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5.2 일반 구조(SG) |
1. 개 요
일반구조 기술기준(KEPIC-SG)은 원자력 발전소 및 화력발전소의 일반 구조물에 대한 설계 및 시공에 관한 요건들을 규정한다. 일반구조물이란 원전의 안전성에는 직접적인 연관성이 없으나 내진Ⅰ급 구조물에 인접함으로써 안전정지지진(SSE)이 발생 할 경우 붕괴되어 내진 Ⅰ급 구조물에 영향을 미치지 않도록 설계시공되는 내진Ⅱ급 구조물과 화력발전소의 강구조 및 철근콘크리트구조물로 다음의 기술기준을 적용하여 설계, 시공하는 구조물을 말한다.
․KEPIC-SGB: 철근콘크리트구조
․KEPIC-SGC: 강구조-허용응력설계법
․KEPIC-SGD: 강구조-하중저항계수설계법
시공에는 설계자가 작성한 시공시방서와 설계도면에 따라 구조요소와 구성품 및 부속물을 건설하는 모든 작업이 포함된다.
콘크리트구조는 미국 콘크리트학회의 관련표준을, 강구조는 미국 철강협회의 관련표준을 각각 참조한다. 강구조에 관한 설계 동향은 ASD에서 LRFD로 전환 과정에 있으므로 두 가지 방법 모두를 채택한다.
2. 일반요건(SGA)
가. 제정배경
KEPIC-SG,"일반구조 기술기준"은 원자력 및 화력발전소의 철근콘크리크구조와 강구조에 대한 재료, 설계, 시공, 시험 및 검사 등에 관한 요건을 범위로 하고 있다. KEPIC-SGA,"일반구조 일반요건“은 이러한 일반구조 기술기준의 적용에 있어 품목과 관련 역무(service)의 신뢰성 확보에 필요한 조직의 구성, 책임사항, 품질보증 요건 및 품질시스템 인증 등을 규정하는 것으로 다양하게 적용하였던 외국 기술기준상의 제도적 사항을 정비하고 국제동향 및 국내실정을 감안한 전력산업분야의 제도를 정립하기 위하여 제정된 것이다.
나. 제정방향
일반구조 일반요건은 원자력 및 화력발전소의 철근콘크리트구조와 강구조의 재료, 설계, 시공, 시험 및 검사 등에 공통적으로 관계되는 제도관련 요건을 규정하는 것을 목적으로 하고 있다. 이러한 제도관련 요건의 기본적인 사항은 품질보증 요건이라고 할 수 있는데 일반구조 일반요건에서는 품질보증 요건을 중심으로 하여 이와 관계되는 조직의 구분 및 책임사항, 조직의 품질시스템 인증요건, 문서의 작성 및 관리 등에 관한 요건을 규정하고, 기술기준에 따른 업무의 일관성을 기하기 위하여 관련 용어의 정의를 포함하는 것으로 제정방향을 설정하였다.
다. 제정방법
일반구조 기술기준은 원자력 비안전성 관련 구조물을 대상으로 하고 있다. 따라서, 원자력 안전성관련 분야와는 다소 차이가 있는 전력산업 비안전성관련 분야의 기술기준 적용 실태, 계약 업무의 수행 절차 및 방법, 품질보증 업무의 관행 및 수행 현황을 감안하여 다음과 같은 방침과 방법으로 제정하였다.
① 품질보증 요건은 국내외에서 일반화되어 있는 ISO 9000 품질보증 요건을 기본으로 채택한다.
② 기술기준에 따른 품목과 역무를 제공하는 설계자, 시공자, 제작자 및 재료업체 등은 기본적으로 ISO 품질시스템 인증을 취득하도록 규정하여 품질 업무의 객관성과 신뢰성을 도모한다.
③ 조직은 발전사업자를 중심으로 한 계약관계에 바탕을 두고 설정한다.
④ 품질보증 요건의 적용과 조직의 상호 관계에 입각한 책임 및 의무와 이의 이행에 필요한 관리상의 요건을 설정한다.
라. 구성체계
구성체계는 원자력 분야의 제도적 요건을 규정하는 기술기준으로서 국내 산업계에 다소 친숙한 ASME Section III, Subsection NCA와 프랑스의 유사 기술기준인 RRC-EV Section I, Volume AE의 구성을 참조하여 다음 <표 1>과 같이 설정하였다.
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번 호 |
항 목 |
참조기술기준 |
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SGA 1000 |
일반사항 |
ASME B & PV Code Sec. Ⅲ NCA |
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SGA 3000 |
책임과 의무 |
ASME B & PV Code Sec. Ⅲ NCA RRC-EV Section I, Volume AE ISO 9000(KS A 9000) |
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SGA 4000 |
품질보증 |
ASME B & PV Code Sec. Ⅲ NCA RRC-EV Section I, Volume AE ISO 9000(KS A 9000) |
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SGA 6000 |
문서 |
ASME B & PV Code Sec. Ⅲ NCA RRC-EV Section I, Volume AE |
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SGA 8000 |
품질시스템 인증 |
ASME B & PV Code Sec. Ⅲ NCA |
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SGA 9000 |
용어 |
ASME B & PV Code Sec. Ⅲ NCA |
마. 항목별 주요 내용
SGA 1000 일반사항
일반구조 기술기준의 적용범위 및 구성을 규정하고, 기준의 적용 주체인 조직의 구분과 정의, 요건의 일관된 전개와 적용을 위한 품목의 구분과 정의를 명시하고 있다.
SGA 3000 책임과 의무
일반구조 기술기준의 적용 주체인 발전사업자, 설계자, 시공자, 제작자 및 재료업체의 계약관계상의 역할을 고려하여 각 조직이 기술기준을 적용하는데 있어 준수하여야 할 최소한의 책임과 의무를 규정하고 있다.
SGA 4000 품질보증
일반구조 기술기준은 원자력 비안전성 관련 구조물을 대상으로 하고 있으므로 제도 요건의 기본인 품질보증요건은 원자력 안전성관련 분야와는 달리 일반 산업계에서 일반화되어 있는 ISO 9000 품질 시스템의 품질보증 요건을 일반구조물의 재료, 설계, 시공, 시험 및 검사 등에 관한 품질보증 요건으로 채택하고 있다. 품질보증 요건에서는 일반구조 기술기준에 따라 수행하는 제반 업무의 품질을 확보하기 위한 품질보증계획의 수립, 관리 및 이행에 관한 요건을 규정하고 있다.
SGA 6000 문서
일반구조 기술기준을 적용하는 계약관계에 있어 발전사업자, 설계자, 시공자, 제작자 및 재료업체가 기술기준의 요건을 이행하기 위해 필요로 하고 요구되는 설계, 제작, 설치, 시험 및 검사, 품질보증과 관련된 각종 문서의 종류와 문서의 요건을 규정하고 있다.
SGA 8000 품질시스템 인증
설계자, 시공자, 제작자 또는 재료업체는 ISO 9000(KS A 9000) 시리즈의 품질보증 요건에 적합한 품질시스템을 수립하여 인증기관으로부터 인증을 받도록 규정하고 있다.
SGA 9000 용어
일반구조 일반요건의 기술기준 요건 이해와 적용의 일관성을 도모하기 위한 필수적인 용어에 대한 정의를 기술하고 있다.
3. 철근콘크리트 구조(SGB)
가. 제정배경 및 제정방향
KEPIC-SGB(2005년판) “일반구조-철근콘크리트구조”는 원자력발전소의 내진범주 I급 철근콘크리트 구조를 제외한 전력시설물의 철근콘크리트 일반구조의 설계 및 시공에 적용하기 위하여 제정한 것으로 미국의 ACI 318(2002) “Building Code Requirements for Structural Concrete and Commentary"에 근거하여 작성되었다. ACI 318은 모든 철근콘크리트 기술기준의 모(母) 기준으로서 KEPIC-SNC “원자력구조-철근콘크리트구조”의 참조기준인 ACI 349 역시 ACI 318을 근간으로 하되 원자력구조에 적용해야 할 별도요건들을 추가하여 작성되었으며 이러한 이유로 원자력구조-철근콘크리트구조의 설계 및 시공은 일반적으로 ACI 318과 ACI 349를 포괄하는 요건을 적용하여 수행되고 있다. 그러나, ACI 349가 설계기준사건에 대하여 원자력구조물 및 설비의 기능 유지를 목표로 하고 있는 반면 ACI 318은 기능 유지와는 무관하게 대규모 인명 피해를 유발할 수 있는 급격한 붕괴 방지를 목표로 하고 있으므로 구조물의 기능이 원자력발전소의 안전성에 영향을 주지 않는 구조물은 ACI 318을 적용하여 설계 및 시공하는 것이 경제적이다. KEPIC SGB(2005년판)는 ACI 318-1999와 2002년도 개정판을 반영하여 작성되었으며 또한 ACI 318에서 인용하고 있는 참고문헌도 동일하게 인용하였다.
재료 및 시험은 ASTM을 표준규격으로 하되 ASTM과 동일한 성능을 갖는 등가의 KS규격도 사용 가능하도록 하였다.
나. 제․개정 이력
<표 2>제․개정 이력
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SGB |
참조기준 (ACI 318) |
비 고 |
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1995년판 |
1989 Edition (1992년 중간 개정판 포함) |
최초발행, 비파괴검사 등 국내표준 부분반영 |
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2000년판 |
1995 Edition |
국내표준 반영분 삭제, ft-lbs 단위계 병기 |
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2002년 추록 |
1999 Edition |
전면개정, 내진설계를 위한 특별규정 개정 |
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2005년판 |
2002 Edition |
ACI '99, '02년판 반영 |
다. 적용범위
이 기준은 적법한 절차에 의해 발전소 부지 내에 건설되는 구조물 중 KEPIC-SNC가 적용되지 않는 철근콘크리트 구조부재의 강도설계법에 의한 설계와 시공에 관한 최소한의 요건을 규정한다.
구조용 콘크리트의 설계기준강도는 2,500 psi(175 kgf/㎠) 이상이어야 한다. 설계기준강도의 최대값은 기준 내에서 별도로 규정하지 않는 한 별도로 제한하지 않는다.
또한 KS D 3504에 따라 설계기준항복강도가 4,000 kgf/㎠인 철근이 사용되는 경우에는 한국콘크리트 학회편 ‘콘크리트 구조설계기준 해설’(2003년도 개정)에 따라 설계 및 시공할 수 있다.
라. 구성 및 번호체계
KEPIC-SGB(2005년판)의 구성 및 번호체계는 ACI 318-2002년판과 동일하다. SGB 2000년판은 내용은 ACI 318과 동일하지만 기준의 구성과 번호체계가 상이하였으며 특히 공식적으로는 기술기준에 해당되지 않는 ACI 318의 Appendix를 기술기준으로 채택한 바 있으나 2005년판에서는 ACI 318의 구성체계를 그대로 반영하여 Appendix는 별도의 번호체계를 적용하여 반영하였다. 또한 KEPIC-SNC와 동일한 번호체계를 유지함으로써 KEPIC SGB 및 SNC와 ACI 318 및 349를 동시에 비교 검토할 수 있도록 하였다.
마. 2005년판 주요 개정사항
KEPIC-SGB 2000년판 발행 이후로 참조기준인 ACI 318이 1999년과 2002년 두 차례에 걸쳐 전면 개정되었으며 재료 관련 설계기준을 제외한 모든 내용이 개정되었다. SGB 2005년판의 주요 개정항목은 다음과 같다.
○ 용어 : 한국콘크리트학회 제정 ‘콘크리트 용어집’ 참조
○ 콘크리트 강도 요건 신설, 내구성 관련 요건 개정
○ 내진설계기준
○ 프리스트레스트 콘크리트 앵커구역 설계기준
○ 하중조합, 하중계수 및 강도감소계수(한계상태설계 개념 도입)
○ 휨 설계, 전단설계 기준 개정 및 신설
○ 스트럿-타이 모델을 활용한 설계기준 신설(Appendix)
○ 대체설계법(허용응력설계법) 삭제
○ 콘크리트 앵커 설계기준 신설(Appendix)
○ 세장한 벽체 설계방법 신설
○ 정착 및 이음 설계기준
바. 참조기준과의 부합정도
(1) 제도사항
참조기준인 ACI 318의 내용 중 국내 제도와 상치되어 변경이 필요한 부분은 없다. 다만, 참조기준의 1.3.4에 의하면 건설 중 검사기록은 건설 완료 후 2년 동안 보존하도록 요구되는 반면 국내 건축법규에 따르면 내력구조에 대한 기록은 10년 동안 보존해야 하므로 KEPIC-SGB 1.3.4에는 10년 동안 검사기록을 보존하도록 반영하였다.
(2) 단위체계
ACI 318-2002에서는 U.S. Customary(ft-lb) 단위를 사용하였으나 KEPIC-SGB(2005년판)에서는 기본단위를 ft- lb로 하고, 참고단위를 MKS-CGS로 하였다.
MKS 단위로의 변환은 아래의 기준에 따랐으며 각종 공식의 단위변환은 ACI-349(1985년판) Appendix E의 변환표를 참조하였다.
(3) 추가, 보완 및 제외사항
가) 추가사항
ACI 318의 내용과 번호체계를 그대로 적용하였으나 KS 규격 제품 및 설계기준의 적용성이 확보되도록 다음 내용을 유일하게 추가하였다. “SGB 1.1.9 KS D 3504에 따라 설계기준항복강도가 4,000 kgf/㎠인 철근이 사용되는 경우에는 한국콘크리트 학회편 ‘콘크리트 구조설계기준 해설’(2003년도 개정)에 따라 설계 및 시공할 수 있다".
나)삭제사항
KEPIC-SGB는 ACI 318-2002와 기술적인 내용 및 번호체계가 모두 동일하나 ACI 318에서 다음 사항들은 제외하였다.
○ Appendix E-Notation : 참조기준에 사용된 모든 기호는 기준의 각 장 별로 수록하였다.
○ Appendix F-Steel Reinforcement Information : 철근 및 Prestressing Tendon과 철선의 지름, 단면적, 중량 표
사. SGB와 참조기준의 항목간 번호 상세 비교
항목간 번호 비교는 다음 <표 3>과 같다.
<표 삭제됨>
4. 강구조 — 허용응력 설계법(SGC)
가. 제정배경 및 제정방향
원자력발전소의 내진Ⅱ급 구조 중 강구조물의 설계 및 시공에 적용되는 기술기준은 미국의 AISC—ASD를 기본으로 하여 우리나라의 일반산업계에서도 사용될 수 있는 범용 기술기준으로 개발하였다. 기술적 사항은 AISC—ASD의 규정들을 준용하였으며, 사용재료는 ASTM 재료를 기준으로 하였으나 KS 규격의 사용을 허용하였다.
나. 제․개정 이력
< 표 4>제․개정 이력
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KEPIC-SGC |
참조기준 (AISC ASD) |
비 고 |
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1995년판 |
1989 Edition |
최초 발행, MKS 단위 채택 |
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2000년판 |
1989 Edition |
ft-lbs 및 MKS 단위 병기 |
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2005년판 |
1989 Edition |
기술적 내용은 2000년판과 동일, 용어 일부 수정 |
다. 적용범위
이 기준은 원자력 발전소 내진 범주 1급 이외의 강구조물의 설계 및 시공 기준으로서 허용응력설계법과 소성설계법을 포함한다.
라. 구성 및 번호체계
KEPIC-SGC의 번호체계는 KEPIC-SGD 및 SND의 번호체계와 일관성을 유지하며, 항목별 번호체계는 “(7) SGC와 참조기준의 항목간 번호 상세 비교”와 같다.
마. 2005년판 주요 개정사항
KEPIC-SGC는 주 참조기준의 변경이 없고 그 동안 사용 중에 변경사항이 없기 때문에 2000년판과 비교하여 본문의 기술적인 개정은 없다. 2005년판에서는 일부 용어를 개정하였다. 덱크플레이트 → 데크플레이트, 필렛 → 필릿, 끼움판 → 채움판, 비틂 → 비틀림.
바. 참조기준과의 부합정도
(1) 제도사항
참조기준인 AISC-ASD의 내용 중 국내 제도와 상치되어 변경이 필요한 부분은 없다.
(2) 단위체계
AISC-ASD 1989에서는 U.S. Customary(ft-lb) 단위를 사용하였으나 KEPIC-SGC(2005년판)에서는 기본단위를 ft- lb로 하고, 참고단위를 MKS로 하였다.
(3) 추가, 보완 및 제외사항
가) 추가사항
KEPIC-SGC는 AISC-ASD의 내용을 인용하여 작성되었으며, 이 이외에 사용재료와 관련된 사항은 국내의 KS 규격을 인용하였다. 또한 고장력 볼트중 국내의 F8T 및 F10T를 적용할 수 있도록 관련 기준을 검토하여 추가하였으며 추가된 항목은 다음과 같다.
○ SGC 1300 재료
○ 표 SGC 4400-1(b) 전단연결재의 허용 수평전단력
○ 표 SGC 4400-2(b) KS F2534 골재로 만든 콘크리트를 적용할 때의 사용계수
○ 표 SGC 5314 (b) KS 볼트의 허용응력
○ 표 SGC 5315 (b) 지압접합에서 KS 볼트의 허용 인장응력
나) 삭제사항
AISC-ASD중에서 Numerical Value Table 1 - Table 8은 설계시 Table을 적용하지 않고 관련식을 직접 사용하기 때문에 실용성이 없어 삭제하였다.
바. SGC와 참조기준의 항목간 번호 상세 비교
항목간 번호 비교는 다음 표와 같다.
<표 삭제됨>
5. 강구조 — 하중저항계수 설계법(SGD)
가. 제정배경 및 제정방향
원자력발전소의 내진Ⅱ급 구조 중 강구조물의 설계 및 시공에 적용되는 기술기준은 미국의 AISC—ASD를 적용하여 왔다. 그러나 유럽이나 캐나다 등에서는 허용응력설계법 대신 하중저항계수설계법 또는 한계상태설계법을 적용하고 있으며, 미국도 1986년 AISC—LRFD 하중저항계수설계법을 처음 발간한 이래 이 설계법을 계속 연구 발전시켜 오고 있으며 1999년에 개정판이 발행되었다. 세계적으로 강구조의 설계법이 허용응력설계법 대신 하중저항계수설계법으로 발전되는 추세이기 때문에 허용응력설계법(SGC)의 대안으로 강구조—하중저항계수설계법(SGD)을 제정하게 되었다.
SGD 기술기준은 일반산업계에서도 사용될 수 있는 범용 기술기준으로 개발하였다. 따라서 기술적 사항은 미국의 AISC—LRFD의 규정들을 준용하였으며, 사용재료는 ASTM 재료를 기준으로 하였으나 KS 규격의 사용을 허용하였다.
나. 제․개정 이력
<표 6>제․개정 이력
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KEPIC-SGD |
참조기준(AISC LRFD) |
비 고 |
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1995년 판 |
1986 Edition |
최초 발행, MKS 단위채택 |
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2000년 판 |
1993 Edition |
'93 ed. 반영, ft-lbs와 MKS 단위 병기 |
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2003년 추록 |
1999 Edition (Errata incorporated 2001) |
‘99 ed. 반영 |
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2005년 판 |
1999 Edition |
기술적 본문 내용은 2003년 추록과 동일함 |
다. 적용범위
이 기준은 발전소 부지내에 건설되는 내진 범주 1급 이외의 강구조물에 대한 설계, 제작 및 시공 기준으로서 허용응력설계법(KEPIC-SGC)의 대안으로 사용하기 위한 것이다.
라. 구성 및 번호체계
KEPIC-SGD의 번호체계는 KEPIC-SGC 및 SND의 번호체계와 일관성을 유지하며, 항목별 번호체계는 “(7) SGD와 참조기준의 항목간 번호 상세 비교”와 같다.
마. 주요 개정사항
KEPIC-SGD 2000년판에 대한 2005년판의 주요 개정내용은 다음과 같다.
○ ASTM 재료 중 SI 단위규격 추가
○ 합성기둥의 스터드 설치요건 추가
○ 샤르피 V 노치 인성시험이 요구되는 접합부 추가
○ 채움판의 설치요건 개정
○ 기존 구조물의 평가 추가
○ 피로설계 방법 개정
○ 내진설계 삭제
바. 참조기준과의 부합정도
(1) 제도사항
참조기준인 AISC-LRFD의 내용 중 국내에서 적용할 제도적인 사항은 없다.
(2) 단위체계
AISC-LRFD 1999에서는 U.S. Customary(ft-lb) 단위를 기본단위로, SI 단위를 참고단위로 사용하였으며 KEPIC- SGD (2005년판)에서는 참조기준과 동일하게 적용하였다.
(3) 추가, 보완 및 제외사항
가) 추가사항
KEPIC-SGD는 AISC-LRFD의 내용을 인용하여 작성되었으며, 이 이외에 사용재료와 관련된 사항은 국내의 KS 규격을 인용하였다. 또한 고장력 볼트중 국내의 F8T 및 F10T를 적용할 수 있도록 관련 기준을 추가하였으며 추가된 항목은 다음과 같다.
○ SGD 1300 재료
○ 표 SGD 5310-1 (c) KS 볼트의 최소초기 인장력
○ 표 SGD 5310-2 (b) KS 볼트의 설계강도
나) 삭제사항
AISC-LRFD중에서 Numerical Value Table 1 - Table 10 은 설계시 Table을 적용하지 않고 관련식을 직접 사용하기 때문에 실용성이 없어 삭제하였다.
사. SGD와 참조기준의 항목간 번호 상세 비교
항목간 번호 비교는 다음 <표7>과 같다.
<표 삭제됨>