대공간 구조물의 공사비 분석

장명호,서삼열 한국공간구조학회 2007 한국공간구조학회지 Vol.7 No.3

대공간 구조물은 힘의 흐름을 자연스럽게 하고, 휨모멘트의 영향을 가능한 저감 시켜 면내력만으로 외부하중에 저항하는 역학 개념을 기초로, 구조 시스템의 효율성을 극대화시키는 형태저항형 구조이다. 구조물의 경제성 분석은 그 프로젝트의 실행을 결정할 수 있는 중요한 요소이다. 대공간 건설에는 일반 건물에 비해 많은 기술적 고려가 요구된다. 프로젝트의 성공적인 수행을 위해 타당성 검토 단계에서 구조물의 전 생애의 필수적인 요소에 대한 분석이 요구된다. 본 논문에서는 기존 대공간 구조물의 사례를 조사하며, 이를 통해 자료를 수집하고 공사비를 분석하였다. 본 연구는 대공간 구조의 데이터 베이스 구축을 위한 기본적인 데이터 제공을 목적으로 한다. Spatial structures is a appropriate shape that resists external force with only inplane force by reducing the influence of bending moment, and it maximizes the effect of structure system. An economic analysis is one of the most important factors to determine the project feasibility. Large spatial structures project is more need to comprehensive technology than a general construction project. In order to result in success of these project, it is desired that analyze an essential elements(for example, large budget, professional engineer, construction method, etc.) in the whole life cycle of buildings by schematic preparation from the early feasible study steps. We collect the data and analyze construction cost through this study which examines general remarks of existing spatial structures and researches its examples. This study is aimed to apply basic data to establish database the spatial structures.

아치구조물의 모의지진파 입력에 따른 지진응답특성에 관한 연구

정찬우,박성무,강주원 한국공간구조학회 2008 한국공간구조학회지 Vol.8 No.6

대부분의 대공간구조물은 극장, 스타디움, 체육관 등 공공성을 가지게 되어 내진안전성에 있어서 중요성이 많이 인식되고 있다. 그러나 구조형식 및 형상에 관하여 다양성을 가지고 있는 대공간구조물이 동적하중인 지진하중을 받을 때 나타나는 구조물의 거동은 파악하기 힘들다. 본 논문에서는 대공간구조의 주 구조요소인 아치구조물에 대하여 고유진동모드를 검토하였고 모의지진파를 입력하여 지진거동특성을 분석한 결과로서 아치구조물은 설계가속도스펙트럼의 크기보다 장주기 성분에 더 많은 영향을 받는다는 것을 파악하였다. Seismic safety is more important for large spatial structure such as theaters, stadiums, gymnasiums since these structure are public goods. It is, however, difficult to understand behavior taking place when large spatial structure which has variety of structural system and shape receives seismic load. On this study, the natural vibration mode of arch structure which is main structural element of the large spatial structure, is checked. And then, when the artificial earthquake ground motion is applied to arch structure, it is more affective by long period component than magnitude of design acceleration spectrum.

개폐식 지붕구조의 움직임에 대한 공간구조물의 진동해석

김기철,강주원,김현수 한국공간구조학회 2011 한국공간구조학회지 Vol.11 No.1

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. 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.

전회 이사회 회의록

한국공간구조학회 한국공간구조학회 2018 한국공간구조학회지 Vol.18 No.3

개폐식 지붕구조의 움직임에 대한 공간구조물의 진동해석

김기철,강주원,김현수 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 아동하중으로 적용하는 것이 타당하다. 따라서 본 논문에서는 지붕구조의 개폐로 야기되는 이동하중에 대한 새로운 적용방법을 제안하고 이를 이용하여 개폐식 지붕의 개폐속도에 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.

연성구조시스템의 발달과정과 역사적 특성

이주나,박선우,박찬수 한국공간구조학회 2004 한국공간구조학회지 Vol.4 No.3

구조시스템은 역사적으로 발달해온 기술적 배경에 따라 건축에 사용되었고, 구조의 역할도 변화되어 왔다. 그러므로 다양한 구법으로 이루어지는 연성구조시스템의 건립사례와 시기에 따라 건립된 규모를 조사함으로써 여러 연성구조형식의 a성을 고찰하고 연성구조의 전개방향을 모색하였다. 그 결과, 연성구조시스템은 초기에 여러 케이블구조로 발달하기 시작하였으나 1970년대 이후부터는 막구조가 주로 사용되고 있는 것으로 나타났다 또한 초기의 케이블 구조시스템들은 대공간 건축에 주로 사용되었으나, 1970년 이후에는 중소규모의 건축물에 사용되는 경향이 있으며, 격자형 케이블구조나 공기막구조 그리고 돔 형식의 들림형 하이브리드 막구조가 대형공간으로 발달하는 경향을 보이는 것으로 나타났다. Structural systems have a lot of architectural meaning concerning historical context of structural technology. Therefore, surveying constructed examples and their constructed year, the character and development of various formations of structure systems with non-rigid member were investigated. At the result, the early modem structure systems with non-rigid member were made up from the cable structures, then membrane structures have mainly used after 1970's. The early structural systems had intended to make the large scale space, after 1970's, they have been adopted into the smaller scale space structure, and cable net structure, pneumatic structure and dome typed hybrid membrane system tend to compose the larger scale spare structure.

아치 트러스 및 공간 트러스 구조의 비탄성 비선형 거동해석

김광중,정미루,김연태,백기열,이재홍,Kim, Kwang-Joong,Jung, Mi-Roo,Kim, Yeon-Tae,Baek, Ki-Youl,Lee, Jae-Hong 한국공간구조학회 2008 한국공간구조학회지 Vol.8 No.5

대공간 구조는 형태저항구조로서, 기둥-보로 구성되는 일반적인 건축골조구조가 설계외력에 대해 휨 및 전단으로 저항되는 것에 반해, 구조물의 내부에 기둥이 없는 공간을 내포하는 대공간 구조는 축력 및 면내 단면력에 의해 저항되는 경우가 대부분이다. 이러한 특성상 공간구조에는 일반적으로 장스팬이 사용되는 경우가 많으며, 그 결과 일반적인 골조와는 달리, 부재에 발생하는 변형도가 작은 경우에도 큰 변형이 발생하는, 즉 대변형 혹은 유한변형을 동반하게 된다. 일반적으로 수치해석에 있어 비선형 해석이란 기하학적 비선형 및 재료적 비선형, 또는 이 두 가지를 동시에 고려한 복합 비선형 해석을 들 수가 있다. 본 논문에서는 유한요소법으로 기하학적 비선형을 고려한 비선형 평형방정식을 적용하고, 부재의 응력-변형률 관계를 이용하여 재료적 비선형성도 함께 고려하였다. 사용된 수치해석 기법은 불안정 경로의 해를 찾아갈 수 있는 호장법을 적용하여 하중-변위 곡선을 추적하였다. 또한, 해석 결과는 범용 유한요소 프로그램인 ABAQUS를 이용하여 비교 검토하였다. 본 연구의 수치 해석결과 제시한 평면 및 공간 트러스의 비탄성 비선형 거동을 정확하고 효율적으로 예측 가능한 것으로 나타났다. Spatial structure is an appropriate shape that resists external force only with in-plane force by reducing the influence of bending moment, and it maximizes the effectiveness of structural system. With this character of the spatial structure, generally long span is used. As a result, large deflection is accompanied from the general frame. the structure is apt to result in a large deflection even though this structure experiences a small displacement in absence. Usually, nonlinear analysis in numerical analysis means geometric nonlinearity and material nonlinearity and complex nonlinearity analysis considers both of them. In this study, nonlinear equation of equilibrium considering geometric nonlinearity as per finite element method was applied and also considered the material nonlinearity using the relation of stress-strain in element. It is applied to find unstable result for tracing load-deflection curve in the numerical analysis tech. especially Arc-length method, and result of the analysis was studied by ABAQUS a general purpose of the finite element program. It is found that the present analysis predicts accurate nonlinear behavior of plane and space truss.

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.

하부기둥을 갖는 아치 구조물의 지진응답에 관한 연구

강주원,이상훈,Kang, Joo-Won,Lee, Sang-Hoon 한국공간구조학회 2010 한국공간구조학회지 Vol.10 No.1

공간구조물은 일반 라멘구조와는 다른 동적특성을 가지고 있으며 이런 동적특성에 관해 많은 연구가 수행되고 있다. 그러나 대부분의 연구는 특정 형태의 공간구조물에 대해 수행되었으며 내진설계를 위해 직접적으로 이용 가능한 연구결과는 매우 제한적이다. 본 연구에서는 공간구조물의 기본적인 동적특성을 내재한 트러스-아치구조물을 대상으로 양단의 기둥의 길이가 다른 경우에 트러스 아치구조물의 지진응답변화를 분석하고자 한다. 양단 기둥 길이의 차이에 따라 가속도 응답이 수평방향에 비해 수직방향에서 더 많은 영향을 받는다. 따라서 상부구조물을 지지하는 하부구조물의 강성이 다른 경우에 공간구조물의 내전설계에 있어서 수직방향 응답에 대한 고려가 더욱 많이 요구된다. Spatial structures have the different dynamic characteristics from general rahmen structures and many studies on dynamic behavior of it is conducted. But most studies was conducted about the particular shape of spatial structures and, directly, the usable results of studies are very limited for seismic design of spatial structures with the lower structure. So, this study is conducted about the truss arch structure that the basic dynamic characteristics of spatial structure is inherent in, and the change of its seismic response is analyzed when columns have different length on both ends of it. According to the difference of column's length on both ends, the vertical acceleration response of truss arch structure is affected more than the horizontal acceleration response of it. Therefore, when the stiffness of lower structures that support the upper structure is different, the consideration of the vertical response is significantly required for the seismic design of spatial structures.

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.