진설계 규제는 있지만 자재에 대한 규제는 없어 내진용 제품군이 드물고 대부분 시공법에 의존하고 있는 상황이다. 국외의 경우 일본, 캐나다, 독일과 같이 비구조재에 내진성능을 부여한 다양한 건축자재가 개발되고 있음을 확일 할 수 있었고, 이러한 내진설계 개념은 앞장에서 살펴본 바와 같이, 지하 콘크리트 구조체에 전면접착 혹은 부분 부착되어 시공되는 선행 외방수재료에 있어 지진에 대한 보완 대응력을 가질 수 있다면 내진 설계된 구조체와 함께 누수 예방 및 방지 기술로서 그 적용성을 기대할 수 있을 것으로 판단된다. In this study, the possibility of seismic performance design was proposed and the quality verification test method was reviewed as part of the design of waterproof performance in underground walls under accelerated environment conditions for waterproofing materials, which are barrier and finishing material that can prevent ingress or overflowing water from inside and outside of a building by attaching all of the construction materials used in construction structures. Considering the current state of earthquake-resistant design of construction materials in Korea and abroad, seismic product groups are rare and mostly dependent on construction methods because there are no regulations on materials, although there are still regulations on earthquake-resistant design in the building process under the current law. Overseas, it was possible to confirm that various building materials that gave seismic performance to non-structural materials, such as Japan, Canada, and Germany, are being developed. If it is possible to have a complementary response to earthquakes in the advanced external waterproofing materials, it can be expected to be applicable as leak prevention and prevention technology along with the seismic designed structure.

고성능 골조보강시스템을 활용한 성능설계기반 기존 철근콘크리트건축물의 내진성능 평가

하기주,이동렬,백승렬,전찬목 대한건축학회지회연합회 2023 대한건축학회연합논문집 Vol.25 No.6

본 연구에서는 지진하중을 받는 철근콘크리트 건물의 내진성능 개선을 위하여 고성능 골조보강시스템을 적용한 철근콘크리트 골조 보강실험체를 제작하고 실험을 수행하였다. 그리고 고성능 골조보강시스템을 기존 6층 철근콘크리트 건축물에 적용하여 성능설계기반 내진성능 평가를 수행하였다. 고성능 골조보강시스템을 적용한 기존 철근콘크리트 건축물의 성능설계 기반 내진성능 평가에서는 철근콘크리트 건축물의 비선형 정적해석 결과 X방향의 층간변형각은 보강전에 비하여 고성능 골조보강시스템(RFKB-F, RFSR-G) 적용시 최대 14%의 저감성능을 나타내었다. In this study, specimens, designed by reinforced concrete frame using the advanced seismic frame retrofitting system, were constructed and tested to improve the seismic performance of reinforced concrete buildings subjected to earthquake-tpye loadings, Six-story existing reinforced concrete buildings, applying the advanced frame retrofitting system were carried out to evaluate the seismic performance based on performance design. In the evaluation of seismic performance of the existing reinforced concrete buildings using the advanced frame retrofitting system by the performance based design, as a result of nonlinear static analysis of reinforced concrete structures, the story drift angle in the x- direction showed up to 14% reduction when applying the advanced seismic retrofitting system(RFKB-F, RFSR-G) compared to before reinforcement.

비보강 조적조 건축물의 외부 보강에 따른 내진성능 연구

김종연,강종 한국구조물진단유지관리공학회 2024 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.28 No.2

내진설계 되지 아니한 조적조 건축물의 내진성능을 평가하고 건축물의 외부에 내진 보강 공법을 채택하여 내진성능을 향상시키고자 하였다. 내진성능을 평가하기 위해 건축물 내진설계 기준 및 해설(KDS 41 17 00 : 2019)과 기존 시설물(건축물) 내진성능 평가요령을 적용하였으며 비선형 정적해석으로 pushover해석을 수행하였다. 해석결과, 우리나라 주택의 내진설계 보급 비율이 낮고 주택의 많은 비중을 차지하고 있는 것이 조적조 건축물임을 고려하면 내진보강이 시급한 것으로 판단되었다. 조적조 건축물에 철골 보-기등+가새 프레임을 보강할 경우 층간 변형각은 X방향 0.043%이며 Y방향 0.047%로 나타나 규정을 만족하였다. 성능 수준별 중력하중저항능력은 X, Y방향 모두 거주가능으로 판정되어 안전한 것으로 판단되었다. 건축물의 외부에 보강함으로써 주택의 거주성과 편의성을 확보하면서 공사가 가능할 것으로 보여지며 지진성능과 구조물의 거동을 보다 명확하게 예측할 수 있을 것으로 사료 되었다. In this study, we evaluated the seismic performance of a masonry building that was not designed to be earthquake-resistant and attempted to improve the seismic performance by adopting a seismic reinforcement method on the exterior of the building. In addition, the building seismic design standards and commentary(KDS 41 17 00:2019) and existing facility(building) seismic performance evaluation methods were applied to evaluate seismic performance, and a pushover analysis was performed using non-linear static analysis. As the result of this study, it was determined that seismic reinforcement was urgent because the distribution rate of earthquake-resistant design of houses in Korea was low and masonry structures accounted for a large proportion of houses. When reinforcing the steel beam-column+brace frame in a masonry building, the story drift angle was 0.043% in the X direction and 0.047% in the Y direction, indicating that it satisfied the regulations. The gravity load resistance capacity by performance level was judged to be a safe building because it was habitable in both X and Y directions. In conclusion, it is believed that the livability and convenience of the house can be secured by reinforcing the exterior of the building and the seismic performance and behavior of the structure can be clearly predicted.

학교건물에 있어서 비탄성해석 및 비선형 정적해석을 통한 내진성능 평가에 따른 보강 연구

이호,권영욱,김홍도,Lee, Ho,Kwon, Young-Wook,Kim, Hong-Do 한국공간구조학회 2012 한국공간구조학회지 Vol.12 No.2

본 연구는 학교 건물의 구조적 성능 평가를 통한 내진보강에 대한 연구이다. 본 연구의 목적은 학교 건물의 구조적 성능평가를 통하여 안전성과 사용성을 고려한 구조보강방안을 비교분석하고 합리적 내진 보강안을 제시하여 보다 지진에 안전한 건축물을 유지하는데 도움 이 되고자 한다. 이 목적을 위해 기존의 학교건물을 연구 대상으로 선정하여 내진성능평가를 실시하고 내진 보강안을 제시하였다. 본 연구의 방법은 기존의 철근콘크리트 학교건물을 대상으로 1차 내진 성능평가와 2차 내진 성능평가를 실시하였다. 위와 같은 방법으로 내진성능평가를 하여 그 결과를 분석하고 내진보강방안을 제시(강재댐퍼, 탄소막대보강재)하였다. 제시된 내진 보강방안을 대상 건축물에 적용하여 내진보강 전, 후의 내진성능평가를 통해 종합적인 결과를 도출 하였다. This study is about earthquake-proof reinforcement through structural function evaluation of an school building. The purpose of this study is to comparatively analyze structure reinforcement measures in consideration of safety and usability through structural function evaluation of school buididng, to offer rational measures for earthquake-proof function and to provide help in maintaining safe structures against earthquake. For this purpose, was selected for this study as an existing school building, earthquake-proof function evaluation was conducted, and measures to reinforce earthquake-proof function was offered. As for the research method, the first and the second earthquake-proof function evaluations were conducted which is an existing reinforced concrete school building. Through the abovementioned methods, earthquake-proof function evaluation were conducted, the results were analyzed and the measure to reinforce earthquake-proof function were offered(Steel damper, Carbon plate stiffeners). The offered measure to reinforce earthquake-proof function was applied to the subject structure, and comprehensive results were derived from earthquake-proof function evaluation regarding before and after earthquake-proof function reinforcement.