비구조내진설계 내진설계 기준 [KDS 41 17 00 : 2022]

 

KDS 41 17 00 : 2022

비구조내진설계  내진설계기준

 

용어의 정의

 ∙ 내진슬릿 : 내진설계상 조적조 혹은 비구조 콘크리트벽이 기둥과 접한 부분에 부재의 취성파괴를 방지하기 위해 설치하는 줄눈.

 ∙ 비구조부재：차양·장식탑·비내력벽, 기타 이와 유사한 것으로서 구조해석에서 제외되는 건축물의 구성부재.

 ∙ 비구조요소：건축비구조요소와 기계·전기비구조요소를 총칭.

 ∙ 설계지진：건축물 혹은 비구조요소의 중요도 및 성능목표별 지진의 재현주기에 따라 2장에서 정의한 기본설계지진에 중요도계수 및 위험도계수를 곱한 지진

 

기준의 구성 및 적용

비구조요소에 대한 내진설계는 18장을 따른다. 비구조요소에 대한 내진설계적용범위는 18.1.1을 따른다.

 

성능목표

 

표 1 건축물의 성능수준과 구조요소 및 비구조요소의 성능수준 사이의 관계

건축물의 성능수준	구조요소의 성능수준	비구조요소의 성능수준
기능수행	거주가능	기능수행
즉시복구	거주가능	위치유지
인명보호	인명안전	인명안전
붕괴방지	붕괴방지	-

 표 2 건축물의 내진등급별  최소성능목표

내진등급	성능목표		설계지진
	재현주기	성능수준
특	2400년	인명보호	기본설계지진 × 중요도계수( )
	1000년	기능수행	-
I	2400년	붕괴방지	-
	1400년	인명보호	기본설계지진 × 중요도계수( )
II	2400년	붕괴방지	-
	1000년	인명보호	기본설계지진 × 중요도계수( )

 

비구조요소는 18장에 따라 설계한 경우 성능목표를 만족하는 것으로 간주한다. 기계/전기 비구조요소의 경우 20장에 따라 장치의 작동여부를 추가로 검토하여야 한다.

 

 

 

비구조요소와의 연결

큰 강성을 발휘할 수 있는 비구조요소는 구조부재와 이격하여야 한다. 그렇지 않을 경우에는 비구조요소를 구조요소로 고려하여 구조해석과 설계에 반영해야 한다.

 

해석 및 설계요구사항

기능수행검토시 구조물과 비구조요소는 18장과 20장의 해당규정을 만족하여야 한다.

 

18. 비구조요소 요약표

18.1 일반

항목 번호	내용
18.1(1)	건축, 기계, 전기설비 등의 비구조요소와 그 지지부 및 연결부는 해당 절의 규정에 따라 설계되어야 합니다. 단, 구조물 유효중량의 25%를 초과하는 비구조요소는 건물외구조로 분류하여 19장의 규정을 따릅니다.
18.1(2)	1.8m 이상의 모듈형 공장제작품에 내장된 비구조요소의 설계 규정이 18장에 없을 경우, 19장의 규정을 따릅니다. 모듈형 시스템에 내장 또는 지지되는 비구조요소는 18장의 규정을 따릅니다.
18.1(3)	창고용 선반, 탱크, 소화수조는 19장의 규정을 따릅니다.

18.1.1 적용범위

항목 번호	내용
18.1.1(1)	다음의 비구조요소는 18장의 규정에 따라 내진설계를 수행해야 합니다. - 중요도계수 1.5인 비구조요소 - 파라펫, 건물외부의 치장 벽돌, 외부치장마감석재
18.1.1(2)	다음의 경우 내진설계가 요구되지 않습니다. - 중요도계수 1.0이며 바닥에서 설치높이 1.2m 이하, 중량 1,800N 이하, 덕트나 파이프 연결부가 유연한 재료로 구성된 경우 - 중량 100N 이하, 단위길이당 중량 70 N/m 이하인 경우
18.1.1(3)	상기 (1) 및 (2)에 해당하지 않는 비구조요소의 내진설계 여부는 건축주와 협의하여 결정합니다.

18.1.2 중요도계수

항목 번호	내용
18.1.2(1)	중요도계수는 기본적으로 1.0입니다. 그러나 다음 조건에 해당할 경우 1.5로 적용됩니다. - 소화배관, 스프링클러 시스템, 소화수조 등 인명안전을 위한 비구조요소 - 대형 창고형 매장 등에 설치된 일반 대중에게 개방된 적재장치 - 내진특등급 시설물에서 중요한 비구조요소

18.1.3 설계 고려사항

항목 번호	내용
18.1.3.1	비구조요소의 설계는 다음 중 하나의 절차에 의해 수행됩니다. - 내진설계책임구조기술자가 18장의 규정에 따라 내진설계를 수행하는 경우 - 제조자가 정밀해석 또는 실험을 통해 내진성능을 입증하는 경우 - 검토 및 승인을 받은 경우
18.1.3.2	실험을 통해 비구조요소 및 지지부의 내진성능을 확인할 수 있습니다.
18.1.3.3	내진설계책임구조기술자가 승인하는 경우, 내진설계는 구조체의 내진설계와 분리하여 수행될 수 있습니다.
18.1.3.4	지진 이후에도 반드시 기능이 유지되어야 하는 비구조요소는 내진성능을 입증해야 합니다. - 기능유지 요구 비구조요소는 진동대 실험을 통해 정상작동을 증명해야 합니다. - 위험물질과 관련된 비구조요소는 위험물질이 유출되지 않음을 증명해야 합니다.
18.1.3.5	특정 비구조요소의 파괴가 다른 비구조요소에 손상을 유발하지 않도록 물리적 간섭을 확인해야 합니다.
18.1.3.6	비구조요소와 그 지지부 혹은 연결부는 유연성과 강도를 고려하여 설계되고 평가되어야 합니다.

 

 

18.2 설계지진력 및 변위 요약표

18.2.1 등가정적하중

항목 번호	내용
18.2.1.1(1)	수평설계지진력는 식 (18.2-1)에 따라 산정하며, 설계지진력이 아닌 다른 하중이 이를 초과할 경우에도 이 절의 상세나 제한규정이 적용됩니다.
18.2.1.1(2)	식 (18.2-2)는 설계지진력이 초과할 필요가 없는 상한치, 식 (18.2-3)은 설계지진력이 반드시 넘어야 할 하한치를 규정합니다.
18.2.1.1(3)	는 여러 변수에 의해 결정됩니다. - 비구조요소의 질량 중심에 작용하는 설계지진력 - 증폭계수(표 18.3-1 또는 표 18.4-1) - 중요도계수 - 구조물 밑면으로부터 지붕층의 평균높이 등
18.2.1.2	수직설계지진력는 다른 수직하중과 함께 고려하며, 비부착식 바닥패널과 비부착식 천장패널에는 적용되지 않습니다.

18.2.2 동적해석법

항목 번호	내용
18.2.2(1)	수평설계지진력을 동적해석을 통해 산정할 수 있습니다. 이때 구조물의 응답가속도는 R=1.0으로 적용됩니다. 동적해석법에는 다음이 포함됩니다. - 응답스펙트럼해석법(7.3.3) - 선형시간이력해석법(7.3.4.2) - 비선형 시간이력해석(7.3.4.3) - 층응답스펙트럼(18.2.2.1) - 간략층응답스펙트럼(18.2.2.2)
18.2.2(2)	동적해석법을 통해 설계지진하중을 산정할 때, 식 (18.2-4)을 사용하며, 상한치 및 하한치 규정을 준수해야 합니다.

18.2.3 상대변위

항목 번호	내용
18.2.3(1)	비구조요소가 수용해야 할 지진에 의한 상대변위는 다음을 통해 계산합니다. - 동일한 구조물 또는 구조시스템상의 수직 위치 간 상대변위 - 독립된 2개의 구조물 또는 구조시스템 간 상대변위
18.2.3(2)	수직 위치 간 상대변위는 식 (18.2-7), 식 (18.2-9) 등을 사용하여 산정하며, 상한치를 초과하지 않아야 합니다.
18.2.3(3)	상대변위는 허용층간변위를 기준으로 하며, 변위 계산에 필요한 여러 요소와 파라미터를 고려합니다.

18.2.4 비구조요소의 주기

항목 번호	내용
18.2.4(1)	비구조요소의 기본주기는 스프링과 질량으로 이루어진 단자유도시스템으로 해석할 수 있습니다. 식 (18.2-11)을 통해 계산하며, 운전하중, 중력가속도, 연결장치의 강성을 고려합니다.
18.2.4(2)	기본주기는 실험데이터나 적절히 입증된 해석으로도 결정할 수 있습니다.
18.2.4(3)	주기가 0.06초 미만일 경우, 강체로 간주합니다.

 

18.3 건축비구조요소 요약표

18.3.1 일반

항목 번호	내용
18.3.1(1)	표 18.3-1에 열거된 건축비구조요소와 그 지지부 및 연결부는 이 절의 규정에 따라 설계해야 합니다.
18.3.1(2)	체인이나 다른 형태로 구조물에 매달린 비구조요소는 다음 조건을 모두 충족하면 이 절의 지진하중 및 상대변위 검토를 수행하지 않아도 됩니다. - 자중의 1.4배에 해당하는 연직 및 횡하중 조합을 견딜 수 있는 경우 - 타 비구조요소에 미치는 영향을 고려한 경우 - 360도의 모든 방향으로 움직일 수 있도록 구조체와 연결된 경우

18.3.2 설계절차

항목 번호	내용
18.3.2(1)	모든 건축비구조요소 및 그 지지부와 부착부는 18.2에 따른 설계지진력을 견딜 수 있도록 설계해야 하며, 18.2.3의 상대변위를 수용할 수 있도록 설계되어야 합니다.
18.3.2(2)	캔틸레버 형식 구조요소에서 발생하는 지점회전에 의한 수직방향 변위를 고려하여 설계되어야 합니다.
18.3.2(3)	설계하중에 의한 비구조요소의 횡방향 또는 면외방향의 휨이나 변형이 비구조요소의 변형한계를 초과하지 않아야 합니다.

18.3.3 칸막이벽

항목 번호	내용
18.3.3(1)	높이 1.8m 이상의 칸막이벽 또는 천장재와 연결된 칸막이벽은 건물구조체에 횡지지되어야 하며, 횡지지부재는 천장재의 횡지지부재와 별도로 설치되어야 합니다.
18.3.3(2)	매달린 천장의 변위요구량은 18.3.5의 규정에 의해 구합니다.
18.3.3(3)	칸막이벽 높이가 2.7m 이하, 단위면적당 무게가 0.48 kN/m² 이하, 수평지진 하중이 0.25 kN/m² 미만인 조건을 모두 충족할 경우, 이 규정은 적용하지 않습니다.
18.3.3(4)	칸막이벽이 조적조 또는 비구조 콘크리트벽으로 구성된 경우, 인접한 기둥에 영향을 주지 않도록 적절한 구조상세를 적용해야 합니다.

18.3.4 커튼월, 상점 앞면, 칸막이벽에 끼워진 유리

항목 번호	내용
18.3.4(1)	커튼월, 상점 앞면, 칸막이벽에 끼워진 유리는 식 (18.3-1)의 상대변위 요구조건을 만족해야 합니다.
18.3.4(2)	유리와 틀 사이에 충분한 유격이 있어 요구되는 상대변위에서 접촉이 발생하지 않으면 예외로 인정됩니다. 식 (18.3-2)과 식 (18.3-3)은 유리와 틀 사이의 유격 및 접촉 관련 규정을 제공합니다.
18.3.4(3)	강화유리, 열처리유리, 열강화이중유리 등에 대한 예외 규정이 제시됩니다. 건물에 인접한 보도면으로부터 3m 이하의 높이에 설치되는 경우와 같은 조건에서 예외가 인정됩니다.

18.3.5 매달린 천장

항목 번호	내용
18.3.5(1)	매달린 천장은 아래의 조항을 따라야 합니다. 면적이 13m² 이하이고 벽이나 처마 등으로 횡지지된 천장, 석고보드 재질의 마감재가 나사나 못으로 부착된 천장 등의 예외가 포함됩니다.
18.3.5.1	천장의 무게는 천장 격자, 천장 타일 또는 패널, 천장격자에 부착되거나 횡지지되는 모든 비구조요소의 무게를 포함하며, 지진하중 산정 시 최소 200N/m² 이상을 적용해야 합니다.
18.3.5.2	흡음타일과 비부착식 천장패널의 설계 규정이 포함됩니다. 내진설계범주 C와 D의 요구사항을 충족해야 합니다. 가장자리 앵글의 최소 폭, 천장면적 250m² 초과 시 요구사항 등이 제시됩니다.
18.3.5.3	천장과 스프링클러 시스템을 일체화하는 경우, 설계는 내진설계책임구조기술자에 의해 승인되어야 합니다.

18.3.6 이중바닥

항목 번호	내용
18.3.6.1	이중바닥의 무게는 바닥시스템의 무게와 바닥에 고정된 모든 장비의 무게 100%, 고정되지 않은 장비 전체무게의 25%를 포함해야 합니다. 이중바닥 패널에 고정된 장비의 전도효과도 고려해야 합니다.
18.3.6.2	특수 이중바닥의 조건이 제시됩니다. 기계적 접합, 앵커, 용접 등을 통해 지진하중을 지지하는 경우, 실험에 의해 인증된 접합부, 가새 해석 시 압축좌굴 고려 등이 포함됩니다.

18.3.7 피난경로상의 계단 및 램프

항목 번호	내용
18.3.7(1)	지진력저항시스템에 부착된 피난경로상의 계단 및 램프는 다이어프램 변형을 포함하여 18.2.3에 정의된 지진 상대변위를 수용할 수 있어야 합니다. 상대변위는 임의의 수평방향으로 발생한다고 가정해야 합니다.
18.3.7(2)	특정 연결부는 수직방향 지지능력의 손실 없이 13mm 또는 25mm의 변위를 수용해야 합니다. 파손을 초래하지 않는 이탈방지 장치도 허용됩니다. 금속 지지대의 회전능력 및 강도 관련 규정도 포함됩니다.

18.3.8 외부 비구조벽체와 그 접합부

항목 번호	내용
18.3.8(1)	외부 비구조벽 패널은 18.2.3의 상대변위와 온도 변화를 수용하도록 설계되어야 합니다. 연결부 및 패널 조인트의 세부 사항, 강봉의 길이 대 직경 비율, 나사산이 있는 강봉의 요구사항 등이 포함됩니다.
18.3.8(2)	미끄러짐 또는 나사산이 있는 강봉의 휨을 통한 변위 수용과 관련된 요구조건이 제시됩니다. 연성 및 회전능력, 볼트, 인서트, 용접 등의 설계 규정이 포함됩니다.

18.3.9 치장벽돌벽체와 그 접합부

항목 번호	내용
18.3.9(1)	앵커지지 치장벽돌벽체와 접착식 치장벽돌벽체에 대한 규정입니다. 치장벽돌벽체의 두께, 중량, 앵커의 수량과 간격, 정착 방법 등이 포함됩니다.
18.3.9.1	앵커지지 치장벽돌벽체는 지진하중에 대한 강도를 고려하여 설계되어야 합니다. 앵커의 수량, 간격, 앵커의 종류 등에 관한 세부 요구사항이 제시됩니다.
18.3.9.2	접착식 치장벽돌벽체는 전단강도 345kPa 이상의 접착제 또는 압축강도 12.5MPa 이상의 모르타르로 접착되어야 합니다. 접착제의 소요강도 및 기타 세부 설계 조건이 포함됩니다.

 

건축비구조요소 설계계수 테이블

건축비구조요소	증폭계수	반응수정계수	초과강도계수
내부 비구조벽체 및 칸막이벽
- 비보강조적벽	1	1.5	1.5
- 그밖의 벽과 칸막이	1	2.5	2
캔틸레버 부재(횡지지되어 있지 않거나 질량중심 아래에서 구조체에 횡지지된 경우)
- 파라펫 및 내부 캔틸레버 비구조벽체	2.5	2.5	2
- 굴뚝 및 골조구조에 지지된 수직 배기구	2.5	2.5	2
- 기타 캔틸레버형 수직구조물	2.5	2.5	2
캔틸레버 부재(질량중심 위에서 구조체에 횡지지된 경우)
- 파라펫	1	2.5	2
- 굴뚝	1	2.5	2
- 외측 비구조벽체	1	2.5	2
외측 비구조벽체 부재 및 접합부
- 벽체 부재	1	2.5	NA
- 벽체패널 접합부의 몸체	1	2.5	NA
- 연결시스템의 조임구	1.25	1	1
표면 마감재
- 변형이 제한된 부재 및 부착물	1	2.5	2
- 변형성능이 낮은 부재 및 부착물	1	1.5	2
옥탑(건물골조가 연장된 골조의 경우 제외)	2.5	3.5	2
천장
- 전체	1	2.5	2
캐비넷
- 바닥판에 영구적으로 지지된 높이가 1,800mm 이상인 캐비닛	1	2.5	2
- 바닥판에 영구적으로 지지된 높이가 1,800mm 이상인 책장	1	2.5	2
실험실 장비	1	2.5	2
이중바닥
- 특수 이중바닥 (18.3.6.2를 만족하는 경우)	1	2.5	2
- 그 밖의 모든 것	1	1.5	1.5
부속 장치 및 장식물	2.5	2.5	2
간판	2.5	3	2
기타 강체요소
- 대변형이 가능한 부재 및 부착물	1	3.5	2
- 변형이 제한된 부재 및 부착물	1	2.5	2
- 변형성능이 낮은 재료 및 부착물	1	1.5	1.5
그밖의 유연한 비구조요소
- 대변형이 가능한 부재 및 부착물	2.5	3.5	2.5
- 변형이 제한된 부재 및 부착물	2.5	2.5	2.5
- 변형성능이 낮은 재료 및 부착물	2.5	1.5	1.5
건물의 지진력저항시스템에 포함되지 않은 출구 계단	1	2.5	2
출구 계단 및 램프 체결 장치 및 부착 장치	2.5	2.5	2.5