내진성능평가

내진성능평가란

내진성능평가는 기존 건축물이 지진을 받을 때 요구되는 성능을 만족하는지 확인하는 절차다.

판정 대상은 구조체와 비구조요소 두 가지이며, 각각 따로 판정한다.

설계 당시 기준보다 내진 성능이 낮은 기존 건물이 많아 평가가 출발점이 된다.

절차 흐름

절차는 자료 조사, 예비평가, 상세평가, 성능수준 판정, 보강 결정 순서로 진행된다.

자료 조사에서는 도면과 재료 강도를 확인하고, 예비평가에서는 층별 DCR을 구한다.

예비평가 결과가 기준을 만족하면 상세평가를 생략할 수 있다.

목표 성능수준에 미달하면 보강 방안과 범위를 정한다.

DCR의 원리

DCR은 부재가 받는 지진 수요를 부재의 내력으로 나눈 값이다.

수요와 용량은 같은 단위로 맞춘다. 전단력은 kN 단위로 쓴다.

예비평가에서는 전단력이나 전단응력을 기준으로 계산하며, 값이 1.0을 넘으면 내력이 부족하다고 본다.

따라서 DCR이 1.0을 넘는 층은 상세평가 대상이 된다.

예비평가 계산 예제

기존 건물의 층별 DCR을 구하려면 먼저 요구 전단력을 계산한다.

층당 중량은 2,880 kN, 층고는 4.0 m, 설계스펙트럼가속도는 0.53이다.

중요도계수, 비정형계수, 횡력분포계수는 각각 1.0, 1, 1이다.

그러면 요구 전단력은 S_DS와 W를 곱한 값이다. 직접 구해 보자.

정답은 1,526.4 kN이다. 이 값이 층의 요구 전단력이 되어 내진능력과 비교된다.

성능수준과 종합 판정

성능수준은 구조체 손상 정도에 따라 구분하며, 대표적으로 즉시복구, 인명안전, 붕괴방지가 있다.

구조체는 기둥, 보, 전단벽을, 비구조요소는 외장재, 천장, 설비를 따로 판정한다.

두 판정을 따로 쓴 뒤 종합 성능수준은 두 결과 중 낮은 쪽으로 정한다.

구조체만 보고 정하면 안 되며, 비구조요소의 낙하와 전도 위험도 빠뜨리면 안 된다.

헷갈리는 구간

기둥 전단은 먼저 h0/D 구간을 나눠야 한다. 단주와 일반기둥의 평균전단응력 기준이 다르다.

건설연도 구간도 잘못 고르면 감점이 크다. 1970년 이전, 1971~1987년, 1988~2000년, 2001년 이후로 나눈다.

설계 기준값과 혼동하지 않고, 평가 조건으로 주어진 중요도계수 같은 값을 그대로 쓴다.

h0/D 가 1.5라면 2.0 미만이므로 단주 기준을 적용한다.

정리

내진성능평가는 기존 건축물의 보강 필요 여부와 범위를 정하는 출발점이다.

절차는 예비평가에서 DCR을 구하고, 상세평가와 성능수준 판정으로 이어진다.

구조체와 비구조요소를 따로 판정한 뒤 종합 성능수준은 낮은 쪽으로 정한다.