KDS14 31 70 강구조 성능기반 설계기준 (하중저항계수설계법)
1. 일반사항
1.1 목적
(1) 이 기준은 강구조 건축물의 평가에 대한 기술적 사항을 규정함으로써 강구조 건축물의 강도와 강성을 평가하는 방안을 명시하는 것을 그 목적으로 한다.
1.2 적용 범위
(1) 이 기준은 강구조 건축물의 성능 평가에 적용한다.
1.3 참고 기준
(1)
1.4 용어의 정의
(1)
1.5 기호의 정의
(1)
1.6 설계원칙
(1) 강구조 건축물의 평가에는 구조해석 또는 재하실험을 수행한다. 단, 책임구조기술자나 도급계약서에 의해 요구될 경우는 구조해석과 재하실험을 모두 수행한다. (2) 강구조 건축물의 평가를 위한 경우, 강종은
2. 조사 및 계획
내용 없음
3. 재료
(1)
4. 설계
4.1 재료성질
4.1.1 필요한 실험의 결정
(1) 책임구조기술자는 4.1.2~4.1.6의 규정에서 요구하는 특정의 실험방법과 실험부위를 결정해야 한다. 공사기록이 남아 있는 경우라면 소요실험의 개수를 줄이거나 생략할 수도 있다.
4.1.2 인장물성
(1) 부재의 인장물성은 구조해석이나 재하실험에 의한 평가에 반영되어야 한다. 인장물성에는 항복응력, 인장강도, 연신율이 포함되어야 한다. 제철회사, 철골제작업체가 보증한 시험결과보고서 혹은 KS의 관련 시험법을 따라 수행된 공인시험소의 실험결과를 사용해도 된다.(2) 이와 같은 자료가 없을 경우에는 KS관련 규정에 따라 구조부재에서 시편을 채취하여 인장시험을 수행하여야 한다.
4.1.3 재료의 화학적 조성
(1) 강구조 건축물의 보수나 변경에 용접이 사용될 것이 예상되면, 용접절차시방서의 작성에 참조할 수 있도록 강재의 화학적성분에 대한 검사가 필요하다. 제철회사, 철골제작업체가 보증한 시험결과보고서 혹은 KS의 관련 시험법을 따라 수행된 공인시험소의 실험결과를 사용해도 된다. (2) 이들 자료가 없는 경우는 KS의 관련규정에 따라 인장시편을 사용하거나 동일위치에서 채취한 시편을 사용하여 성분분석을 수행하여야 한다.
4.1.4 모재의 노치인성
(1) 후판의 형강이나 판재의 용접인장이음이 구조물의 성능에 결정적인 요인으로 작용하는 경우에는, 규정에 따라 샤르피 V-노치인성값을 결정해야 한다. (2) 만약 그 결과치가 관련규정을 만족하지 못하면 책임구조기술자가 보완조치의 필요 여부를 결정한다.
4.1.5 용접재
(1) 구조물의 성능이 기존의 용접 연결부(접합부)와 밀접한 연관이 있는 경우에는 용접재의 대표시편을 채취해야 하며 화학적 조성과 역학적인 특성에 대한 분석이 이루어져야 한다. (2) 결함의 크기와 그 결함이 부차적으로 가져올 결과에 대한 판단을 해야 한다. 관련규정에 미달되면 책임구조기술자가 보완조치의 필요 여부를 결정한다.
4.1.6 볼트와 리벳
(1) 대표 샘플을 면밀하게 살펴서 볼트의 규격을 확인한다. 육안으로 명확히 식별이 되지 않는 경우에는 샘플을 채취하여 KS관련 규정에 의해 인장강도를 결정하여 분류한다. 혹은 대안으로 최저강도로 가정할 수 있다.
4.2 구조해석에 의한 평가
4.2.1 치수정보
(1) 평가에 필요한 모든 정보(스팬길이, 기둥높이. 부재간격, 가새위치, 단면치수, 두께 및 접합상세 등)는 현장조사를 통해 파악해야 한다. (2) 혹은 몇몇 중요한 부분의 치수만을 현장조사로 확인한 후에 조사되지 않는 부분에 대한 것은 구조설계도면이나 제작도면의 치수를 사용할 수 있다.
4.2.2 강도평가
(1) 부재와 연결부(접합부)에 작용하는 응력(하중효과)은 구조물형식에 적합한 구조해석법을 적용하여 산정한다. (2) 하중효과는
4.2.3 사용성평가
(1) 필요하다면 사용하중으로 인한 변형을 계산하여 보고한다.
4.3 재하실험에 의한 평가
4.3.1 실험에 의한 내하력의 결정
(1) 기존의 바닥이나 지붕구조물의 내하력을 실험에 의해 결정할 경우, 시험하중은 책임구조기술자의 계획에 따라 점진적으로 증가시켜야 한다. 각 하중단계마다 구조물의 손상 정도와 붕괴가능성에 대하여 정밀하게 외관조사를 수행하도록 한다. 이와 유사하거나 또는 비상상황이 발생하면 적절한 조치가 취해져야 한다.(2) 구조물의 실험강도는 최고재하하중에 현장에서 확인된 고정하중을 더한 값으로 한다. 바닥구조물의 활하중에 대한 내하력은 실험강도를 1.2
에 등치시켜서 산정한다(여기서 는 그 구조물의 공칭고정하중, 은 공칭활하중을 의미한다). 바닥구조의 공칭활하중은 적용 가능한 하중기준을 기초로 계산된 값을 초과해서는 안 된다. 지붕구조에 대해서는 대신에, 
또는 
등으로 대치해서 평가한다. 건축법에서 요구할 경우 좀 더 불리한 하중조합을 사용할 수 있다.(3) 사용하중 수준을 초과하는 구조물의 비탄성거동이 확인되면 영구변형과 비탄성변형의 크기를 기록하기 위해 주기적으로 제하하도록 한다. 시험의 전체과정을 통하여 구조물의 변위는 재하 이전의 초기구조물의 위치를 기준으로 위험위치에서 모니터링한다. 최대시험하중이 1시간 유지되는 동안, 변형은 가력이 초기값보다 10% 이상 증가되지 않음이 입증되어야 한다. 기존 강구조 건축물의 내하력이 적합함을 입증하기 위해 필요하다면 위의 과정을 반복할 수 있다.(4) 영구변형의 크기를 결정하기 위해서 실험하중을 제거한 이후 24시간 동안의 구조물의 변형 역시 기록해야 한다. 허용 가능한 영구변형의 크기는 구조형식에 따라 변동하므로, 최대하중에 대한 영구변형에 대한 제한값을 이 조항에서는 적시하지 않는다. 전체구조물을 대상으로 한 재하실험이 부적절한 경우는 적어도 1개 스팬 이상으로 이루어진 가장 불리한 부분구조를 선정하여 이 실험을 수행한다.
4.3.2 사용성 평가
(1) 재하실험에 의한 사용성 평가를 수행할 때, 점진적 재하를 통하여 사용하중에 이르도록 한다. 1시간 동안 변형을 관찰토록 한 후, 하중을 제거하고 변형을 기록한다.
4.4 평가보고서
(1) 강구조 건축물에 대한 평가가 완전히 끝나면 책임구조기술자는 평가를 문서화하여 보고서를 준비한다. (2) 평가보고서에는 우선 평가에 적용한 방법을 분명히 기술되어야 한다(구조해석, 재하실험 또는 양자의 병용 등). (3) 만일 재하시험을 사용했다면 하중, 하중조합, 계측된 하중-변위관계, 시간-변위관계가 보고서에 포함되어야한다. 설계도서, 재료시험자료, 그리고 기타의 모든 유관정보 역시 평가보고서에 수록하여야 한다. (4) 마지막으로 평가대상 건축 구조물이(모든 부재 및 연결부(접합부) 포함) 적정의 내하력을 보유하고 있는지에 대한 여부를 분명하게 기술한다.