For low-rise piloti-type buildings that suffered significant damage in the Pohang earthquake, the seismic performance of those designed by codes issued before and after the earthquake has been recently revised. This study started with the expectation that many of the requirements presented in the current codes may be excessive, and among them, the spacing of column stirrup could be relaxed. In particular, the recently revised design code of concrete structures for buildings, KDS 41 20 00, suggests that the column stirrup spacing is 1/2 of the minimum cross-sectional size or 200 mm, which is strengthened compared to KBC 2016, but relaxed than the current KDS, 41 17 00, which is 1/4 of the minimum size or 150 mm. As a result of the study, it was found that the target performance level was sufficiently satisfied by following the current standards and that it could be satisfied even if the relaxed spacing was followed. Therefore, the strict column stirrup spacing of KDS 41 17 00 could be relaxed if a wall other than core walls is recommended in the current guideline for the structural design of piloti-type buildings.

2017년 지진에서 다수의 필로티형 건물에 손상이 발생함에 따라 필로티형 건물의 내진성능 평가의 중요성이 대두되 었다. BST면의 활용과 검증은 여러 연구자들에 의해 이미 수행되었다. BST면을 활용하여 필로티형 건물의 횡저항성능을 파악 할 수 있다면, 필로티형 건물의 초기 계획 또는 내진보강 계획 시 횡력저항 시스템을 배치하는데 도움이 될 것이다. 이에 본 연 구에서는 필로티형 건물에 BST면의 적용가능성을 파악한 후, 실제 지진피해를 입은 필로티형 건물의 보강 전과 후의 BST면을 비교하여 횡저항성능을 파악하였다. 그 결과 손상된 필로티형 건물을 보강함에 있어 보강된 평면의 BST면과 밑면 전단력에 대 한 비틀림 모멘트의 비를 기울기로 하는 거동 분석을 통해 필로티형 건물의 횡저항성능을 파악함으로써 보다 효과적인 보강방 안을 제시할 수 있었다.

최근 경주, 포항에 연이은 지진 발생으로 인하여 내진설계에 관심이 높아지고 있다. 다가구주택 필로티기둥은 수직 비정형 시스템으로 상,하부층의 강성 차이로 인하여 지진 발생 시 막대한 피해가 예상되기 때문에 다가구주택 필로티기둥의 내 진보강이 필요하다. 그러나 민간 소유인 다가구주택의 경우 막대한 비용과 시간으로 인하여 보강이 어려운 실정이다. 이에 따 라, 복합섬유패널로 에폭시 접착제 미사용으로 건식시공이 가능한 전단보강공법을 제안하고자 한다. 본 연구에서는 복합섬유패 널 보강 유무에 따른 내진보강공법의 전단내력을 실험을 통하여 검증하였고, 에폭시를 사용하지 않아 일체화 거동을 하지는 않 지만 복합섬유패널의 영향으로 전단내력은 1.46∼1.49배 증가하는 것으로 평가되었다. 따라서 다가구주택 필로티기둥의 내진보 강효과가 있을 것으로 판단된다.

다가구주택 필로티기둥은 전이구조 형식으로 되어 있어 지진하중에 대하여 전단파괴가 발생하기 쉽다. 이에 따라 내 진설계기준은 강화되고 있지만 이전에 지어진 건축물의 경우 내진보강이 필요한 실정이다. 하지만 기존 습식 공법의 경우 시간 적, 경제적 부담이 크기 때문에 내진보강이 잘 이루어지지 않는다. 따라서 모서리앵글과 CN복합섬유패널을 활용하여 DIY 시공 이 가능한 전단보강공법을 제안하고자 하며 본 실험에서 CN복합섬유패널의 전단성능을 평가하고자 한다. 볼트 연단거리 및 앵 글의 재질을 변수로 설정하여 실험한 결과, 볼트 연단거리가 가까울수록 각형띠판 래티스기둥의 전단내력이 증진되는 것을 확 인하였으며 슬리브 볼트는 고장력 볼트에 비하여 현저히 내력이 저하되어 CN복합섬유패널을 평가하기가 어려웠다. 또한, 알루 미늄앵글은 강재앵글에 비하여 내력은 낮지만 연성능력이 좋은 것으로 평가되었고, 강재앵글은 상대적으로 강성이 크기 때문에 CN복합섬유패널에 주는 영향이 미미한 것을 확인하였다. 이를 실용화하기 위해서 구체적으로 앵글의 크기와 볼트 연단거리를 변수로 설정하여 실험을 수행해야 할 것으로 판단된다.

필로티 공간은 일반적인 건축부재와 달리 부재가 외기와 접해 있고 실내에서 발생 가능한 화재와 가연물의 종류 및 배치 등이 달라 다양한 화재의 위험으로부터 노출되어 있다. 필로티 구조는 기둥으로만 이루어진 사방이 트인 구조로 인해 화 재가 발생할 경우 화재피해를 입은 기둥은 강도 및 강성이 저감되고 부재의 저항성이 저하되므로 단시간 안에 온도가 상승하여 구조체에 영향을 미친다. 이러한 문제점이 발생한다면 건축물 파손으로 인해 피난로를 차단당하여 많은 인명피해가 일어날 것 으로 사료된다. 본 연구에서는 다가구주택의 필로티 공간에서 화재 발생으로 인해 철근콘크리트 기둥에 미치는 화재영향을 확 인하고자, 기둥 국부화재실험을 통해 보강재에 따른 RC 기둥의 온도분포 및 파괴양상을 검토하였다.

필로티 공간을 주차장으로 활용할 경우 차량 화재에 대한 위험성이 발생한다. 한 대의 차량에서 화재가 발생하게 되 면 차량 간의 거리가 밀접하므로 주차되어있는 여러 대의 차량에 화재가 빠르게 전이되며 차량의 높은 열방출율과 온도로 인해 폭발 위험성이 있다. 이러한 화재에 취약한 필로티 구조 특성으로 인해 짧은 시간 동안 주차공간이 화염에 휩싸이게 되며 화재 가 확대되어 주변 건물까지 화재 위험이 발생할 수 있다. 본 연구에서는 필로티 주차공간 실화재 실험을 통해 화염의 성장크기 와 전파속도에 따라 필로티 기둥의 미치는 영향을 분석하였으며, 화재에 노출된 CN준불연 및 CFRP 보강 필로티 기둥의 내화 및 연소성능을 평가하고자 한다.

The 2017 Pohang earthquake caused severe damage to low-rise piloti buildings. The damage was caused mainly by column shear failure, and some core walls were as well. The damaged piloti buildings in Pohang City could be relieved if they were designed correctly according to the standards at that time. However, the post-earthquake investigation revealed design, construction, and permission problems. To solve the problems, the Piloti Building Structure Design Guidelines that include strict specifications were published in 2018. Separately, KDS 41 17 00, the seismic design standard for buildings, was enacted in 2019 and it included the guideline contents. Therefore, at least after the publication of the guidelines, piloti buildings, designed by the standard and guidelines, can be expected to possess better seismic performance than existing piloti buildings. To confirm this, the probability of exceedance for several damage state thresholds was estimated for existing and designed piloti buildings. As a result, the probability of damage of designed piloti buildings was very low compared to existing ones. Consequently, it was confirmed that the guideline and standard adequately supplement the structural fragility of existing piloti buildings.

Current seismic fragility functions for buildings were developed by defining damage state threshold based on story drift concerning foreign references and using the capacity spectrum method based on spectral displacement. In this study, insufficient details and dependence on the core location of piloti-type buildings were not reflected in the fragility function because it was developed before the Pohang earthquake. In order to develop an improved one for piloti-type buildings, several types of core were selected, damage state threshold was determined based on the capacity of structural members, and three-dimensional analyses were utilized. As a result, seismic fragility functions based on spectral acceleration were developed for various core locations and different shear strengths of the column stirrup. The fragility of piloti-type buildings significantly varied according to core location, an additional single wall, and whether the contribution of column stirrup was included or not. To estimate fragility more reasonably, it is necessary to prepare the parameters to reflect actual state well.

The Ministry of the Interior and Safety in Korea developed seismic fragility function for various building types in 2009. Damage states for most building types were determined by structural analyses of sample models and foreign references because actual cases damaged by earthquakes rarely exist in Korea. Low-rise, piloti-type buildings showed severe damage by brittle failure in columns due to insufficient stirrup details in the 2017 Pohang earthquake. Therefore, it is necessary to improve damage state criteria for piloti-type buildings by consulting actual outcomes from the earthquake. An analytical approach was conducted by developing analysis models of sample buildings reflecting insufficient stirrup details of columns to accomplish the purpose. The result showed that current spectral displacements of damage states for piloti-type buildings might be too large to estimate actual fragility. When the brittle behavior observed in the earthquake is reflected in the analysis model, one-fourth through one-sixth of current spectral displacements of damage states may be appropriate for existing low-rise, piloti-type buildings.

연층을 가지는 건축물들의 피해사례가 관측됨에 따라 기존 건축물 내진성능평가시 수직비정형의 고려가 중요해졌다. 하지만 기존 방법은 수직비정형을 충분히 반영하기 어렵기 때문에 수직비정형을 가지는 건축물에 대해 내진성능을 과소 혹은 과대평가할 여지가 있다. 본 연구는 강성기반 연층비(Soft Story Ratio, SSR)를 이용해 수직비정형 건축물의 내진성능평가 기법을 개발하는데 목적이 있다. SSR은 변위에 대한 요구량과 능력의 비율을 나타내고, 강성차이에 의한 수직비정형을 고려하여 건축물의 변위집중 비율을 의미하는 파라미터다. 1층 기둥을 변수로 하는 필로티 건축물 네 개를 대상으로 개발한 내진성능평가 기법을 기존의 내진성능평가 기법과 비교하였다. 기존 기법은 수직비정형이 극대화되는 모델에 대해 내진성능을 과대평가하는 경우가 발생하였다. 반면 제안된 기법은 모든 모델에 대해서 상세평가의 결과와 동일했다. 따라서 제안하는 내진성능평가 기법은 수직비정형이 극대화되는 필로티 건축물에서 기존의 방법보다 정밀하게 내진성능평가 결과를 제공할 수 있다고 사료된다.

본 연구에서는 Aramid FRP와 모서리보강재로 구속한 엔지니어링플라스틱 보강을 통해 기둥의 횡구속 능력을 증대하여 콘크리트 피복 및 압괴 파괴를 지연시킴으로써 휨 항복 후 연성거동을 유도하여 기존 저층 필로티 건축물의 내진 성능을 확보하는 방법을 제시하고 저층 필로티 건축물의 내진취약요인을 분석하여 필요한 전단보강량을 산정, 제안공법의 목표전단보강을 설정하는 것을 목적으로 한다. 엔지니어링플라스틱을 활용한 기둥의 전단보강형상을 제안하고 필로티 구조의 내진취약요인 보강임계점 예측과 예제모델의 구조해석을 통해 제안공법의 목표전단보강량을 검증하였다. 구조해석 결과, 특별지진하중 적용 시, 휨-축력 내력 초과비율이 타 유형군에 비해 낮은 ST-A1(1축편심)을 기준으로 연면적 750m² 이하와 1축 편심 중심-강심편심율 18%이하에 해당될 경우에는 본 논문에서 제안하는 ‘고성능 복합섬유 패널 전단 보강법’을 적용할 수 있는 경계로 제한하고자 한다.

본 연구에서는 비틀림비정형성과 수직비정형성을 가진 RC 필로티 건축물의 지진동에 대한 거동을 층강성을 적용하여 간단하게 모델링하는 선형 동적해석 프로그램을 개발하고자 한다. 개발된 동적 해석 프로그램을 적용하여 필로티 건축물의 동적 거동 및 필로티층 각 기둥의 전단력을 분석하고, 필로티층에 전단벽 또는 가새를 보강하였을 때 보강효과를 평가하고자 한다. 모서리코어가 있는 필로티 건축물에서 필로티층의 코어 반대편 모서리를 전단벽이나 K형 가새로 보강하였을 때 변위와 기둥 전단력이 크게 감소하는 것으로 나타났으며, 모서리 양면을 K형 가새로 보강하는 것보다 한 면을 전단벽으로 보강하는 것이 보강효과가 큰 것으로 나타났다.

필로티는 현대건축에서 주차공간의 활용, 보행자의 통로 등 여러 가지 이점을 가지고 있기 때문에 아파트와 오피스텔과 같은 고층건축물에 많이 사용되고 있다. 이러한 고층건축물의 필로티 형태 특성상 강풍이 불 때 바람이 집중되기 때문에 필로티 천장과 벽 면에 위치하고 있는 외장재 및 주골조가 파손되기 쉽다. 그리고 이러한 외장재 및 주골조의 탈락으로 인해 2차 피해가 발생할 우려가 있다. 하지만 건축구조기준(KBC-2016)에서는 고층건축물에 대한 천장 및 벽면의 풍압계수만을 제시할 뿐 필로티에 대한 기준이 명시 되어 있지 않다. 본 논문은 고층건축물에서 사용되는 필로티의 종류로서 관통형, 개방형 필로티를 선정하였고, 필로티의 폭과 깊이를 변수로 하여 풍동실험을 진행하였다. 그리고 변수에 따른 풍압계수의 특성을 파악하였고 비교 및 분석하였고 본 논문의 실험결과를 통 하여 필로티 설계 시 활용할 수 있는 주골조 및 외장재 설계용 풍압계수를 제시하였다.