Re:특수구조에 관한 책좀 알려주세요~~

[김태환]

제가 자료 정리용도로 쓰이는 까페에서
가지고 온건데여!!^^
특수구조에는 절판구조, 아치구조, 막구조, 셀구조등들이 있는데여
젤루 자료를 얻기 편한거는 막구조나 아치구조입니다
이들구조는 인터넷에서 자료를 얻기 편하구여!!
저두 특수구조에 대해서 자료를 얻으려구 도서관의 책들을 찾아
보았는데여 특수구조라구 해서 따로 묶은 책들은 없었습니다
대부분 건축구조라는 책들을 보면 뒷부분에 조금씩 다뤄진 내용뿐
여러책들을 보시면 중복되는내용 이지만여
각각의 개념들을 이해하 실순 있으실거에요^^

첫번째 http://www.daehocon.co.kr/12academyright.htm

두번째 http://www.cs.co.kr/cma/data/sabo/200007/05.htm

- 막구조 (Membrane) -

1. 개요

현대 산업사회는 다양한 형태와 목적을 갖는 건축물의 건설을 요구하고 있다. 막의 하중 전달기구의 특성을 이용하는 막구조는 그 특유의 조형성과 구조적 특성으로 인하여 이러한 목적에 대해서 성공적으로 그리고 계속적인 증가 추세로 그 사용의 범위가 날로 증가하고 있다. 이것은 막구조가 공간창조의 다양성, 재료사용의 경제성에 관한 구조물 본연의 오래된 문제점을 해결하는 새로운 방안을 제공하기 때문이다. 또한, 이 구조방식은 재료의 투광성 때문에 내부공간이 밝고 경량성, 시공성 등에서도 잇점이 있으며 전통적인 다른 구조 방식에 비교하여 동등의 안전성과 내구성을 인정받고 있다. 따라서 이 구조시스템은 대규모 스타디움, 실내경기장과 같은 대형 무주공간 구조물의 주요한 구조 방식으로 널리 사용되고 있으며 최근에는 대형공장, 박람회 관련시설 뿐 아니라 주택 등에 까지 그 적용례를 찾아 볼 수 있다. 또한 외국에서는 달 기지의 전진기지, 해저구조물, 극지방 탐사구조물, 해저터널, 압력댐, 수상활주로등으로의 응용연구가 활발히 진행되고 있다.

2. 막구조의 정의

연성의 막(membrane)을 사용하여 이것에 초기장력을 주고 외관의 강성을 늘림으로서 외부하중에 대하여 안정된 형태를 유지하는 구조물

3. 막구조물의 변천역사

2.1 전통적 천막
--> 경량성, 이동성 설치의 용이함 등은 유목민들의 생활양식에 부합되어 유목사회에 많 이 이용되었지만 환경의 변화에 대한 적응성도 뛰어나 사우디아라비아로부터 히말라야 산맥의 고원지대, 몽고의 초원으로부터 북극의 툰드라에 이르는 극단적인 기후조건을 갖는 넓은 지역 어디에서나 이러한 구조는 존재하였다.


(1) 재료의 발전
1) 초기 천막 : 송아지 가죽, 염소털, 자작나무 껍질, 격자로 겹친 잎 사용
2) 10,000년전 : 펠트나 울, 켄버스 같은 직물로 대체
3) 현재 : 알루미늄, 유리섬유, 지지대로 사용되는 철재와 복잡해진 합성 섬유


(2) 형태에 따른 발전
1) 원뿔형
① 가장 오래 되었음
② 북유럽, 북아시아, 북미 지역이 주사용지였다.
2) kibitka
① BC 2000년경 가장 많이 사용되었음
② 초기 지중해 지역에서 몽골에 걸쳐 발전
③ 천막의 대부분은 이 형태를 사용하거나 적용
3) black 천막
① kibitka만큼 오래된 형태이며 지금도 사용중이다.
② 공간도가 커서 공기가 잘 통하고 그늘을 만들어주어 건조한 기후에 적합
③ 아시아에서 발달되어 이란, 아프가니스탄, 후에는 북미까지 전달
④ 높은 외형과 급한 경사 형태 : 다설지역(눈이 쌓이지 않고, 불을 사용할 수 있어서)
⑤ 낮은 외형과 완만한 경사 : 건조지역(사막 바람에 견디기 위해)

2.2 케이블 그물 (Cable Net)
1) 1951년 North Carolnia의 J.S Dorton 체육관이 최초
2) 1957년 에로 사아리넨 대학의 Hockey Rink
3) 1958년 브뤼셀 세계 박람회 프랑스관
4) 1982년 독일의 Munich 아이스 스케이팅 링커

2.3 인장 막구조물 (Tensioned Fabric Structures)
1) 1955년 Frei Otto : 독일 카셀의 주정원 행사에서 최초 적용, 그가 만든 구조물은 25m
미만으로 한정 (막의 충분한 장력을 몰랐기 때문)
2) 1972년 Rudoph Gotbrod : 올림픽 스타디움
3) 1981년 사우디아라비아의 Jeddah의 Haj 공항지붕 : 210개의 콘형 차양으로 되어 있으며 가장크다.

2.4 케이블 돔
--> 케이블 돔위에 막재를 덮는 형식으로 기본원리는 수직의 압축 지주를 제외하고 케이블로 만들어
진 원형의 지붕들을 이용하는 것이다.
1) 최초 성공 : 88올림픽 체조 경기장(120m), 펜싱 경기장 (90m)
2) 미국 첫 케이블 돔 : 일리노이즈 주립 대학 Redbird 경기장 (Geiger에 의해 설계)
3) 1992년 The Georgia Dome : 세계 최대

2.5 변형 지붕
1) 몬트리올 스타디움 : 200 * 120m 넓이의 지붕으로 열고 닫도록 설계, 1976년 올림픽을 위해 하려
했으나 기술력 부족으로 1987년 폴리 우레탄 + PVC 코팅 Kevlar 직물로 완성

2.6 공기 구조
--> 고대로마인들이 동물가죽으로 만든 밀폐형의 주머니에 공기를 부어넣어 다리나 뗏목을 지지하는
것으로부터 오랜시간을 통하여 축척된 기술을 바탕으로 1783년 프랑스의 Montgolfier형제에
의하 여 종이와 아마포로 만들어져 공중에 띄어 지게 되었고 이는 공기막 구조의 초기단계이다.
1) 1917년 영국 윌리엄 랜처스터 : Frederic W Lanchester에 의해 야외 병원 용도로 고안, 실제로 세 워지지 않았음
2) 1946년 레이더 보호용 돔 : 세계 최초의 공기지지기구(월드 버드에 의해 제작.) 15m 반경의
Neoprene-coating 유리 섬유 사용
3) 1958년 Macbag 예술관 : 왈드 버드에 의해 제작. 압축시 고리로 지지되는 렌즈 모양의 공기주입식
4) 1970년 세계박람회 오오사카 에어돔 : 나쁜 토양 조건, 지진으로 인한 흔들림 해결을 위해(비닐 코 팅된 유리 섬유 사용)
5) 1972-75 테네사주의 Milligan 대학의 Steve Lacy Field House
: PTFE 코팅 유리 섬유 사용, 공기 주입식 막, 65m 대각선의 케이블 사용
6) 케이블 돔 출연으로 큰 공기 주입식 지붕 사용이 줄어듦

3. 막에 대한 간단한 이해

3.1 막의 성질
1) 2차원 저항구조이지만, 그 두께는 스팬과 비교하여 대단히 작으므로 식별할 만한 판응
력(휨과 전단)을 일으킬 수 없다
- 막의 두께를 h라 하면 단위폭당의 그의 휨 강성은 EI = E[1*h3/12)]로 계산된다.
따라서 충분히 작은 h에 대해서 휨 강성은 무시되게 마련이다. 그리고 EI에 비례하는
휨과 춤방향 전단은 없어져야 한다. 바꾸어 말하면 막은 2차원적 구조요소이지만 그의
"판작용"은 무시된다.
2) 압축에 대한 저항의 무시
- 막의 얇은 두께 때문에 대단히 작은 압축 응력을 받아도 반드시 좌굴을 한다.
3) 인장에 의하는 대단히 엷은 판재료이다.
- 이상적인 막은 모든 방향에서 인장에 의해서만 하중을 지탱할 수 있고 양질의 인장저
항을 갖는 재료에 의해서만 만들어질 수 있다. 그러한 재료는 금속판, 프리스트레스트
콘크리트, 보강 플라스틱 그리고 직물 (특히 나일론이나 파이버 글래스로 보강되어 만
들어지는 플라스틱 직물)을 포함한다.
4) 케이블의 2차원적 등가 구조이다.
- 하중을 인장만으로 지탱하기 위하여 막은 하중에 그의 형태를 적응시켜야 한다.
그러나 그의 2차원 거동 때문에 막은 케이블만큼 불안정하지 않다. 항상 하중의 연력
도면인 막의 형태는 케이블의 경우에서와 같이 하나의 하중상태라기보다 오히려 여러
가지 하중상태에 대해서 연력도가 되는 것이 가능하다.
5) 전단 작용을 일으킨다.
- 판이 보작용 이외에도 2차원적 성질에 따른 비틀림 작용을 일으키는 것과 마찬가지로
막도 그 2차원성에 따라 케이블 작용 이외에도 그 하중지탱능력을 증가시키는 "전단
작용"을 일으킨다.
6) 기하학적 비틀림
- 곡면막을 자르면 4개의 변은 평행이 아니고 공간적으로 경사져 있다. 이것은 하나의
변은 반대편의 변보다 큰 경사를 가지며, 이들 2변 사이에 경사의 차이가 나는데 이
두 변간의 경사차, 즉 경사진 방향에 대한 직각에서의 단위경사 변화를 만곡면의 기하
학적 비틀림이라 부른다. 이 때문에 막은 일반적으로 곡률이라 부르는 요소를 가진다.
7) 막의 보다 큰 고유한 안전성은 그의 기하학과 그것이 하중을 받아서 일으키는 응력의
종류에 의한다.
8) 막의 인장응력은 막의 두께에 걸쳐서 고르게 분포된다.

3.2 막거동
1) 막은 2개의 케이블이라 볼 수 있다.
- 아래의 그림처럼 곡면막에서 잘라낸 한 요소에 수직 방향으로 얍력의 하중을 작용시
켜보자. 그 요소의 처짐은 두 방향에 각기 곡률을 일으키므로, 막은 우선 두 케이블의
교차라고 생각할 수 있다. 각 케이블은 하중의 한 몫을 지탱하며, 막에 의하여 지탱되
는 전체 하중은 2개의 케이블로 지지된 하중의 합계이다. 이와 같이 막은 곡률이라 부
르는 형태의 기하학적 성질에 의하여 두 방향의 케이블 작용이 가능하다는 것을 알 수
있다.



< 막에 있어서의 케이블 작용 > < 막 평면내의 전단 발생 >

2) 막의 전단 작용
- 수직의 종이의 한 쪽 끝을 잡고 그 반대편 끝에 맞추어 수직으로 당기면, 얇은 한 조
각의 재료에 그러한 전단이 일어나는 것을 확인할 수 있다. 종이는 자체의 면내에 작
용하고 있는 하중을 접선 방향의 전단으로 지탱한다. 그러나 접선 방향의 전단에 따른
막의 하중 지탱 작용은 또한 본질적으로 그 형상의 또 다른 기하학적 성질과 관계된다.
3) 막의 형상과 초과 상향력
- 막이 힘을 받으면 인장만으로 하중이 지탱될 수 있는 곡률을 가진 형상으로 변화한다.
이런 변화로 인해 어떤 막요소의 변상에 있는 2쌍의 전단은 아래 그림과 같이 비틀림으
로 인해 생기는 두 개의 마주보는 전단 사이의 경사의 차로 인하여, 위로 향하는 수직
력의 초과가 일어난다. 이 초과가 자체 면내의 전단작용에 의한 하중지탱 능력을 막에
주고 있는 것이다.




--------------------- [원본 메세지] ---------------------
특수구조에 관해서 조사해야만 하는데..
아치라던지, 막구조, 케이블구조..
이런것들이요~도서관을 뒤져도
도무지 책 찾기가 쉽지 않네요~
좋은 사이트라던지 책 있으면
갈켜주세용~~~