< PreviousHyunjin Ju 주현진 한경대학교 디자인건축융합학부 조교수 hju@hknu.ac.kr 신진연구자 소개 | INTRODUCTION OF RISING RESEARCHER Magazine of the Korea Concrete Institute 38 •2004.3 ~ 2010.2 서울시립대학교 건축학부 건축공학전공(학사) •2010.2 ~ 2012.2 서울시립대학교 일반대학원 건축공학과(석사) •2012.2 ~ 2017.8 서울시립대학교 일반대학원 건축공학과(박사) •2017.8 ~ 2018.5 주식회사 콘어스 기업부설연구소장 •2018.5 ~ 2019.8 University of Natural Resources and Life Sciences, Vienna(BOKU) 토목 및 자연재해공학과 박사후연구원 •2019.8 ~ 2021.7 Nazarbayev University 토목환경공학과 박사후연구원 •2021.9 ~ 현재 한경대학교 디자인건축융합학부 조교수 주 현진 교수는 2010년 서울시립대학교 건축학부를 졸업하고 동 대학원의 철근콘크리트 및 프리스트레스트 콘크리트 연구실 (지도교수 : 김강수)에서 강섬유 보강 콘크리트의 비틀림 거동과 조합력을 받는 철근콘크리트 부재의 비틀림 해석을 위한 다중잠재강 도에 대한 연구로 석사와 박사학위를 취득하였다. 이후 짧은 기간 건축 구조 부재 개발 및 컨설팅 벤처 기업에서 부설 연구소장으로 근무한 뒤 한국연구재단의 국외 박사 후 연수프로그램에 선정되어 오스트리아의 University of Natural Resources and Life Sciences, Vienna(BOKU)에서 박사후연구원으로 연구 활동을 지속하였다. 유럽과 한국을 이어 유라시아를 관통할 수 있는 위치에서 연구 활동 을 이어 가고자 2019년부터 2년간 카자흐스탄의 나자르바예프 대학교에서 박사후연구원으로 토목환경공학과의 교수진에 합류하여 다국적 환경에서 연구와 교육활동을 수행한 바 있다. 2021년 9월부터는 한경대학교 디자인건축융합학부 건축공학전공 조교수로 재 직하고 있다. 현재는 러시아의 설계기준을 포함한 유럽 및 미국의 비틀림 설계 기준을 비교 · 분석하는 연구를 진행하는 한편, 친환경 고효율 콘크 리트 재료를 적용한 신속 조형 구조시스템의 개발에 대한 연구과제 를 수행하고 있다. 유럽 및 카자흐스탄의 연구자들과 지속적으로 연 구를 수행하고 있으며, 특히, 미국콘크리트학회(ACI)뿐만 아니라 유 럽콘크리트학회(fib)의 Commission member(TG3.2–Modeling of structural performance of existing concrete structures)로 활동하면서 국제적인 연구 동향을 파악하고자 노력하고 있다. 우리 학회에서는 전단 -비틀림위원회(KCI 103)와 정착 이음위원회(KCI 104)의 위원으 로 활동하고 있다. 주된 관심 연구 분야는 철근콘크리트 및 프리스트레스트 콘크리트 부재의 거동 메커니즘, 프리캐스트 콘크리트 부재의 구조적 거동과 적용, 친환경 재생 골재 및 섬유 보강을 활용한 고성능 콘크리트 부 재, 유한요소해석 기법을 적용한 복합 구조물의 해석, 신뢰성 모델을 활용한 기존 구조물의 구조해석과 평가, 학제 간 융합연구 등이다. 사진 1. 오스트리아 비엔나 교외의 풍력발전타워 시공현장 견학 사진 2. 제6회 한국-카자흐스탄 국제세미나 담당 편집위원 : 김창혁(인하대학교) changhyuk@inha.ac.kr산업계의 목소리 | VOICE OF THE INDUSTRY 제 34권 1호 2022. 01 39 국가건설기준의역할및 개선에대한고언 Advice on the Role and Improvement of Korean Construction Standards 1962년에 콘크리트표준시방서가 최초로 제정된 이후 건설산업의 현황과 기술을 반영하 여 정기적인 제·개정을 통해 건축, 도로, 철도 등 분야별로 총 51종의 설계기준, 표준시방서, 전문시방서 등이 기준으로 지정되었다. 이후 각 기준별 제·개정 주기의 차이, 중복 및 상충 등 상호간의 연계에 따른 문제점이 야기되어 2016년에 설계기준(공통기준 4종+시설기준 13 종)과 표준시방서(공통기준 3종 + 시설기준 13종)를 통폐합하여 코드체계로 전환하고, 국 토교통부 소관의 국가건설기준센터를 설립하여 국가건설기준으로 운영 및 관리하고 있다. 한편, 작년 2월 18일 국토교통부는 건설환경 변화에 따른 안전강화를 위해 콘크리트 분야의 최신 기술을 반영하고, 건설 산업 발전과 건설기준 사용자의 의견 반영을 위해 콘크리트 관련 국가건설기준을 전면 개정하여 고시(국토교통부 고시 제2021-185호)하였다. 그러나 건설 업계의 기술발전과 사회적 환경의 변화 속도에 대응하는 건설 엔지니어의 인식 전환 및 건설 현장의 대응이 국가건설기준의 목적과 취지에 행보를 맞추지 못하고 있는 실정이다. 이에 필자는 콘크리트 관련 국가건설기준이 전면 개정된 명분과 그 내용을 보면서 설계기 준(KDS) 및 표준시방서(KCS)의 현주소와 건설 현장의 목소리를 되짚어보고, 건설산업이 지속적인 발전뿐만 아니라 새로운 기술, 시공형태, 환경변화에 능동적으로 대응할 수 있도록 국가건설기준의 역할 및 개선 방향에 대하여 제안하고자 한다. 첫째, 국가건설기준인 설계기준(KDS)과 표준시방서(KCS)는 동등한 위계로 인식되어야 한다. 국내 건설공사는 건축법(제23조제2항)에 따라 국토교통부장관이 정하여 고시하는 건축 물의 설계도서 작성기준(2.용어의 정의-2.1)에 따라 설계도서를 작성하여야 한다고 명시하 고 있다. 이에 설계도면, 구조계산서 등은 설계기준(KDS)에 따라 작성되고 있으나, 동등한 위계인 표준시방서(KCS)는 법률적 사각지대로 인하여 위계정립에 문제를 가지고 있어 제도 개선 및 인식 전환이 필요하다. 즉, 현행 제도로서 건축물의 설계도서 작성기준(8.공사시방 서의 작성-8.2)에 따라 공사시방서는 표준시방서 및 전문시방서를 기본으로 작성하도록 명 박민용 Minyong Park (주)삼표산업 기술협력담당 상무Magazine of the Korea Concrete Institute 40 산업계의 목소리 | VOICE OF THE INDUSTRY 시되어 있다. 그러나 동일 기준(9.설계도서 해석의 우선 순위)에 설계도서, 법령해석, 감리자의 지시 등이 서로 일 치하지 않는 경우에 있어 계약으로 그 적용의 우선순위를 정하지 아니한 때에는 그 해석의 우선순위를‘가.공사시방 서, 나.설계도면, 다.전문시방서, 라.표준시방서’등의 순 서로 정하고 있어 기본적으로 지켜야 하는 국가건설기준 이 무의미해지는 문제점이 있다. 이러한 법률적 한계는 일부의 언론 보도에서도 표준시 방서를 적절히 참고만 하는 수준으로 그 적용 범위를 단 정하고 존재성을 낮게 취급하고 있고, 잘못된 인식을 공 개적으로 공유하는 문제를 유발하기도 한다. 이는 많은 학자들과 전문가들의 노력으로 오랜 기간에 걸쳐서 만들 어진 표준시방서를 무용지물로 전락하게 만드는 것이고, 건설 산업의 문화를 후퇴시키는 사고방식이다. 따라서 설계기준(KDS)과 표준시방서(KCS)는 국가 건설기준의 설계도서로서 동등한 위계임을 정립함과 동 시에 반드시 따라야 하는 기준임을 인식할 수 있도록 변 화가 요구되며, 법률적 제도개선이 선행되어 기능과 역할 을 명확하게 하는 것이 필요하다. 둘째, 환경조건 및 시공적인 영향을 고려하여 기온보 정강도의 적용시기를 확대(4계절) 하도록 표준시방서 (KCS)의 추가 개정이 필요하다. 건설 현장의 콘크리트 구조물은 기온, 습도, 양생, 타설 및 다지기 등 환경조건 및 시공적인 영향에 따라 표준양 생(20±2 ℃)한 공시체보다 강도가 작아질 우려가 있기 때문에 기온보정강도(구조체 강도확보를 위한 보정값) 를 적용하여야 한다. 작년에 국토교통부에서 고시한 국가 건설기준 표준시방서(KCS)에 개정된 내용이다. 이는 콘 크리트 생산자가 건설 현장의 환경조건 및 시공적인 영향 에 대해 품질 변동을 모두 반영하기 어렵기 때문에 품질 보증 측면에서 생산자는 표준양생된 공시체의 호칭강도 에 대한 책임을 가지고, 사용자는 콘크리트 구조물로서 품질기준강도(설계기준압축강도와 내구성 기준압축강 도 중에서 큰 값으로 결정된 강도)에 대한 책임으로 구분 하여 품질관리를 하고자 함이다. 그러나 기온보정강도 범 위가 춘추기(3월, 4월, 5월, 10월, 11월)로 한정되어 있 고, 기온 변화가 큰 동절기 및 하절기에 대한 적용기간을 반영하지 않았다. 따라서 건설구조물의 안전과 콘크리트의 품질을 고려 할 때 춘추기 뿐만 아니라 동절기 및 하절기에도 기온보 정강도를 적용할 수 있도록 반영시기를 확대하는 표준시 방서(KCS) 개정이 추가적으로 필요하다. 그리고 아직까 지 실무 건설 현장에서는 기온보정강도 적용을 공사비 상 승으로만 생각하고 있는 것이 현실이기 때문에 콘크리트 품질과 성능을 고려한 기온보정강도의 적용에 관한 인식 변화가 필요하며, 건설 현장에서 기온보정강도의 반영 여 부를 감리가 확인 및 감독할 수 있도록 정책적 제도개선 이 병행되어야 한다. 셋째, 건설구조물의 내구성 설계(KDS 14 20 40 콘크 리트구조 내구성 설계기준-부록. 내구성 평가) 시 환경 조건 및 시공영향을 고려하고, 기술적인 검증을 충분히 반영한 안전율로서 적용하여야 한다. KDS 14 20 40 콘크리트구조 내구성 설계기준의 ‘부 록. 콘크리트의 내구성 평가’는 일본건축학회(JCI)의 내 구성 설계 지침(안)을 참고해 만든 오래된 기준이며 현재 까지 국가건설기준으로 활용되어 왔다. 개정 이력 없이 유지된 이 기준을 반영하여 내구성 평가를 수행한 국내의 건설구조물은 아주 일부일 것으로 추정된다. 그렇지만 작 년에 국가건설기준이 전면 개정되면서, 내구성 설계에 대 한 중요성이 강조된 이후 콘크리트 내구성 평가를 할 수 있는 방법으로 그 활용도가 주목받고 있다. 문제는 내구 성 평가를 실시하는 주체가 자의적 판단으로 결정하는 요 인을 이용해 평가를 유리하게 도출할 수 있다는 것이다. 그 원칙은 콘크리트 내구성능 예측값에 환경계수를 적 용한 소요 내구성값과 내구성능 특성값에 내구성 감소계 수를 적용한 설계 내구성값을 비교함으로써 평가하는 것 이다. 이는 각각의 계수, 상수 등의 특성값이 내구성 평가 에 직접적으로 영향을 미치기 때문에 기술적 근거를 고려 한 결정이 요구된다. 그러나 산출 근거나 신뢰성이 미흡 하며, 현장 적용에 부적합할 수 있기 때문에 결정 및 사용 에 대한 검증이 반드시 필요하다. 이에 대한 예시로서 콘 크리트의 철근 부식 방지를 목적으로 강도, 물-결합재비, 피복두께 등이 요구 내구 성능을 확보하고 있는지를 평가 하는 탄산화에 관한 내구성 평가는 다음과 같은 고려사항제 34권 1호 2022. 01 41 이 필요하다. (1) 환경 작용의 정도를 나타내는 방향계수(βe)를 결 정하여야 한다. 기준에서는 건조되기 어려운 환경인 북 향 면에서는 1.0, 남향 면에서는 1.6으로 설정하게 되어 있다. 그러나 건설구조물의 방향성에 대한 정의, 범위, 결 정 방법 등 기준이 없다. 설령 방향계수가 결정되어 적용 한다 하더라도 방향계수에 따라 내구성 평가가 다르기 때 문에 각각의 시공 부분에 따라 구간을 나누어 콘크리트를 타설 및 시공하는 것은 현실적으로 불가능하기 때문에 이 를 고려한 계수의 결정이 필요하다. (2) 콘크리트 재료계수(Υ c)의 결정이다. 일반적으로 1.0을 적용하고, 구조물의 상면 부위에서는 1.3으로 하 나, 구조물의 콘크리트와 표준양생 공시체 간에 품질의 차가 생기지 않는 경우에는 1.0을 적용하도록 정하고 있 다. 그러나 상기의 기온보정강도에서도 언급한 바와 같이 구조물의 콘크리트 강도와 표준 양생공시체의 강도는 기 온, 습도, 양생, 타설 및 다지기 등 환경조건 및 시공적인 영향에 따라 강도의 차이는 존재할 수 있음을 인식하고 계수의 결정을 고려하여야 한다. (3) 유효 물-결합재비에 따른 검증이 수반되어야 한 다. 일반적인 콘크리트의 결합재는 시멘트 100 %를 사 용하는 배합이 드물고, 목적 및 요구성능에 따라 대부분 혼화재료(플라이애시, 고로슬래그 미분말 등)를 혼합하 여 사용함에 따라 유효 물-결합재비(재료상수 플라이애 시 k = 0, 고로슬래그 미분말 k = 0.7)가 변하게 된다. 그 뿐만 아니라, 재료상수에 대한 값이 없는 혼화재료를 결 합재로 사용하거나 실제 콘크리트에 사용되는 단위수량 의 편차 및 단위수량 측정에 따른 보정값을 반영할 경우 와 같이 유효 물-결합재비가 변화할 수 있는 경우의 수가 존재하지만 특성값의 결정에 대한 기술적 근거를 제시하 는 가이드라인이 없다. 이에 유효 물-결합재비의 결정에 직접적으로 영향을 미치는 다양한 요인의 고려가 반드시 필요하며, 부족하다면 추가적인 보안이 요구된다. 따라서, 국가건설기준에 따라 내구성 설계 시 별도의 입증방법으로 활용될 수 있는 KDS 14 20 40 ‘부록. 콘크 리트의 내구성 평가’는 각각의 계수 및 상수 등에 대한 특 성값을 결정 시 환경조건 및 시공영향을 고려하고, 기술 적인 검증과 현장적용을 고려한 안전율로서 적용이 되도 록 내구성 설계를 하여야 하며, 부족하다면 국가 R&D를 통한 기준의 개정으로 새로운 가이드라인이 필요하다. 건설구조물은 재난 발생 시 붕괴사고 등 위험성이 높아 다수의 피해가 발생할 수 있어 공공의 개입이 요구된다. 이에 따라 건설구조물의 안전 확보를 위해서 국가건설기 준을 반드시 따를 수 있도록 위계의 중요성을 높일 수 있 는 제도적인 뒷받침이 요구되며, 드러나 있는 문제점을 즉시 개선할 수 있는 움직임이 필요하다. 국가와 국민 모 두가 관심을 가지고 학계, 산업계, 정부의 적극적인 움직 임과 관련 단체인 학회, 협회, 국책연구기관 간의 긴밀한 협력이 요구된다. 이 과정에서 또 다른 의견이 있을 수 있 으나 이 또한 건설산업의 선진화를 위한 성장통일 것이 다. 국가건설기준을 지속적으로 발전시켜 나간다면 안전 한 사회, 장수명 구조물, 탄소중립에 기여하고, 나아가 해 외 건설시장에서 우리나라 건설기준의 위상 강화와 업계 의 경쟁력 향상에 도움이 될 것으로 기대된다. 박민용 상무는 청주대학교에서 석사학위를 취득하고, 현재 동 대학원 박사과정에 재학 중이다. 현재는 ㈜삼표산업 기술협력담당으로 삼표그룹 내 기술사업화 업무를 총괄하 고 있다. 또한, 국가기술표준원으로부터 한국산업표준(KS) 시멘트 전문위원 및 콘크리트 전문위원으로 위촉받아 역임 하며 국가표준 개발 및 제·개정에도 기여하고 있다. 관심 분 야는 시멘트 및 콘크리트 관련 제도개선, 건설구조물의 장수 명화, 인공지능(AI) 기반 생산공정 무인화 등이다. songsul52@sampyo.co.kr 한국콘크리트학회에서는 콘크리트 관련 산업계의 의견을 청취하고 공유하고자 '산업계의 목소리' 원고를 새롭게 모집하고 있으니 많은 관심과 참여를 부탁드립니다. (학회 사무국 / chs@kci.or.kr)해외번역기사 | OVERSEAS TRANSLATION ARTICLE Magazine of the Korea Concrete Institute 42 ACI 318-19 주요 개정사항 원문제목 : Key Changes in the 2019 Edition of the ACI Building Code(ACI 318-19) 저자 : Jack P. Moehle(ACI Fellow, 캘리포니아대학교(버클리) 토목 및 환경공학부 교수) 번역자 : 박홍근(서울대학교 건축학과 교수, 우리 학회 제 17대 회장), 김정현(서울대학교 건축학과 박사과정) 1. 들어가기 전 현재 차기 KCI 구조기준(KDS 14)의 개정 작업이 구조기준위원회와 연구전문위원회에서 수행되고 있어, 이에 도움이 될 수 있는 ACI 318-19의 개정사항을 요약한 ACI 저널 기사를 번역하여 소개하고자 한다. 기준 변경과 관련 없는 원문의 서론은 제외하였다. ACI 318은 미국 건축기준인 IBC(International Building Code)의 개정 주기와 연계하여 5년마다 개정하고 있다. ACI 318-19의 목차는 ACI 318-14에서 전면 변경되었기에 현 KCI 기준과 목차가 다르다. ACI 318-19은 14버전에 기반을 두었으며, 안전성, 경제성을 고려하여 일부 수정되었다. 아래 내용에는 내진설계 범주(Seismic Design Category, SDC) A-F 분류가 언급된다. 이는 미국 건축기준인 IBC 기준에 서 사용하는 건축물의 내진설계 범주를 가리킨다. 이는 건축물의 설계등급으로, F로 갈수록 설계지진가속도와 중요도가 증가하여 보다 정밀한 내진설계와 높은 내진 성능이 요구된다. 국내 건축기준인 건축구조기준(KDS 41 17)에서도 비슷한 건축물 내진설계 범주를 사용하고 있다. 2. 기준 및 해설 형식 기준과 해설의 가장 주요한 변화 중 하나는 문서의 다른 부분을 식별하고 그림의 선명도를 개선하기 위해 다양한 색상 을 활용했다는 점이다. 이 기사에 포함된 몇몇 그림은 개선된 형식의 그림이다. 색인은 확장되어 기준 사용자가 조항을 찾기 쉽게 수정되었다. 제 7장 : 1방향 슬래브 구조 일체성 보강 기존 기준에는 길이 방향 보강의 연속성과 수직 방향 보강에 대한 배열을 포함한 보와 슬래브-기둥 접합부의 구조적 일체성에 대한 조항이 포함되어 있었지만, 1방향 현장타설 슬래브에 대해선 비슷한 조항이 없었다. ACI 318-19에 새롭제 34권 1호 2022. 01 43 게 추가된 7.7.7절에는 보에 대한 조항과 유사한 조항을 1방향 현장타설 슬래브에 대해서 적용했으며, 이를 통해 슬래브의 국부적 파괴가 불균형한 붕괴(연속 붕괴)로 이 어지지 않게 하였다. 4.10절은 기준상 모든 구조적 일체 성 관련 조항을 상호 참조한다. 제 8장 : 2방향 슬래브 조항 현 기준은 1970년대에 도입된 이래로 직접설계법 (Direct Design Method) 및 등가골조법(Equivalent Frame Method)의 사용에 대한 세부 조항을 유지하고 있었다. 이 러한 방법들이 2방향 슬래브에 적용되며 ACI 318-19가 이를 허용하나, 실무적으로 유한요소해석에 기반한 컴퓨 터 소프트웨어로 대체되어왔다. 이러한 실무상 변화를 반 영하기 위해 ACI 318 위원회는 두 설계법에 대한 세부 조 항을 삭제할 때가 되었다고 판단하였다. 그 결과 2방향 슬 래브 설계에 대한 일련의 규정들이 정리되었으며, 이를 통 해 2방향 슬래브의 강도, 사용성, 그리고 보강 상세에 대해 서 기본 요건을 명확히 하였다. 내부 기둥-슬래브 접합부에 대한 시험 결과, 슬래브 인 장측 휨 철근이 기둥 또는 집중 하중 근처에서 항복되면 국부적인 회전각이 증가되고, 슬래브 내 발생된 경사균열 을 확장시키는 것으로 나타났다. 이로 인하여 기준에 제시 된 2방향 전단력 강도보다 더 작은 전단력에 의해서도 ‘휨 유발 펀칭 파괴(flexure-driven punching failure)’가 발생될 수 있다. 8.6.1.2절에는 해당 파괴모드를 다루기 위한 최소 보강에 대한 새 요구 조건을 포함한다. 1956년 버전 이후 기준에는 2방향 슬래브 철근의 최소 길이 및 요구되는 연장 길이에 대한 조항들과 그림이 있었 다. 이들은 중력 하중을 지지하는 일반적인 슬래브를 위해 개발되었다. 때문에 두꺼운 전이 슬래브나 포디엄 슬래브 (podium slab) 및 매트 기초의 잠재적 펀칭 전단 균열을 차 단하기엔 충분하지 않을 수 있다. 8.7.4.1.3절에는 위와 같 은 두꺼운 양방향 슬래브에 대한 요건을 적용하기 위한 철 근 연장 길이에 대한 새로운 요건이 소개되어 있다. 제 9장 : 보 걸이 철근 철근콘크리트 보가 큰보에 연결될 때, 보가 큰보와 일 체로 타설되고 큰보의 한쪽 또는 양쪽 측면과 교차하 는 경우, 큰보의 접합부에서 조기 파괴가 발생될 수 있 다. 이러한 유형의 파괴를 방지하기 위해 해설에는 추 가적인 횡방향 보강을 권장한다. 이는 소위 걸이 철근 (hanger reinforcement)이라 불리며, 지지되는 보의 단부 에서 큰보로 전단력을 전달하기 위해 필요하다. 이는 그 림 R9.7.6.2.11)에 나타냈다. 제 10장 : 합성기둥 조항 삭제 ACI 318-14에 수록된 합성기둥 조항은 오래되고 불 완전했다. 따라서 이러한 조항은 온전한 합성기둥 설계 에 충분하지 않았다. ACI와 미국강구조학회(AISC)의 대 표자들과 만나 이에 대해 협의하였다. 그 결과, ACI의 합 성기둥 조항을 제거하고 상대적으로 더 온전한 AISC 조 항을 참조하는 것이 구조 엔지니어들을 위하는 길이라고 결의했다. 더 나아가, 콘크리트 매입형 강합성 보와 같이 다른 형식의 콘크리트 강/콘크리트 합성구조에 대한 조 항 역시 ACI가 아닌 AISC에서 다루기로 하였다. 제 11장 : 벽체의 면내 전단강도 본 기준에서는 전통적으로 비내진(11장)과 내진(18장) 적용을 위한 구조 벽체의 평면 내 전단 강도 설계에 대해 서로 다른 강도식을 사용해 왔다. 기준의 일관성을 개선 하기 위해, 11장에 제시된 공칭 면내 전단 강도 방정식이 18장에서 사용되는 전단 강도식과 동일한 형태를 가지 도록 수정하였다. 연구에 따르면, 11장의 수정된 설계식 그림 R9.7.6.2.1. 전단력 전달을 위한 걸이 철근해외번역기사 | OVERSEAS TRANSLATION ARTICLE Magazine of the Korea Concrete Institute 44 은 이전 설계식과 비슷한 수준의 안전성을 제공한다. 제 13, 18장 : 깊은 기초 ACI 318, ASCE 7 및 IBC에서 각각 제시하는 '내진설 계 범주 C~F에 속하는 내진 구조물의 깊은 기초를 설계' 관련 조항이 서로 상충되었기 때문에, 이번 기준에는 이 를 제거하기 위한 개정사항 및 추가사항을 포함하였다. 구조 기준 간의 차이는 한동안 엔지니어들과 기준 관계 자들에게 혼란을 주었다. 기준 변경의 목적은 내진설계 범주 C부터 F까지의 깊은 기초 내진설계에 필요한 모든 콘크리트 관련 설계 및 세부 규정을 ACI 318-19에 포함 하기 위함이다. 변경될 기준에는 현장 타설 콘크리트 및 프리캐스트 콘크리트로 만든 깊은 기초에 대한 조항도 포함된다. ASCE 7-163)의 최신 내용이 이번 기준에 직접 반영되 고 추가되었다. 프리캐스트 콘크리트 말뚝에 대한 새로운 조항은 이전에 IBC 2018에서 채택되었던 ‘PCI 말뚝 위원 회(PCI Piling Committee)’의 권고안에 기반을 두었다. 이전 버전의 기준에는 깊은 기초에 대한 축하중 제한 이 포함되어 있지 않았다. ACI 318-19에는 IBC 허용 응 력법 조항과 일관되도록 깊은 기초 허용 축하중 관련 규 정을 추가했다. 마지막으로 ACI 543R-125)을 만족하 는 강도 설계 요건을 추가하였다. 해당 변경사항에 따 라 깊은 기초 설계 역시 ACI 318-19의 전통적인 허용 강도(allowable strength)나 강도 설계법(strength design method)을 모두 활용할 수 있게 되었다. 제 15, 18장 : 보-기둥 접합부 ACI 318-19는 내진설계 범주 A에 해당하는 골조와 보통 모멘트 골조, 중간 모멘트 골조, 그 리고 내진설계 범주 B, C, D, E 및 F에서 횡력 저항 시스템에 속하지 않은 골조에 대해서 보- 기둥 접합부의 전단강도 및 보강 상세 설계 규 정을 수립하였다. 또한, 특수 모멘트 골조에 대 한 기존 설계 조항을 지붕 접합부의 전단 강도 까지 포함하도록 확장시켰다. 15장에서 통합된 전단 강도 계수는 ACI 352R-026)의 전단 강도 계수에 기반을 두었다. 이 전단 강도 계수는 주어진 연결 부 유형에 따라 달라지는데, 이 연결부 유형은 고려되는 전단력 방향의 기둥 또는 보의 연속 여부와 그 직각 방향 보에 의한 구속 효과에 따라 정의된다. 또한, 15장에서는 코너 접합부(corner joint)에서 여 는 모멘트(opening moment)와 닫는 모멘트(closing moment)를 구분하여 고려해야 한다. 이는 코너 접합부 의 대각선 단면을 통과하는 모멘트 전달의 고려가 포함 된다. 특히 모멘트의 재분배가 불가능한 부재인 캔틸레 버의 접합부에 주의해야 한다. 제 16장 : 부재 간 연결 부피 변화 효과에 의해 발생하는 설계력에 대하여 균 일하고 일관된 규정을 제공하기 위해 프리캐스트 콘크리 트 지압 연결부에 대한 기준이 개정되었다. 기존 기준에 는 코벨과 브래킷에 한해 구속력에 대한 특정 조항을 제 시하고 있었으나, 2019년 개정판에는 16.2.2.3과 16.2.2.4 절을 추가하여 모든 지압 연결부의 구속력을 고려하도록 수정하였다. 제 17장 : 콘크리트 앵커 후설치 콘크리트 나사 앵커들은 사용 가능한 정착 공 법으로 점점 더 많이 사용되고 있으며, 이 앵커 유형은 이제 ACI 318-19에 포함될 것이다. 추가로 ACI 355.2- 077)은 콘크리트 나사 앵커에 대한 시험을 추가하여 이 앵커 형식만의 고유한 몇 가지 고려사항을 다룬다. 또한 ACI 318-19는 강재를 베이스 플레이트에 용접 하여 만든 전단 러그에 대한 규정을 도입했다. 전단 러그 그림 R17.11.1.1a. 기둥 최하부 전단 러그 적용 예시제 34권 1호 2022. 01 45 는 일반적으로 큰 전단력을 지압으로 기초요소에 전달하 기 위하여 기둥 최하부에 사용된다<그림 R17.11.1.1a1)>. 17장과 그에 대한 해설은 318-14에 따라 기준 형식으 로 재구성되었다. 전단과 인장에 대한 식에 활용되는 다 양한 ψ 계수를 더 명확히 식별할 수 있도록 이 장에서 는 계수의 종류(예를 들어 가장자리나 두께)에 따라 구분 해 서술하였다. 이를 통해 기준을 활용하는 사람들에 도 움을 주고자 하였다. 또한 적용 가능한 설계, 규격 그리고 검사 정보는 26장의 해당 절로 이동되었다. 제 18장 : 내진 구조물 ACI 318-19에는 구조벽의 설계와 관련된 몇 가지 새 로운 조항이 포함되어 있다. 가장 중요한 변화 중 하나는 특정 경우에 설계 지진 전단력을 상당히 증폭시키도록 하는 새로운 조항(18.10.3.1절)이다. 이 조항은 지난 15 년간 다중 코어 벽 건물의 비선형 동적 해석을 통해 쌓은 경험에서 비롯된 것으로, 이는 전단벽 설계력이 내재된 벽체의 초과강도 및 명백한 고차 모드 효과에 의해 증폭 될 수 있음을 뜻한다. 경우에 따라 이 조항을 통해 설계 전단력을 산정하면 이전 기준에 따라 구한 설계 전단력 값보다 2배 이상 큰 값을 얻게 되기도 한다. 실험 결과와 2010년 칠레 지진, 2010 ~ 2011년 크라 이스트처치 지진에서 관찰된 구조벽의 거동에 근거하 여 특수 구조벽의 경계 요소에 적용되는 상세의 요건이 새롭게 제시되었다. 18.10.6.4(f)에서는 콘크리트 횡구 속과 수직철근의 횡지지를 향상하기 위하여 경계 요소 에 설치되는 후프의 형상비를 제한하고, 모든 크로스타 이의 양쪽 끝에 내진 갈고리를 가지도록 제한한다<그림 R18.10.6.4a(b)1)>. 과소배근된 구조벽의 취성적 파괴를 방지하기 위하여 일부 벽체는 18.10.2.4절에 따라 최소 길이방향 보강 제한 조건을 충족시켜야 한다. 1994년 노스리지 지진 이후 프리캐스트 콘크리트(이 하 PC) 다이아프램의 내진 거동 및 설계 요건에 대한 광 범위한 연구가 수행되었다. ASCE 7-16은 내진 설계력 의 현저한 증가를 요구하는 새로운 규정을 도입하였으 며, 프리캐스트 콘크리트 다이아프램의 설계 및 상세(특 히 프리캐스트 요소 간 접합부)에 대해서 새로운 요건을 규정하였다. 설계 지침을 제공하기 위해 ‘ACI-ASCE 공 동위원회 550(프리캐스트 콘크리트 구조)’는 새롭게 ACI 550.5-188)와 ACI 550.4-189)를 개발하였고, ACI 318- 19은 이 두 가지 새로운 ACI 표준을 참고문헌으로 채택 하였다. 제 19장 : 재료 및 내구성 IBC는 여러 개정판에 걸쳐 숏크리트 사용에 대한 규 정을 포함했다. 반면 ACI 318의 이전 개정판들에는 숏크 리트에 대한 명확한 언급이 없었다. ‘미국숏크리트협회 (ASA) 및 ACI 위원회 506(숏크리트)’과 함께 작업하여 ACI 318 위원회는 관련 기준 조항을 도입하였으며, 현재 실무를 반영하기 위하여 기준을 개정하여 왔다. 기준 전 체에 걸쳐서 관련된 조항들이 개정되었으며, 이에 대한 상호 참조는 해설 R4.2.1.1절에 수록되어 있다. 경량 콘크리트의 상대적으로 저감된 역학적 특성을 반 영하는 수정 계수인 λ를 결정하는 새로운 접근법을 도 입하였다. 즉, 경량 콘크리트의 단위 중량을 기준으로 λ 를 결정하는 방법을 제시하였다. 이 방법을 사용하여 설 계 중에 설계자가 단위 중량을 지정하고 λ값 을 결정할 수 있다. 쪼개짐 인장 강도에 의해 λ 를 산출하는 방법은 기준에서 삭제되었다. 지금까지는 기준에서 알칼리골재 반응에 대 해 언급하지 않았다. ACI 318-19는 알칼리 실 리카 반응(ASR)을 방지하기 위한 규정을 추가 했다. 채택된 방법에서는 사용 중에 물에 노출 될 콘크리트를 구별하고, 그러한 노출이 드러 나면, 책임설계전문가(LDP)는 ASR에 취약한 골재에 대한 조사를 수행한 후 적절한 조치를 그림 R18.10.6.4a(b). 경계 수직보강 및 웨브 크로스타이 배치해외번역기사 | OVERSEAS TRANSLATION ARTICLE Magazine of the Korea Concrete Institute 46 취해야 한다. 알칼리-탄산염 반응에 취약한 골재는 기준 에서 금지된다. 제 20장 : 고강도 철근 2019년도 기준 개정의 요지는 고강도 철근의 허용 범 위를 확장하는 것이었다. <표 20.2.2.4(a)>는 중력과 풍 하중 조합으로 인한 모멘트 및 축력에 저항하기 위해 ‘Grade 100(100ksi)’보강 철근의 사용을 허용한다. 고강 도 철근의 사용은 사용성(균열과 처짐)에 대한 우려를 증 가시키므로, 이를 슬래브와 보의 최소철근, 유효휨강성, 2방향 슬래브의 처짐 계산을 위한 요구 조건에 반영하였 다. 고강도 철근의 강도 및 연성에 대한 우려를 고려하기 위하여 철근의 기계적 특성에 대한 새로운 요구사항을 도입하고, 모멘트 및 모멘트-축력의 조합하중에 대한 강 도 감소 계수 계산 방법을 조정하였으며, 정착 길이에 대 한 조항을 개정하고, 기둥의 축방향 최대 압축 강도 P n,max 를 계산할 때 사용되는 철근의 항복강도 f y를 제한하였다. Grade 100 철근은 전단벽과 기둥의 수직 철근으로 주로 사용되겠지만, 큰 하중을 받는 바닥 구조 시스템에도 활 용될 수 있다. Pankow 재단, ACI 재단 등이 후원한 상당수 연구에 서 ASTM A706 Grade 80 철근과 ASTM A706에 준하 는 강도의 Grade 100 철근을 사용한 부재들이 특수 모멘 트 골조의 요건을 만족한다고 것을 입증했다. 이러한 결 과에 근거하여 ACI 318-19는 ASTM A706 Grade 80 철 근이 적용된 특수 모멘트 골조와 ASTM A706 Grade 80 및 이와 동등한 Grade 100 철근을 활용한 특수 내력벽을 허용한다. 즉, 이 조항은 모멘트, 축력 및 전단 저항 시 고 강도 철근을 사용할 수 있도록 허용한다. 이러한 고강도 철근 사용을 사용하기 위하여 띠철근 간격, 보-기둥 접 합부의 크기, 그리고 겹침 이음 위치 등에 대해 추가적인 제한 조건이 추가되어 왔으며, 이들은 특수 구조 시스템 성능의 신뢰성을 높일 것이다. 제 21장 : 강도 감소 계수들 고강도 철근의 도입에 따라서 모멘트와 조합력(휨 과 축력)에 대한 강도 감소 계수를 조정할 필요가 있었 다. 새로운 기준에서는 압축지배 파괴의 범위를 ε t ≤ ε ty 로, 인장지배 파괴를 ε t ≥ ε ty+ 0.003 로 규정한다. 여기서 ε ty 는 철근의 공칭 항복 변형률이다. 이 개정과 함께, 기 준에서는 프리스트레스를 도입하지 않은 보와 슬래브 (P u< 0.10 f c’Ag) 에 대하여 인장지배 범위에서 설계되도록 요구하였으며 이때 강도감소계수는 0.9를 사용한다<그 림 R21.2.b1)>. 제 22장 : 새로운 단면 전단강도 방정식 ACI 318-19는 프리스트레스를 도입하지 않은 보, 슬 래브, 그리고 면외 방향 힘을 받는 벽체의 1방향 전단 강 도를 위한 새로운 단순식을 도입하였다. 해당 강도식에 서는 최소 전단 보강이 없는 단면에 대하여 크기 효과가 고려된다. 크기 효과는 2방향 전단과 최소 보강 철근이 없는 스트럿-타이 모델의 스트럿 강도에도 적용된다. 크 기 효과 계수는 독립 기초 또는 복합 기초엔 적용되지 않 는다. 제 23장 : 스트럿-타이 방법 본 위원회는 불연속 영역(D-지역) 설계를 위한 스트 럿-타이 방법과 관련된 12가지 변경 내용을 승인하였다. 깊은 보의 철근 배치 요건을 다른 대부분의 불연속 영역 에 적용되도록 확장하였다. 그러나, 파일 캡의 경우와 같 이 비실용적이고 불필요한 경우에는 이러한 보강이 요구 되지 않는다. 최근 연구에서 대각 스트럿 강도의 저하가 병 모양 거동(bottle-shape behavior)이 아닌 대각선 방향 인장력에 의해 약화된다는 것을 보여주면서, 비보강 D- 영역의 스트럿 유효 계수 변화와 전단 응력 검토를 뒷받 그림 R21.2.2b. 최외각 인장 철근의 순 철근 변형률 ε t에 따른 ϕ제 34권 1호 2022. 01 47 침하고 있다. 다른 주목할 만한 변경 사항으로는 철근의 굽힘 영역(곡선의 철근 절점)으로부터 연장되는 타이를 위한 요구사항, 지압영역의 횡구속에 의한 절점과 스트 럿 허용응력의 증가, 그리고 지진 시 철근 항복 또는 콘 크리트 압괴가 발생할 수 있는 D-영역의 설계 및 상세에 대한 새로운 요건 등이 있다. 종합적으로 이 변경사항들 은 스트럿-타이법의 적용성을 확장하면서도 안전성 및 사용성을 향상시킬 것이다. 제 24장 : 사용성 새로운 유효휨강성(유효2차모멘트강성)를 도입하여 철근비가 낮은 부재의 처짐계산에 대한 정확도를 높이 고, 시공 중, 경화 전 콘크리트의 균열에 대해서 시공 하 중의 영향을 더 잘 반영할 수 있다. 제 25장 : 철근보강 상세 이형철근의 정착길이, 표준 갈고리, 그리고 인장을 받 는 확대머리 이형철근에 대한 ACI 318-14의 조항들을 고강도 콘크리트 및 고장력 철근에 적용하기 위하여 지 속적인 연구들이 진행되어 왔다. 이형 철근 정착 길이에 대한 규정은 이전 기준과 유사 하나 고강도 철근이 사용됐을 때에는 추가 계수 ψ g≥1.0 와 횡철근에 대한 요구사항을 만족해야 한다. 표준 갈고 리 및 확대머리 이형 철근의 규정은 이전 기준과 상당히 다르며, 요구정착길이에 대한 철근 직경, 콘크리트 압축 강도, 철근 간격, 구속 철근의 영향을 더 잘 고려한다. 25.9.4에서는 슬래브 단부에 위치한 비부착 단일 강선 긴장재 앵커를 위한 앵커 영역 보강요건을 명확하게 규 정하도록 개정되었다. 실험 결과에 따르면, 슬래브 단부 앵커가 신뢰성 있는 거동을 나타내려면, 슬래브단에 평 행하고 앵커장치에 가깝게 횡철근(back-up bars)들이 배치되어야 한다. 이번 개정을 통해 두께가 변화하는 슬 래브에 대한 요구 조건을 명확히 하였다. 제 26장 : 시공서류 및 검사 대체 시멘트와 재활용 골재를 사용할 수 있는 조항이 추가되었다. 이 두 재료 모두 콘크리트를 보다 지속 가능 하게 만드는 수단으로 많은 관심을 끌고 있다. 이 기준에 는 이러한 재료의 사용을 허용하면서 책임설계전문가에 게 사용을 허용하기 전에 이러한 재료의 설계 및 내구성 특성을 검토할 것을 권고한다. “자격 있는(qualified)” 기술자의 요건은 “인증된 (certified)”으로 변경되었다. 또한, 참조된 모든 ACI 인증 프로그램은 각 프로그램에서 적용되는 내용을 확인할 수 있는 링크와 함께 해설의 참고에 포함되었다. 검사에 대한 조항은 현재 IBC에 제시된 모든 요건을 반영하도록 강화되었다. IBC가 ACI 318의 콘크리트 검 사 내용을 인용할 것으로 예상된다. 이번 기준 개정 기간 동안, 기준 전반에 걸쳐 이루어진 다른 변경 사항들을 반영하기 위해서 시공 조항들이 여 러 차례 변경되었다. 제 27장 : 기존 구조물의 강도평가 ACI 437.2-1310)은 기존 콘크리트 구조물의 하중 시험 을 위한 표준으로 개발되었다. 기준의 27장의 시험 하중 크기 및 허용 조건은 ACI 437.2-13의 요건과 일관되도 록 개정되었다. ACI 437.2 기준을 따르는 구조물 반복 하 중 시험을 허용한다. 부록 A : 비선형 응답 이력 해석을 이용한 설계 검증 얼마 전까지만 해도 ‘내진설계를 위한 비선형 동적 해 석법 활용’은 단지 학술적인 관심사였다. 그러나 이제 는 미국 서부 해안과 세계의 많은 지진 지역에서 가장 크 고, 가장 상징적인 건물들이 이 방법에 따라 설계되고 있 다. ACI 318-19에서는 최초로 이러한 방법이 콘크리트 건물의 설계에 적용될 수 있도록 4.4.6.7절의 허용 조항, 6.8절의 비선형 해석 요건, 그리고 부록 A의 내진설계를 위한 온전한 조항들을 추가하였다. 이 조항들은 지진 위 험, 지진동 선택, 하중 조합 및 독립적인 동료 심사(peer review)에 관한 요건을 포함하는 ASCE 7-16의 16장 내 용과 일치되도록 개정되었다. Next >