KDS14 31 50 강구조 내화 설계기준 (하중저항계수설계법)

1. 일반사항

1.1 목적

(1) 이 기준은 화재 피해로 발생할 수 있는 강구조물의 안전성, 사용성 및 내구성을 확보하는 것을 그 목적으로 한다.

1.2 적용 범위

(1) 이 기준의 규정은 강구조물의 내화설계에 적용한다.

1.3 참고 기준

1.3.1 관련 법규

● 건축법시행령 제56조(건축물의 내화구조)● 건축물의 피난․방화구조 등의 기준에 관한 규칙

1.3.2 관련 기준

● KDS 14 31 05(1.3)에 따른다.● KS D 0026 금속 재료-고온 인장 시험● KS F 2257-1 건축부재의 내화시험방법-일반요구사항● KS F 2257-4 건축부재의 내화시험방법-내력 수직 구획부재의 성능조건● KS F 2257-5 건축부재의 내화시험방법-수평내력 구획부재의 성능조건● KS F 2257-6 건축부재의 내화시험방법-보의 성능조건● KS F 2257-7 건축부재의 내화시험방법-기둥의 성능조건

1.4 용어의 정의

(1) KDS 14 31 05(1.4)에 따른다.

1.5 기호의 정의

(1) KDS 14 31 05(1.5)에 따른다.

2. 조사 및 계획

내용 없음.

3. 재료

(1) KDS 14 31 05(3)에 따른다.

4. 설계

(1) 화재에 대하여 강구조물의 기둥, 보, 벽, 바닥, 지붕 등 주요 구조부의 내화설계를 수행하기 위한 지침을 제공한다. (2) 설계자는 온도에 따른 구조재료의 열적 및 기계적 특성 변동을 고려하여 화재 시 주요 구조부의 안전성을 평가하여 내화설계를 수행할 수 있다.

4.1 설계 고려사항

(1) 강구조물의 주요 구조부는 화재 시 고온 및 고열에 견디어 하중을 지지할 수 있는 내화성능을 확보해야 한다. 필요한 경우 설계허가권자와의 협의에 의해 국제적으로 그 적합성이 인정되어 사용되고 있는 내화설계기준을 이 기준의 일부로 사용한다.

4.2 범위

(1) 건축법시행령 제56조(건축물의 내화구조)에 의한 용도 및 규모에 사용되는 강구조물의 주요 구조부에 적용한다.

4.2.1 사양적 내화설계

(1) 강구조물의 주요 구조부는 건축물의 피난․방화구조 등의 기준에 관한 규칙 제3조 내화구조에서 정하는 내화구조를 사용하여야 한다. 내화구조는 동 규칙 제3조 제1호 내지 제7호에 해당하는 것이거나 또는 동 규칙 제3조 제8호 또는 제27조 및 내화구조의 인정 및 관리기준에 의거 품질시험으로 내화구조의 성능기준을 확보한 것으로 인정된 구조이다. 또한 동 규칙 제3조 제8호 단서조항에 해당하는 경우 품질시험을 생략할 수 있다.

4.2.2 성능적 내화설계

(1) 합리적이고 공학적인 해석방법으로 평가된 구조적 적합시간이 내화구조의 인정 및 관리기준에서 정하는 내화구조의 성능기준과 동등하거나 그 이상인 경우에 해당 강구조물은 요구내화성능을 확보한 것으로 간주한다. 구조해석에 의한 강구조물의 구조적 적합시간은 4.3.3.2에 따라 결정할 수 있다.

4.3 내화성능 평가

4.3.1 품질시험에 의한 내화성능 평가

(1) 내화구조의 인정 및 관리기준에 따른 품질시험은 KS F 2257-1,4,5,6,7 건축구조 부재의 내화시험 방법에 의한 품질시험 방법에 따라 평가해야 한다.

4.3.2 품질시험 면제

(1) 건축물의 피난·방화구조 등의 기준에 관한 규칙 제3조 내화구조 제8호 단서 조항에 의거 산업표준화법에 따른 한국산업규격으로 내화성능이 인정된 구조로 된 것은 품질시험을 생략할 수 있다.

4.3.3 구조해석에 의한 내화성능 평가

4.3.3.1 일반규정

(1) 강구조물 및 주요 구조부의 해석방법에 의한 내화성능 평가는 설계자가 설계화재, 구조물의 열전달, 강재의 온도특성을 고려하여 주요 구조부의 단속 및 연속적 붕괴를 평가해야 한다.

4.3.3.2 설계하중 및 강도

(1) 화재 시 강구조물의 설계하중은 고정하중, 활하중, 적설하중 등을 우선적으로 고려해야 하며, 그 이외의 경우에는 해당 강구조물의 하중조건에 맞도록 설정할 수 있다. 하중계수는 타당한 근거에 의하여 합리적으로 결정된 하중계수를 사용해야 한다.
(2) 고온 및 고열에서 주요 구조부의 설계강도는 강재의 온도특성을 고려하여 결정되는 공칭강도에 화재한계상태에 대한 강도감소계수를 곱하여 계산한다. 화재한계상태의 강도저항계수는 상온의 정상상태에 대한 것과 동일한 값을 사용한다.
(3) 설계화재설계자는 가연물량, 환기면적, 구획재료의 열특성을 고려하여 강구조물의 내부 또는 외부로부터 기인하는 설계화재의 크기를 결정할 수 있다. 설계화재의 크기는 검증된 실험적 결과를 사용할 수 있다.
(4) 주요 구조부의 온도 예측화재에 의한 주요 구조부의 온도변화는 대류, 복사, 열전도에 의한 열전달을 고려하여 예측해야 한다. 주요 구조부의 온도예측 방법으로 간단한 열평형 방정식을 활용하거나 또는 정밀한 다차원 열전도 해석을 사용할 수 있다.
(5) 강재의 온도특성온도에 따른 강재의 재료강도, 탄성계수, 연신률 등 기계적 특성과, 열전도율, 비열, 고온선팽창계수 등 열적 특성의 변동값은 KS D 0026(금속 재료-고온 인장 시험)에 의한 시험방법으로 검증된 값을 사용할 수 있다.
(6) 화재안전성 평가화재 시 설계하중에 의한 부재력이 구조해석에 의한 부재 설계강도보다 큰 경우 주요구조부의 붕괴가 발생되는 것으로 간주하며, 화재시작으로부터 주요 구조부의 단속 및 연속적 붕괴가 발생되는 동안의 시간을 구조적 적합시간으로 결정한다. 구조적 적합시간은 개별 주요 구조부, 부분골조, 전체구조시스템 등에 대한 구조해석을 통하여 결정할 수 있다.