242 ❙ 구조물공

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구조물공

교량하부 내화설계 지침 수립 설계처-649

(2014.03.18)

1 추진배경

□ 부천고가교 화재사고(2010.12.13)로 인한 고속도로 차단(93일)과

복구공사비(150억) 및 사회적손실비용(1,958억) 과다 발생

감사원 감사시 교량하부 구조의 내화설계 방안 마련 요구

※감사실-1445(2011.07.27)

□ 고속도로 교량 하부 화재로 인한 인명 및 구조물의 손상을 방

지하기 위한 내화설계 기준 마련 필요

【서울외곽선 부천고가교, 2010】【I-65 고속도로 교량, 2002】

2 추진경위

년 도 추 진 내 용

2010. 12

부천고가교 화재사고 발생

※ 고속도로 차단(93일), 직접공사비(150억), 손실비용(1958억) 발생

2011. 7 감사원 감사시 교량하부 구조의 내화설계 방안 마련 요구

2012. 5

～

2013. 12

고속도로 교량 구조물의 위험도 평가(도로교통연구원) 연구

- 교량 위험도 평가를 통한 내화설계 반영여부 결정

2012. 6

～

2013. 12

교량하부 내화설계 방안(설계처) 연구

- 내화설계 기준 및 부재별 내화설계 방안 마련

※ 대한토목학회(강원대) 박철우 교수

구조물공 ❙ 243

구조물공

3 국내․외 내화설계기준

【국 내】

o 내화구조 대상 건축물(건축법 50조 및 동법 시행령 제56조)

공동주택, 의료시설 등의 주요구조부를 내화구조로 하여야 함

o 건축물의 피난 방화구조 등의 기준에 관한 규칙(국토교통부령 제80호)

일반시설, 주거시설, 산업시설의 부재별 내화 성능시간(0.5~3hr)

o 내화구조의 인정 및 관리기준(국토해양부 고시 제2008-154호)

내화구조 성능 인정 방법 및 절차 규정

【국 외】

o 하부에 도로가 있는 상부 구조물은 터널로 간주(NFPA 502, 미국)

- 화원 종류(승용차, 트럭, 유조차)별 내화성능등급(1,2,4hr) 제안

o 건축물의 높이별 내화성능(건축기준법 시행령 제107조, 일본)

- 벽, 기둥, 보에 대한 높이별 내화성능 등급(1,2,3hr) 제안

o 건축물 구조부재와 칸막이에 대한 방․내화 설계(SBN 67, 스웨덴)

- 내화, 방화, 기타 구조 부재에 대한 최소 내화시간(0.3~4hr) 제안

☞ 국내․외 문헌조사 결과, 교량에 대한 내화설계기준 부재

내화 설계 대상 교량 선정, 내화성등급 제안 등

교량에 대한 내화설계 기준 마련 필요

244 ❙ 구조물공

4 내화설계 지침

□ 적용 대상

o 고속도로 신설교량 설계시 적용

o 교량 하부조건은 도로의 경우로 한정하며, 점용시설물이

없는 것을 원칙으로 함

□ 내화설계 개념도

교량 계획

내화설계 시작

화재위험도 평가

(PRA,SRA,DRA)

고위험평가교량?

하부환경 위험도 평가 화원 위험도 평가

내화성능등급 평가

내화설계 회피 내화설계 내화설계 불필요

상부구조(거더)

내화설계

하부구조(교대 및교각)

내화설계

내화설계 종료

Yes

No

구조물공 ❙ 245

구조물공

□ 내화설계 Process

【내화설계 시작】

o 교량 기본 형식, 경간장, 하부구조 형태 등의 교량 계획이 완료

되면 내화설계절차에 따른 내화설계 검토 시행

【화재위험도 평가】

o 교량의 화재 발생가능성, 화재에 대한 취약성 및 사회경제적 중

요도를 고려하여 예비위험분석(PRA) → 기본위험분석(SRA)→

상세위험분석(DRA)의 3단계로 평가 시행

o 평가 결과, 고위험등급(RH) 등급으로 평가되면 내화설계 대상

교량으로 선정하여 내화설계 적용

※도로교통연구원 연과결과 반영

【하부환경 위험도 평가】

o 교량 하부를 통과하는 도로의 조건과 교량의 위치 및 화재 진압

환경에 의해 화재발생시 교량에 미치는 영향을 평가(1~5단계)

【화원 위험도 평가】

o 교량 하부 화재발생시 화원으로부터 높이(H) 및 수평거리(D)에

따른 화재 위험 정도를 평가(상부구조 4단계, 하부구조 3단계)

【내화성능 등급 평가】

o 하부환경 위험도와 화원 위험도에 대한 상관관계 분석을 통한

내화설계 회피, 내화설계, 내화설계 불필요 단계로 평가

【상세 내화설계】

o 내화성능 등급 평가 결과, 내화설계가 필요한 상부구조 및 하부

구조에 대하여 내화설계 적용

o 콘크리트는 필요 최소 피복두께, 강재는 내화인증시간 제안

【내화설계 종료】

o 내화설계에 따른 구조 안전성 및 경제성 검토

246 ❙ 구조물공

□ 내화설계

o 상부구조 내화성능 등급

하부환경 위험도

화원 위험도(교고, H)

화원위험 1

(H≤5m)

화원위험 2

(5<H≤10m)

화원위험 3

(10<H≤15m)

화원위험 4

(15m<교고)

하부환경 1 내화설계

회 피

내화설계

회 피

내화설계

회 피

내화설계

회 피

하부환경 2 3hr 2hr 1hr 내화설계

불 필 요

하부환경 3 1hr 1hr 내화설계

불 필 요

내화설계

불 필 요

하부환경 4 내화설계

불 필 요

내화설계

불 필 요

내화설계

불 필 요

내화설계

불 필 요

하부환경 5 내화설계

불 필 요

내화설계

불 필 요

내화설계

불 필 요

내화설계

불 필 요

o 하부구조 내화성능 등급

하부환경 위험도

화원 위험도(수평거리, D)

화원위험 1

(D ≤ 1m)

화원위험 2

(1m < D ≤ 2m)

화원위험 3

(2m < D)

하부환경 1 내화설계

회 피

내화설계

회 피

내화설계

회 피

하부환경 2 2hr 1hr 내화설계

불 필 요

하부환경 3 1hr 내화설계

불 필 요

내화설계

불 필 요

하부환경 4 내화설계

불 필 요

내화설계

불 필 요

내화설계

불 필 요

하부환경 5 내화설계

불 필 요

내화설계

불 필 요

내화설계

불 필 요

※ 하부환경은 교량의 하부조건과 교량 위치 및 화재진압 환경을 고려하여 산정

o 상세 내화설계

내화성능 등급

상부구조 하부구조

콘크리트 거더 강재 거더 교대/교각

콘크리트 최소

피복두께(mm)

내화재료

인증시간(hr)

콘크리트 최소

피복두께(mm)

1 hr 30 1 40

2 hr 40 2 50

3 hr 50 3

구조물공 ❙ 247

구조물공

5 기대효과 및 적용방안

【기대효과】

□ 고속도로 교량의 화재로 인한 인명과 구조물의 손상을 방지하

기 위한 내화 설계기준 마련으로 안전한 고속도로 구현 가능

□ 교량화재위험도 평가 및 내화설계 지침 마련으로 합리적이고

경제적인 내화설계 기준 국내 최초 정립

【적용방안】

□ 설계중인 노선 : 본 방침 적용

붙 임 : 1. 고속도로 교량하부 내화설계 지침

2. 고속도로 교량 화재위험도 평가지침