Time-dependent axial shortening in the cores and columns of tall concrete buildings requires special attention to ensure proper behavior for strength of the structure and the nonstructural clement. The effects of column shortening, both elastic and inelastic, take on added significance and need special consideration in design and construction with increased height of structures. In this paper, the compensation method of column shortening are introduced. It could be conclued that the survey is a significant factor for the compensation of column shortening.
우리나라 목조 문화재 건축물은 재료특성상 화재위험에 항상 노출되어 있다. 특히 2005년 4월 4일 발생한 양양산불로 인해 낙산사의 주요 건축물과 동종 누각이 소실되었고 2008년 2월 10일 발생한 숭례문 화재로 인해 숭례문 목조구조물 대부분이 소실되었다. 목조 문화재 건축물 주요 구조재의 수종에 대한 데이터베이스는 현재 우리나라에 아직 갖춰져 있지 않고 있어 본 연구를 통해 세계문화유산으로 등재된 경주 양동마을의 목조 건축물에 대한 수종분석을 실시하였다. 그 결과 기둥과 보 부재 수종은 소나무 > 느티나무 > 상수리나무 순으로 구성되어 있고 도리 부재는 소나무 > 느티나무 > 전나무 순으로 구성되어진 것으로 나타났다. 따라서 소나무, 느티나무, 상수리나무, 전나무에 대해 열방출율, 총열방출량, 착화온도 등에 대한 분석을 실시하였다. 그 결과 각 수종에 따라 연소특성에 차이가 있음을 알 수 있었고 향후, 연소특성 데이터베이스를 통해 산불로 인한 화재성상 및 목조 화재성상 예측에 활용하고자 한다.
Time-dependent axial shortening in the cores and columns of tall concrete buildings requires special attention to ensure proper behavior for strength of the structure and the nonstructural element. The effects of column shortening, both elastic and inelastic, take on added significance and need special consideration in design and construction with increased height of structures. In this paper, the compensation method of column shortening are introduced. It could be concluded that the survey is a significant factor for the compensation of column shortening.
건축공학과를 졸업하고 구조설계 실무 분야로 진출하는 이의 비율이 3~5%라는 비공식 통계가 있다. 이 통계 숫자가 말하듯이 건축구조설계업은 건축공학과 졸업자가 택하는 소수의 직업군에 속한다. 재학시에는 콘크리트 구조, 강구조 및 여타 구조 과목을 해당 분야를 전공한 교수진으로부터 각각 배우지만 실무에서는 맡겨진 프로젝트에 의해 구조 형식이 결정되고 스스로의 노력과 회사 내 시스템을 통해 해결해야 하므로 구조 형식 전반에 걸친 프로패셔널(professional)이 되어야 한다. 콘크리트에 대한 전문지식도 학교에서는 콘크리트의 기본 사항, 수직 및 수평 부재의 단면 설계 연습 등을 통해 기본적인 단계의 지식을 습득한다. 그러나 실무에서는 구조 시스템, 콘크리트 프레임의 거동 및 수많은 부재의 단면 설계 등과 같이 포괄적인 지식이 주종을 이룬다.(중략)
최근에 문화콘텐츠에 대한 관심이 높아지면서 문화적 가치가 높은 고건축에 대한 3차원 복원이 활발하게 이루어지고 있으며 최근에는 새로운 IT기술과 장비를 활용하여 디지털 복원작업이 이루어지고 있다. 3D 스캐너를 이용한 3차원 복원방식은 외관에 관한 매우 정교한 데이터를 확보할 수 있지만 대용량의 데이터를 처리해야 하고 목가구에 대한 세부 정보의 부재로 인해 디지털 콘텐츠로 활용하는데 제약이 따른다. 우리나라의 전통 목조건축은 특성상 연결부재의 사용과 이들간의 결구방식이나 축조방법은 그 시대의 건축문화를 알아보는 중요한 자료이다. 따라서 본 연구에서는 목가구 방식에 의한 설계 도구를 개발하여 3차원 디지털복원은 물론, 기존의 방법에서 간과되었던 결구방식이나 축조방법에 대한 유용한 정보를 실시간으로 한 눈에 보여줄 수 있는 콘텐츠를 제작할 수 있는 새로운 방식의 3D 복원방법을 제안한다.
이 연구에서는 내화천장구조 재료의 고온 열특성을 파악하여, 건축물 화재시 천장구조에 대한 보다 정확한 화재성상예측을 위한 실험적 자료로 제시하고자 한다. 건축물의 화재성상 예측은 내화설계 시 반드시 필요하며, 화재성상예측을 위해서는 화재하중, 작용외력, 안전계수 및 설계용 정수의 합리적인 설정이 중요하다. 화재하중 및 작용외력 등은 건축물의 부재가 지니는 하중조건에 대한 화재시의 부재 안정성 예측에 관계되는 부분이며, 설계 시 필요한 데이터 중 내화천장구조 재료의 고온 열특성 값은 화재발생 구획의 화재온도가 주요 구조부재에 전달되는 정도를 예측할 수 있는 인자로 볼 수 있다. 따라서 내화천장구조 재료의 고온 열특성 값 설정은 화재발생 공간의 온도범위($20{\sim}1000^{\circ}C$)에 걸쳐 평가 및 분석되어야만 정확하고 신뢰성 있는 화재발생 예상 공간의 부재 온도 및 안전성 분석이 가능하다. 이에 국내 건축구조물에 사용되고 있는 대표적인 내화피복 재료인 방화석고보드, 텍스, 암면에 대해서 $20^{\circ}C{\sim}900^{\circ}C$까지의 열전도율을 측정하였다. 실험결과 방화석고보드와 텍스의 경우 약 0.15 W/m K까지 일정하게 증가하였다. 암면의 경우 약 $700^{\circ}C$까지는 방화석고보드나 텍스에 비해 열전도율이 낮게 나타났지만, $800^{\circ}C$ 지점부터 용융 및 탄화가 진행되면서 열전도율이 급격히 상승하는 것으로 나타났다.
교량은 사용년한이 증가함에 따라 노후화로 인해 역학적인 성질과 구조적인 성능이 저하되고, 이로 인해서 강진 시에 내진성능이 저하된다. 교각과 교량받침에 대한 노후화를 몇 가지 단계로 정량화하여 해석모델에 반영하였고, 노후화된 교각과 교량받침에 대하여 부재-수준의 지진취약도를 평가하였다. 교량 시스템의 파괴 메카니즘을 직렬시스템으로 가정하여, 부재-수준의 지진취약도 해석 결과로부터 시스템-수준의 지진취약도를 평가하는 방법을 제안하였다. 노후도에 취약한 부재인 교각과 교량받침에 대하여 5가지 정량적인 노후도(0, 5, 10, 25, 40%)를 가정하여 부재-수준의 지진취약도를 평가하였고, 이 결과로부터 시스템-수준의 지진취약도 평가를 수행하였다. 시스템-수준의 지진취약도는 교량받침 보다는 교각이 지배적인 영향을 줌을 알 수 있었다. 이는 보다 취약한 구조부재의 지진취약도가 전체 교량시스템의 지진취약도에 지배적인 영향을 주는 것을 의미한다.
목조 고건축물의 안전성 평가를 위해서는 먼저 부재의 성능평가가 선행되어야 한다. 지금까지의 목재 부재의 성능평가는 육안에 의한 경험적 방법에 의존하였다. 하지만 과학적이고 합리적인 비파괴 방법을 적용하여 구조부재의 성능을 평가할 수 있다면 구조물의 안전성 해석은 더욱 정확해지고 합리적이 될 것이다. 이를 위해 본 연구에서는 목조 고건축물의 여러 구조 부재 중 기둥에 대해 비파괴 평가법을 적용하여 구조부재의 성능 평가에 대한 가능성을 알아보았다. 이 결과를 이어지는 연구에서 구조물의 안전성 해석의 기초자료로 사용할 예정이다. 특별히 기둥의 노출 환경에 따른 열화의 진행정도를 비파괴 평가법으로 측정하였다. 그 결과 실제 육안에 의한 열화의 관찰과 유사한 결과를 나타내어 비파괴 방법의 적용 가능성을 보여주었다.
본 논문에서는 등가 단자유도를 이용하여 구조부재의 정적변위를 고려하는 해석기법을 제시하였다. 기존의 단자유도 비선형 동적 해석 알고리듬을 구조부재의 초기정적변위의 영향을 고려할 수 있도록 개선하였다. 가정된 폭발하중 지속시간과 부재의 고유주기 비에 따라 정적변위가 최대응답에 미치는 영향의 차이와 폭발하중의 방향과 초기변위의 방향에 따른 차이를 확인하였다. 이에 따라 기존의 응답 차트를 정적변위를 고려할 수 있도록 폭발하중의 형태에 따라 각각 제시하였다. 설계 예제를 정적변위가 고려된 응답 차트에 적용하여 부재의 최대 변위를 비교 및 분석하였다. 본 연구의 결과를 통해 초기 정적변위를 고려한 구조부재의 최대응답을 쉽게 산정할 수 있으며 본 연구에서 제시한 응답 차트는 플랜트 또는 군사시설물의 내폭 설계에 활용될 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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