[논문]저층 RC 필로티형 집합 주택의 내진 성능 평가

이한선; 이정재

저층 RC 필로티형 집합 주택의 내진 성능 평가
Seismic performance evaluation of piloti-type low-rise RC apartment building 원문보기

이한선 (고려대학교, 건축사회환경공학과) , 이정재 (고려대학교, 건축사회환경공학과)

본 연구는 목적은 1층에 연층/약층 및 비틀림 비정형성을 동시에 보유한 우리나라 비내진 현존 필로티형 저층 집합주택의 내진 취약성을 평가하는 것이다. 해석 구조물로서 4층 RC 집합 주택이 선정되었고, 선형 동적 해석법을 사용하여 해석되었으며, FEMA356에 의하여 평가되었다. 해석 결과 본 구조물은 FEMA356의 선형 동적 해석법 규정을 만족하였다.

The objective of this study is to evaluate the seismic weakness of existing nonseismic low-rise piloti-type apartment buildings which have the irregularities of weak story, soft story, and torsion simultaneously. A prototype 4-story RC building was selected, analyzed using linear dynamic procedure and finally evaluated according to the acceptance criteria of FEM356. This building satisfies the criteria.

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문제 정의

하지만 최근 KBC2005¹⁾기준이 개정 되면서 3층 이상의 건축물에 대해서 내진 설계 대상으로 변경됨으로서 지진에 대해 그나마 내진성능을 확보하게 되었다. 따라서 본 논문에서는 KBC2005기준 이전에 지어진 비내진 상세를 가지는 필로티형 저층 RC 집합주택을 선정하여 이미 지어진 건물을 대상으로 FEMA356²⁾의 내진성능평가를 통해 검증해 보고 그에 따른 문제점을 제시하고자 한다.

제안 방법

본 대상 구조물에 대해서는 지진시 취약할 것으로 예상되는 1층 필로티층의 기둥 및 전단벽에 대해서 내진 성능 평가를 실시하였다.
상기 조건을 이용하여 본 구조물을 판단해 본 결과 선형 해석 중에서도 동적 해석을 수행해야 하는 것으로 판단되었고, 동적 해석 방법 중에서도 응답 스펙트럼 해석법을 선택하였으며, 대상 구조물의 해석을 위해, 구조 해석 프로그램인 MIDAS Gen을 사용하였고, 유효 강성 계수 또한 적용하였다.

대상 데이터

또한, 강도는 21MPa, 철근의 항복강도는 400MPa로 지어졌다. 기둥과 보의 철근의 주근은 19mm, 스트럽은 10,13mm로 각각 사용되었으며, 평면도 및 배근도는 그림1~3과 같다. 그리고 1층은 주차장의 용도로 효율적인 사용을 위해 기둥 사이즈가 장방향 형태로 400 X 800mm로 시공되었음을 알 수 있다.
우리나라 현존하는 저층형 집합주택 중 가장 일반적인 지상 4층 규모의 RC집합주택을 대상 구조물로 선정하였다. 본 구조물은 2003년에 완공되었으며, 필로티가 있는 1층의 층고는 3.0m, 2~4층까지의 층고는 2.7m로 전체 건물 높이는 11.1m이며, 상부 벽체는 180mm로 모든 벽체가 동일하게 시공되었고, 슬래브 두께는 125mm이다. 또한, 강도는 21MPa, 철근의 항복강도는 400MPa로 지어졌다.
우리나라 현존하는 저층형 집합주택 중 가장 일반적인 지상 4층 규모의 RC집합주택을 대상 구조물로 선정하였다. 본 구조물은 2003년에 완공되었으며, 필로티가 있는 1층의 층고는 3.

성능/효과

FEMA356 규정에 의거 필로티형 저층 RC 집합 주택의 내진성능평가를 선형 동적 해석법으로 수행한 결과 기준을 만족하는 것으로 보여주었다. 하지만 선형 해석법만으로 정확한 구조물의 거동 파악이 어렵기 때문에 추후에 비선형 동적해석법을 수행하여 정확한 건물의 거동 특성의 파악을 위해 좀 더 심도 있는 연구가 진행되어야 할 것으로 보인다.
또한 각 주요 부재들의 해석결과는 mkQCE ≥QUD, kQCL ≥QUF 식 형태에 따라 표4.와 표5.에 자세히 도표화하였으며, 선형 동적해석 결과 FEMA356의 Acceptance Criteria에 만족하는 것을 나타났다

후속연구

FEMA356 규정에 의거 필로티형 저층 RC 집합 주택의 내진성능평가를 선형 동적 해석법으로 수행한 결과 기준을 만족하는 것으로 보여주었다. 하지만 선형 해석법만으로 정확한 구조물의 거동 파악이 어렵기 때문에 추후에 비선형 동적해석법을 수행하여 정확한 건물의 거동 특성의 파악을 위해 좀 더 심도 있는 연구가 진행되어야 할 것으로 보인다.

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