[논문]아치형 비닐하우스 구조의 안정성 연구

정환목; 윤석호

doi:10.9712/kass.2014.14.4.081

아치형 비닐하우스 구조의 안정성 연구
A Study on Stability of Arch-Type Vinyl House Structures 원문보기

한국공간구조학회논문집 = Journal of the Korean Association for Spatial Structures, v.14 no.4, 2014년, pp.81 - 88

정환목 (경동대학교 도시공간디자인학과) , 윤석호 (경동대학교. 토목공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

Construction of vinyl house structures is increasing because they do not have a large cross section as non-permanent structures. Vinyl house structures are apt to collapse by snow load because they have a small size member as a temporary building. Therefore, it is very important to ensure not only the stiffness of the individual member, but also the overall stability of three-dimensional arch-type vinyl house structures. The purpose of this study is to estimate the stability of arch-type vinyl house structures that have a various curvature under the vertical load such as snow load. As a result of the study, the buckling load of V27 model is the largest, and the values of buckling load have a tendency to increase with increasing H(height of arch) in the case of $H{\leq}2.75m$, but to decrease with increasing H in the case of $H{\geq}2.75m$.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

본 연구에서는 아치형 타입 비닐하우스 구조의 연직하중을 대한 안정성을 검토하여 분석한 결과 아래의 결론을 얻었다.
본 연구의 목적은 비닐하우스 구조로서 국내에서 가장 일반적으로 적용되고 있는 다양한 곡률을 가지는 아치형 타입 비닐하우스 구조물에 적설하중과 같은 연직하중이 작용할 경우의 안정성을 검토하는 것이다.

제안 방법

5m까지 총 15개 모델을 해석모델로 도입한다. 물론 높이가 2m미만인 모델은 실용적인 면에서는 그 활용성이 적지만 본 연구에서는 비닐하우스의 시스템적인 연구를 위하여 해석모델로 도입한다. 추가적인 해석모델로서 비닐하우스 구조의 강성증가를 위하여 아치단면에서 3번 절점 열과 5번 절점 열을 연결하는 주 부재와 동일한 인장강성을 가지는 tension bar를 11개 설치한 모델에 대한 구조물 안정성도 검토한다.
물론 높이가 2m미만인 모델은 실용적인 면에서는 그 활용성이 적지만 본 연구에서는 비닐하우스의 시스템적인 연구를 위하여 해석모델로 도입한다. 추가적인 해석모델로서 비닐하우스 구조의 강성증가를 위하여 아치단면에서 3번 절점 열과 5번 절점 열을 연결하는 주 부재와 동일한 인장강성을 가지는 tension bar를 11개 설치한 모델에 대한 구조물 안정성도 검토한다.

대상 데이터

[Table 1]은 해석모델의 모델명과 제원을 나타낸다. [Table 1]에서 나타내는 것처럼 아치의 저면직경(A) 4.5m에 대하여 높이(H)가 1m에서 4.5m까지 총 15개 모델을 해석모델로 도입한다. 물론 높이가 2m미만인 모델은 실용적인 면에서는 그 활용성이 적지만 본 연구에서는 비닐하우스의 시스템적인 연구를 위하여 해석모델로 도입한다.
본 연구의 해석모델 형상은 [Fig. 1]에서 나타내는 아치형 비닐하우스 구조이다. [Fig.

이론/모형

구조물의 안정해석은 3차원 공간을 구성하고 있는 비닐하우스 프레임을 기하학적 비선형성을 고려하는 유한요소법에 의해 정식화했으며, 수치계산은 최대변위증분을 갖는 절점변위에 대하여 증분법을 적용하고, 각 증분단계에서 강성행렬의 행렬식을 계산하여서 분기점을 구한다. 또한 이 분기점에서 고유치 해석을 행하여 이 고유벡터로부터 분기좌굴모드를 구한다^(1,2,5,6).

성능/효과

1) 아치의 높이가 2.75m인 V27모델까지는 아치의 높이가 증가함에 따라서 좌굴하중이 증가하는 경향이 있으나, 이보다 큰 높이를 갖는 V30모델부터는 오히려 아치 높이가 높을수록 좌굴하중이 감소하는 경향이 있음을 알 수 있다.
2) 좌굴직전 부재축방향 최대응력값의 크기는 비닐하우스 높이(H)가 높을수록 그 값이 작아지는 경향을 나타내었으며, 비닐하우스 높이가 높은 모델일수록 힘의 재분배가 잘 이루어져 아치방향 부재와 길이방향 부재로의 응력분배가 잘 이루어지는 결과를 얻었다.
3) tension bar를 설치한 전 모델에서 tension bar를 설치하지 않은 모델보다 좌굴하중이 증가하였으며, 그 증가폭은 전 모델에서 차이가 크게 없었다.
7m인 모델에서 좌굴하중이 가장 크며, 전 모델에서 tension bar가 있는 경우가 없는 경우보다 약 125% 전후로 크게 나타나는 것을 알 수 있다. 그림에서 알 수 있듯이 간단하게 강성을 증가시키기 위하여 tension bar를 사용하여도 전 모델에서 거의 일정한 좌굴내력 증가를 가져올 수 있는 것을 알 수 있으며, 이 결과는 본 연구에서 도입한 구조물의 형상모델과 강성을 증가시키기 위하여 tension bar를 도입한 것은 그 의의가 매우 큰 것을 의미한다.
따라서 다설 지역에서 본 모델의 비닐하우스를 사용할 경우 부재 단면을 크게 하거나 또는 골조부분에 강성 보강을 하여야 하는 결과를 얻었다.
본 연구에 있어서는 tension bar가 없는 경우, 39번 절점에서 좌굴이 발생하는 V40, V42, V45모델을 제외한 전 모델에서 38번 절점과 40번 절점에서 좌 굴이 발생하고 있으며, tension bar가 있는 경우에는 V40모델에서 38번 절점과 40번 절점에서 좌굴이 발생하고 있는 것만이 차이가 있을 뿐 그 외 모델은 tension bar가 없는 경우와 그 결과가 같음을 알 수 있다.
의 크기와 그 경향이 일치하지 않으며, 그 이유는 아치의 높이가 높은 모델일수록 길이방향의 부재인 61번, 62번 부재에서 축방향응력이 크게 나타나는 것과 연관이 있는 것으로 판단된다. 즉, H가 큰 모델일수록 경선방향부재 뿐만 아니라 길이방향 부재로도 힘의 재분배가 잘 이루어진 결과로 보이며, 반대로 H가 작은 편평한 아치의 경우 아치효과보다 평판효과의 증가로 길이방향으로의 힘의 재분배가 잘 이루어지지 않아 경선방향 부재에만 응력이 집중한것으로 판단된다.

후속연구

특히, 본 연구에서는 부재에 자유도를 두지 않았기 때문에 부재좌굴을 검토할 수 없다. 다만, 좌굴 직전 부재응력 크기로서 부재 좌굴을 유추할 수는 있지만, 본 연구에서는 생략하며 차후 연구과제로 검토하고자 한다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	비닐하우스의 장점은?	비닐하우스는 피복제가 가볍기 때문에 사용부재단면이 크지 않아도 되어 설치비가 크게 절감되는 장점이 있다. 골조 재료로는 철파이프 ·철재 ·경질 PVC 파이프 등이 있으며, 지붕은 모양에 따라 외쪽 지붕식, 양면식, 아치형식 등이 있다.
	비닐하우스 구조물 특성은?	이와 같은 비닐하우스 구조물은 형태상으로 3차원 입체구조에 해당하며, 일반적으로 비영구적인 구조물로서 경제성과 기능성을 위주로 설치함으로써 사용재료의 경량화에 따라 겨울철 눈하중 등에 의해 구조물이 붕괴되는 사례가 자주 발생한다.

참고문헌 (13)

Kim, Cheol-Hwan, Suk, Chang-Mok and Jung, Hwan-Mok, The Buckling Characteristics of Single-Layer Lam Domes according to Support Position under Construction, Journal of the Korea Association for Spatial Structures, Vol.10, No.4, 2010.12, pp.67-74
Koo, Choong-M0, Jung, Hwan-Mok and Kim and Cheol-Hwan, A Study on the Stability of the Single-Layer Latticed Dome during Erection Using the Step-Up Method, Journal of the Korea Association for Spatial Structures, Vol.12, No.4, 2012.12, pp.109-118

원문보기 상세보기
Yamada M., An Approximation on the Buckling Analysis of Orthogonally Stiffened and Framed Spherical Shell, Shell and Spatial Structure Enginnering, IASS Symposium, Rio de Janerio, Pentech Press, pp.177-193, 1988.
Yamada, M. et al., "Theoretical and Experimental Study on the Buckling of Rigidly Jointed Single Layer Latticed Spherical Shells under External pressure", Shell, Membranes & Space Frame, Preceedings of the IASS Symposium, Osaka, 1986, pp 113-120
Kim, Cheol-Hwan, Suk, Chang-Mok and Jung, Hwan-Mok, The Buckling Characteristics of Single-Layer Lam Domes according to Support Position under Construction, Journal of the Korea Association for Spatial Structures, Vol.10, No.4, 2010.12, pp.67-74
Koo, Choong-M0, Jung, Hwan-Mok and Kim and Cheol-Hwan, A Study on the Stability of the Single-Layer Latticed Dome during Erection Using the Step-Up Method, Journal of the Korea Association for Spatial Structures, Vol.12, No.4, 2012.12, pp.109-118

원문보기 상세보기
Yamada, M., Uchiyama, K., Yamada, S. and Ishikawa, T. : Theoretical and Experimental Study on the Buckling of Rigidly Jointed Single Layer Latticed Spherical Shells under External pressure, Preceedings of the IASS Symposium on Membrane Structures and Space Frames, Osaka September, 1986, vol.3, SHELLS, MEMBRANES & SPACE STRUCTURES, Elsevier, Tokyo, Japan, 1986, pp. 113-120.
M. Yamada, Wang Li, A. Yamamoto, Buckling of Single-Layer Latticed Domes with Triangular Network, Processing of the Third Summer Colloquim on Shell and Spatial Structures, August 1990.
정동조, 탱차이, Effect of Wire Bracing to Snow Load Acting on Vinyl House Frame, 한국농촌건축학회논문집 제12권 3호 통권39호 (2010. 8) pp.27-34
Effect of Wire Bracing to Wind Load Acting on Vinyl House Frame,정동조, 탱차이, 한국농촌건축학회논문집 제12권 2호 통권38호 (2010. 5) pp.23-30
Analysis of the Wind Pressure Coefficient Characteristic and couse according to the Deployment of Green House, 이후룡, 유장열, 유기표, 김영문, 한국공간구조학회 춘계학술발표회논문집, 2010년
A Study on Tension-Tie Reinforcement Method for collapse Prevention of long-span greenhouse, 신동휘, 이수헌, 채승훈, 신경재, 대한건축학회지회연합회, 2010년
Modal Testing to Determine Static Buckling Loads for Greenhouse Arch Structures, 조순호, 대한건축학회, 2009

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증

아치형 비닐하우스 구조의 안정성 연구
A Study on Stability of Arch-Type Vinyl House Structures 원문보기

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

이론/모형

성능/효과

후속연구

질의응답

참고문헌 (13)

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

오픈액세스(OA) 유형

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

아치형 비닐하우스 구조의 안정성 연구 A Study on Stability of Arch-Type Vinyl House Structures 원문보기

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

이론/모형

성능/효과

후속연구

질의응답

참고문헌 (13)

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

정환목 (18) 윤석호 (9)

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

오픈액세스(OA) 유형

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

아치형 비닐하우스 구조의 안정성 연구
A Study on Stability of Arch-Type Vinyl House Structures 원문보기

AI 본문요약
AI-Helper