• 한국전통조경학회지
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• 제39권3호
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• pp.56-64
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• 2021

정자는 전통 조경에서 중요한 경관적 장치이자 공간을 구성하는 대표적인 시설이다. 전통 조경공간에 대한 해석과 계승을 위해서는 전통 정자의 형상과 구조에 대한 연구도 동반되어야 한다. 하지만 전통 정자의 양식과 구조에 관한 연구는 찾아보기 어렵다. 이에 본 연구는 정자의 형상을 결정짓는데 가장 비중이 큰 지붕부를 대상으로 구조적 특성의 규명을 목적으로 하였다. 연구결과는 다음과 같다. 구조를 파악할 수 있는 15개의 한칸형 전통 사각정자를 대상으로 분석한 결과 한 칸 정자의 지붕부의 유형을 구분짓는 주요 부재는 보, 종도리, 동자임을 확인하였다. 지붕 부재의 유무에 따라 정자는 보, 보+종도리보+동자, 종도리, 동자 등 5가지 유형으로 분류되었다. 또한 지붕부의 형상 분류를 토대로 보에 작용하는 하중과 결구를 분석한 결과 한칸형 전통 사각정자에서 보가 수장과 하중의 균형을 이루는 역할을 하기 위한 것임을 확인하였다. 본 연구는 정자 지붕부의 형태와 부재의 역할과 기능에 대해 크기, 비율, 하중 등으로 면밀하게 해석을 시도하였다는 점에서 의의가 있다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제15권5호통권66호
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• pp.519-529
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• 2003

최근에 스틸하우스나 고층아파트 지붕에 경량형강 지붕트러스의 사용이 증가하는 추세이다. 그러나 현재 지붕트러스와 하부구조의 앵커 접합부의 설계는 거의 경험에 의존하는 실정이다. 본 논문에서는 냉간성형형강 지붕트러스 앵커 접합부의 구조적인 거동에 관한 실험적인 연구를 서술하였다. 트러스부재와 접합철물은 스크류로 접합하였으며, 하부구조의 구조재료에 따라 시공성 및 구조적인 성능이 우수한 단순한 형태의 접합철물을 사용하여 철근콘크리트구조인 경우 케미컬 앵커볼트 그리고 강구조인 경우는 용접 및 DX-Pin을 사용하여 하부구조와 연결하였다. 다양한 접합부 형태에 대한 인발실험을 수향하여 접합부의 강도 및 강성을 측정하였으며, 이를 AISI시방서(1996) AISC시방서(1989)규정에 근거한 설계강도와 비교하였다. 또한 스크류 연결부의 최대전단강도식을 제안하여 실험결과와 비교하였다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제10권1호
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• pp.85-93
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• 2010

공간구조의 지붕을 지지하는 기둥상단부에 탄소성기구를 설치하여 설계 하중을 초과하는 지진동이 가해졌을 때 이 기구의 탄소성 이력거동을 통하여 지진에너지가 흡수되는 효과를 검토한다. 이 효과로 지붕트러스로 전달되는 지진에너지가 저감되는 것을 입증하고 이러한 원리를 공간구조물의 제진설계에 활용할 수 있음을 입증한다. 트러스 형식의 지붕구조에 설계하중 이상의 외력이 가해지는 경우에는 구성부재의 좌굴파괴로 인한 건물전체의 취성붕괴가 예상되기 때문에 이러한 상황에서 구조안전성을 확보하는 설계법이 요망되며, 이 논문은 트러스 지붕에 전달되는 지진에너지를 감소시키는 설계방법을 제안하고 있다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제28권3호
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• pp.139-149
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• 2016

건물의 지붕 외장재는 강한 풍압 또는 태풍으로 인한 부압으로 지붕 외장재와 지붕 골조 간에 접합철물인 스크류가 인발되어 지붕외장재의 박리, 비산을 초래함으로써 인명, 재산적 피해가 발생함으로서 스크류 인발에 대한 대책이 요구되고 있다. 본 연구에서는 '인서트 너트'라는 철물을 지붕외장재가 설치되는 프레임에 체결하여 스크류의 관통 깊이를 증가시켜 인발 저항력을 높였으며 시험편 인장실험을 통한 단순 스크류 접합과 인서트 너트 접합의 인발 강도를 비교하였고 Solid Work를 이용한 모델링 해석을 통해 실제 사용되는 지붕외장재와 동일한 조건의 실험체를 제작하여 정적실험 및 가상의 풍하중을 이용한 동적실험을 통해 일반적인 스크류 접합 지붕외장재와 인서트 너트를 사용한 지붕외장재를 비교하였다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2011년도 정기 학술대회
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• pp.516-520
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• 2011

본 논문에서는 먼저 흥인지문에 대해 상시진동실험을 수행하고, 그 데이터를 분석하여 흥인지문의 고유진동수, 모드, 감쇠비의 특성을 분석하였다. 그 결과로부터 흥인지문의 병진모드를 파악하였고, 병진모드에서 측정한 여러 기둥의 모드 상대크기와 위상이 동일함을 확인하였다. 저차 병진모드에서 모든 기둥이 같은 방향으로 강성을 발휘하기 때문에 각층의 강성을 합한 등가의 층강성을 가지는 2자유도의 동적강체해석모델을 제시하였다. 이 해석모델은 선형 범위 내에서 거동한다는 것으로 가정하여 층강성을 산정하였다. 실제 흥인지문의 접합부에는 부재간의 이음과 맞춤에 의한 마찰력이 작용한다. 접합부를 누르는 무거운 지붕하중에 의해 이 마찰력은 증가하게 되고, 이로써 횡하중에 저항하게 된다. 이러한 접합부에 강한 횡하중이 작용하게 되면, 접합부의 이완 및 마찰력의 저하 등으로 인하여 횡강성의 저하가 급격히 일어나는 비선형 특성을 갖게 된다. 이러한 흥인지문의 비선형적인 특성을 파악하기 위해 흥인지문 해석모델에 쿨롱 마찰력을 도입하여 비선형적인 해석모델을 제시하였다.

• 헤리티지:역사와 과학
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• 제47권4호
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• pp.22-47
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• 2014

본 연구는 한중 고건축 내부 가구(架構) 중 소슬재의 위치와 도리와 보의 결합 형태를 분석하여 동아시아 목조구조 체계 원리를 이해하기 위한 기초적인 연구이다. 동아시아 국가인 한국과 중국의 고대 목조건축은 서까래와 도리, 그리고 보를 결합하여 건물의 윗부분을 구성하고 기둥과 결합하여 건물의 기본 골격을 형성하는 구조를 가지고 있어 목조 구조 체계의 원리가 크게 다르지 않다. 다만, 세부적인 기법상의 차이가 지역성과 시대성, 국가성을 띠고 있다. 중국건축 내부 가구 중 도리와 보의 결합 형태와 차수(叉手), 탁각(托脚)의 지지점 위치가 시대에 따라 차이점을 보이고, 역사적으로 다양한 왕조에 따라 세부 수법이 다른 것으로 보인다. 15세기 이후 건축에서는 차수와 탁각이 없어지는 현상을 보이며 특히, 탁각은 명대 관식건축에서는 완전히 없어졌으며 주된 이유는 도리와 보의 결합 방식의 차이가 크게 작용한 것으로 볼 수 있다. 15세기 이전에는 도리와 보가 서로 떨어져 결합되고 있었으나, 15세기 이후는 도리와 보가 서로 결합하고 보의 단면적이 비약적으로 커져 도리 좌굴을 방지하는 수법이 발달한 것으로 보인다. 탁각의 경우 당 오대 시기에는 탁각의 상부 위치를 봤을 때 도리와 직접적인 결합은 없으며, 도리의 좌굴을 방지하는 부재보다 내부 가구의 안전성을 유지하는 부재라고 볼 수 있다. 송대 이후 원대까지도 송 "영조법식"의 기록과 다른 건축물이 많은 것으로 보아 탁각의 적용 여부는 지역, 혹은 장인의 수법에 따라 다양하게 나타난 것으로 보인다. 원대 이전 우진각 지붕의 측면 도리 부근과 팔작 지붕 합각 아래 구조에서도 탁각이 있는 것 보아 종단면과 횡단면에서 모두 볼 수 있는 부재이며, 지지점의 위치를 보아 도리를 직접 지지하는 부재라기 보다 우진각 지붕의 측면 구조나 팔작 지붕의 측면 합각 구조의 안전성에 기여하는 부재로 보인다. 한국건축 중 고려시대에 반 'ㅅ'자형 소슬재(중국명: 탁각[托脚])가 유행하지 않은 이유는 도리의 좌굴을 방지하는 기법(도리 받침재)이 널리 유행하여 반 'ㅅ'자형 소슬재를 사용하지 않아도 도리가 안정적으로 유지하는 방법을 선호한 것으로 볼 수 있다. 이 시기의 도리는 도리+장혀+도리 받침재+보의 구성을 보여 도리가 직접 보와 결구되지 않는 특징이 있으며, 조선시대 이후 도리가 보의 단면적의 범위에 속해 도리가 좌굴 되는 현상을 방지한 것으로 보인다. 이는 15세기 이후 중국건축에서도 같은 모습을 보이며, 15세기 이후 도리 좌굴에 대한 세부 기법이 한중 양국의 지역성과 국가성을 뛰어 넘어 보편성을 가진 예라 생각된다. 조선중 후기 건축에서 지붕부의 하중을 줄여 주는 방법인 덧걸이 수법이나 덧서까래 사용은 도리에서 보로 전달되는 하중을 줄여주어 도리 좌굴을 감소시켜 주는 효과가 있으며, 이는 조선시대에 건물을 영조하는 장인들의 도리 좌굴을 방지하는 또 다른 기술이라 할 수 있다. 한중 고건축 도리와 보의 결합 구조와 소슬재의 연구는 고려시대 이전 건축을 복원, 설계하는 연구에 기초적인 연구를 제공할 수 있을 것으로 보인다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제23권1호
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• pp.69-76
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• 2023

A timber lattice roof, which has around 30m span, was constructed. In order to figure out the realistic buckling load level, the structural analysis of this roof structure was performed especially by stiffness of connection with various asymmetric snow load. Due to the characteristics of application of snow load, the load combinations of snow should be considered not only global area but also local part so that the critical buckling load could be observed as easy as possible. Geometrical imperfection was simulated to consider inaccurate shape of structure. And then nonlinear analysis were performed. Finally, this paper could investigate that the asymmetric snow load with the lower level stiffness of connection decreased the level of buckling load significantly.

• 한국공간구조학회:학술대회논문집
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• 한국공간구조학회 2008년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.37-42
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• 2008

구조물에서 케이블 부재는 압축이나 휨이 없이 인장력에 의해서 하중을 전달하는 시스템이다. 케이블 시스템은 대공간 구조의 지붕, 공기 지지구조, 프리스트레스 막구조, 케이블 네트워크 구조, 현수구조, 가이드 타워, 해양 프래트폼, 현수교 등의 구조물에 널리 사용되어 왔다. 케이블 부재는 부재 단부에 소켓, 스웨이징, 스프라이스 슬리브, 클립, 웨지, 루프 스프라이스 등에 의해서 하중을 전달 할 수 있다. 본 연구에서는 케이블 연결 소켓의 인장강도에 대한 실험을 수행하고자 한다. 실험결과에서 대부분의 시험체가 케이블이 파단하중에 도달하기 전에 소켓의 연결부에서 파단이 일어났다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제13권1호
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• pp.9-18
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• 2001

대스팬 철골구조물의 지붕구조로서 강관트러스가 많이 사용되고 있다. 강관트러스는 타 단면(H, L형강 등)에 비하여 구조역학적인 측면에서 유리하다고 할 수 있다. 그러나 지관의 압축력에 의하여 격점부에는 국부좌굴이 발생하고 이로 인하여 구조체 전체의 내력이 격점부의 지배를 받게 된다. 또한 강관 격점부에서의 내력 및 변형 성상은 거동이 복잡하여 정확한 거동을 예측하기 어려울뿐만 아니라 해석적으로 정밀해를 구하기 어렵다. 이 연구에서는 T형 격점부를 대상으로 지관과 주관의 직경비(d/D) 주관경과 두께비(D/T)에 관한 변수를 설정하여 일련의 실험을 진행하고 기초하여 단순한 링해석법을 이용하여 항복하중에 관한 실용해를 제안하였다. 또한 부가적으로 각국에서 제안된 항복하중에 관한 기존의 연구결과와도 비교, 검토하였다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.153-153
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• 2011

현대 건축은 기능적이고 합리적이었지만 획일적이었던 박스형 건축에서 탈피해 형태와 공간에 있어서 다양한 변화를 시도하고 있다. 특별한 건축물의 실현을 위해 각 나라의 기술력은 급속한 발전을 이루었고, 보다 더 독특한 건축물에 대한 관심은 비정형 건축물에 대한 관심의 증대로 이어지고 있다. 이러한 비정형 건축물에 적합한 구조로써 프리폼(Free-Form) 구조가 있다. 프리폼 구조로 입체골조(Double Layered Structure)를 많이 사용하였으나, 최근 유리로 되어 투명하고 기하학적 모양의 건축물을 추구함에 따라 평면골조(Single Layered Structure)가 증가하고 있는 추세이다. 평면골조는 축력 지배형과 모멘트 지배형으로 분류할 수 있고 프리폼 구조의 구성 요소 중 가장 취약하고 중요한 부분은 노드이다. 본 연구에서는 프리폼 구조 중 가장 큰 관심이 고조되고 있는 평면골조 모멘트 지배형의 노드에 대한 국내외 기술 분석을 통해 향후 연구 방향성을 제시하고자 한다. 입체골조는 하나의 노드에 여러개의 부재가 3차원으로 결합되어야 하기 때문에 다른 골조 시스템에 비해 노드부가 복잡하지만, 건축물의 외관을 유리로 하여 투명하게 하고 비틀리고 구부러진 구조물에 대한 건축적 요구가 많아짐에 따라 평면골조의 인기가 높아지고 있다. 이러한 시대의 흐름에 발맞추어 건물의 구조적, 기하학적 요구를 충족시키기 위해 다양한 노드 시스템이 개발 중이며, 가해지는 하중의 특성에 따라 축력 지배형과 모멘트 지배형으로 구분하여 노드의 양상을 분류할 수 있다. 축력 지배형의 대표적인 시스템은 다이아그리드(Diagrid)이다. 축력 지배형 프리폼 구조의 노드는 전체 구조물의 하중을 축력으로 받아 모두 전달해야 하기 때문에 크기가 크고 가새가 2~4개층에 걸쳐서 설치되기 때문에 중량이다. 모멘트 지배형 노드를 갖는 프리폼 구조의 형태는 대부분 지붕 구조로써 지붕 자체의 하중만을 견디도록 설계된다. 따라서 노드부와 노드에 붙는 부재들이 가볍기 때문에 사람이 들 수 있고 노드의 크기가 작아 시공성이 좋으며 대량 생산이 가능하다는 장점이 있다. 노드의 형태는 힘의 흐름과 쓰임에 따라 다양하다. 평면골조 모멘트 지배형의 노드는 접합방식에 따라 Splice node connection과 End-Face node connection 두 가지로 분류할 수 있다. Splice node connection은 각 부재의 종축으로 노드와 구조부재 사이에 이음재를 두어 연결하고, 연결 형태에 따라 전단력을 전달할 수 있는 1~2개의 접촉면이 생긴다. 전단응력을 받는 볼트로 이음재를 이어 조립하거나 용접으로 접합할 수 있다. 대표 노드로, SBP-1, SBP-2와 POLO-1 등이 있다. End-Face node connection은 각 연결된 부재의 단부와 노드 사이의 연결면은 종축방향의 수직이고, 인장응력을 받는 볼트를 사용하거나 용접에 의해 접합할 수 있다. 대표 노드로 SBP-4, WABI-1, MERO-1(Cylinder), MERO-2(Block), MERO-4(Double Dish) 등이 있다. 본 기술 현황 분석을 통해 현재 개발된 노드를 분류하고 가장 관심이 높은 Single Layer 모멘트 지배형 노드를 비교, 분석하였다. 최근 건물의 경향을 반영한 프리폼 구조를 실현하기 위해서 필수적인 노드의 개발은 국외에서 활발히 연구되고 있지만 그 기술이 개방되어 있지 않다. 국내에서는 동대문 디자인 플라자에 새로운 노드를 적용하고 고려대학교에서 모멘트 지배형 노드를 개발하는 등 발전 가능성을 보이고 있지만 국외 사례들에 비하면 아직 초기 단계라 할 수 있다. 따라서 현장 용접을 지양하고 공장 제작하여 현장에서 조립하며, 프로젝트 별로 상이한 노드를 사용하는 것이 아닌 다양한 요구를 효과적으로 수용하는 구조 효율성을 향상시킨 노드 상세의 개발이 이루어져야 할 것이다.