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전통 목구조 주심포의 해석 모델링에 관한 연구
A Study on Analysis Modeling of Column Bracket Set in Traditional Wood Structures 원문보기

한국전산구조공학회 2009년도 정기 학술대회, 2009 Apr. 16, 2009년, pp.275 - 278  

박경훈 (성균관대학교 건설환경시스템공학과) ,  최현훈 (성균관대학교 건축공학과) ,  김진구 (성균관대학교 건축공학과)

초록
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전통 목구조 건축물은 크고 작은 부재가 많이 결구되어 있기 때문에 구조해석을 위한 모델링에 어려움이 있다. 기존에 제안된 모델링 기법은 모델링과 해석에 많은 시간이 필요하기 때문에 이를 개선할 수 있는 효율적인 방법이 필요하다. 본 연구에서는 전통 목구조 건축물 중 가장 많은 부재로 구성된 공포의 거동을 구현할 수 있으며 모델링과 해석에 소용되는 시간을 줄일 수 있는 모델링 기법을 제안하였다. 제안된 모델의 적합성을 확인하기 위하여 다양한 하중 재하 형태에 대한 유한요소 모델의 응답과 비교하였다. 해석결과에 따르면 제안된 모델의 응답은 유한요소해석결과와 10% 이내의 오차범위 안에 있어 공포의 해석시 보다 간편하게 활용할 수 있을 것이다.

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 위에서 언급한 전통 목구조 건축물에서 하중 전달요소로써 중요한 역할을 하지만 많은 부재로 이루어진 공포의 구조해석을 위하여 공포의 거동을 나타낼 수 있는 모델링 방법에 대한 연구를 수행하였다. 대상 구조물은 불국사 극락전의 기둥 상부 공포이고, 유한요소해석은 ABAQUS(2005)를 사용하였고, 제안된 모델은 OpenSEES(Mazzoni et al.

가설 설정

  • 부재의 각 방향으로 다른 탄성계수를 적용하기 위해 해석프로그램에서는 이방성(orthotropic) 재료를 사용하였다. 목재의 탄성 및 전단계수는 전통 목구조 건축물에 많이 사용되는 적송(red pine)을 사용한다고 가정하였다. 부재간의 접촉면에 대해서는 접촉면 간의 겹침(overclosure)을 허용하지 않고, 목재의 일반적인 정적마찰계수를 적용하였다.
  • 사재의 탄성계수(E3)는 부재의 기울어진 각도(Θ)를 고려하여 수평재와 수직재에 적용한 탄성계수를 직선보간법을 통해 가정하였으며 그 값은 표 2와 같다.
  • 목재는 재료의 섬유방향(길이방향), 방사방향(섬유방향에 수직), 접선방향(나이테의 접선)에 따라 각기 다른 재료특성을 갖는다. 섬유방향의 탄성계수는 방사방향의 약 10배 정도가 되지만 방사방향과 접선방향은 큰 차이를 보이지 않고 부재의 방사방향과 접선방향을 정의하기가 모호하기 때문에 방사방향과 접선방향의 탄성계수는 동일하다고 가정하였다. 부재의 각 방향으로 다른 탄성계수를 적용하기 위해 해석프로그램에서는 이방성(orthotropic) 재료를 사용하였다.
  • 보와 살미의 단면손실이 없는 부분(연속적인 부분)에서는 인장력에 저항을 하며, 단면손실이 있는 부분(연속적이지 않은 부분)에서는 손실부에 타 부재가 삽입되어 압축력에 저항한다. 이로 인해 모든 단면이 휨에 대해 충분히 저항을 할 수 있으므로 두 부재의 교차부는 강접으로 가정하였다.
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