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문제 정의
- 본 연구에서는 비교적 변형이 작고 안정적이며 강성의 확보가 용이한 장스팬 경량 개폐식 구조물에 사용할 수 있는 경량 케이블 스포크 휠 지붕의 구조시스템을 제안하고, 초기장력, 새그 비, 조립방법 등에 대한 영향을 고려한 기하학적 비선형해석을 수행하여 제안된 시스템의 역학적 특성 및 기하학적 비선형 거동을 분석하고자 한다. 케이블 장력을 원활하고 확실히 전달하기 위해서 케이블의 단부 정착부는 소켓정착, 압축정착 및 아이 압축정착 등을 사용하므로 이러한 정착부들의 문제점을 파악하기 위해서 인장시험을 수행하였다.
- 본 연구에서는 중앙부 허브 포스트 높이에 의해서 결정되는 새그 비를 고려한 케이블 스포크 휠 시스템 변형 및 방사형으로 설치된 케이블의 인장력에 대한 역학적 특성을 분석하였다.
- 그리고 현재까지 개발되어온 방사형 지붕 시스템과 스포크 휠 시스템을 비교하고, 발전된 케이블 스포크 휠 시스템에 대한 지붕의 처짐, 케이블의 인장력 및 중앙부 포스트의 압축력 등을 분석하였다. 본 연구에서는 지붕의 경사도와 새그 비에 영향을 미치는 케이블스포크 휠 시스템의 포스트의 높이에 따른 역학적 특성을 중점적으로 연구하였다.
- 본 해석에서는 200m 스팬의 80개의 케이블 트러스로 구성된 스포크 휠 지붕 시스템에 대한비선형 해석을 수행하고, 역학적 특성을 분석하기 위해서 연직하중에 대한 지붕의 처짐, 케이블의 인장력, 포스트의 압축력 등을 분석하고자 한다[Fig. 34~40].
- 13, 14]1-6). 케이블 스포크 휠 시스템의 수직하중에 대한 케이블의 내력, 역학적 효율성, 지붕의 변형 등을 검토하고자 한다.
가설 설정
- 장스팬 지붕에 사용되는 케이블은 인장강도가 매우 높지만, 휨 강성은 매우 낮아서 대변형을 유발하므로 설계 시에 가능하면 변형이 작은 구조시스템을 선정해야하고 또한 기하학적인 비선형성을 고려한 해석이 수행되어야 한다. 유연한 케이블 시스템의 필요한 강성을 확보하기 위해서는 초기장력을 가해야 한다. 초기장력의 크기에 의해서 지붕의 형상이 달라지므로 다양한 크기의 초기장력에 의한 영향을 분석해야하고 형상의 변화가 큰 경우에는 형상해석을 수행하여야 한다.
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