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      • KCI등재

        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.

      • KCI등재

        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.

      • KCI등재후보

        공간구조에 적용되는 일반구조용 강관의 압축내력에 관한 연구

        백기열,Baek, Ki-Youl 한국공간구조학회 2008 한국공간구조학회지 Vol.8 No.5

        국민소득수준의 향상에 따라 국내 건축물의 디자인 및 사용목적의 대한 다양성이 요구되고 있다. 대공간 구조물은 이러한 시대적 요구에 적합한 구조물로서 최근 대공간 구조물에 대한 설계 및 시공법에 관한 관심이 꾸준히 증가하고 있다. 트러스구조는 대공간 구조에 보편적으로 사용되는 구조시스템으로 트러스의 부재는 단면의 효율이 높은 강관을 사용하는 것이 일반적이다. 현재 국내에 유통되고 있는 강관은 생산처에 따라 다양한 제품이 생산되고 있으나 강관 소재의 출처 및 강관 자체의 실제 성능에 관한 연구는 미비한 실정이다. 이 연구는 국내에 유통되고 있는 일반구조용 각형강관, 원형강관 및 비계용 강관에 대하여 소재의 인장시험과 Stub-column 압축시험 및 기둥의 좌굴실험을 통해 강관의 소재성능 및 구조부재로서의 압축성능을 파악하는 것을 목적으로 한다. 소재시험결과, 구입처 구분 및 단면형상에 따른 강관 소재성능의 편차가 확인되었다. 기둥좌굴 실험결과, 각 실험체의 압축내력은 LSD 기준곡선에 만족하는 결과를 나타내었으며, SSRC 곡선1, ECCS-a곡선에 상회하는 결과를 나타내었다. Space truss is a rational system which forming large span in spatial structure and the steel tube is used well as a structure member in truss system. This study includes coupon test and Stub-column compression test on the structural steel tube. The compression test of Stub-column was performed to characterize and quantify the material characteristic and strength of column. In this study, we also researched the matter of compatibility, in which we compared the experiment formula and the abstract formula by the application of the LSD standard formula, SSRC and ECCS multiple column curve.

      • KCI등재

        하부구조의 강성변화에 따른 대공간구조물의 지진거동

        김기철,강주원,고현,Kim, Gee-Cheol,Kang, Joo-Won,Ko, Hyun 한국공간구조학회 2010 한국공간구조학회지 Vol.10 No.3

        대공간구조물은 일반 라멘구조와는 다른 동적특성을 가지고 있으며, 이런 동적특성에 관해 많은 연구가 수행되고 있다. 그러나 대부분의 연구는 특정 형태의 대공간구조물에 대해 수행되었으며, 내진설계를 위해 직접적으로 이용 가능한 연구결과는 매우 제한적이다. 본 연구에서는 대공간구조물의 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 대공간구조물의 내진설계에 있어서 수직방향 응답에 대한 고려가 더욱 많이 요구된다. Large 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 large spatial structures and, directly, the usable results of studies are very limited for seismic design of large spatial structures with the lower structure. So, this study is conducted about the truss arch structure that the basic dynamic characteristics of large 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 large spatial structures.

      • KCI등재
      • 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

        돔형 스페이스 프레임 구조물의 하중모드에 따른 분기점 특성에 관한 연구

        손수덕,김승덕,이승재,김종식 한국공간구조학회 2011 한국공간구조학회지 Vol.11 No.1

        Space frame structures have the advantage of constructing a large space structures without column and it may be considered as a shell structure. Nevertheless, with the characteristics of thin and long term of spacing, the unstable problem of space structure could not be set up clearly, and there is a huge difference between theory and experiment. Therefore, in this work, the tangential stiffness matrix of space frame structures is studied to solve the instability problem, and the nonlinear incremental analysis of the structures considering rise-span ratio(μ) and the ratio of load(R_L) is performed for searching unstable points. Basing on the results of the example, global buckling can be happened by low rise-span ratio(μ), nodal buckling can be occurred by high rise-span ratio(μ). And in case of multi node space structure applying the ratio of load(R_L), the nodal buckling phenomenon occur at low the ratio of load(R_L), the global buckling occur at high the ratio of load(R_L). In case of the global buckling, the load of bifurcation is about from 50% to 70% of perfect one's snap-through load. 스페이스 프레임 구조물은 연속체 쉘 구조물의 원리를 이용하여 매우 넓은 공간을 효과적으로 덮을 수 있는 구조물이지만 뜀좌굴 및 분기좌굴 등과 같은 불안정거동은 돔형 구조물에서는 더욱 복잡하게 나타난다. 또한 붕괴메커니즘의 이론적 연구와 실험적 연구 결과들 사이에서도 많은 차이를 보인다. 본 논문에서는 미적 효과가 크며 단층의 대공간을 확보하기에 적합한 돔형 공간 구조물의 구조 불안정 특성을 접선강성방정식을 이용하여 비선형 증분해석을 수행하고, Rise-span(μ)비 및 하중모드(R_L)에 따른 임계점과 분기점의 특성을 돔형 공간구조물의 예제를 통해 고찰하였다. 여기서 불안정점은 증분해석과정을 통해서 예측할 수 있었으며, 예제에서 낮은 μ에서는 전체좌굴이, 높은 μ의 경우는 절점좌굴이 지배적이며, 낮은 R_L에서 절점좌굴이, 높은 R_L에서는 전체좌굴이 지배적이고, 전체좌굴이 나타나는 경우, 분기좌굴하중은 완전형상의 극한점좌굴하중의 약 50%에서 70%의 분포를 보였다.

      • KCI등재

        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.

      • KCI등재

        하부기둥에 따른 아치구조물의 고유주기 변화에 관한 실험적 연구

        강주원,석근영,이상훈,김기철,Kang, Joo-Won,Seok, Keun-Yung,Lee, Sang-Hoon,Kim, Gee-Cheol 한국공간구조학회 2009 한국공간구조학회지 Vol.9 No.2

        기존에 공간구조물의 동적거동에 관한 대부분의 연구는 수치해석적 방법을 이용하여 지붕구조의 동적거동 파악을 위주로 하고있다. 그러나 실제 공간구조물의 지붕구조는 기둥 또는 벽체와 같은 하부구조에 의해 지지되므로 지진발생시 상부구조의 동적거동은 하부구조에 따라서 많은 영향을 받는다. 본 연구에서 아치구조물에 대한 하부 기둥구조의 재질을 황동과 폴리카보네이트로 하고 각각의 단면 및 길이 변화와 상부 지붕구조의 추가질량에 따른 고유주기 변화특성을 파악하고자 한다. 기둥의 강성 및 추가질량의 변화에 대하여 고유주기의 변화율이 상대적으로 크게 나타났다. 즉 하부 기둥구조의 강성이 상부 지붕구조의 강성과 비교하여 매우 큰 경우에 기둥구조의 강성변화나 지붕구조의 질량변화에 따른 공간구조물의 고유진동수 변화가 거의 없다. The previous studies for dynamic behavior of spatial structure have been zoomed in on roof structure by numerical analytic method. But the roof structure of real spatial structures is supported by lower structure as column and wall. So, when earthquake is occurred, it is predicted that dynamic behavior of roof structure is affected by lower structure. Therefore, on this study, natural period characteristics of arch structures are analyzed according to section, length and the modulus of elasticity of brass column and polycarbonate column and additional mass of roof structure by the scale-down model of arch structure as the most simple structure of spatial structures. The changes of natural periods are generally alike. But, when Polycarbonate column is connected to roof structure, the change of natural period for change of section is relatively large. That means that change of section and section and length of column and additional mass of roof structure have less influence on change of stiffness because the modulus of elasticity of brass is relatively large.

      • 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.

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