건축물 안전점검

건축물 안전점검

 

1.일반

이 장에서는 재료의 강도, 상태, 구조부재평가 및 육안검사 결과를 확인하기 위한 일반적인 시험 절차에 대하여 언급한다.

1.2 비파괴 현장시험

아래의 비파괴 현장시험 방법을 콘크리트, 강재 및 목재 구조물에 사용할 수 있다.

1.2.1 콘크리트 현장시험

1.2.1.1 강도법

반발경도 및 침입시험(Rebound and penetration test)은 콘크리트의 경도를 측정하여 콘크리트 강도를 추정하는데 사용된다.

1.2.1.2 음파법(Sonic Method) 기계적 음파법은 층분리나 기타균열을 발견하는 데 사용된다.

1.2.1.3 초음파법(Ultrasonic Techniques) 콘크리트 내부의 결함, 균열깊이, 강도 및 품질상태를 검사하는데 사용된다.

1.2.1.4 자기법(Magnetic Methods) 자기법은 주로 철근 피복두께, 위치 및 크기 확인에 사용된다.

1.2.1.5 전기법(Electrical Methods) 저항 및 전위법이 있으며 전기적 저항기법은 시설물 바닥판 시일(Seal) 도장의 침투성을 측정하는데 사용된다. 철근의 부식은 전위차에 의해 발생되는 부식 셀을 발생시키고 콘크리트 바닥면에 설치한 하프-셀(half cell)을 사용하여 하프-셀과 철근 사이의 전위차를 측정함으로써 부식을 감지할 수 있다.

1.2.1.6 원자법(Nuclear Method) 원자법은 중성자 흡수 및 확산기법에 의해 콘크리트내 수분함량을 추정하는데 주로 사용된다.

1.2.1.7 자기(自記)온도계법(Thermography) 적외선 자기 온도계법은 콘크리트 시설물 바닥판의 층분리를 탐지하는데 이용되는 보조시험법이다.

1.2.1.8 레이다법(Radar) 지표면 침투 레이다(GPR : Ground-penetrating radar)는 시설물 바닥판의 노후화, 공동 및 층분리를 발견하기 위하여 사용된다.

1.2.1.9 방사선법(Radiography) 감마광선은 콘크리트를 투과할 수 있으므로 필름을 방사선에 노출되게 함으로써 콘크리트 검사에 사용할 수 있다.

1.2.1.10 내시경법(Endoscopes) 내시경은 콘크리트시설물 부재에 천공된 구멍내부로 삽입된 관찰튜브를 이용하여 다른 방법으로는 볼 수 없는 구조물 내부에 대한 정밀한 검사를 할 수 있다.

1.2.2 강재의 현장시험

1.2.2.1 방사선투과시험(Radiographic Test) 용접 또는 주조의 슬래그 함침(Slag inclusion)이나 간극과 같은 결함을 쉽게 찾아낼 수 있는 방법이다.

1.2.2.2 자분탐상시험(Magnetic Particle Test) 이 점검 방법은 염료침투방법과 같이 표면이나 표면부근의 결함을 찾을 때에 쓰인다.

1.2.2.3 와류탐상시험(Eddy Current Test) 이 방법은 자기입자 점검과 매우 유사하게 운용되며, 결함은 조사하고자 하는 재료에 자기장이 아닌 전기장을 교란시켜 발견한다.

1.2.2.4 침투탐상시험(Liquid penetrant Test) 염료침투방법을 사용한 점검은 가장 보편적으로 사용되는 방법이다. 이 방법은 비록 구조물 표면의 결함에만 한정되지만 저가로 쉽게 사용할 수 있다.

1.2.2.5 초음파탐상시험(Ultrasonic Test) 이 방법은 내부 결함을 찾기 위하여 재료 내의 소리에 대한 진동특성을 이용하여 점검하는 방법이다.

1.2.3 목재현장시험

1.2.3.1 침투법(Penetration Methods) 칼, 송곳, 못 또는 브레이스(Brace), 비트(Bit)와 같은 탐침(Probe)을 내부 부식 또는 해충의 피해를 조사하기 위하여 사용한다.

1.2.3.2 전기법(Electrical Methods) 전기법은 목재의 함수량 측정에 주로 적용한다.

1.2.3.3 초음파법(Ultrasonic Techniques) 콘크리트 부재에 사용하는 초음파 검사기법이 목재구조물에 대한 현장시험에도 적용할 수 있다.

1.3.1 콘크리트 시험

강도, 수분함량, 공기량, 염분함량, 중성화시험 등

1.3.2 강재시험

강도 등

1.3.3 토질재료 시험

입도, 함수비, Atterberg한계, 투수, 다짐, 압밀, 압축시험 등

1.4 시험결과의 해석 및 평가

비파괴 현장시험 및 실내시험 결과는 그 분야에 경험이 있는 자에 의하여 해석되고 평가되어야 하며 이전에 같은 시험이 실시된 경우에는 시험결과를 비교하여 차이점을 분석 평가하여야 하며 같은 재료 특성을 평가하는데 다른 형식의 시험방법이 사용되는 경우에는 각 시험결과를 비교하여 차이점을 파악하여야 한다.

필요한 경우 기존자료와 현장계측자료를 토대로 예상되는 문제점을 분석하기 위하여 모델링을 통하여 이론적 해석을 실시할 수 있다.

 

2. 시설물의 상태 평가기준 및 방법

2.1 시설물의 상태평가

상태평가는 시설물 주요구조부에 대한 재료 및 육안검사에서 조사된 상태에 대한 평가를 포함한다. 책임기술자는 점검??진단결과 각 부재로부터 발견된 결함을 근거로 하여 항5.1과 같이 결함의 범위 및 정도에 따라 A. B, C, D, E의 5가지 단계로 상태등급을 매긴다.

정기점검에서는 점검서식에 따라 주요부재종류별로 평가하는 것을 원칙으로 하고, 정밀점검에서는 각 부재별로 작성하되 문제 부위에 대하여 망을 작성하여 상세히 상태등급을 매기며, 정밀안전진단에서는 전체 시설물에 대하여 망을 작성하여 상태등급을 매긴다.

점검이 확실히 이루어졌는지 확인하는 대조표인 동시에 기록용 문서로써 이용하기 위하여 점검자는 육안검사 결과를 안전점검 서식에 각기 요소의 결함 또는 노후화의 형태, 크기, 양 및 심각한 정도 등을 기록하여야 한다.

상태등급	상           태
A	문제점이 없는 최상의 상태
B	경미한 손상의 양호한 상태
C	보조부재에 손상이 있는 보통의 상태
D	주요부재에 진전된 노후화(강재의 피로균열, 콘크리트의 전단균열, 침하 등)로 긴급한 보수 보강이 필요한 상태로 사용제한 여부를 판단
E	주요부재에 심각한 노후화 또는 단면손실이 발생하였거나 안전성에 위험이 있어 시설물을 즉각 사용금지하고 개축이 필요한 상태

 

2.2 콘크리트구조물의 노후화 종류

2.2.1 균열

일반적으로 콘크리트에서의 균열은 육안으로 분간할 수 있을 정도로 큰 반면 프리스트레스트에서의 균열은 기기를 사용하여야 측정 분별할 수 있다. 보통 균열부에는 녹이나 백태의 흔적이 나타난다.

일반적으로 균열은 아래와 같이 미세균열, 중간균열 및 대형균열로 나눌 수 있으며, 구조물의 중요도 및 특성 등에 따라 그 기준을 달리할 수 있다.

1. 미세균열 - 0.1mm 미만

2. 중간균열 - 0.1mm 이상 0.7mm 미만

3. 대형균열 - 0.7mm 이상

 

철근콘크리트 구조물에서의 미세균열은 구조물의 성능에는 영향이 없으나 중간 및 대형 균열은 중요하기 때문에 보고서에 기록하여 추적조사가 이루어지도록 하여야 한다. 프리스트레스트 콘크리트에서의 균열은 모두 중요하기 때문에 점검 중 균열의 길이, 폭, 위치, 그리고 방향에 유의하여야 한다.

콘크리트 보에서의 균열은 구조적으로 영향이 있는 균열과 구조적으로 영향이 없는 균열로 나눌 수 있다. 구조적으로 영향이 있는 균열에는 최대 인장부 또는 모멘트부에서 발생하여 압축부로 진전되는 수직방향의 휨균열과 부재의 복부에서 주로 발생하는 경사 방향의 전단균열이 있다. 구조적으로 영향이 없는 균열에는 온도로 인한 균열, 건조수축에 의한 균열, 그리고 매스 콘크리트 균열 등이 있다.

균열은 결함원인별로 수축균열, 정착균열, 구조적 균열, 철근부식균열, 지도형상균열, 동결융해균열로 나눌 수 있다. 부식 등 화학적 작용이 심할 경우 구조적 균열, 철근부식균열, 지도형상균열은 시설물구조에 영향을 미칠 수 있다.

2.2.2 박리(Scaling)

박리는 콘크리트 표면의 모르터가 점진적으로 손실되는 현상으로, 표면에서의 모르터 손실 깊이를 기준으로 아래의 4가지로 나눌 수 있으며, 책임기술자는 박리의 위치, 크기 및 깊이를 기록하여야 한다.

1. 경미한 박리 - 0.5mm 미만

2. 중간정도의 박리 - 0.5mm 이상 1.0mm 미만

3. 심한 박리 - 1.0mm 이상 25.0mm 미만

4. 극심한 박리 - 25.0mm 이상으로 조골재 손실

2.2.3 층분리(Delamination)

층분리는 철근의 상부 또는 하부에서 콘크리트가 층을 이루며 분리되는 현상으로 철근의 부식에 의한 팽창이 주요 원인이며 이러한 부식은 주로 염화물이온(소금, 염화칼슘)에 의하여 발생된다. 층분리 부위는 망치로 두드려 중공음(中空音)이 나는지 여부로 확인할 수 있다. 책임기술자는 층분리 위치 및 크기를 기록하여야 한다.

2.2.4 박락(Spalling)

박락은 콘크리트가 균열을 따라서 원형으로 떨어져 나가는 층분리 현상의 진전된 현상이다. 박락은 정도에 따라 아래와 같이 분류할 수 있으며 책임기술자는 박락의 위치, 크기 및 깊이를 기록하여야 한다.

1. 소형 박락 - 깊이 25mm 미만 또는 직경 150mm 미만

2. 대형 박락 - 깊이 25mm 이상 또는 직경 150mm 이상

2.2.5 백태(Efflorescence)

백태는 콘크리트 내부의 수분에 의하여 염성분이 콘크리트 표면에 고형화된 현상으로 콘크리트 노후화의 증거이다.

2.2.6 충돌손상

트럭, 탈선열차 또는 선박의 충돌로 인하여 콘크리트 구조물이 손상을 입을 수 있으며 특히 프리스트레스트 콘크리트보의 경우 충돌 손상에 유의하여야 한다.

2.2.7 누수

배수공과 시공이음의 결함, 균열 등으로 발생된 누수에 대하여 그 상태를 조사한다.

 

2.3 강재구조물의 노후화 종류

2.3.1 부식

강재에서의 가장 일반적인 형태의 노후화 현상으로서 환경적 요인에 의한 부식, 전류에 의한 부식, 박테리아에 의한 부식, 과대응력에 의한 부식 그리고 마모에 의한 부식이 있다.

2.3.2 피로균열

피로 균열은 반복하중에 의하여 발생하여 갑작스런 파괴로 진전되기 때문에 점검자가 피로균열부위를 확인하는 것이 중요하다. 피로균열을 유발하는 요소는 아래와 같다.

1. 시설물의 하중이력

2. 응력범주의 크기

3. 상세부위의 형태

4. 제작 상태 및 질

5. 파괴 인성(Fracture Toughness)

6. 용접의 질

2.3.3 과재하중

과재하중이란 구조물의 설계에 사용된 하중을 초과하는 하중을 말하며 인장부재에서는 신장(Elongation) 및 단면 감소를, 압축부재에서는 좌굴을 유발시킨다.

2.3.4 외부충격에 의한 손상

시설물 부재는 외부의 충격에 의하여 부재의 뒤틀림이나 변위와 같은 손상을 입을 수 있다.

 

3. 시설물의 안전성 평가방법

3.1 안전성 평가방법

시설물의 안전성 평가는 부재별 상태평가, 재료시험결과 및 각종 계측, 측정, 조사 및 시험 등을 통하여 얻은 결과를 분석하고 이를 바탕으로 구조적 특성에 따른 이론적 계산과 해석을 통하여 구조물의 안정과 부재의 내하력 등을 평가하고 시설물에 대한 안전성을 종합적으로 평가하여야 한다.

평가에 사용된 평가방법의 종류 및 해석결과에 대한 설명과 계산기록을 포함하여야 한다.

3.2 안전성 평가를 위한 조사 등

안전성 평가를 위하여 실시하는 계측, 측정, 조사 및 시험은 시설물 분야 및 구조적 특성에 따라 적절한 것으로서 아래 항목 중 필요한 사항을 결정하여 실시하여야 한다.

1. 비파괴 재하시험 : 정적, 동적재하시험

2. 지반조사 및 탐사

3. 지형, 지질조사 및 토질시험

4. 수리.수문 조사

5. 침하, 변위, 거동 등의 측정

6. 수중조사

7. 누수탐사

8. 기타 필요한 사항

 

4.보수.보강 방법

4.1 일반

노후화된 구조물에 대한 보수??보강은 손상구조물의 영향정도, 구조물의 중요도, 사용환경조건 및 경제성 등에 의해서 보수??보강 방법 및 수준을 정하여야 한다.

보수는 구조물에 작용한 위해요인에 의해 발생된 구조물의 손상을 치유하는 것을 말하며, 보강이란 설계하중 이상의 하중 등 위해요인에 구조물이 안전하도록 하기 위해서 구조물의 내하력 등을 증진시키는 것을 말한다.

따라서 보수를 위해서는 상태평가 결과 등을, 또 보강을 위해서는 안전성평가결과 등을 정밀검토후 보수??보강 필요성, 방법 및 그 수준을 제시하여야 한다.

 

4.2 보수.보강의 필요성 판단

보수의 필요성은 발생된 손상(균열 등)이 어느 정도까지 허용되는가의 판단에 의하여야 하며, 이를 위해 본 지침 및 각종 기준(표준시방서 등)을 참조한다.

보강의 경우는 부재안전율을 각종 기준에서 정하는 수치이상으로 하기 위하여 어느 정도까지 부재단면 등을 증가하여야 하는지를 판단하여야 한다.

 

4.3 보수.보강 수준의 결정

보수.보강의 수준은 위험도, 경제성 등을 고려하여 아래의 경우 중에서 선택한다.

·현상유지(진행억제)

·실용상 지장이 없는 성능까지 회복

·초기 수준이상으로 개선

·개축

 

4.4 공법의 선정

구조물 결함에 따른 보수.보강은 보수재료와 공법 선정시 공법의 적용성, 구조적 안전성, 경제성 등을 검토하여 결정한다.

이 때 중요한 것은 구조물의 결함발생원인에 대한 정확한 분석이며, 이를 통해 적절한 공법을 선정할 수 있고, 또한 적절한 보수재료를 선택할 수 있다.

따라서 시설물관련 제반자료, 진단시 수행한 각종 상태평가 및 안전성 평가 결과를 기초로 하여, 결함발생원인에 대한 정확한 분석 후 결함부위 또는 부재에 가장 적합한 보수.보강공법을 선택하여야 한다.

 

4.5 보수.보강 우선순위의 결정

각 시설물은 주요부재와 보조부재로 이루어져 있으며, 이들 시설물에서 발생된 각종 결함에 대하여, 보강을 보수보다 주요부재를 보조부재보다 우선하여 보수.보강 우선순위를 결정한다.

또한 전체시설물에서의 우선순위 결정은 각 시설물이 가지는 중요도, 발생한 결함의 심각성 등을 종합검토 후 결정한다.