건축물 내진성능평가

왜 배우는가: 건축물 내진성능평가는 노후 건축물의 지진 취약성을 판단해 보강 여부를 결정하는 출발점이다. 기존 건축물은 내진설계 기준 시행 이전에 지어진 경우가 많아 평가 절차와 재료강도 결정이 실무에서 자주 쓰인다. 시험에서도 절차, 성능수준, 재료강도 결정방법이 함께 묻는 경우가 반복된다.

출제 이력: 제112회 1교시 8번, 제110회 3교시 5번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

건축물 내진성능평가는 지진에 대한 기존 건축물의 구조적 성능을 정량적으로 평가하여 성능수준을 판정하고 보강 필요성을 결정하는 절차이다.

• 내진성능평가
• 성능수준
• 재료강도
• 설계도서
• 코어 시험
• 비파괴 시험
• 내진보강

2. 개념 풀이

쉽게 말하면 기존 건물이 다음 지진을 얼마나 버틸 수 있는지 숫자로 따져 보는 일이다. 새로 짓는 건물은 설계기준에 맞춰 처음부터 내진설계를 하지만, 이미 지은 건물은 실제 재료와 상태를 조사해서 판단해야 한다.

정식으로는 기존 건축물의 현재 상태를 조사하고, 지진하중에 대한 구조 응답을 해석하여 목표 성능수준을 만족하는지 확인하는 과정을 말한다. 평가 결과는 성능수준별로 구분해 표현한다.

핵심 용어를 풀이하면 다음과 같다.

내진성능평가는 지진 하중을 받을 때 건축물이 요구된 성능을 확보하는지 확인하는 행위다. 설계 단계의 내진설계와 달리 완공된 건축물을 대상으로 한다.

성능수준은 지진 후 건축물이 보이는 손상 정도를 단계로 나눈 기준이다. 기능 유지, 인명 안전, 붕괴 방지 등으로 구분하여 쓴다.

재료강도는 평가 해석에 넣을 콘크리트와 조적의 실제 강도다. 설계도서가 있으면 설계값을 참고하고, 없으면 현장 시험으로 추정한다.

민간소유 건축물의 내진성능 확인서 작성에서는 행정안전부장관이 정한 건축물 내진성능평가 가이드라인의 평가기준을 따르도록 되어 있다. 따라서 평가 절차와 기준은 이 가이드라인을 기본으로 삼는다.

3. 등장 배경과 필요성

국내 건축물은 1988년 이후 내진설계기준이 단계적으로 적용되었다. 그 이전에 지은 건축물은 내진 능력이 확보되지 않은 경우가 많다. 지진 빈도와 규모 인식이 높아지면서 기존 건축물의 안전성을 점검할 필요가 커졌다.

내진성능평가는 다음 목적으로 수행한다.

• 노후 건축물의 지진 취약성 파악
• 보강 대상과 보강 범위 결정
• 건축물 소유자에게 내진 능력 정보 제공
• 지진 후 사용 가능 여부 판단의 근거 확보

건축법령은 건축물의 내진능력 공개 제도를 두고 있다. 이 제도는 건축물 소유자와 이용자가 내진 능력을 알 수 있도록 하는 근거가 된다.

평가가 중요한 이유는 재료강도 불확실성 때문이다. 설계도서가 없는 기존 건축물은 실제 강도를 알기 어렵다. 이 불확실성을 줄이기 위해 코어 시험, 반발경도 등 비파괴 시험을 조합하여 재료강도를 결정한다.

관련 기준에서 기존 건축물의 평가와 보강은 신축 설계와 달리 현장 조사 결과를 반영하도록 요구한다. 그래서 평가 절차에서 현장 조사와 재료 시험이 핵심 단계가 된다.

4. 구성요소·원리·절차

건축물 내진성능평가는 평가 대상 건축물의 구조 요소를 조사하고, 재료강도와 내진성능을 단계별로 확인하는 절차다. 평가의 결과는 내진성능수준별 목표 성능 만족 여부로 판정한다. 구성요소를 아래 표로 정리한다.

평가 원리는 지진 시 발생하는 층간변위와 부재의 변형능력을 비교하는 데 있다. 설계 시 요구 변형과 현재 건물의 내력(강도)과 연성(변형능력)을 함께 본다. 내력이 부족해도 연성이 충분하면 붕괴를 막을 수 있다는 점을 판정에 반영한다.

평가 절차는 다음과 같다.

• 자료 조사: 설계도서·준공도서·구조계산서 등을 수집한다.
• 현장 조사: 부재 치수, 균열, 철근 배근 상태를 확인한다.
• 재료강도 결정: 설계도서 유무에 따라 코어·반발경도 등으로 강도를 정한다.
• 해석 모델 작성: 골조 모델과 하중 조건을 설정한다.
• 내진성능 해석: 등가정적해석 또는 동적해석으로 성능을 구한다.
• 성능수준 판정: 기능수행·붕괴방지 등 목표 성능과 비교한다.
• 보강 필요 여부 결정: 부족 시 보강 방안을 제시한다.

평가의 핵심 공식은 내진성능 지표를 요구 값과 비교하는 것이다.

$\text{내진성능 지표} = \frac{\text{내력 } (C)}{\text{요구 내력 } (D)} \ge 1.0$

여기서 C는 건물이 지닌 내력(kN), D는 설계지진에 의해 요구되는 내력(kN)이다. 이 비가 1.0 이상이면 목표 성능을 만족한다. 결과가 상식 범위인지 확인할 때는 비가 대략 0.5~1.5 안에 드는지 본다.

5. 관련 법령·기준·표준

건축물 내진성능평가의 근거는 「건축법」과 그 하위 규정, 그리고 행정안전부장관이 정한 「건축물 내진성능평가 가이드라인」이다. 민간소유 건축물의 내진성능 확인서 작성 세부기준 제4조는 특별한 사유가 없으면 이 가이드라인의 평가기준에 따라 평가하도록 정하고 있다. 건축법 시행령 제32조의2는 내진능력 공개 대상이 되는 건축물을 정하며, 소규모건축구조기준을 적용한 건축물은 제외된다.

건축법 시행령 제2조의 용어 정의는 평가 대상을 구분하는 기준이 된다. 신축·증축·개축·재축·이전 중 어느 행위인지에 따라 내진설계 적용 여부를 판단한다. 대수선은 기둥·보·내력벽·주계단의 구조 변경을 말하며, 건축법 제2조제1항제9호에 정의되어 있다.

위 표의 핵심 값은 다음과 같다. 내진성능 확인 대상은 내진설계 미적용 기존 건축물 또는 신축 시 내진설계를 적용한 건축물로 한정된다. 재료강도 결정은 설계도서 유무별 방법으로 나뉜다. 성능 판정은 기능수행수준과 붕괴방지수준 두 단계로 한다.

개정 연혁은 다음과 같이 정리한다. 건축법 시행령 제32조의2는 2014년 11월 28일 개정 표기가 있다. 법령 머리말의 시행일자는 그 문서의 마지막 개정일이므로, 이후 세부 내용이 바뀌었는지는 현행 가이드라인으로 확인해야 한다. 공개 조항의 개정 사항은 별도 근거가 없으므로 임의로 서술하지 않는다.

관련 기준 적용 시 유의점

가이드라인은 기존 건축물의 평가 기준이며, 신축 건축물의 내진설计 기준과 적용 대상이 다르다. 평가 대상의 준공 시기와 적용된 설계기준을 먼저 구분해야 한다.

6. 유형과 비교

건축물 내진성능평가는 평가 대상과 목적에 따라 여러 방식으로 나뉜다. 먼저 평가 방법을 구분하면 상세평가(해석 기반)와 간이평가(설계 기준 대비)로 나뉘고, 내진성능수준은 기능수행수준과 붕괴방지수준으로 나뉜다. 다음 표는 평가 방식별 특징을 비교한다.