내진성능평가에서 재료강도는 어떻게 결정하나

왜 재료강도부터 정하나

내진성능평가는 "이 건물이 지진에서 얼마나 버티는가"를 해석으로 확인합니다. 그런데 해석의 출발점이 되는 부재의 내력은 재료의 강도에서 나옵니다. 같은 단면의 기둥이라도 콘크리트 강도가 다르면 저항능력이 달라지므로, 강도를 정하는 방법이 바뀌면 평가 결과도 함께 바뀝니다.

그래서 평가요령은 재료강도를 "현장시험을 실시한 경우 그 결과값을 적용한다"고 두고(1.2.2), 시험을 하지 못한 재료에는 단계적으로 대체 경로를 규정합니다.

강도를 정하는 세 가지 경로

경로가 순서대로 적용되는 것이 아니라, 무엇이 확보되어 있는가에 따라 갈립니다.

1. 현장시험 — 코어테스트 결과, 또는 현장조사를 통해 보정계수를 적용한 비파괴검사 결과로 강도를 결정합니다. 시험 시에는 피복두께, 중성화깊이, 철근·철골 부식, 이어치기 상태, 결함 등을 함께 고려해야 합니다.
2. 설계도서 — 현장시험이 없으면 설계도서에 명시된 설계기준강도를 씁니다. 설계기준강도는 재료 변동까지 고려한 안전측의 값(공칭강도)이므로, 실제로 기대되는 강도(기대강도)는 재료별 보정계수를 곱해 구합니다. 여기에 경과년수·재료상태 감소계수를 곱합니다.
3. 연도별 기본값 — 설계도서에 설계기준강도가 없으면 연도별 기본재료강도(기본값에는 이미 경과연수 감소가 반영됨)에 재료상태 감소계수를 곱해 씁니다.

재료상태 감소계수는 양호 1.0, 보통 0.9, 불량 0.8 수준이며 (콘크리트 압축강도 기준, 표 1.2.2), 경과년수 감소계수도 30년 이상 0.8, 20년 이상 0.9, 20년 미만이면 1.0으로 구분됩니다.

시험 결과가 흔들리면

현장시험은 여러 시점에서 값을 얻으므로 결과 사이에 흩어짐이 생깁니다. 평가요령은 이 흩어짐이 크면 값을 더 보수적으로 씁니다.

• 변동계수 0.2 초과 — 시험결과의 변동계수가 0.2를 넘으면, 기대강도는 표본 평균의 75%로, 설계기준강도도 평균에서 표준편차를 뺀 값의 75%로 적용합니다(1.2.2).
• 추가 시험 — 변동계수를 줄이고 싶으면 추가 시험을 실시할 수 있습니다. 시험 개소를 늘려 흩어짐을 낮추는 것이, 값을 그대로 보수적으로 쓰는 것보다 평가가 실제에 가까워지는 경우가 많습니다.

시험 시점과 시험 방법은 KS표준, 콘크리트 설계기준, 강구조설계기준에 따르고, 조적조는 요령 6장의 방법을 따릅니다.

도면이 없거나 시험이 어려우면

오래된 건물에서 도면이 없거나, 철근처럼 시험이 어려운 재료가 있으면 경로가 자동으로 아래로 내려갑니다.

• 도면 없는 경우 — 연도별 기본재료강도를 쓰고, 재료상태 감소계수는 현장조사 결과를 바탕으로 적용합니다. 기본값에는 경과연수 감소가 이미 들어 있어서 연수에 따른 감소를 다시 중복해서 적용하지 않습니다.
• 재료상태 판단 — 균열, 변형, 화재 이력, 마무리 정도에 따라 엔지니어가 판단합니다. 보통·양호로 판정하면 그 판단 근거를 보고서에 제시해야 합니다. 현장조사를 실시하지 않으면 재료상태는 불량으로 간주됩니다.

한편, 시설물안전법 체계의 정밀안전진단 내에 포함해 내진성능평가를 실시하는 경우, 재료강도는 시설물안전법 및 하위규정의 재료시험 방법으로 결정할 수 있습니다. 다만 내진보강설계를 위한 평가에는 이 예외를 적용할 수 없습니다(1.2.2).

한뉴엔지니어링에 문의하면 어떻게 되나

1. 자료 확보 상태 확인 — 설계도서의 재료 명기 여부, 건물 연도, 구조 형식부터 확인해 강도 결정 경로를 가늠합니다.
2. 현장조사·시험 범위 제안 — 어떤 부재에 시험이 필요한지, 비파괴검사와 코어시험의 배분과 개소 수를 평가 목적에 맞춰 정리합니다.
3. 강도 전제 명시 — 어떤 강도로 평가했는지를 보고서에 기록해, 해석 전제가 나중에 다시 열람돼도 따를 수 있게 합니다.

재료강도는 "시험을 몇 개소 하면 되는가"의 문제가 아니라, 어떤 전제로 평가하느냐의 문제입니다. 전제가 정리되어야 견적과 일정이 정확해집니다.