(콘크리트구조 설계) 성능기반설계 기본 고려 사항 | 하중, 재료, 성능검증

 

KDS 14 00 00 구조설계기준

KDS 14 20 01 : 2022 

콘크리트구조 설계 (강도설계법) 일반사항

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성능기반설계 기본 고려 사항

 

1. 일반 사항

 

1.1 적용 범위

(1)부록은 성능기반형으로 설계되는 콘크리트 구조물에 적용하기 위한 성능검증 방법의 개념과 원칙을 제시하는 것을 목적으로 한다.

(2)발주자는 콘크리트 구조물의 안전성능, 사용성능, 내구성능 또는 환경성능을 고려하여 필요한 성능지표를 정하고 이들 각각에 대한 정량적 목표를 제시하여야 한다.

(3)요구성능의 검증은 본문에 제시된 설계 방법 또는 이 부록에 제시된 원칙에 기초한 검증 방법을 이용하여 수행할 수 있다.

 

1.2 용어의 정의

(1) KDS 14 20 01(1.3)에 따른다.

 

2. 설계 원칙

2.1 일반 사항

(1)콘크리트 구조물의 설계는 의도하는 용도에 적합한 하중조합에 근거하여야 하며, 재료 및 구조물 치수에 대한 적절한 설계값을 선택한 후 합리적인 거동이론을 적용하여 구한 구조성능이 요구되는 한계기준을 만족한다는 것을 검증하여야 한다.

(2)콘크리트 구조물은 적절한 정도의 신뢰성과 경제성을 확보하면서, 목표하는 사용수명 동안 발생 가능한 모든 하중과 환경에 대하여 요구되는 구조적 안전성능, 사용성능, 내구성능과 환경성능을 갖도록 설계하여야 한다.

(3)콘크리트 구조물은 필요에 따라 예측 가능한 폭발 또는 충격 등에 의해 손상되지 않도록 설계하여야 한다.

(4)구조물의 성능검증에 필요한 신뢰도는 발주자가 정할 수 있으며, 적절한 안전계수와 시공 및 품질 관리를 통해 확보하여야 한다.

 

2.2 한계상태

(1)발주자는 안전성능, 사용성능, 내구성능, 환경성능에 관한 요구 조건을 제시할 수 있으며, 제시한 요구 조건은 콘크리트 구조물의 성능검증에서 한계기준이 될 수 있다.

(2)안전성능의 한계상태는 하중, 응력 또는 변형 등과 관련되는 항목으로 표시할 수 있다.

(3)사용성능의 한계상태는 응력, 균열, 변형 또는 진동 등의 항목으로 표시할 수 있다.

(4)내구성능의 한계상태는 환경조건에 따른 성능저하인자가 최외측 철근까지 도달하는 시간 또는 콘크리트의 특성이 일정 수준 이하로 저하될 때까지 소요되는 시간으로 정의되는 내구수명으로 표시할 수 있다.

(5)환경성능의 한계상태는 구조물을 구성하는 재료의 제조, 시공, 유지관리와 폐기 및 재활용 등의 모든 활동으로 인해 발생하는 환경저해요소 등의 항목으로 표시할 수 있다.

 

2.3 하중

(1)콘크리트 구조물 설계에 필요한 하중은 목표하는 수명 동안 발생 가능한 모든 하중과 환경영향을 반영하여야 한다.

(2)하중의 크기 및 특성은 국가에서 정한 관련 기준에 따르는 것을 원칙으로 하되, 관련 기준에 정해져 있지 않은 하중의 크기는 통계 모델을 이용하여 결정할 수 있다.

(3)발주자는 구조물의 요구성능을 고려하여 하중의 크기를 정할 수 있다. 다만, 발주자가 정한 하중 크기는 국가기준에서 정한 하중의 크기 이상이어야 한다.

(4)발주자가 하중의 크기를 별도로 정할 경우 하중의 특성에 따라 강도, 지속시간, 지반조건, 재현주기, 동적특성 또는 구조물의 설계수명 및 중요도 등을 고려하여야 한다.

(5)설계상황에 따라 동시에 발생 가능한 모든 하중들의 하중조합을 고려하여야 하며 하중의 변동폭과 하중조합의 특성에 따라 적절한 안전계수를 적용할 수 있다.

(6)구조물과 부재에 발생하는 하중의 영향은 부록 5에 따라 산정할 수 있다.

 

2.4 재료

(1)설계할 때 사용하는 재료의 특성값은 통계 모델을 이용하여 분포의 평균값, 상한값, 하한값 또는 공칭값 중에서 적절한 값을 사용하여야 한다.

(2)특별하게 규정되어 있지 않은 경우, 재료특성의 하한값은 하위 5%, 상한값은 상위 5%로 하여야 한다.

(3)재료강도의 특성값을 공칭값으로 사용할 경우, 이 공칭값은 한국산업표준에서 정한 값 또는 이와 동등한 자격을 갖춘 시험기관에서 제공하는 자료로 정하여야 한다.

 

2.5 성능검증

(1)요구성능은 확률론에 근거한 신뢰성분석 또는 적절한 안전계수를 이용하여 검증할 수 있다.

(2)다음과 같은 항목에 대하여 구조물의 안전성능을 검증하여야 한다.

① 구조물의 안정성을 검토할 때, 안정에 기여하는 하중영향 값은 불안정을 초래하는 하중영향 값보다 크다는 것을 검증하여야 한다.

② 구조물의 단면 또는 접합부의 파괴나 변형에 대한 한계상태를 검토할 때, 설계저항강도가 하중영향보다 크다는 것을 검증하여야 한다.

③ 2차효과에 의해 유발되는 안정성상태를 검토할 때, 작용하중에 의해 불안정한 상태가 발생하지 않는다는 것을 검증하여야 한다.

④ 피로하중에 의해 유발되는 파괴상태를 검토할 때, 반복하중에 의해 부재가 파괴되지 않는다는 것을 검증하여야 한다.

(3)다음과 같은 항목에 대하여 구조물의 사용성능을 검증하여야 한다.

① 균열에 대한 사용성능은 휨모멘트에 의한 영향뿐만 아니라 전단력에 의한 영향도 고려하여 검증하여야 한다.

② 변형에 대한 사용성능은 부재의 변형뿐만 아니라 구조 시스템의 변형도 고려하여 검증하여야 한다.

③ 진동에 대한 사용성능은 요구 조건으로 제시된 고유진동수 또는 진동가속도에 대하여 검증하여야 한다.

(4)다음과 같은 항목에 대하여 구조물의 내구성능을 검증하여야 한다.

① 내구성능은 구조물이 위치하는 장소의 성능저하인자들을 평가하여 가장 지배적인 성능저하인자에 대하여 검증하는 것을 원칙으로 한다.

② 내구성능은 성능저하인자에 의한 철근부식 개시시점까지 기간이 요구성능으로 제시된 내구연한보다 길다는 것을 검증하여야 한다.

③ 내구성능검증에서 복합열화를 무시할 수 없을 경우에는 이를 고려하여야 한다.

(5)다음과 같은 항목에 대하여 구조물의 환경성능을 검증하여야 한다.

① 구조물을 구성하는 재료를 제조할 때부터 구조물을 해체 및 재활용하는 전 단계에 걸쳐 투입되는 모든 재료 및 활동으로 인해 발생하는 환경저해요소가 국가 또는 발주자가 요구하는 환경성능 한계기준을 초과하지 않도록 하여야 한다.

② 환경성능검증은 대기오염, 수질 및 토질오염, 작업환경에 영향을 미치는 인자에 대하여 수행하여야 한다.