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          국내외 장스팬 구조물의 고유진동수 비교

          윤성원 ( Sung Won Yoon ),박용 ( Yong Park ) 한국공간구조학회 2009 한국공간구조학회지 Vol.9 No.3

          최근의 대공간구조물은 장스팬화 됨은 물론이고 경량화되면서 면외 방향의 강성이 매우 작아지고 있다. 이로 인하여 공력불안정 진동의 발생 여부는 물론이고 연성구조물의 판단시에도 고유진동수의 정확한 산정이 필요하다. 그러나 국내외 대공간구조물의 고유진동수 제안식에 대한 연구는 매우 미흡한 실정이다. 따라서 국내의 7개 공간구조물의 고유치해석에서 얻은 근사식을 일본건축학회 고유치해석에 근거한 2가지 제안식과 일본의 28개 공간구조물의 계측치에서 얻은 고유진동수 근사식을 비교하였다. 지붕의 고유진동수는 스팬이 증가함에 따라서 작아지는 경향을 확인하였다. 국내의 고유진동수 값은 전반적으로 일본의 공간구조물의 해석과 계측에 근거한 고유진동수보다 동일한 스팬에서 작은 경향을 보임을 알 수 있었다. 따라서 국내 공간구조물의 지붕은 일본의 경우보다 비교적 연성구조물인 것을 확인할 수 있다. As a recent spatial structure have become long-spaned and light, stiffness of out-plane is reduced significantly, Due to this, it is necessary to calculate natural frequency correctly to check if structure is flexible or vortex-induced vibration is occurred. However, formula of frequency in domestic and foreign spatial structure has not been performed deeply, In this study, approximated formula obtained by eigenvalue analysis of seven domestic spatial structure is compared with two suggestions based on Japanese standard and formula by measurement of 28 spatial structure in Japan, Natural frequency of roof has a tendency to be reduced as the span of structure increases. Natural frequency of domestic structure is generally less than that of analysis and measurement of spatial structure in Japan. Therefore, it is confirm that roof of domestic spatial structure is relatively rather flexible than that of Japan.

        • KCI등재

          아파트 주거공간의 인체공학적 적합성 연구

          박병규 한국공간구조학회 2009 한국공간구조학회지 Vol.9 No.4

          Apartment is the most favorite residential type which already occupies more than 50 percent of total number of housing unite in Korea. The interior space design shows various changes of trends within old and legal standard in terms of basic dimension. The most important function of housing means that Provides comfortable living spaces for a family and enjoying relaxation of stress form social activities. This residential space effects direct or indirect to each family members self-satisfaction and relationship. The basic factor for space design brings dimension which is enable space efficiency together with behavioral route, size of electronics and furnitures. Apartment dwelling type was introduced from out of countries. From the very beginning that inharmonious conflicts found and adjusted for several decades. But, the changes of body conditions of new generation has not considered as a dwelling space design yet. This research may call for attention of changing human scale standards for housing in various field of study. 아파트는 우리나라 주거의 반수이상이 공급되어 있으며, 가장 선호하는 주거유형으로 자리매김 되고 있다. 이처럼 주거의 대부분을 차지하고 있는 아파트 내부공간이 최근에는 트렌드 차별화로 다양한 변화를 자랑하고 있지만 기본적인 법적 요구공간과 설계치수만을 적용하고 있는 상황이다. 주거에서 가장 중요한 의미는 가족이 단란하게 생활하는 공간이며 사회생활의 긴장을 완화시키는 기능이라 할 수 있을 것이다. 또한 주거공간은 가족 구성원간 상호작용과 자아정체감을 갖는데 영향을 주고 있으며 공간의 기본조건 중 능률성은 동선과 사용공간, 가전제품, 가구치수는 주거공간의 면적과 칫수에 영향을 미치고 있다. 아파트의 내부공간구조 자체가 서구에서 도입된 형태로 우리나라의 신체적 치수적용에 부조화를 초래하였으며 최근에는 다시 인체치수의 변화로 이와 관련하여 대한 건축계획에서도 적절한 주거공간의 구성을 위한 인체공학적 적합성에 근거한 주거공간 계획기준을 제시하고자 한다.

        • KCI등재

          논문 : 개폐식 지붕구조의 움직임에 대한 공간구조물의 진동해석

          김기철 ( Gee Cheol Kim ),강주원 ( Joo Won Kang ),김현수 ( Hyun Su Kim ) 한국공간구조학회 2011 한국공간구조학회지 Vol.11 No.1

          지붕구조의 개폐가 가능한 체육시설 및 복합시설은 대공간구조물의 장점을 잘 나타내고 있으며 대공간구조물의 전천후 사용이 가능하도록 하였다. 개폐식 지붕구조는 구조형식, 마감재료, 개폐방식에 따라서 매우 다양하며 개폐방식에 따라서 중첩방식, 수평이동방식, 주름접기방식 등으로 구분할 수 있다. 특히 중첩방식이나 수평이동방식에 의한 지붕구조의 움직임은 주행하중, 충격하중, 관성력 및 제동력과 같은 동적하중이 구조물에 가해질 수 있으므로 이에 대한 대공간구조물의 진동해석이 필요할 것으로 사료된다. 지붕구조의 움직임에 의한 주행하중은 이동질량 또는 이동하중으로 적용할 수 있으나 비교적 움직임이 느린 개폐식 지붕구조에 의한 동적하중은 이동하중으로 적용하는 것이 타당하다. 따라서 본 논문에서는 지붕구조의 개폐로 야기되는 이동하중에 대한 새로운 적용방법을 제안하고 이를 이용하여 개폐식 지붕의 개폐 속도에 따른 대공간구조물의 진동해석을 수행하였다. 본 논문에서 제안된 등가 이동하중은 지붕구조 개폐에 의한 대공간구조물의 진동해석에 있어서 매우 용이하게 활용할 수 있다. Retractable roof system is one of the special feature in stadium or complex structure. And this retractable roof system makes possible to use spacial structure all-weather. This retractable roof system is able to classified into overlapping, parallel movement and folding system. Moving load, impact load, inertial or braking loads, these dynamic loads induced by movements of retractable roof system. So it is necessary to analysis of spacial structures are subjected to these dynamic loads. Dynamic loads that are induced by the retractable roof movements can be applied to moving mass method or moving force method. But, moving force method is appropriate because the retractable roof movements is slow relatively. In this paper, new application method of moving forces induced by the retractable roof movements is proposed. And vibration analysis of spacial structures are executed by using the proposed method. This proposed equivalent moving force can be easily applied to spacial structure that is subjected to dynamic loads induced by movement of the retractable roof system.

        • KCI등재

          논문 : CAGD를 이용한 프리폼 이산화 공간구조물의 유한요소망 자동생성기법

          이상진 ( Sang Jin Lee ) 한국공간구조학회 2010 한국공간구조학회지 Vol.10 No.2

          본 연구에서는 프리폼(free form)을 가지는 공간구조물의 유한요소망을 자동으로 생성하는 기법을 개발하고 그 배경이론과 수치실험 결과 그리고 이용방안에 대하여 기술하였다. 본 연구를 통하여 제시한 유한요소망 생성기법은 공간구조물의 해석을 위해 전통적으로 이용하던 형태별 자동생성기법의 한계를 극복하기 위하여 개발 되었다. 개발된 자동 생성기법은 최근 연속체 쉘 구조물의 형태를 정확히 구현하기 위해 활발히 이용되고 있는 CAGD기법을 도입하였다. 본 연구에서 제시된 자동생성기법은 두 단계의 생성과정을 거치는데 첫번째가 구조물의 형태를 기하학적인 모델로 표현하는 단계이며 두 번째가 표현된 기하학적인 모델에 이산화된 공간구조물을 생성하는 단계이다. 수치실험을 통하여 본 연구에서 개발된 자동생성기법이 임의의 형상을 가지는 이산화된 공간구조물을 표현하기 용이할 뿐만이 아니라 기존의 자동생성기법을 수정 이용할 수 있는 장점이 있으며 특히 이산화된 공간구조물의 형상최적화에도 효과적으로 이용될 수 있을 것으로 나타났다. This paper provides background theories and numerical results of automatic finite element (FE) mesh generation for freeform discrete structures. The present method adopts the computer aided geometric design (CAGD) technique to overcome the limitation of case-sensitive traditional automatic FE mesh generator. The present technique involves two steps. The first one is to represent the shape of the structure using the geometric model based on the CAGD and the second one is to generate the discrete FE mesh of spatial structures over the geometric model. From numerical results, it is found to be that the present technique is very easy to produce the FE mesh for free-form spatial structures and it can also reuse some features of traditional automatic mesh generator in the process. Furthermore, it shows the possibility to be used for the shape optimization of large spatial structures.

        • KCI등재

          트러스형 공간구조물의 초기 불완전을 고려한 불안정 현상에 관한 연구

          이진혁,백태순,손수덕,김승덕,강문명 한국공간구조학회 2004 한국공간구조학회지 Vol.4 No.2

          트러스형 공간 구조물은 무주의 대공간을 덮을 수 있는 장점과 구조적 성질이 동일한 등가 연속체 쉘 로 치환하여도 비교적 정확한 해를 얻을 수 있다는 장점으로 인해 21세기 첨단 구조물의 한 장인 초대형 구조물 분야에 많이 활용되고 있으며, 효율적인 부재의 이용과 대량생산의 가능성으로 인해 많은 발전을 해 왔다. 그러나 이러한 쉘 형태의 공간 구조물은 구조 거동의 특성상 주로 구조안정문제가 구조설계에서 해결해야하는 핵심적인 기술력이 되며, 이를 어떻게 해결하여야 할 것인가의 문제는 아직도 많은 연구자들에게 난제로 남아 있다. 즉, 연속체 쉘 구조의 원리에서 긴 경간을 얇게 만들면, 뜀좌굴과 분기좌굴같은 불안정 거동이 나타나게 되며, 이러한 쉘형 구조 시스템에서 구조 불안정 문제의 특징은 초기 조건에 매우 민감하게 반응한다는 것이고, 이런 문제들은 수학적으로 비선형 문제에 귀착하게 된다. 따라서, 본 논문에서는 공간 프레임형 구조물의 불안정 현상을 살펴보기 위하여, 다양한 파라메타중 초기불완전량과 rise-span 비가 트러스 구조물의 불안정 현상에 미치는 영향을 알아보고자 하며, 이를 위해 1-자유절점 공간구조물, 2-자유절점 공간구조물, 다-자유절점 공간구조물을 예제로 채택하여 불안정 거동을 살펴보고자 한다. The structural space is gradually wide and is wanting agreeable environment by the requirement and necessity of people who lives modem stage. The building coincides with such requirements and is the high rise building actual circumstances which is doing ultra-large. The confirmed report of the technology to organize great merit is becoming currently considerably important issue in constructing a building field. Thus, this paper examine closely for nonlinear unstable taking a picture uneasiness height of prosperity considering to initial imperfection by a numerical method with a space frame structure of discrete system in large space structure. Based on previous investigation method, this paper induce nodal stiffness matrix of solid truss elements considering geometrical nonlinear using finite element method. In this paper, three types of space structure considered; i) 1-free node space structure, ii) 2-free node space structure, iii) multi-free node space structure. It apply the above examples to a nonlinear program, next, grasp the characteristic of an unstable conduct and the result was a clearing low.

        • KCI등재

          크기최적화 이후에 나타나는 공간구조물의 후 좌굴 거동 변화에 대한 연구

          이상진,정지명 한국공간구조학회 2009 한국공간구조학회지 Vol.9 No.3

          본 연구에서는 선형이론을 바탕으로 한 이산계열 대공간구조물의 크기최적화에 따른 후좌굴 거동의 변화에 대하여 조사하고 그 결과를 기술하였다. 먼저 공간구조물의 최적의 부재크기 패턴을 조사하기 위하여 수학적 프로그래밍 기법을 도입하였다. 이때 최소화 해야하는 공간구조물의 전체 부재의 중량을 목적함수로 이용하고 절점에서 발생하는 변위 값과 각 부재에서 발생하는 응력 값을 허용치 이하로 제한하는 제약조건으로 사용하였다. 크기최적화를 통하여 도출된 최적 부재패턴을 가지는 공간구조물의 후좌굴 거동을 통합 비선형해석기법으로 해석하고 그 결과를 분석하였다. 수치해석을 통하여 크기최적화에 따른 공간구조물의 후좌굴 거동의 변화는 매우 큰 것으로 나타났으며 이러한 후좌굴 거동의 변화에 대한 예측과 분석결과가 공간 구조물의 설계에 고려되어야 할 것으로 판단된다. 또한 본 연구에서 제시한 수치해석 결과는 이산계열 대공간구조물의 설계에 기본 데이터로 제시하였다. This paper investigates the variation of post-buckling behaviours of spatial structures after sizing optimization with linear assumptions. The mathematical programming technique is used to produce the optimum member size of spatial structures against external load. Total weight of structure is considered as the objective function to be minimized and the displacement occurred at loading point and member stresses of structures are used as the constraint functions. The finite difference method is used to calculate the design sensitivity of objective function with respect to design variables. The post-buckling analysis carried out by using the geometrically nonlinear finite element analysis code ISADO-GN. It is found to be that there is a huge difference between the post buckling behaviours of the initial and optimized structures. Therefore, the stability of optimized spatial structures with linear assumption should be throughly checked by appropriate nonlinear analysis techniques. Finally, the present numerical results are provided as benchmark test suite for future study of large spatial structures.

        • KCI등재
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          국내외 장스팬 구조물의 고유진동수 비교

          윤성원,박용,Yoon, Sung-Won,Park, Yong 한국공간구조학회 2009 한국공간구조학회지 Vol.9 No.1

          최근의 대공간구조물은 장스팬화 됨은 물론이고 경량화되면서 면외 방향의 강성이 매우 작아지고 있다. 이로 인하여 공력불안정 진동의 발생 여부는 물론이고 연성구조물의 판단시에도 고유진동수의 정확한 산정이 필요하다. 그러나 국내외 대공간구조물의 고유진동수 제안식에 대한 연구는 매우 미흡한 실정이다. 따라서 국내 7개 공간구조물의 고유치해석에서 얻은 근사식을 일본건축학회 고유치해석에 근거한 2가지 제안식과 일본의 28개 공간구조물의 계측치에서 얻은 고유진동수 근사식을 비교하였다. 지붕의 고유진동수는 스팬이 증가함에 따라서 작아지는 경향을 확인하였다. 국내의 고유진동수 값은 전반적으로 일본의 공간구조물의 해석과 계측에 근거한 고유진동수보다 동일한 스팬에서 작은 경향을 보임을 알 수 있었다. 따라서 국내 공간구조물의 지붕은 일본의 경우보다 비교적 연성구조물인 것을 확인할 수 있다. As a recent spatial structure have become long-spaned and light, stiffness of out-plane is reduced significantly. Due to this, it is necessary to calculate natural frequency correctly to check if structure is flexible or vortex-induced vibration is occurred. However, formula of frequency in domestic and foreign spatial structure has not been performed deeply. In this study, approximated formula obtained by eigenvalue analysis of seven domestic spatial structure is compared with two suggestions based on Japanese standard and formula by measurement of 28 spatial structure in Japan. Natural frequency of roof has a tendency to be reduced as the span of structure increases. Natural frequency of domestic structure is generally less than that of analysis and measurement of spatial structure in Japan. Therefore, it is confirm that roof of domestic spatial structure is relatively rather flexible than that of Japan.

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