유리구조 설계 및 유지관리 가이드라인

유리구조 설계 및 유지관리 가이드라인

 

□ 제목 : 유리구조 설계 및 유지관리 가이드라인

□ 등록 : 2023. 1. 9.

□ 형식 : pdf 53 page

□ 제작 : 국토교통부

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유리구조 설계 및 유지관리 가이드라인.pdf

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유리구조 설계 및 유지관리 가이드라인

 

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주요 내용

 

1. 배경 및 목적

유리는 투명성을 이용한 건축재료로서 널리 활용되어 왔으며, 기존의 적용방식인 비구조재(Infill or Non-structural Infill, 채움식 부재)로서 뿐만 아니라 최근에는 점차 구조재(Free-standing or Self-supporting, 자립형 부재)로서도 활용도가 커지고 있다. 특히 유리재료의 재활용성 및 건축물 에너지 절감기술의 발전에 따라 유리는 지속가능한 재료로서 인정받고 있으며(Kozlowski et al. 2019), 이에 따라 세계적으로 구조용 유리의 시장규모도 점차 커지고 있다. Global Structural Glazing Market Research Report 2022 보고서에 따르면, 전 세계 구조용 유리의 시장규모는 2022년 102.4억 달러로 추정되며 2022∼2028년 연평균 성장률 4.8%를 기록하여 2028년에는 135.6억 달러에 이를 것으로 전망되었다.

유리가 구조재로서 활용된 최초의 사례는 1950년대 독일 Glasbau-Hahn 전시장으로 알려져 있으며(Jozwik 2022), 최근에는 애플스토어를 통해 유리구조의 혁신성을 확인할 수 있다. 국내에서는 2017년 롯데월드타워 118층에 문을 연 서울스카이 유리 바닥 전망대가 대표적이다.

 

유리는 그 재료적 성질이 탄성적이고 등방성의 재료이며 압축강도가 높지만, 인장 강도가 낮고 취성적이며 특히 열강화유리의 경우 자파현상(Spontaneous Breakage)이 발생할 우려가 있어 구조재로서의 적용은 특정 내력부재에만 제한적으로 이뤄지고 있다. 특히 유리산업 및 전산구조해석(유한요소해석)의 발전에 비해, 관련 설계지침 및 기준의 발전은 뒤처져 있는 실정이다(Froling 2013, Jozwik 2022).

이러한 점을 감안하여 유럽에서는 2010~2014년에 유럽과학기술협력활동의 일환으로 TU0905라는 연구프로젝트가 진행되었으며, 유럽표준화위원회(CEN: European Committee for Standardization) 기술위원회인 CEN/TC 250(Structural Glass)에서는 위임을 받아 기술시방서인 CEN/TS 19100(Design of glass structures)을 2021년 발간하였다. 이를 바탕으로, 유리구조는 전통적 재료에 기반한 1세대 Eurocode 1∼9에 추가되어 2024년 Eurocode 10으로 발간될 예정이다.

Eurocode에 비해 규범적 내용보다는 기술적 내용이 주로 담긴 CEN/TS 19100은 총 3개의 Part로 구성되었다(Feldmann & Di Biase 2018). Part 1: Basis of design and materials, Part 2: Design of out-of-plane loaded glass components, Part 3: Design of in-plane loaded glass components and their mechanics joints. 특히 CEN/TS 19100에서는 기존의 고전적 한계상태인 Serviceability Limit State(SLS)와 Ultimate Limit State(ULS) 이외에도, 유리재료의 취성적 특징을 반영하여 유리구조의 파괴시 및 파괴후의 안전에 대한 Fracture
Limit State(FLS)와 Post Fracture Limit State(PFLS)가 추가로 반영되었다. 이러한 설계철학은 추후 국내 설계기준에도 반영될 필요가 있다.

국내에서도 건축물의 외벽을 구성하는 커튼월, 유리난간 외에도 유리지붕, 전망대 및 유희시설의 유리바닥을 비롯하여 다양한 형태의 구조용 유리 시스템을 이용한 건축물이 설계·시공되고 있으나, 그동안에는 유리구조에 대한 설계기준이 부재하여 유리 자재 업체를 중심으로 경험 및 실험에 기반한 설계 또는 해외기준 차용 등의 방법으로 설계가 이루어지고 있어 최소기준에 대한 관리가 필요하였다. 이에 건축물에 사용
되고 있는 다양한 유리구조의 안전확보를 위해, 「KDS 41 80 20 : 2022 유리구조 설계기준」이 신규 제정되었다.

본 가이드라인에서는 KDS 41 80 20에서 정하는 유리구조요소의 범위와 설계에 대한 개념, 주요 유리구조부재에 대한 설계예제를 제공함으로써 실무자들의 이해를 돕고 설계기준의 효율적인 제도 운용을 도모하고자 한다.

 

 

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