비구조요소 내진설계

비구조요소는 건물의 무게를 받치는 기둥, 보, 슬래브 같은 구조부재를 뺀 나머지 구성요소를 말합니다. 건축물의 구조기준 등에 관한 규칙은 구조내력을 부담하지 않는 비구조벽체와 부착물 같은 건축비구조요소, 그리고 건물에 설치한 기계와 전기 시스템, 이를 지지하는 부착물과 장비를 비구조요소로 정의합니다. 비구조요소 내진설계는 지진 때 이런 요소가 떨어지거나 넘어져 사람이 다치지 않도록 고정 방법을 설계하는 일입니다. 출처: 건축물의 구조기준 등에 관한 규칙 제2조(정의) — https://www.law.go.kr/LSW/lsSideInfoP.do?lsiSeq=267091&joNo=0002&joBrNo=00&docCls=jo&urlMode=lsScJoRltInfoR

용도변경으로 건물의 중요도가 높아지거나 새 장비가 들어오면 기존 설비와 부착물의 고정 상태를 현행 기준에 맞춰 다시 검토하고, 부족한 곳에 앵커와 버팀대를 보강합니다. 노후 구조체에 앵커를 새로 박을 때는 철근 탐사로 철근을 피해 위치를 잡고 충분히 버틸 정착 깊이를 확보합니다. 건물 골조 자체를 보강하는 내진성능평가와 달리 비구조요소 보강은 설비를 구조체에 단단히 고정하는 데 초점을 둡니다.

사용승인 검사에서 허가권자가 건축물이 허가나 신고한 설계도서대로 시공됐는지 확인하기 때문입니다. 비구조요소 내진설계 계산서와 상세도가 설계도서에 들어 있다면 앵커와 버팀대, 스토퍼가 도면대로 설치됐는지 감리 기록과 사진으로 보여 줘야 합니다. 시공 중 장비나 고정 위치가 바뀌었다면 변경 내용을 다시 검토한 자료를 함께 준비해 두어야 사용승인 단계의 보완 요구를 줄일 수 있습니다. 출처: 건축법 제22조(건축물의 사용승인) — https://www.law.go.kr/LSW/lsSideInfoP.do?lsiSeq=273437&joNo=0022&joBrNo=00&docCls=jo&urlMode=lsScJoRltInfoR

비구조요소 내진계산서와 상세도면은 구조 설계를 전문으로 하는 엔지니어링 업체가 작성하고 기술사가 날인하는 방식이 일반적입니다. 건축법은 설계자가 구조 안전과 건축설비 설치를 설계할 때 정해진 경우 기술사사무소나 건설엔지니어링사업자 같은 관계전문기술자의 협력을 받도록 하고 있습니다. 홈체크는 지진 하중을 산정한 내진계산서와 앵커, 버팀대 위치를 표시한 내진 상세도면을 작성하며, 인허가 서류에 들어갈 서명과 날인 범위는 설계자와 맞춰 준비합니다. 출처: 건축법 제67조(관계전문기술자) — https://www.law.go.kr/LSW/lsSideInfoP.do?lsiSeq=273437&joNo=0067&joBrNo=00&docCls=jo&urlMode=lsScJoRltInfoR 건축법 시행령 제91조의3(관계전문기술자와의 협력) — https://www.law.go.kr/LSW/lsSideInfoP.do?lsiSeq=288849&joNo=0091&joBrNo=03&docCls=jo&urlMode=lsScJoRltInfoR

배관은 관경과 안에 흐르는 유체 무게를 반영해 버팀대 간격을 정하고, 옆으로 흔들리는 움직임과 길이 방향으로 밀리는 움직임을 모두 잡도록 버팀대를 배치합니다. 건물의 신축 이음부를 지나는 구간은 지진 때 양쪽이 따로 움직이므로 변위를 받아 주는 유연한 이음을 넣어야 합니다. 비구조요소 내진설계에서는 버팀대를 고정하는 앵커가 구조체에 충분히 정착되는지, 벽 관통부에 여유 간격이 있는지도 확인해 누수와 침수 피해를 막습니다.

케이블 트레이는 지지대마다 내진 버팀대를 달아 흔들림을 잡고, 변압기나 분전반처럼 무거운 전기 장비는 바닥에 내진 스토퍼나 앵커를 설치해 넘어지거나 미끄러지지 않게 고정합니다. 전기 설비를 따로 챙기는 이유는 지진 뒤 화재를 막고 대피에 필요한 조명과 통신을 유지하기 위해서입니다. 비구조요소 내진설계에서는 장비 무게와 무게중심 높이, 설치 위치를 반영해 고정 방식과 앵커 규격을 정합니다.

커튼월과 석재는 검토하는 방식이 다릅니다. 석재 마감은 판마다 걸리는 자중과 지진력을 계산해 지지 트러스와 앵커가 버티는지 확인하고, 커튼월은 지진 때 위아래 층이 어긋나게 움직여도 유리와 프레임이 깨지지 않도록 접합부가 그 움직임을 받아 주는지 봅니다. 보행자 통로 위에 있는 외장재는 떨어지면 바로 인명 사고로 이어지므로 비구조요소 내진설계에서 더 보수적인 안전율을 적용합니다.

천장재는 벽과 부딪혀 떨어지지 않도록 천장틀과 벽 사이에 여유 간격을 두거나, 가새와 보강재로 천장 전체가 한 덩어리로 움직이게 묶습니다. 매립형 조명이나 대형 스피커는 천장틀에만 의지하지 않고 위쪽 구조체에 와이어로 따로 연결해, 천장판이 떨어져도 등기구가 함께 추락하지 않게 합니다. 비구조요소 내진설계에서는 천장 무게와 매다는 높이를 반영해 이런 상세를 도면에 표시합니다.

외장재 비구조요소는 내진계산서와 상세도면으로 검증합니다. 외장재가 붙은 높이와 무게로 설계 지진력을 구한 다음, 고정 앵커와 연결 철물의 인장 내력과 전단 내력이 그 힘을 넘는지 계산합니다. 판재 사이 이격 거리가 층간 변위를 받아 줄 만큼 확보됐는지 확인하고, 시공 뒤에는 앵커 간격과 체결 상태를 도면과 대조합니다. 출처: 건축구조기준(국토교통부고시 제2024-846호) — https://www.law.go.kr/admRulLsInfoP.do?admRulSeq=2100000251146

옥상은 건물 위쪽이라 지진 때 흔들림이 커져서 같은 장비라도 지상보다 큰 지진력을 받는다는 점을 먼저 고려해야 합니다. 설치 높이와 장비 무게를 반영해 고정 상세를 정하는 비구조요소 내진설계가 필요합니다. 태양광 지지대는 지진 하중과 풍하중을 함께 검토해 기초 앵커가 뽑히지 않는지 확인합니다. 냉각탑은 방진 스프링 위에 올라가 있어 지진 때 옆으로 밀려나지 않도록 내진 스토퍼를 따로 설치합니다. 출처: 건축구조기준(국토교통부고시 제2024-846호) — https://www.law.go.kr/admRulLsInfoP.do?admRulSeq=2100000251146

지진이 나면 앵커를 박은 콘크리트에도 균열이 생길 수 있어, 균열이 생긴 상태에서도 성능이 확인된 앵커를 써야 설비가 버틸 수 있기 때문입니다. 균열 조건을 고려하지 않은 일반 확장 앵커는 균열이 벌어지면 고정력이 크게 떨어져 설비가 넘어질 수 있습니다. 비구조요소 내진설계에서 정한 앵커 제품과 매입 깊이, 앵커 간격은 계산 결과이므로 현장에서 다른 제품으로 바꾸려면 다시 검토를 받아야 합니다. 출처: 건축구조기준(국토교통부고시 제2024-846호) — https://www.law.go.kr/admRulLsInfoP.do?admRulSeq=2100000251146

검토할 설비와 부착물의 수량 및 종류에 따라 비구조요소 내진설계 비용이 결정됩니다. 전체 건물을 한 번에 다루는 골조 해석과 달리 배관 노선의 버팀대와 장비 앵커를 각각 계산해야 하기에 대상이 많아질수록 작업 범위가 넓어집니다. 복잡한 설비 목록이나 현장 실측 여부에 따라 인건비와 장비 사용료가 달라지므로 도면과 설비 목록을 보내 주시면 확인 후 산출해 드립니다.

파손되면 불이 나거나 물이 새고 대피로가 막히는 요소부터 고정하는 것이 기본입니다. 소화 배관이 끊기면 스프링클러가 제 역할을 못 하고, 가스관이 파손되면 폭발 위험이 생기며, 복도 천장재나 외장재가 떨어지면 대피하는 사람이 다칠 수 있습니다. 비구조요소 내진설계에서는 이런 요소에 앵커와 버팀대, 스토퍼를 적용해 지진 뒤에도 건물이 최소한의 기능을 유지하도록 합니다.

비구조요소 내진설계 적용범위는 건축물 내진설계기준(KDS 41 17 00) 18.1.1이 정하며, 중요도계수가 1.5인 요소와 파라펫, 외부 치장벽돌, 외부 치장마감석재는 설계 대상에 들어갑니다. 중요도계수 1.5는 소화배관과 스프링클러처럼 지진 뒤에도 작동해야 하는 설비, 피난경로의 계단과 칸막이벽, 비상유도등, 독성이나 폭발 위험 물질을 담는 설비에 붙고, 내진특등급 건물에서는 시설 가동에 필요한 설비까지 넓어집니다. 중요도계수 1.0인 기계, 전기 요소 가운데 바닥에서 1.2m 이하에 놓인 1,800N 이하 장비로 덕트나 배관 연결부가 유연한 것과 중량 100N 이하, 단위길이당 70N/m 이하인 가벼운 요소는 빠지고, 나머지는 건축주와 협의해 정합니다. 홈체크는 설비 목록과 도면을 받아 요소마다 대상 여부부터 나눈 뒤 설계에 들어갑니다. 출처: 건축구조기준(국토교통부고시 제2024-846호) — https://www.law.go.kr/admRulLsInfoP.do?admRulSeq=2100000251146

비구조요소 내진설계만 따로 묶은 의무 대상 목록은 없고, 건축법 제48조에 따라 구조 안전을 확인하는 건축물이라면 그 구조설계 안에 비구조요소가 함께 들어갑니다. 세부기준인 건축물 내진설계기준도 건축법과 주택법에 따라 건축, 대수선, 유지관리하는 건축물의 구조체와 비구조요소 내진설계에 적용한다고 적용범위를 밝히고 있습니다. 지방자치단체장은 구조 안전 확인 대상 건축물을 허가할 때 내진성능 확보 여부를 확인하며, 종합병원이나 수술시설, 응급시설이 있는 병원처럼 중요도 특인 건축물은 내진특등급이 되어 검토할 요소가 늘어납니다. 홈체크는 건축물의 용도와 연면적으로 중요도부터 확인하고 그에 맞춰 비구조요소 검토 범위를 정합니다. 출처: 건축법 제48조(구조내력 등) — https://www.law.go.kr/LSW/lsSideInfoP.do?lsiSeq=273437&joNo=0048&joBrNo=00&docCls=jo&urlMode=lsScJoRltInfoR 건축물의 구조기준 등에 관한 규칙 [별표 11] 중요도 및 중요도계수 — https://www.law.go.kr/LSW/lsBylInfoP.do?bylSeq=17222151&lsiSeq=267091&efYd=20241217&directYn=Y

비구조요소 내진설계는 건축법 제48조와 건축물의 구조기준 등에 관한 규칙을 법령 근거로 하고, 실제 설계는 국토교통부 고시인 건축구조기준에 들어 있는 건축물 내진설계기준(KDS 41 17 00)의 비구조요소 장을 따릅니다. 규칙이 비구조요소의 범위와 설계하중 산정 방법을 이 고시에 맡기고 있어, 설계지진력은 요소의 무게와 부착 높이, 중요도계수 등을 넣은 기준식으로 구하고 지지부와 정착부도 같은 장에서 검토합니다. 콘크리트에 묻는 앵커의 내력은 KDS 14 20 54 콘크리트용 앵커 설계기준을 따르고, 지진 뒤에도 작동해야 하는 기계와 전기 설비의 구동부는 진동대 실험으로 작동 성능을 입증하도록 되어 있습니다. 홈체크는 적용한 기준 조항을 계산서에 밝히고 그 결과대로 고정 상세를 도면에 옮깁니다. 출처: 건축물의 구조기준 등에 관한 규칙 제3조(적용범위 등) — https://www.law.go.kr/LSW/lsSideInfoP.do?lsiSeq=267091&joNo=0003&joBrNo=00&docCls=jo&urlMode=lsScJoRltInfoR 건축구조기준(국토교통부고시 제2024-846호) — https://www.law.go.kr/admRulLsInfoP.do?admRulSeq=2100000251146

두 설계는 근거 법령과 대상이 다르지만 계산 방식은 서로 이어져 있습니다. 비구조요소 내진설계는 건축법령과 건축물 내진설계기준(KDS 41 17 00)을 따라 외장재, 천장, 기계와 전기 설비를 폭넓게 다루며, 소화배관과 스프링클러도 여기서 중요도계수 1.5인 비구조요소로 분류됩니다. 소방시설 내진설계는 소방시설 설치 및 관리에 관한 법률 제7조와 시행령 제8조가 정한 건축물의 옥내소화전설비, 스프링클러설비, 물분무등소화설비에 소방청 고시인 소방시설의 내진설계 기준을 적용합니다. 이 고시는 내진등급과 지진구역을 KDS 41 17 00에서 가져오고 중요도계수를 1.5로 두며 지진하중과 앵커볼트도 비구조요소 규정으로 산정하게 한 뒤, 흔들림 방지 버팀대와 지진분리이음 같은 소화설비 전용 규정을 더합니다. 출처: 소방시설 설치 및 관리에 관한 법률 제7조(소방시설의 내진설계기준) — https://www.law.go.kr/LSW/lsSideInfoP.do?lsiSeq=236977&joNo=0007&joBrNo=00&docCls=jo&urlMode=lsScJoRltInfoR 소방시설의 내진설계 기준(소방청고시 제2026-1호) — https://www.law.go.kr/admRulLsInfoP.do?admRulSeq=2100000273292

내진 스토퍼는 펌프, 비상발전기, 공조기처럼 방진 스프링이나 방진 고무 위에 올려 앵커볼트로 바로 고정하기 어려운 설비에 설치하며, 건축물 내진설계기준은 이런 진동격리 비구조요소에 수평 방향 변위제한장치를 두고 넘어질 우려가 있으면 수직 방향도 잡도록 정하고 있습니다. 규격은 설비의 운전 상태 무게와 설치 높이, 중요도계수로 구한 설계지진력을 견디도록 정하며, 스토퍼와 설비 사이 유격이 6mm를 넘으면 설계하중을 그 2배로 잡습니다. 소화용 가압송수장치라면 소방시설의 내진설계 기준에 따라 본체와 3mm 이상 띄우고 제조사 허용하중이 지진하중 이상인 스토퍼를 씁니다. 홈체크는 장비 사양서를 받아 스토퍼에 걸리는 힘과 바닥 앵커 내력을 함께 계산해 계산서와 상세도에 담습니다. 출처: 건축구조기준(국토교통부고시 제2024-846호) — https://www.law.go.kr/admRulLsInfoP.do?admRulSeq=2100000251146 소방시설의 내진설계 기준(소방청고시 제2026-1호) — https://www.law.go.kr/admRulLsInfoP.do?admRulSeq=2100000273292