선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 해석치와 비교하였다. 아울러 일본건축학회에서 수집한 28개의 진동계측치에 대한 고유진동수 제안 식과 비교함으로써, 국내 대공간구조물의 내풍 설계 시 기본 데이터로서 활용되고자 하였다.
가설 설정
- 식이다.12)계측된 데이터는 건물이 건설 중이 거나 준공 직후가 대부분이다. 그러나 준공후 몇 년이 경과된 후에 계측된 것도 있다.
제안 방법
- 건물 전면부에는 ''人”자 형태의 마스트 (Mast)를 세우고 지붕 트러스 중앙부에 연결된 고강도 강봉(Hightension Rod Bar)을 마스트기둥 상단부에 지지, 백스테이를 이용해 지붕트러스의 하중을 주 각부로 전달시켰다.
- 결정하였다. 2단계 설계의 결과를 이용하여 불균등 풍하중을 재하한 본 모델을 BLD3D를 이용하여 최종해석을 하였다. BLD3D로 규준에 대하여 각 부재들을 점검하였다.
- 2단계 설계의 결과를 이용하여 불균등 풍하중을 재하한 본 모델을 BLD3D를 이용하여 최종해석을 하였다. BLD3D로 규준에 대하여 각 부재들을 점검하였다.©
- 국내 7개 공간구조물의 고유치해석 결과를 일본건축학회 제안식과 일본의 28개 공간구조물의 계측치에서 얻은 고유진동수 근사식을 비교하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
- 구조이다. 국내 유일의 인장케이블 돔 형태의 지붕구조로 강재의 사용을 최소화하는 첨단공법을 적용하였고 지붕 마감재로 테프론 막을 사용하여 지붕구조를 경량화하고 자연채광을 가능하게 설계하였다. 또한 상하부 케이블과 방사성의 케이블이 인장력으로 지붕하중을 지지하고 수직부재로 지붕의 형상을 유지하고 상하부 케이블이 압축링으로 연결되어 안정된 지붕구조를 형성하며, 지붕은 아치와 방사상의 케이블로 전달되며 다시 경사기둥 및 수직기등을 통해 기초로 전달한다.
- 따라서 국내 6개 월드컵경기장과 1개 경륜장의 대공간구조물의 고유치해석 결과를 수집하여 고유진동수를 스팬의 함수로 표현하였고, 이 결과를 일본건축학회의 해석치와 비교하였다. 아울러 일본건축학회에서 수집한 28개의 진동계측치에 대한 고유진동수 제안 식과 비교함으로써, 국내 대공간구조물의 내풍 설계 시 기본 데이터로서 활용되고자 하였다.
- 지붕을 구성하고 있는 트러스의 상세 모델링으로 메인트러스, 링 트러스, 외부테두리트러스 (Perimeter Truss)등의 정확한 기하학적 구성을 통해 부재설계에 이용되었다. 마스트 하부의 지점이동에 의한 영향을 고려하기 위하여 마스트 하부의 구조물까지 모델에 포함시켜서 해석하였다.6)
- 지붕가새로 사용된 인장로드 역시 인장재로서 케이블과 마찬가지로 초기장력을 도입하여 모든 하중조합에 대하여 구조적으로 거동할 수 있도록 계획하였다. 마스트의 주각부는 기초에 과도한 모멘트를 전달하지 않고 시공에도 유리하도록 어느 방향으로도 회전이 가능한 힌지로 계획하였다.6)
- 사용되었다. 부재 단면의 최적화를 위해 지붕 메인부재의 캔틸레버 거더 및 지지대는 변단면 부재를 설계와 해석 모델에 등가강성을 가지는 부등 단면 보 부재 (Non- prismatic Beam Element)로 고려하였다. 지붕판넬개폐에 따른 이동하중 조건은 판넬이 열릴 경우와 닫힐 경우의 두 가지 조건에 대해 검토하였다.
- 이후 지붕반력/Mode Shape의 값이 Adina 결과치와 유사함 확인하였으며, 이를 Midas 동적해석에 적용하여 100차 모드까지 고려하며 실행하였다. 9)
- 랜덤 진동의 경우는 상시진동, 풍응답, 지진응답 등에서 얻은 결과이다. 자유진동은 로프절단, 모래주머니낙하, 인력 가진, 가진기 등을 사용하였다.
- 진동계측방법은 정상가진, 랜덤진동, 및 자유진동 방법을 사용하였다. 정상 진동은 가진기에 의한 방법을 사용하였다. 랜덤 진동의 경우는 상시진동, 풍응답, 지진응답 등에서 얻은 결과이다.
- 지붕전체가 하나의 칸막이벽으로 거동할 수 있도록 하는 것이 지붕의 안정성을 확보하는데 아주 중요하므로, 메인트러스를 원형 강관과 인장로드(Tension rod)로 보강하였다. 지붕가새로 사용된 인장로드 역시 인장재로서 케이블과 마찬가지로 초기장력을 도입하여 모든 하중조합에 대하여 구조적으로 거동할 수 있도록 계획하였다. 마스트의 주각부는 기초에 과도한 모멘트를 전달하지 않고 시공에도 유리하도록 어느 방향으로도 회전이 가능한 힌지로 계획하였다.
- 지붕구조 해석에는 Midas-Gen을 사용하였으며, 지붕의 각 절점 및 부재는 Adina 데이타 이용하였고, 지붕트러스는 등가단일재로 변환하여 Adina해석 결과치와 근사한 결과를 얻기 위해 부재 비중/탄성계수수정하였다. 이후 지붕반력/Mode Shape의 값이 Adina 결과치와 유사함 확인하였으며, 이를 Midas 동적해석에 적용하여 100차 모드까지 고려하며 실행하였다.
- 지붕구조 해석에는 STAAD DI을 사용하였으며, 두단계로 나누어 해석을 하였다. 처음은 상부압축링 의 착공 전 단계 구조체의 자중 및 기둥상단의 압축링 자중을 적용하고, 강재압축링은 단지 하중으로만 적용하였으며, 두 번째로는 상부 압축링이 완료된 단계 지붕 하중 및 모든 하중을 적용하였다.
- 지붕구조 해석은 기본적인 해석, 동적해석 및 설계는 LARSA를 이용하고, 기본적인 설계결과로부터, 등분포의 풍하중을 재하한 1/2모델을 MCM으로 해석하였으며, 트러스와 케이블의 적정 사이즈는 MCM 으로 결정하였다. 2단계 설계의 결과를 이용하여 불균등 풍하중을 재하한 본 모델을 BLD3D를 이용하여 최종해석을 하였다.
- 지붕구조물에 대한 구조해석은 국내 상용화 프로그램인 Midas를 사용하였으며, 2, 3층으로 구성되는 지붕 전체 입체모델에 대한 고유치해석을 하였다. 건물 전체의 동적 거동으로 최대 경사각 1/79에 대해 검토하였으며, 정점에서 발생하는 휨은 0.
- 지붕구조의 하중구간이 짧고 지붕골조의 단순한 캔틸레버구조로 구성되 었기 때문에 주요지붕부재의 각 부재들은 그 중요도를 고려하여 충분한 여유를 확보할 수 있도록 이중시스템으로 설계하였다. 각각의 주요부재 사이를 가로지르는 횡방향 연결트러스를 설치하여 주요부재 상호간의 불균형 거동을 최대한 억제할 수 있도록 하였고, 수평가새는 지붕 면내 강성을 확보하는데 사용되었다 .
- 지붕을 구성하고 있는 트러스의 상세 모델링으로 메인트러스, 링 트러스, 외부테두리트러스 (Perimeter Truss)등의 정확한 기하학적 구성을 통해 부재설계에 이용되었다. 마스트 하부의 지점이동에 의한 영향을 고려하기 위하여 마스트 하부의 구조물까지 모델에 포함시켜서 해석하였다.
- 스탠드 구조와 완전히 분리하여 2개 구조의 횡 방향력 및 축 방향력에 의한 거동차이로 인한 이상 응력 발생을 최소화 하였다. 지붕의 각부 구조로는 지붕구조를 지지하는 가장 주요한 부재인 마스트 구조를 포함한 전방 트러스, 후방 트러스, 방사트러스, 연결트러스, 전방 빔 트러스 타이 백 케이블을 이용하여 구조시스템을 형성하였다.1°)
- 러스를 매달게 함으로써, 내부에 효율이 좋은 공간이 형성 되었다. 지붕전체가 하나의 칸막이벽으로 거동할 수 있도록 하는 것이 지붕의 안정성을 확보하는데 아주 중요하므로, 메인트러스를 원형 강관과 인장로드(Tension rod)로 보강하였다. 지붕가새로 사용된 인장로드 역시 인장재로서 케이블과 마찬가지로 초기장력을 도입하여 모든 하중조합에 대하여 구조적으로 거동할 수 있도록 계획하였다.
- 부재 단면의 최적화를 위해 지붕 메인부재의 캔틸레버 거더 및 지지대는 변단면 부재를 설계와 해석 모델에 등가강성을 가지는 부등 단면 보 부재 (Non- prismatic Beam Element)로 고려하였다. 지붕판넬개폐에 따른 이동하중 조건은 판넬이 열릴 경우와 닫힐 경우의 두 가지 조건에 대해 검토하였다.7)
- 나누어 해석을 하였다. 처음은 상부압축링 의 착공 전 단계 구조체의 자중 및 기둥상단의 압축링 자중을 적용하고, 강재압축링은 단지 하중으로만 적용하였으며, 두 번째로는 상부 압축링이 완료된 단계 지붕 하중 및 모든 하중을 적용하였다. 여기서 압축링은 기둥 상단부를 연결하며 압축링의 역할을 수행한다.
- 풍압의 입력을 위하여 압력전달 매개체인 면(Surface) 요소를 사용하였다. 면 요소는 강성과 질량이 거의 0 에 가깝도록 모델링 하였으며 삼각형 형태로 지붕 면내 절점에 연결되었다.
대상 데이터
- 역할을 이용한 시스템이다. 마스트 형태는 1000~1800mm의 변단면 강관단일 부대로 회전이 가능한 지점조건이며 마스트를 제외한 모든 지붕 캐노피는 입체 삼각형 트러스로 계획하였으며, 지붕 막 구조 재료는 난연성 및 반영구적인 테프론유리섬유 (PTFE)로 사용하였다. 지붕 캐노프는 인장부재인 지지캐이블에 의해 마스트에 지지된다.
이론/모형
- 또한 대공간지붕의 구조골조용 풍하중은 가스트영향계수법에 의하여 산정한다. 이 때에 지붕면의 진동 응답은 무차원진동수의 값에 따라서 1.
- 지붕구조물에 대한 구조해석에는 하부구조물(스탠드부분)을 포함한 3-D 실사 모델이 사용되었다. 부재 단면의 최적화를 위해 지붕 메인부재의 캔틸레버 거더 및 지지대는 변단면 부재를 설계와 해석 모델에 등가강성을 가지는 부등 단면 보 부재 (Non- prismatic Beam Element)로 고려하였다.
- 지붕구조물에 해한 구조해석은 Midas-Gen이 사용되었다. 지붕을 구성하고 있는 트러스의 상세 모델링으로 메인트러스, 링 트러스, 외부테두리트러스 (Perimeter Truss)등의 정확한 기하학적 구성을 통해 부재설계에 이용되었다.
- 그러나 준공후 몇 년이 경과된 후에 계측된 것도 있다. 진동계측방법은 정상가진, 랜덤진동, 및 자유진동 방법을 사용하였다. 정상 진동은 가진기에 의한 방법을 사용하였다.
성능/효과
- 1. 지붕의 고유진동수는 스팬이 증가함에 따라서 작아지는 경향을 확인하였다. 국내의 고유진동수 값은 전반적으로 일본의 공간구조물의 해석과 계측에 근거한 고유진동수보다 동일한 스팬에서 작은 경향을 보이고 있다.
- 2. 일본의 계측치와 해석치에서 얻은 고유진동수를 상호 비교하면 계측치의 고유진동수가 해석치 값보다 전반적으로 큰 것을 알 수 있다.
- 일본의 제안식과 비교한 것이다. 국내 7개 공간구조물의 고유진동수는 스팬이 증가함에 따라 전반적으로 감소하는 경향을 확인할 수 있었다. 전주 월드컵 경기장만을 제외하면 전반적으로 국내의 공간구조물의 고유진동수는 일본의 해석과 계측에 근거한 제안식보다 동일한 스팬에서 작은 경향을 보이고 있다.
- 일본의 계측치에서 얻은 고유진동수는 고유치해석 결과보다 전반적으로 큰 것을 알 수 있다. 또한 국내의 공간구조물의 지붕은 일본의 경우보다 비교적 연성구조물인 것을 확인할 수 있었다.
- 시스템이다. 스탠드 구조와 완전히 분리하여 2개 구조의 횡 방향력 및 축 방향력에 의한 거동차이로 인한 이상 응력 발생을 최소화 하였다. 지붕의 각부 구조로는 지붕구조를 지지하는 가장 주요한 부재인 마스트 구조를 포함한 전방 트러스, 후방 트러스, 방사트러스, 연결트러스, 전방 빔 트러스 타이 백 케이블을 이용하여 구조시스템을 형성하였다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.