전라남도 무안군 학교 비구조요소 내진설계 구조검토 사례 l 가칭 ‘희망초등학교’ 신축공사

이번 프로젝트는 교육연구시설인 초등학교 신축공사로, 건물 규모는 지하 1층, 지상 5층입니다.

구조형식은 철근콘크리트구조이며, 교사동은 중요도(1), 강당동은 중요도(특)으로 구분되어 검토되었습니다.

학교시설은 학생과 교직원이 장시간 생활하는 공간이고, 지진 발생 시 피난경로 확보가 중요한 시설이기 때문에 벽체,

외장재, 천장, 캐노피 등 비구조요소에 대한 사전 구조검토가 필요합니다.

이번 구조검토의 범위는 피난경로상 및 피난경로가 아닌 칸막이벽, 피난경로상 시멘트 블록, 외부 치장벽돌,

외부 금속판넬, 외부 파라펫, 피난경로상 캐노피, 경량칸막이벽, 매달린 천장입니다.

각 항목은 설치 위치와 하중 전달 방식이 다르기 때문에 하나의 기준으로 단순 판단하지 않고,

항목별로 지진하중과 풍하중, 접합부 조건, 지지방식을 검토하였습니다.

희망초등학교 구조검토 조건

본 검토에서는 전남 무안군 지역 조건을 반영하였습니다.

풍하중은 기본풍속 36m/s, 지표면조도구분 C, 지형계수 1.0, 최고높이 19.80m 조건을 적용하였습니다.

지진하중은 전라남도 무안군 지역계수 0.18g, 지반분류 S5, 단주기 설계스펙트럼가속도 SDS 0.4333g,

1초 주기 설계스펙트럼가속도 SD1 0.3600g 조건을 적용하였으며, 내진설계범주는 D로 검토되었습니다.

비구조요소별 설계계수도 각각 다르게 적용되었습니다. 조적조, 블록조, 치장벽돌, 경량벽체는 비구조 벽체 특성에 맞춰 검토하였고,

금속판넬, 파라펫, 캐노피, 매달린 천장은 각 부재의 지지 방식과 거동 특성을 반영하여 별도 계수를 적용하였습니다.

특히 파라펫과 캐노피는 캔틸레버형 부재 특성이 있어 일반 벽체와 다른 방식의 검토가 필요합니다.

조적칸막이벽 및 블록조 검토

조적칸막이벽은 학교 내부 공간을 구획하는 데 많이 사용되지만, 지진 시 면외방향 하중에 취약할 수 있습니다.

이번 검토에서는 피난경로상 칸막이벽과 피난경로가 아닌 칸막이벽을 구분하여 조적벽체의 두께,

순높이, 순길이, 단위중량, 미장마감 여부, 설치층 위치를 반영하였습니다.

보고서에서는 조적벽체 면외방향 유사활하중 0.25kPa을 적용하였으며,

또한 공사 중 유의사항으로 경사재 보강은 조적벽체한 면에 최소 2개소 이상 설치하는 조건이 제시되었습니다.

피난경로상 블록조는 미장 1면 적용 조건과 순높이 조건을 반영하여 내진성능을 확인하였습니다.

학교 복도, 계단 주변, 피난 동선에 인접한 벽체는 손상 시 대피에 직접적인 영향을 줄 수 있으므로

단순 마감벽이 아니라 피난 안전성과 연결된 검토 대상으로 보아야 합니다.

조적칸막이벽 및 블록조 구조검토(2)

외부 치장벽돌과 외부 금속판넬 검토

외부 치장벽돌은 건축물 외관을 구성하는 마감재이지만,

지진이나 강풍에 의해 탈락할 경우 학생과 보행자에게 위험을 줄 수 있습니다.

이번 검토에서는 치장벽돌의 자중, 외벽 설치 위치, 연결철물 조건,

지진하중 및 풍하중을 고려하여 구조안전성을 확인하였습니다.

외부 금속판넬은 부재 자체의 무게가 상대적으로 크지 않더라도,

하지철물과 앵커, 패널 연결부의 성능이 중요합니다.

금속판넬은 풍하중의 영향을 크게 받을 수 있기 때문에 패널 본체뿐만 아니라 앵커,

지지철물, 접합부의 하중 전달 경로를 함께 검토해야 합니다.

외부 파라펫과 피난경로상 캐노피 검토

외부 파라펫은 지붕층 또는 외벽 상부에 설치되는 비구조요소로,

지진하중과 풍하중을 동시에 고려해야 하는 부재입니다.

희망초등학교 보고서에서는 파라펫을 별도 검토 항목으로 분리하여 정밀해석 및 보강상세 검토를 수행하였습니다.

피난경로상 캐노피는 출입구나 외부 대피 동선에 설치될 수 있는 요소입니다.

캐노피는 돌출된 형태로 설치되는 경우가 많아 접합부에 인발력과 휨모멘트가 집중될 수 있습니다.

따라서 캐노피 구조검토에서는 부재 자체의 강도뿐 아니라 앵커, 브라켓, 지지부, 구조체 연결 조건을 함께 확인해야 합니다.

경량칸막이벽 및 매달린 천장 검토

경량칸막이벽은 일반 조적벽보다 가볍지만,

높이가 크거나 천장재와 연결되는 경우 지진 시 흔들림과 전도 문제가 발생할 수 있습니다.

보고서에서는 높이 1.8m 이상인 칸막이벽 또는 천장재와 연결된 칸막이벽은 건물 구조체에 횡지지되어야 한다는 조건을 반영하였습니다.

매달린 천장은 천장 격자, 천장 패널, 조명기구 등 천장 시스템 전체의 무게와 지지 조건을 함께 검토해야 합니다.

보고서에서는 면적 13㎡ 이상이고 벽이나 처마 등으로 횡지지되지 않은 매달린 천장을 검토 대상으로 보았으며,

천장 무게는 최소 하중 이상 적용하는 조건을 반영하였습니다.

구조검토 결과의 의미

희망초등학교 비구조요소 내진설계 구조검토는 학교시설에 설치되는 여러 비구조요소를 항목별로 나누어 검토한 사례입니다.

조적칸막이벽, 블록조, 외부 치장벽돌, 외부 금속판넬, 파라펫, 캐노피, 경량칸막이벽,

매달린 천장은 각각 하중 조건과 지지 방식이 다르므로 동일한 방식으로 판단할 수 없습니다.

이번 검토는 무안 지역의 풍하중 36m/s, S5 지반조건, 내진설계범주 D, 학교시설의 중요도 조건을 반영하여 수행되었습니다.

현장에서 벽체 두께, 마감재 규격, 철물 간격, 앵커 조건, 천장 지지방식, 캐노피 접합상세 등이

구조검토서와 달라지는 경우에는 기존 검토 결과를 그대로 적용하기 어렵기 때문에 구조기술자의 재검토가 필요합니다.

자주 묻는 질문

학교 비구조요소 내진설계는 왜 필요한가요?

학교시설은 학생들이 장시간 이용하는 공간이며, 지진 발생 시 복도와 계단 등 피난경로 확보가 중요합니다.

조적벽체, 천장재, 외장재, 캐노피 등이 손상되면 대피에 영향을 줄 수 있어 사전 구조검토가 필요합니다.

조적칸막이벽도 구조검토 대상인가요?

네. 조적칸막이벽은 면외방향 지진하중에 취약할 수 있으며,

특히 피난경로 주변에 설치되는 경우 구조안전성 검토와 보강상세 확인이 필요할 수 있습니다.

매달린 천장은 어떤 조건을 확인하나요?

매달린 천장은 천장 격자, 패널, 조명기구 등 천장 시스템의 무게와 슬래브 연결부,

횡지지 여부를 확인해야 합니다. 면적이 크고 횡지지가 부족한 경우 내진설계 검토가 필요합니다.