공동주택의 증축형 리모델링 안전진단 내구성 평가의 표본 수 최적화 방안 연구 A Study on the Optimization of Field Sampling Number of the Durability Evaluation Method for the Extension Remodeling of the Apartment Housing원문보기
주택법에 근거하여 철근콘크리트 공동주택의 리모델링 시 최대 3개층의 수직증축 및 기존 세대수의 15%까지 증축이 가능하게 되었다. 수직증축 리모델링 가능 여부는 안전진단 기준 및 매뉴얼을 바탕으로 기울기 및 침하, 내하력, 내구성 평가 부문에 대한 조사를 통하여 평가하고 판정하도록 되어 있다. 그러나 현행 증축형 리모델링 안전진단 기준 및 매뉴얼은 재건축 안전진단 기준과 비교하여 조사대상표본 수를 증대시키는 등 보수적인 것으로 평가되고 있으며, 특히 내구성 평가 부문에 검토 및 개선이 필요한 것으로 생각된다. 따라서 본 연구에서는 수도권 지역 공동주택의 증축형 리모델링 안전진단 조사 사례에 대한 내구성 조사 항목 중 콘크리트 탄산화를 대상으로 통계적인 수법에 의해 표본 수 합리화 방안을 제시하였다.
주택법에 근거하여 철근콘크리트 공동주택의 리모델링 시 최대 3개층의 수직증축 및 기존 세대수의 15%까지 증축이 가능하게 되었다. 수직증축 리모델링 가능 여부는 안전진단 기준 및 매뉴얼을 바탕으로 기울기 및 침하, 내하력, 내구성 평가 부문에 대한 조사를 통하여 평가하고 판정하도록 되어 있다. 그러나 현행 증축형 리모델링 안전진단 기준 및 매뉴얼은 재건축 안전진단 기준과 비교하여 조사대상표본 수를 증대시키는 등 보수적인 것으로 평가되고 있으며, 특히 내구성 평가 부문에 검토 및 개선이 필요한 것으로 생각된다. 따라서 본 연구에서는 수도권 지역 공동주택의 증축형 리모델링 안전진단 조사 사례에 대한 내구성 조사 항목 중 콘크리트 탄산화를 대상으로 통계적인 수법에 의해 표본 수 합리화 방안을 제시하였다.
The Housing Act amended allows vertical extension up to three floors and increases the units of housing (or total floor area) to site up to 15%. Currently, the feasibility of performing vertical extension is evaluated based on safety diagnosis provisions and manuals with preliminary investigations o...
The Housing Act amended allows vertical extension up to three floors and increases the units of housing (or total floor area) to site up to 15%. Currently, the feasibility of performing vertical extension is evaluated based on safety diagnosis provisions and manuals with preliminary investigations on slope, uneven settlement, load-bearing capacity, and durability. However, a need for more reasonable evaluation methodology for the preliminary investigation is still required because the current procedures are borrowed from safety diagnosis provisions and manuals for reconstruction without detailed examinations on evaluation criteria and sampling methods. Accordingly, this study is intended to suggest a method to obtain feasible sampling size for durability assessment by statistically analyzing the safety evaluation data sets on concrete carbonation and steel corrosion obtained from apartment complexes. The results of this study are expected to be beneficial for establishing more reasonable field sampling size, and in turn, more reliable durability assessment protocol for vertical extension.
The Housing Act amended allows vertical extension up to three floors and increases the units of housing (or total floor area) to site up to 15%. Currently, the feasibility of performing vertical extension is evaluated based on safety diagnosis provisions and manuals with preliminary investigations on slope, uneven settlement, load-bearing capacity, and durability. However, a need for more reasonable evaluation methodology for the preliminary investigation is still required because the current procedures are borrowed from safety diagnosis provisions and manuals for reconstruction without detailed examinations on evaluation criteria and sampling methods. Accordingly, this study is intended to suggest a method to obtain feasible sampling size for durability assessment by statistically analyzing the safety evaluation data sets on concrete carbonation and steel corrosion obtained from apartment complexes. The results of this study are expected to be beneficial for establishing more reasonable field sampling size, and in turn, more reliable durability assessment protocol for vertical extension.
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문제 정의
따라서 본 연구에서는 증축형 리모델링 안전진단 기준의 내구성 평가 현황을 분석하여 내구성 평가 부문의 공학적 근거 마련과 내구성 평가 최적화 방안 도출을 목표로 한다.
제안 방법
각 대상 건축물별 콘크리트 탄산화를 단부와 중앙부로 구분하여 비교해보았다. 비교를 위해 각 대상 건축물별 콘크리트 탄산화 항목의 단부와 중앙부값을 히스토그램화하여 비교한 결과는 Table 5, 6과 Fig.
균열 조사방법은 안전점검 및 정밀안전진단 세부지침을 참고하여 균열자, 균열현미경 등을 사용한 균열폭 측정과 비파괴시험에 의한 균열깊이를 측정하고 있다. 또한 단순히 최대 균열폭에만 주목하는 것이 아니라 전 구간에 걸친 균열폭의 분포에도 유의하여 조사한다.
재건축 안전진단과 증축형 리모델링 1차 안전진단의 표본 수를 비교해보았다. 비교에 앞서 정량적 비교가 어려운 균열 및 표면노후화 항목은 제외하고 탄산화, 염분함유량, 철근부식 항목을 바탕으로 표본수 산출 및 비교하였다.
연구 방법으로 국내 관련 기준 및 지침을 비교·분석하여 현행 기준 현황 검토 및 증축형 리모델링 안전진단 사례의 결과 등을 통계 분석하여 내구성 평가 부문의 평가 항목별 표본수에 대한 최적화 방안 도출을 모색하고자 한다.
1항과 같이 측정위치 단부와 중앙부로 구분한 표본은 큰 차이가 없었다. 이에 따라 증축형 리모델링 1차 안전진단의 사례를 바탕으로 탄산화 항목의 최소 표본크기를 구하여 실제 표본과 비교하고, F-검정과 T-검정을 통해 단부와 중앙부의 통계적 차이가 얼마나 발생하는 지 확인하였다.
재건축 안전진단과 증축형 리모델링 1차 안전진단의 표본 수를 비교해보았다. 비교에 앞서 정량적 비교가 어려운 균열 및 표면노후화 항목은 제외하고 탄산화, 염분함유량, 철근부식 항목을 바탕으로 표본수 산출 및 비교하였다.
증축형 리모델링 안전진단 내구성 평가의 전체 표본수 중 50% 이상을 차지하는 탄산화 항목의 표본수 최적화를 위해 현행 기준 중 측정위치를 단부와 중앙부로 구분하여 조사방식에서 작업 환경과 조사 난이도를 고려한 안전진단 수행자의 판단에 의해 측정위치 중 한 부위만 조사하는 것을 제안한다. 이러한 방안을 적용할 시, B단지의 경우 조사된 1,858개 표본들 중 탄산화 항목의 표본 수는 약 930여개, 50%의 절감이 가능하며, 콘크리트 탄산화 평가 등급도 큰변화는 없을 것으로 나타났다.
대상 데이터
수도권에 위치한 22~25년 경과된 공동주택을 대상으로 증축형 리모델링 1차 안전진단을 진행하였다. 대상 건축물별 개요는 Table 3과 같다.
3은 A단지의 철근 부식 결과를 자연전위 측정결과(%)로 동, 층, 부재별로 구분하여 표시하고 있다. 전체 표본 수는 23개이며. 대부분의 자연전위 측정결과 0mV 보다 큰전위 값을 가지고 있으며, 이는 현행 기준 상 조사 부재에서 약간의 점녹이 발생한 상태로 간주한 A등급에 해당한다.
데이터처리
(5) 대상 건축물별 탄산화 항목의 표본에 대하여 통계분석한 결과 표준편차를 이용한 최소 표본크기(n)를 구했다. 또한 단부와 중앙부의 표본을 검정한 결과 통계적으로 차이가 없는 동일한 표본으로 나타났다.
비교 결과 P값이 클 경우 비교한 두 집단의 분산은 같은 것으로 간주하고 등분산 가정 T-검정을 실시한다. P값이 0.05보다 작을 경우 두 집단의 분산은 다른 것으로 간주하고 이분산 가정 T-검정을 실시한다.
분석결과 대상 건축물별 단부와 중앙부로 구분한 표본들의 분산은 모두 같은 것으로 나왔으며, 이를 바탕으로 Table 9와 같이 등분산 가정 T-검정을 실시하였다.
05와 비교한다. 비교 결과 P값이 클 경우 비교한 두 집단의 분산은 같은 것으로 간주하고 등분산 가정 T-검정을 실시한다. P값이 0.
이론/모형
염분 함유량의 시험방법은 콘크리트 부재에서 드릴로 시료를 채취하여 분말시료로 정재한 후 KS F 2713에 따라 공인시험기관에 의뢰하여 염분함유량을 측정한다.
철근부식의 조사는 육안조사(콘크리트 파쇄 후 부식 여부를 육안으로 확인하는 것)을 기본적으로 한다. 조사 결과 D, E등급 부재의 경우 KS F 2712에 의한 시험을 실시한다.
탄산화의 시험방법은 KS F 2596을 따라 조사 대상 부재의 시험부위에 콘크리트용 드릴로 철근깊이까지 뚫어 생긴 구멍 내부에 페놀프탈레인 용액을 분무하여 탄산화 깊이를 측정한다.
성능/효과
(1) 탄산화의 경우 전체 내구성 평가 조사항목 표본수의 45% 이상을 차지하고 있으며, 탄산화 조사 대상 부재의 단부와 중앙부에서의 탄산화 진행 정도를 확인한 결과, 단부와 중앙부의 탄산화 진행 정도는 거의 동일하였다.
(2) 염분 함유량의 층별 구분과 전용 공간, 주거 공간 부재의 구분으로 나누어 비교한 결과 대부분의 층과 부재 구분 없이 환산 염화물량의 기준치인 0.3kg/m3을 넘지 않았다.
(3) 철근 부식의 동별 비교 결과, 대부분은 0mV보다 큰 전위 값으로 현행 기준 상 대상 건축물의 대부분의 철근들은 약간의 점녹이 발생한 상태로 평가되었다.
(6) 증축형 리모델링 안전진단 내구성 평가 부문의 조사항목 표본수 최적화를 위해 콘크리트 탄산화 조사 시 단부 및 중앙부로 구분되어 있는 조사부위 중, 임의의 한 부위를 조사하는 것을 제안하며, 이의 적용 시 전체 표본 수의 약 30% 절감 효과가 나타날것으로 판단된다.
T-검정이란 두 집단의 평균을 비교하는 것이다. 검정 결과로 P값-양측 검정(유의확률)값이 도출되며, 이를 0.05와 비교하여 클 경우 평균 차이는 무의미하고 귀무가설이 성립되는 것으로 간주하고, 0.05보다 작을 경우 평균 차이는 유의미하고 귀무가설을 기각하고 대립가설이 간주한다. 여기서의 귀무가설은 ‘단부와 중앙부의 탄산화 깊이(mm) 평균값은 같다.
대상 건축물별 탄산화 항목의 표본을 분석한 결과 4.1.1항과 같이 측정위치 단부와 중앙부로 구분한 표본은 큰 차이가 없었다. 이에 따라 증축형 리모델링 1차 안전진단의 사례를 바탕으로 탄산화 항목의 최소 표본크기를 구하여 실제 표본과 비교하고, F-검정과 T-검정을 통해 단부와 중앙부의 통계적 차이가 얼마나 발생하는 지 확인하였다.
또한 재건축 안전진단의 개선방안을 연구하기 위해 조사한 총 148건의 재건축 안전진단 보고서의 실시결과는 전체 148건 중 ‘조건부 재건축’(D등급)이 90건으로 전체의 60.8%, ‘재건축’(E등급)이 58건으로 전체의 39.2%를 차지하고 있다.
이러한 방안을 적용할 시, B단지의 경우 조사된 1,858개 표본들 중 탄산화 항목의 표본 수는 약 930여개, 50%의 절감이 가능하며, 콘크리트 탄산화 평가 등급도 큰변화는 없을 것으로 나타났다. 또한 총 3,128개의 기존 표본 수에서 약 2,200여개로 약30% 절감이 가능한 것으로 나타났다.
분석 결과 대상 건축물별 단부와 중앙부로 구분한 표본들의 평균 차이는 모두 무의미하며, 귀무가설이 성립하는 것으로 나타났다.
비교 결과 대부분의 층, 주거 공간, 공용 구간의 부재 모두 환산 염화물량의 기준치인 0.3kg/m3을 넘지 않고 있다. 이는 모든 층의 주거, 공용 구간 부재의 염분 함유량은 거의 유사하며 현행 기준의 평가 등급 상 대부분 A~B등급에 해당한다.
비교 결과 모든 대상 건축물의 콘크리트 탄산화 단부, 중앙부 측정결과가 거의 유사한 것으로 나타났다.
증축형 리모델링 안전진단 내구성 평가의 전체 표본수 중 50% 이상을 차지하는 탄산화 항목의 표본수 최적화를 위해 현행 기준 중 측정위치를 단부와 중앙부로 구분하여 조사방식에서 작업 환경과 조사 난이도를 고려한 안전진단 수행자의 판단에 의해 측정위치 중 한 부위만 조사하는 것을 제안한다. 이러한 방안을 적용할 시, B단지의 경우 조사된 1,858개 표본들 중 탄산화 항목의 표본 수는 약 930여개, 50%의 절감이 가능하며, 콘크리트 탄산화 평가 등급도 큰변화는 없을 것으로 나타났다. 또한 총 3,128개의 기존 표본 수에서 약 2,200여개로 약30% 절감이 가능한 것으로 나타났다.
증축형 리모델링 1차 안전진단 사례를 분석한 결과 Table 4와 같이 내구성 평가 조사 항목의 표본 수 중 콘크리트 탄산화가 약45% 이상을 차지하는 것으로 나타났다.
6배 많음을 알 수 있다. 탄산화의 경우 증축형 리모델링 안전진단 표본 수가 재건축 안전진단에 비해 약 7배 많아졌으나, 염분 함유량과 철근부식의 경우 오히려 재건축 안전진단 기준에 비해 30% 수준인 것으로 나타났다.
후속연구
이는 철근 샘플 채취를 해야 하는 과정에서 주거 공간 조사 부재의 손상을 피할 수 없으므로 해당입주자의 비협조 등 민원이 발생하므로 이에 대한 민원 최소화 방안으로 해당 건축물의 모든 지하층 부재에서 철근 샘플 채취한 것으로 판단된다. 그러므로 추가적인 사례 분석과 연구를 통해 이러한 실정을 반영한 현행 기준의 합리적인 개선을 기대할 수 있을 것이다.
본 연구는 증축형 리모델링 안전진단 내구성 평가 부문의 조사항목별 표본수 최적화 방안을 제시하고자 하였으며, 추가 사례 분석 및 연구를 통해 현행 기준보다 합리적인 내구성 평가 방법을 도출할 수 있을 것으로 기대한다.
이는 모든 층의 주거, 공용 구간 부재의 염분 함유량은 거의 유사하며 현행 기준의 평가 등급 상 대부분 A~B등급에 해당한다. 한A단지 구조 부재들의 염분 함유량은 주변 환경의 영향을 크게 받지 않았던 것으로 판단되며, 추후 연구 통해 염분 함유량의 합리적인 평가 기준을 마련할 수 있을 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
수직증축 리모델링 가능 여부는 어떻게 평가하는가?
주택법에 근거하여 철근콘크리트 공동주택의 리모델링 시 최대 3개층의 수직증축 및 기존 세대수의 15%까지 증축이 가능하게 되었다. 수직증축 리모델링 가능 여부는 안전진단 기준 및 매뉴얼을 바탕으로 기울기 및 침하, 내하력, 내구성 평가 부문에 대한 조사를 통하여 평가하고 판정하도록 되어 있다. 그러나 현행 증축형 리모델링 안전진단 기준 및 매뉴얼은 재건축 안전진단 기준과 비교하여 조사대상표본 수를 증대시키는 등 보수적인 것으로 평가되고 있으며, 특히 내구성 평가 부문에 검토 및 개선이 필요한 것으로 생각된다.
현행 절차상 안전진단의 의무화 내용은?
기존의 리모델링 안전진단은 자체 시행하였었지만, 현행 절차상 안전진단은 전문기관을 통해 의무적으로 2회 수행해야한다. 이때 건축구조기술사가 참여하도록 하고, 건축심의 신청 시와 허가 신청 시에 안전진단 및 구조설계에 대한 안전성 검토를 한국시설안전공단, 한국건설기술연구원 등의 전문기관에서 받도록 의무화하였다.
주택법에 근거하면 철근콘크리트 공동주택의 리모델링 시 얼마나 증축이 가능한가?
주택법에 근거하여 철근콘크리트 공동주택의 리모델링 시 최대 3개층의 수직증축 및 기존 세대수의 15%까지 증축이 가능하게 되었다. 수직증축 리모델링 가능 여부는 안전진단 기준 및 매뉴얼을 바탕으로 기울기 및 침하, 내하력, 내구성 평가 부문에 대한 조사를 통하여 평가하고 판정하도록 되어 있다.
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