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          면진 트러스-아치 구조물의 지진거동 분석

          김기철 ( Gee Cheol Kim ),김광일 ( Kwang Ii Kim ),강주원 ( Joo Won Kang ) 한국공간구조학회 2008 한국공간구조학회지 Vol.8 No.2

          지진에 의한 구조물의 응답을 저감시키기 위하여 내진, 면진, 제진 등 다양한 장치가 사용되고 있으며 그 중에서 면진장치는 구조물로 전달되는 지진에너지를 최소화하기 위한 시스템으로 그 주된 목적은 구조물의 주기를 길게 만들어 지진파의 탁월주기를 벗어나게 하는 것이다. 본 연구에서는 대공간구조물의 기본적인 동적특성을 가지고 있으며 동시에 가장 간단한 구조이기도 한 아치에 납-고무면진장치와 마찰진자면진장치를 적용하여 지진거동을 분석하였다. 대공간구조물의 지진거동은 일반적인 골조구조물의 지진거동과 달리 수평지진에 의하여 수직방향으로 큰 지진응답이 나타나고 있다. 면진장치를 대공간 구조물에 적용할 경우에 수평지진하중에 의하여 수평방향 지진응답이 저감되는 것은 물론 면진장치의 수직강성으로 인하여 수직응답도 현저하게 저감되는 것을 알 수 있었다. The various systems as the seismic resistance systems are used to reduce the seismic response of structure. And the seismic isolation system among them is the system that reduces the seismic vibration to be transmitted from foundation to upper structure. The purpose of isolation system is to lengthen the period of structure and make its period shift from the dominant period of earthquake. In this study, the seismic behavior of arch structure with lead rubber bearing (LRB) and friction pendulum system (FPS) is analyzed. The arch structure is the simplest structure and has the basic dynamic characteristics among large spatial structures. Also, Large spatial structures have large vertical response by horizontal seismic vibration, unlike seismic behavior of normal rahmen structures. When horizontal seismic load is applied to the large spatial structure with isolation systems, the horizontal acceleration response of the large spatial structure is reduced and the vertical seismic response is remarkably reduced.

        • KCI등재

          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
        • KCI등재후보

          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.

        • 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.

        • KCI등재후보

          하부구조가 지붕구조의 지진응답에 미치는 영향에 관한 연구

          정찬우 ( Chan Woo Jung ),강주원 ( Joo Won Kang ) 한국공간구조학회 2007 한국공간구조학회지 Vol.7 No.2

          대공간구조물은 쉘, 스페이스프레임, 막등의 지붕구조와 이를 지지하는 RC조등의 지지구조로 이루어져 있다. 이에, 단순화를 위해서 지붕구조를 상부구조라 부르고, 지지구조를 하부구조라고 한다. 본 논문에서는 하부구조가 상부구조의 지진응답에 미치는 영향을 고찰함을 그 목적으로 하고 이를 위한 기초적인 연구를 수행하였다. 상부구조와 하부구조를 각각 고유의 진동특성을 가지고 있는 단자유도계로 보고 그 각각의 독립구조물이 연결되어 하나의 2질점계 구조물을 형성한다고 가정하였다. 상부구조물이 1질점계 단독으로 존재할 때의 지진응답과 2 질점계의 상부구조로서 존재할 경우의 지진응답을 비교함으로써 그 영향을 고찰할 수 있었다. 본 논문에서는, 상부구조와 하부구조의 질량비 및 주기비가 하부구조가 상부구조에 미치는 영향을 고려할 때 중요한 설계변수가 됨을 나타내었다. Large spatial structures consist of roof structure and its supporting structure. Authors simply call the supporting structure "lower parts" and roof structure "upper parts". To study the influence of an lower part on the seismic response of the upper part of a structure, as a first step, authors substitute the upper part and the lower part of the structure to a single degree of freedom system individually, and set up a new 2 DOF structural model connected by them. It is clarified that the mass ratio and the period ratio of an upper part to a lower part are important parameters to find the amplification or reduction of the seismic response of an upper part.

        • 제1분과: 비선형 및 최적화 : ADINA를 이용한 언더텐션 구조물 비선형해석

          박대하 ( Dae Ha Park ),이재홍 ( Jae Hong Lee ) 한국공간구조학회 2009 한국공간구조학회 춘계학술발표논문집 Vol.2009 No.-

          본 연구의 목적은 차량이 많은 도로의 상부에 녹지 및 휴식 공간을 확보하고, 각 공간간의 원활한 연결성 및 접근성을 높이기 위한 장 스팬 구조물을 비선형 해석을 하는 데 있다. 도심지의 장 스팬 구조물은 하부의 차량소통 뿐만 아니라 도심 미관 또한 고려 하여야 한다. 그 결과 부재의 크기를 결정할 때, 부재가 세장해 지는 결과를 가져오며 이는 구조물의 과다 처짐을 유발시킬 수 있다. 본 연구에서는 도시 공간의 미적요소와 구조물의 과다 처짐을 방지하기 위하여 구조물 하부에 언더텐션을 적용하였다. 언더텐션 시스템은 상부에서의 하중을 하부 케이블의 인장력을 이용하여 양 단부로 전달하는 시스템을 말한다. 3차원 모델의 구조해석에 앞서 본 연구에서는 양 단의 거리가 60m인 구조물에 10m간격으로 집중하중이 적용되는 2차원 모델을 바탕으로 하여 기하학적 비선형 구조해석을 수행하였다. 구조물의 해석은 비선형 해석을 수행 할 수 있는 상용 프로그램인 아디나(ADINA)를 사용하여 언더텐션의 효과를 처짐에 맞추어 비교 검토하였다. This study presents nonlinear analysis of under-tension structure using ADINA. Long span structures for pedestrian bridge should be considered for the aesthetic view and vehicle below them. As a result, when the size of structural members is determined, the slenderness ratio of members increases and the deflection occurs below the structures. This study applies under-tensioned system on lower part of the structure in order to reduce the deflection and the size of members. The under-tensioned system, using tensional force in cable, enables the load of upper parts to carry the end of beam. Dead and live loads are supposed to apply nodal load on the slab. The structural analysis is performed by ADINA, which is based on FEM, to compare between initial and deformed condition.

        • KCI등재

          논문 : 돔형 스페이스 프레임 구조물의 하중모드에 따른 분기점 특성에 관한 연구

          손수덕 ( Su Deok Shon ),김승덕 ( Seung Deong Kim ),이승재 ( Seung Jae Lee ),김종식 ( Jong Sik Kim ) 한국공간구조학회 2011 한국공간구조학회지 Vol.11 No.1

          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. 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.

        • KCI등재

          돔형 스페이스 프레임 구조물의 하중모드에 따른 분기점 특성에 관한 연구

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

          스페이스 프레임 구조물은 연속체 쉘 구조물의 원리를 이용하여 매우 넓은 공간을 효과적 으로 덮을 수 있는 구조물이지만 뜀좌굴 및 분기좌굴 등과 같은 불안정거동은 돔형 구조물에서는 더욱 복잡하게 나타난다. 또한 붕괴메커니즘의 이론적 연구와 실험적 연구결과들 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(RL)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 RL에서 정점좌굴이, 높은 RL에서는 전체좌굴이 지배적이고, 전체좌굴이 나타나는 경우, 분기좌굴하중은 완전형상의 극한점좌굴하중의 약 50%에서 70%의 분포를 보였다. 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(RL) 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(RL), the nodal buckling phenomenon occur at low the ratio of load(RL), the global buckling occur a1 high the ratio of load(RL). In case of the global buckling, the load of bifurcation is about from 50% to 70% of perfect one's snap-through load.

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