초록 ▼

본 연구에서는 외국기술의 의존도가 높은 대공간 구조물 관련기술을 기존의 연구 내용을 토대로 실제로 대공간 구조물을 설계 및 시공할 수 있고, 현장 적용이 가능한 기술로 개발하는 것이다. 연구 목표는 경제적 가치가 풍부하고, 우리나라 기술이 아직 정립되어 있지 않은 연성 대공간 구조물의 설계 및 시공 기술 개발에 포커스를 맞춘다.
대공간 구조물의 설계 및 시공 기술 개발을 성공적으로 수행하기 위해서는 구조시스템 개발, 비선형설계 S/W 개발, 시공기법 개발 등 3 방향의 접근이 요구된다. 각 세부과제별 연구내용을 주관연구기관,

본 연구에서는 외국기술의 의존도가 높은 대공간 구조물 관련기술을 기존의 연구 내용을 토대로 실제로 대공간 구조물을 설계 및 시공할 수 있고, 현장 적용이 가능한 기술로 개발하는 것이다. 연구 목표는 경제적 가치가 풍부하고, 우리나라 기술이 아직 정립되어 있지 않은 연성 대공간 구조물의 설계 및 시공 기술 개발에 포커스를 맞춘다.
대공간 구조물의 설계 및 시공 기술 개발을 성공적으로 수행하기 위해서는 구조시스템 개발, 비선형설계 S/W 개발, 시공기법 개발 등 3 방향의 접근이 요구된다. 각 세부과제별 연구내용을 주관연구기관, 2개의 협동연구기관 등 3개 기관이 3개년간 업무를 분담하여 수행하고, 다음과 같은 추진체계를 형성하여 유기적으로 연구를 진행하고 있다.
연구과제인 연성 대공간 구조물의 설계 및 시공 기술 개발의 연구기관별 세부연구내용을 표로 나타내면 다음과 같다.

Abstract ▼

Since the beginning of civilization, large spatial structures have been in continuous demand, as human beings have consistently pursued their lives in larger and more affluent spaces. Change in roof structure is one of the most important factors for the possibility of making large space structures.

Since the beginning of civilization, large spatial structures have been in continuous demand, as human beings have consistently pursued their lives in larger and more affluent spaces. Change in roof structure is one of the most important factors for the possibility of making large space structures. With changes in materials and technical developments, roofs have gradually lightened, and present techniques allow for spans exceeding 300 meters.
A shell structure, having a curvature and a curved surface, is an extremely efficient mechanical creation with regard to the external load. The structural system is a basic structural resistance mechanism, which resists out-of-plane direction by in-plane forces using the structure`s curvature. Therefore, it has the merit of making thin and lightweight large spatial structures using minimal materials possible.

목차 Contents

• 표지...1
• 제출문...2
• 요약문...5
• SUMMARY...21
• 목차...30
• CONTENTS...33
• 표목차...37
• 그림목차...43
• 제 1 장 서론...77
• 1.1 연구개발의 목적과 필요성...79
• 1.2 연구내용 및 범위...82
• 제 2 장 국내.외 기술개발 현황...103
• 2.1 국내.외 기술동향...105
• 2.2 국내.외 연구동향...108
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과...117
• 3.1 연성 대공간 구조시스템의 구조형식 및 모델링...119
• 3.1.1 정의 및 형식 분류체계...120
• 3.1.2 연성구조형식의 사례조사와 역사적 고찰...128
• 3.1.3 연성구조형식에 따른 설계특성 고찰...166
• 3.1.4 연성구조의 모델링 방법 고찰...176
• 3.1.5 연성구조 모델링의 적용사례...179
• 3.1.6 연성구조 모델링 기법...192
• 3.1.7 연성 대공간 구조모델의 적용성 : 막구조 건축사례의 활용특성...235
• 3.2 기하학적 비선형성을 고려한 유한요소 강성방정식...245
• 3.2.1 기하학적 비선형을 고려한 쉘/평판이론...246
• 3.2.2 쉘/평판의 비선형 방정식...258
• 3.2.3 직교이방성 재료의 구성방정식...272
• 3.2.4 비선형 Cable/Truss요소의 정식화...286
• 3.2.5 비선형 Beam요소의 정식화...294
• 3.2.6 비선형 Membrane요소의 정식화...309
• 3.2.7 비선형 Shell요소의 정식화...322
• 3.3 비선형 해석프로그램의 개발과 검증...339
• 3.3.1 구조물의 불안정 거동과 판별...340
• 3.3.2 비선형 수치해석 기법...347
• 3.3.3 연성 구조물 전용 비선형 해석프로그램 NASSsol...360
• 3.3.4 비선형 Cable요소를 이용한 해석결과의 검증...369
• 3.3.5 비선형 Truss요소를 이용한 해석결과의 검증...379
• 3.3.6 비선형 Beam요소를 이용한 해석결과의 검증...390
• 3.3.7 비선형 Membrane요소를 이용한 해석결과의 검증...399
• 3.3.8 비선형 Shell요소를 이용한 해석결과의 검증...442
• 3.4 재단도 작성 프로그램의 개발과 검증...459
• 3.4.1 막 구조물의 국내.외 현황 및 시공 과정...460
• 3.4.2 막 구조물의 설계 및 시공 특성...484
• 3.4.3 재단도 작성을 위한 프로그램 NASScut...490
• 3.4.4 Re-mesh방법에 따른 Wrinkling 최소화 재단도...505
• 3.4.5 측지선을 이용한 재단도 작성 프로그램의 결과 분석...509
• 3.5 시공해석 프로세서 개발...537
• 3.5.1 시공해석의 개요...538
• 3.5.2 Cable Net 구조의 시공해석...549
• 3.5.3 Geiger형 Cable 구조물의 가상모델과 시공해석...567
• 3.5.4 Zetlin형 Cable 구조물의 가상모델과 시공해석...594
• 3.6 연성 구조물 전용 프로그램 NASSwin과 활용...621
• 3.6.1 프로그램 NASSwin의 Manual...622
• 3.6.2 Catenary형 막 구조물의 형상해석 및 응력-변형 해석...647
• 3.6.3 HP형 케이블 보강 막 구조물의 형상해석 및 재단도 작성...656
• 3.6.4 Dance Pavilion(by Frei Otto)의 형상해석 및 재단도 작성...662
• 3.6.5 Hybrid형 Cable Dome 구조물의 응력-변형해석...669
• 3.6.6 막 구조물의 비선형 해석을 통한 안전성 검토...731
• 3.6.7 막면의 파손에 따른 응력집중현상의 해석과 비교...763
• 3.7 Mock-up Test에 의한 기술 검증...783
• 3.7.1 건축 설계프로세스에 따른 구조모델 적용방안 제시...784
• 3.7.2 비선형 형상해석 및 등장력곡면 결정...805
• 3.7.3 비선형 응력-변형해석 및 안전성 검토...819
• 3.7.4 재단도 및 시공도면 작성...839
• 3.7.5 현장 적용 결과...855
• 3.8 결론 및 연구실적...859
• 3.8.1 세부 연구과제별 결론...860
• 3.8.2 연성대공간구조연구단 연구실적물...870
• 제 4 장 연구개발목표 달성도 및 관련분야에의 기여도...881
• 4.1 연구개발목표의 수행내용...883
• 4.2 연구목표의 달성도...897
• 4.3 연구결과의 기여도 및 기대효과...903
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획...905
• 5.1 연구개발결과의 활용계획...907
• 5.2 타 분야의 활용방안...908
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보...911
• 6.1 과학기술정보 및 기술동향...913
• 6.2 관련분야의 환경변화...916
• 제 7 장 참고문헌...919
• 별첨: 자체평가의견서...955