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문제 정의
- 본 연구는 전통 목조 건축물의 고유 진동수를 파악하고 동적 해석 결과를 바탕으로 구조물의 안전성을 평가하였다. 본 연구의 결과는 다음과 같다.
- 따라서 본 연구는 대상 문화재의 동적 특성에 대한 실험 결과를 토대로 컴퓨터 프로그램을 이용한 모델링을 하여 구조 안전성을 검토하였다. 본 연구의 목적은 양진당의 내력 평가와 유지 관리에 유용한 정보를 제공하여 추후에 발생할 수 있는 진동이나 지진 등의 동적 외력에 대한 피해를 예방하고, 구조물의 변위를 예측하여 필요한 경우 부분적 또는 전체적으로 보강하는 것이다.
가설 설정
- 대량과 기둥이 만나는 부분에는 보아지를 설치하여 전단력에 대해 저항하도록 하였다. 구조체의 하중은 기둥을 통해 초석-지반으로 전달된다. [Fig.
- 모델링에는 컴퓨터 구조 해석 프로그램인 MIDAS Gen 2017을 사용하였다. 기본적으로 구조 부재 간 접합부의 절점 조건을 힌지로 가정하여 모델링 한 후, 해석상 고유 진동수와 실측된 고유 진동수를 비교하여 이차로 접합부 강성을 조절하여 최종 모델링을 하였다. 본 모델링에서는 Mode shape과 간단한 진동수를 측정하는 작업이므로 Elastic rink는 사용하지 않았다.
- 대상 구조물은 일정량의 부분 고정도를 가지는 힌지 접합으로 지진 발생 시 부재의 파손이 없다고 가정하고, 지진에 대한 안전성은 층간 변위를 통해 검토하였다. 층간 변위는 지붕층의 횡변위를 높이로 나누어 계산하였다.
- 본 문화재는 궁궐이나 사찰 건물과 달리 접합부가 비교적 단순한 편이므로 접합부를 부분 강접(Semi-rigid)으로 가정하여 모델링 하였다. 모델링에는 컴퓨터 구조 해석 프로그램인 MIDAS Gen 2017을 사용하였다.
- 목재는 재료의 섬유 방향(길이 방향), 방사 방향(섬유 방향에 수직), 접선 방향(나이테의 접선)에 따라 각기 다른 재료 특성을 갖는다. 섬유 방향의 탄성 계수는 방사 방향의 약 10배 정도이지만, 방사 방향과 접선 방향이 큰 차이를 보이지 않고 부재의 두 방향을 정의하는 것이 모호하기 때문에 방사 방향과 접선 방향의 탄성 계수는 동일하다고 가정하였다. 재료적 특징을 나타내는 포아송비를 제외한 탄성 계수와 전단 계수의 물성치가 1방향과 2방향일 때 각각 다름을 [Table 7]을 통해서 알 수 있다.
- 양진당은 여러 종류의 목재 중에서도 전통 건축의 구조 재료로 가장 많이 쓰이는 적송을 사용한다고 가정하였다. 소나무를 제외한 나머지 목재는 주로 창호재나 외장재로 일부 사용되나 모델링에서 하나하나 다 적용하는 것은 골조를 해석하는데 어려움이 있고 공학적으로 큰 결과 차이가 없을 것으로 판단되어 모든 부재를 적송으로 가정하여 모델 링을 진행하였다. [Table 8]과 같이 적송의 압축 응력은 8MPa, 인장 응력은 9MPa, 전단 응력은 7MPa 이다8).
- 4) 창방 부재는 구조적인 문제가 없는 것으로 판단되었으나 처짐과 손상 상태를 주기적으로 관찰하여야 한다. 수직 부재인 기둥의 전 부재는 모두 안전한 것으로 판단된다.
- 양진당은 여러 종류의 목재 중에서도 전통 건축의 구조 재료로 가장 많이 쓰이는 적송을 사용한다고 가정하였다. 소나무를 제외한 나머지 목재는 주로 창호재나 외장재로 일부 사용되나 모델링에서 하나하나 다 적용하는 것은 골조를 해석하는데 어려움이 있고 공학적으로 큰 결과 차이가 없을 것으로 판단되어 모든 부재를 적송으로 가정하여 모델 링을 진행하였다.
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