[논문]측고를 높인 1-2W형 비닐하우스의 구조안전성 분석 및 구조보강 방법

류희룡; 유인호; 조명환; 엄영철

측고를 높인 1-2W형 비닐하우스의 구조안전성 분석 및 구조보강 방법
Structural Reinforcement Methods and Structural Safety Analysis for the Elevated Eaves Height 1-2W Type Plastic Greenhouse 원문보기

생물환경조절학회지 = Journal of bio-environment control, v.18 no.3, 2009년, pp.192 - 199

류희룡 (농촌진흥청 국립원예특작과학원 시설원예시험장) , 유인호 (농촌진흥청 국립원예특작과학원 시설원예시험장) , 조명환 (농촌진흥청 국립원예특작과학원 시설원예시험장) , 엄영철 (농촌진흥청 국립원예특작과학원 원예작물부)

초록
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파프리카를 재배하는 농가에서는 생산성 증대를 위하여 비닐하우스 측고를 관행 3.0m에서 4.5m까지 높이고 있으나 이에 대한 구조안전성 검토 없이 시공이 이루어지고 있는 실정이다. 이 연구에서는 측고가 4.5m로 상승된 1-2W형 비닐하우스를 대상으로 풍속 $40m{\cdot}s^{-1}$, 적설심 40cm의 설계하중에 대하여 구조안전성 분석을 수행하고 적절한 구조보강방법을 제시하였다. 3차원 프레임해석을 이용하여 구조해석을 수행한 결과, 측면 방풍벽의 보강이 반드시 필요한 상태였으며 파프리카 작물하중으로 인하여 매우 취약해지는 중방의 보강이 요구되었다. 측면 보강 방법으로써는 외측 기둥과 방풍벽을 보강이음을 이용하며 서로 연결해주고, 외측 기둥 간격에 따라 방풍벽 부재를 보강하는 방법이 가장 효과가 큰 것으로 분석되었다. 중방의 경우 비닐하우스 폭의 $1/17{\sim}1/20$의 높이로 2중 중방구조를 만들고 그 사이를 사재로 연결하여 트러스 형태로 보강하는 방법이 가장 큰 효과를 보였다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study was conducted to find proper structural reinforcement methods for the 4.5m-high (eaves height) 1-2W type plastic greenhouse. 3D finite element analysis was used to analyze the steel-tube structure. The 4.5m-high 1-2W type plastic greenhouse was modified by welding 1.5m-long steel-pipes into a 3.0m-tall columns of the standard 1-2W type plastic greenhouse. This remodeling method is widely used in Korea with farmer's discretion to increase the production when they grow paprika. But it is not based on the quantitative structural analysis. The proposed reinforcement methods were proved to stand against the design wind velocity of $40m{\cdot}s^{-1}$ and snow depth of 40cm. It strongly implies that the cross beam between side columns and wind resistance walls, and the lattice type cross beam should be good reinforcements to improve the structural safety of the elevated eaves height plastic greenhouse.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 이 연구에서는 측고를 4.5m로 연장한 1-2W형 비닐하우스에 대한 구조안전성을 평가하고 구조적 불안전성에 대한 보강대책을 제시하였다.
이 연구에서는 내구성이 높은 시설장치 및 보강 부재가 시공되는 고측고 구조물의 특성을 고려하여 2007 년 농림부 고시 원예특작시설 내재해형 규격의 최대설계 하중을 만족할 수 있도록 40m . s-1의 풍속과 40cm의 적설심을 부여하였다.
지붕형 하우스 및 1-2W형 파프리카 하우스의 구조안전성 분석에서 골조 기등의 지점을 각각 힌지와 고정조건으로 모델링하여 분석하였고, Kim 등(1998)과 Yum 등 (2005)은 1-2W형 비닐하우스 및 비가림하우스의 구조 안전성 분석에서 고정조건으로 모델링하였다. 이 연구에서는 연동하우스의 기초가. 지반에 견고하게 고정된 것으로 가정하여 모델링하였다.

가설 설정

높이 제한 기준을 결정하였다. 즉, 비닐하우스 기둥에 대한 세장비 제한 기준은 현재 제시되어 있지 않으나 현행 강구조설계기준(2005)의 압축부재 세장비 제한 기준인 入 = 200을 적용하고, 기등의 지점 및 절점 조건을 고려하여 유효좌굴길이계수를 K= 1.2(한단 고정, 타단 회전구속/이동자유)로 가정하였다. 식(1)을 이용하여 부재별 세장비가 기준치를 초과하지 않는 범위를 무보강 높이 제한기준으로 결정하였으며 각 부재에 대한 제한기준을, 결과 및 고찰, 의 Table 2에 나타내었다.
이 연구에서는 연동하우스의 기초가. 지반에 견고하게 고정된 것으로 가정하여 모델링하였다.

제안 방법

5는 보강방법에 대한 부재의 제원을 나타내고 있다. 각 구조보강 안에 대한 구조보강 효과를 분석하기 위하여 부재의 허용응력에 대한 발생응력 비율인 보강지수를 제시하였다. Table 3에는 각 보강방법에 대하여 부재별로 산출된 보강지수를 나타냈으며 이 값이 높을수록 보강효과가 큰 것을 의미한다.
그러나 이들 중 1-2W 각관 B형과 보완형의 경우 하우스 폭이 넓거나 서까래 부재가 매우 취약하여, 서까래 전체를 교체 보강해야 함으로써 경제성이 매우 떨어지는 것으로 분석되었다. 따라서 4.5m로 측고를 연장한 1-2W 각관 A형을 기준으로 구조안전성 및 구조보강 효과를 고찰하였다.
5m까지 높이고 있으나 이에 대한 구조안전성 검토 없이 시공이 이루어지고 있는 실정이다. 이 연구에서는 측고가 4.5m로 상승된 1-2W형 비닐하우스를 대상으로 풍속 40m-s_|, 적설심 40cm의 설계하중에 대하여 구조안전성 분석을 수행하고 적절한 구조보강방법을 제시하였다. 3차원 프레임해석을 이용하여 구조해석을 수행한 결과, 측면 방풍벽의 보강이 반드시 필요한 상태였으며 파프리카 작물하중으로 인하여 매우 취약해지는 중방의 보강이 요구되었다.
적설심은 기존 설계하중을 다소 하회하는 것으로 분석되었으나 중방의 경우, 파프리카 작물 하중으로 인하여 매우 취약해지는 것으로 나타났다. 이와 같이 측고 상승에 따른 비닐하우스의 구조안전성 저하에 대한 적절한 보강방법을 제시하기 위하여 Fig. 3과 같이 네 가지 보강 안에 대해 구조보강 효과를 분석하였다. Fig.
측고를 연장하기 위해서는 비닐하우스에서 실제로 작물이 재배되는 공간을 확보해주는 주기등의 길이가 증가해야 하므로 부재의 좌굴위험도를 고려하여 주기 둥 의무보강 높이 제한 기준을 결정하였다. 즉, 비닐하우스 기둥에 대한 세장비 제한 기준은 현재 제시되어 있지 않으나 현행 강구조설계기준(2005)의 압축부재 세장비 제한 기준인 入 = 200을 적용하고, 기등의 지점 및 절점 조건을 고려하여 유효좌굴길이계수를 K= 1.
s-1의 풍속과 40cm의 적설심을 부여하였다. 한편, 재배중인 파프리카의 중량을 실측하고 이로부터 산정된 215N/m의 작물 하중과 구조물의 자중을 적용하여 구조해석을 수행하였다. 바람 및 눈 하중의 재하 방법은 Lee 등(1995) 과 (일)시설원예협회(2005)의 기준을 따랐다.

데이터처리

시설하우스 구조안전성 분석을 위한 구조해석 모델링과 수치계산에는 범용 유한요소해석 코드인 VisualFEA/GEO(Ver. 4.14; Intuition Software)를 이용하였으며, 3차원 프레임요소(3-D beam element)를 사용하여 해석하였다.

이론/모형

한편, 재배중인 파프리카의 중량을 실측하고 이로부터 산정된 215N/m의 작물 하중과 구조물의 자중을 적용하여 구조해석을 수행하였다. 바람 및 눈 하중의 재하 방법은 Lee 등(1995) 과 (일)시설원예협회(2005)의 기준을 따랐다.

성능/효과

5m로 상승된 1-2W형 비닐하우스를 대상으로 풍속 40m-s_|, 적설심 40cm의 설계하중에 대하여 구조안전성 분석을 수행하고 적절한 구조보강방법을 제시하였다. 3차원 프레임해석을 이용하여 구조해석을 수행한 결과, 측면 방풍벽의 보강이 반드시 필요한 상태였으며 파프리카 작물하중으로 인하여 매우 취약해지는 중방의 보강이 요구되었다. 측면 보강 방법으로써는 외측기둥과 방풍벽을 보강이음을 이용하여 서로 연결해주고, 외측 기둥 간격에 따라 방풍벽 부재를 보강하는 방법이 가장 효과가 큰 것으로 분석되었다.
단점이 있다. RM 03와 RM 04의 경우 외측기둥과 방풍벽 사이의 보강이음재가 측벽 구조보강에 큰 효과를 보였으며, 트러스 형태의 중방은 높이에 따라 증가하는 작물하중 및 각종 장치하중에 대해서 적절한 안전성을 확보하는 것으로 나타났다. 따라서 RM 03과 RM 04의 보강 안이 가장 효과가 큰 것으로 분석되었다.
RM 03와 RM 04의 경우 외측기둥과 방풍벽 사이의 보강이음재가 측벽 구조보강에 큰 효과를 보였으며, 트러스 형태의 중방은 높이에 따라 증가하는 작물하중 및 각종 장치하중에 대해서 적절한 안전성을 확보하는 것으로 나타났다. 따라서 RM 03과 RM 04의 보강 안이 가장 효과가 큰 것으로 분석되었다. Fig.
7에 나타내었다. 이 보강방법을 적용하면 시설면적 10a를 기준으로 약 1,500만원의 구조개선 비용이 소요되는 것으로 분석되었다.
s-1 정도로 크게 저하되며 특히 방풍벽이 취약한 구조로 나타났다. 적설심은 기존 설계하중을 다소 하회하는 것으로 분석되었으나 중방의 경우, 파프리카 작물 하중으로 인하여 매우 취약해지는 것으로 나타났다. 이와 같이 측고 상승에 따른 비닐하우스의 구조안전성 저하에 대한 적절한 보강방법을 제시하기 위하여 Fig.
3차원 프레임해석을 이용하여 구조해석을 수행한 결과, 측면 방풍벽의 보강이 반드시 필요한 상태였으며 파프리카 작물하중으로 인하여 매우 취약해지는 중방의 보강이 요구되었다. 측면 보강 방법으로써는 외측기둥과 방풍벽을 보강이음을 이용하여 서로 연결해주고, 외측 기둥 간격에 따라 방풍벽 부재를 보강하는 방법이 가장 효과가 큰 것으로 분석되었다. 중방의 경우 비닐하우스 폭의 1/17-1/205] 높이로 2중 중방 구조를 만들고 그 사(1)를 사재로 연결하여 트러스 형태로 보강하는 방법이 가장 큰 효과를 보였다.

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상세보기
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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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