공작물의 유형 및 개요

     공작물의 개요

강풍은 매우 강한 바람을 의미하지만, 강풍의 정의는 국가에 따라 다르다. 우리나라의 기상청에서는 바람의 평균 속도가 초속 10m 이상인 경우를 강풍으로 정의하고 있으나, 미국의 경우는 초속 17.5 - 24.2m인 바람을 강풍(gale)으로 분류한다. 전 세계적으로 사용되는 뷰포트 풍력 계급도(Beaufort wind force scale)에서는 풍속이 14m/s 이상인 경우를 강풍으로 분류하고 있다. 국내에서 강풍은 폭풍주의보를 발령하기 위한 최저기준이 되는 풍속의 바람이다.

[ 표 1. 태풍에 따른 인명피해 및 재산피해 순위 ]

재산피해의 경우, 2000년대 이후에 발생한 태풍이 5개로 조사되어 최근의 급격한 도시팽창 및 각종 산업시설의 단지화 등의 이유로 피해가 급증하고 있음을 알 수 있다. 반면에 인명피해는 1987년 태풍 “셀마(THELMA)”, 2002년 태풍 ‘루사(RUSA)’를 제외하고는 1980년대 이전에 발생하여 인명 피해에 대한 양상의 변천에 특징을 보여주고 있다.

특히 2012년 우리나라에 상륙한 태풍 ‘볼라벤(BOLAVEN)’, ‘덴빈(TEMBIN)’ 등에 의해 장식탑, 광고판, 골프장 철탑과 같은 공작물이 낙하하거나 붕괴하는 사고가 다수 발생하였다.

공작물 중 대표적으로 태풍피해가 다수 발생하는 장식탑은 가시성을 확보하기 위하여 건물의 옥상에 설치되는 경우가 대부분이며, 태풍 등의 강풍에 의하여 전도될 경우 직접적인 공작물의 붕괴 외에도 공작물 낙하에 따른 건축물의 파손, 전선의 절손으로 인한 정전, 보행자의 사상 등 간접적인 피해가 발생할 우려가 크다.

2016년 현재 공작물은 법령의 구조설계 기준 미비, 건축주의 안전점검 인식 부족 등으로 인해 태풍 등 강풍에 의한 위험에 노출되어 있다. 이에 국토교통부에서는 2014년 11월 ‘건축법 시행규칙’을 개정하여, 공작물의 구조안전 확인을 의무화 하였으며(건축법 시행규칙 제 41조 2항), 공작물 축조 신고필증을 받은 후 매 3년마다 공작물의 유지관리 점검을 의무화하였다.

본 공작물 구조안전 점검 가이드는 건축물의 옥상에 설치되는 장식탑을 중심으로, 최근 개정된 건축법 시행규칙에 따라 공작물의 구조안전점검 및 유지관리 점검 가이드를 제시한다.

본 가이드에서 기존에 설치되었거나 향후 설치될 공작물에 대해 제시하는 구조안전 점검의 목적과 방향, 한계 등은 다음과 같다.

❚ 가이드의 목적

⦁ 장식탑 등의 공작물에 대한 구조안전 점검 가이드 제시

⦁ 신설되는 ‘건축법 시행규칙’의 공작물 구조안전 점검 관련 서식 작성을 위한 설명 및 예제 제시

⦁ 태풍 등으로 인하여 발생하는 장식탑의 파손과 2차 피해 방지를 위한 단계별 조치 사항에 대한 대응요령 제시

❚ 기본 방향

⦁ 구조엔지니어 및 건축주 등 비전문가도 쉽게 활용할 수 있는 장식탑 구조안전 점검 가이드 및 내풍설계 확인서 작성 요령 제시

⦁ 평소 사전 예방 및 대비책의 강화를 통한 재해 유발요인 사전 차단

⦁ 단계별(예방, 대비, 대응, 복구) 점검사항 및 대응요령의 표준정립을 통하여 체계적인 장식탑 관리시스템 구축

❚ 법적 근거

⦁ 「건축법 시행령」제118조 제4항

- 공작물에 대한 구조 안전 확인의 내용 및 방법 등은 국토교통부령으로 정한다.

⦁ 「건축법 시행규칙」제41조 제2항

- 특별자치시장·특별자치도지사 또는 시장·군수·구청장은 제1항에 따른 공작물축조신고서를 받은 때에는 영 제118조제4항에 따라 별지 제30호의2서식의 공작물의 구조 안전 점검표를 작성·검토한 후 별지 제31호서식의 공작물축조신고필증을 신고인에게 발급하여야 한다. <신설 2014.11.28.>

⦁ 「건축법 시행규칙」제41조 제3항

- 법 제83조제2항에 따라 공작물의 소유자나 관리자는 제2항에 따라 공작물축조신고필증을 발급받은 날부터 3년마다 별지 제31호의2서식에 따라 공작물의 유지·관리 상태를 점검하고, 그 결과를 특별자치시장·특별자치도지사 또는 시장·군수·구청장에게 제출하여야 한다. <신설 2014.11.28.>

❚ 가이드의 제한

⦁ 본 가이드는 공작물의 구조안전에 대한 기초적인 참고자료 제공을 목적으로 하며, 공작물의 안전에 대한 우려가 있거나 구조공학에 대한 구체적인 정보가 필요한 경우, 해당 지역 관청의 건축과나 설계업체, 구조기술사 등에 문의한다.

     공작물의 유형

(1) 공작물의 정의 및 범위

 

건축법 제 83조 1항과 건축법 시행령 제 118조에서 신고를 하여야 하는 공작물은 다음과 같다. 건축법 시행령에서 정하는 공작물은 규모와 구조유형이 상이하며, 강풍에 의한 피해 원인도 다양하다.

본 가이드에서는 일반적으로 건축물 옥상이나 지붕 상부에 설치되는 교회 철탑과 같은 장식탑을 주요 대상으로 한다.

1. 높이 6미터를 넘는 굴뚝

2. 높이 6미터를 넘는 장식탑, 기념탑, 그 밖에 이와 비슷한 것

3. 높이 4미터를 넘는 광고탑, 광고판, 그 밖에 이와 비슷한 것

4. 높이 8미터를 넘는 고가수조나 그 밖에 이와 비슷한 것

5. 높이 2미터를 넘는 옹벽 또는 담장6. 바닥면적 30제곱미터를 넘는 지하대피호

6. 높이 6미터를 넘는 골프연습장 등의 운동시설을 위한 철탑, 주거지역ㆍ상업지역에 설치하는 통신용 철탑, 그 밖에 이와 비슷한 것

7. 높이 8미터(위험을 방지하기 위한 난간의 높이는 제외한다) 이하의 기계식 주차장 및 철골 조립식 주차장(바닥면이 조립식이 아닌 것을 포함한다)으로서 외벽이 없는 것

8. 건축조례로 정하는 제조시설, 저장시설(시멘트사일로를 포함한다), 유희시설, 그 밖에 이와 비슷한 것

9. 건축물의 구조에 심대한 영향을 줄 수 있는 중량물로서 건축조례로 정하는 것

(2) 장식탑 유형 공작물

 

철탑은 교회의 장식탑으로 초창기부터 가장 많이 사용된 형태이다. 철탑의 경우, 외장재로 둘러쌓여 있지 않아 풍하중에 의한 수압 면적이 비교적 작으므로 다른 유형에 비하면 강풍에 의한 피해는 크지 않다. 철탑 유형의 장식탑을 일반적으로 종탑으로 칭하며, 교회의 종탑은 앵글 등을 이용해 설치되는 구조부와 상부의 십자가로 구성되어 있다. [그림 1] 은 종탑 대표 사진을 나타낸다.

[그림 1. 종탑형 장식탑 사례 ]

구조 부재는 일반적으로 앵글(ㄱ형강)로 구성되어 있으며, 각 부재는 볼트를 통해 접합된다. 종탑 등 장식탑은 가시성 확보를 위해 주로 건축물의 옥상이나 지붕부에 설치된다. [그림 2~3]은 장식탑의 접합부 및 지지부 상세를 나타낸다.

[그림 2. 접합부 디테일 ]

[그림 3. 지지부 시공 개념 ]

지지부는 일반적으로 앵글로 구성되며, 앵글은 옥상이나 지붕에 앵커를 이용하여 고정하는 것이 일반적이다. 앵커볼트로 안전성이 확보되지 않았다고 시공자가 판단할 시 시멘트 등으로 지지부를 매입하여 보강하기도 한다.

이와 같은 철탑유형의 장식탑은 풍하중이 크지는 않으나, 지지부 앵글이나, 고정을 위한 앵커볼트 등이 부식에 의해 강도를 발휘하지 못하여 강풍에 붕괴되는 경우가 다수 발생한다.

교회 등의 장식탑으로 구조프레임 외부에 외장재를 둘러싸는 유형의 공작물은 가장 흔한 유형의 공작물이다. 이러한 장식탑은 흔히 종각으로 불리고 있다. 종각형 장식탑은 가시성이 뛰어나 최근 가장 많이 쓰였던 유형이나, 외장판에 의해 둘러쌓여 폐단면을 갖고 있는 특징 때문에 풍하중에 취약한 단점이 있어, 2012년 태풍 볼라벤과 덴빈 발생 시 다수의 붕괴사례가 발생하였다.

[그림 4]는 종각형 장식탑의 대표 사진을 보여준다.

[그림 4. 종각형 장식탑 사례 ]

종각은 종탑 등 다른 장식탑들과 마찬가지로 앵글(ㄱ형강)로 구조부재가 구성된다. 일반적으로 8각형 외형을 형성하므로, 8개의 앵글 부재를 용접 접합하여 구성한 정8각형 보프레임과 angle에 나무나 알루미늄부재(주로 나무 사용)를 덧대어 만든 기둥부재가 구조부재로 형성되며, 보프레임과 기둥은 볼트를 이용해 접합한다. 외장판 부착을 위해 기둥부재에 접합되는 나무의 부식을 방지하기 위해 별도의 판을 씌우고 외장판과 스크류 볼트로 접합한다.

종각형 장식탑은 앞서 살펴본 종탑형 장식탑에 비해 상대적으로 풍하중이 크게 발생하며, 외장재에 의해 둘러싸여 있어 지지부나 구조부재의 부식을 파악하기 어려워, 태풍 등 강풍 발생 시 전도 사고에 매우 취약한 공작물 유형이다. [그림 5~6]은 종각형 장식탑의 시공 과정을 나타낸다.

[그림 5. 종각의 외장판 시공 모습 ]

[그림 6. 종각의 지지부 시공 모습 ]

교회의 장식탑으로 구조물 십자가는 종각형 장식탑 함께 가장 많이 쓰이는 유형이다. 종각과 비교하여 비교적 풍하중이 작아 최근에 가장 많이 시공되고 있는 유형이며, 내부프레임과 외부프레임으로 구성된다. 외부프레임은 가시성을 높이기 위하여 원통, 직육각형 등 다양한 형태를 지니며, 외력을 받아주는 내부프레임과 연결되는 특징이 있다. 내부 프레임은 앞서 살펴본 종탑형 구조물이 사용된다. [그림 7]은 구조물 십자가형 공작물의 사례들을 나타낸다.

[그림 7. 구조물 십자가 사례 ]

종탑, 종각, 구조물십자가에 해당되지 않는 기타 유형의 장식탑으로, [그림 8]의 유형이 이에 해당된다.

[그림 8. 기타 장식탑 유형 사례 ]

(3) 기타 유형 공작물

 

광고게시대(건축물 부착)나 광고게시판(독립형) 등 태풍발생시 전도와 파손, 박시, 비산 등 다양한 피해가 발생하는 공작물이다. [그림 9]는 2012년 발생한 태풍에 의한 광고게시대 및 게시판의 피해 사례를 나타낸다.

부식 등에 의한 광고판의 내력저하, 접합부의 문제점(구조체에 긴결되지 않음), 독립형 게시판의 기초부위 내력 저하 등 다양한 문제에 의해 강풍 피해가 빈번하게 발생하고 있다.

[그림 9. 광고게시판의 태풍피해 사례 ]

골프연습장 역시 태풍으로 인해 피해가 빈번하게 발생하는 공작물이다. [그림 10]은 태풍 볼라벤에 의해 파괴가 발생했던 공작물 사례들을 나타낸다.

[그림 10. 골프연습장의 태풍에 의한 피해 사례 ]

[그림 11]은 담장 및 옹벽 등의 공작물이 태풍에 의해 붕괴된 사례를 나타낸다. 지붕 상부에 설치되는 태양광 발전시설 등은 현행 법규상 공작물로 명시되어 있지는 않으나 강풍에 의해 피해가 빈번하게 발생하는 공작물의 유형이다.

[그림 11. 태풍에 의한 태양광 발전시설, 담장 및 옹벽 피해 사례(2012년) ]

[그림 12. 태풍에 의한 태양광 발전시설, 담장 및 옹벽 피해 사례(2012년) ]

Department of Architecture _ Prefabricated Building Structural Lab. 

 T 031) 219 - 2499 / F 031) 219 - 2945  / 우) 16499    경기도 수원시 영통구 월드컵로 206 아주대학교 산학협력원 804호

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