온도가 올라가면 대부분의 물질은 늘어납니다. 물은 예외적으로 특이한 경우인데 온도가 영하로 내려가면 물은 동결하면서 부피가 9% 정도 팽창합니다. 물을 제외하면 대부분의 물질은 온도가 올라가면서 팽창합니다. 이렇게 재료가 팽창하면 구조물에 어떤 영향을 미치게 될까요? ▶ 열팽창계수와 온도하중 ▶ 축방향력과 변형, 푸아송비 열팽창다음과 같은 정정구조물이 있을 때 온도가 ΔT만큼 상승한다면 어떻게 될까요? 이 부재의 한 쪽은 자유단으로 고정되어 있지 않기 때문에 길이가 δ 만큼 팽창하게 됩니다. 길이만 팽창할 뿐 문제를 야기하지는 않습니다. 이때 얼마나 늘어나게 될까요? 늘어난 길이는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.  열팽창계수는 어떤 재료의 온도가 1℃ 변했을 때 단위길이 당 길이가 얼마나 변했는지 나타..

건축구조/힘과 응력 2024. 7. 10. 18:04

모든 재료에 힘이 작용하면 축방향력이나 휨응력, 단면응력으로 나타납니다.  재료의 축방향으로 힘이 작용하면 다음과 같은 응력이 발생하다고 했습니다.  ■ 축방향력과 변형, 푸아송비  이렇게 길이 방향으로 힘 P가 작용하면 응력-변형도 곡선은 다음과 같이 나타납니다. 일단 탄성 구간에서만 살펴본다면 재료에 가해진 힘은 다음과 같은 관계를 나타냅니다.  응력의 개념에서 살펴본 것처럼 응력은 위의 두 식으로 나타낼 수 있기 때문에 두 식으로부터 다음과 같은 관계를 유도할 수 있습니다. ■ 응력이란?▶ 응력-변형도 곡선이란?■ 강도와 강성(탄성계수), 취성과 연성  즉 어떤 재료에 힘이 P만큼 작용했을 때 그 재료가 늘어난 양은 위의 식으로 계산할 수 있습니다. 이 식은 축방향력이 작용할 때 그 재료가 늘어나는..

건축구조/힘과 응력 2024. 7. 9. 21:39

막구조(Membrane structure)라고 하면 가장 먼저 떠오르는 것이, 캠핑가서 설치하는 텐트나, 운동회 때 볼 수 있는 천막이 아닐까 싶습니다. 막구조는 케이블구조와 같이 인장구조물에 속합니다. ▶ [구조디자인] - 구조시스템의 분류 ▶ 케이블 구조의 역학 막구조의 특성 막구조는 얇은 천 같은 막 재료에 인장응력만 발생하게끔 만들어진 구조물입니다. 케이블인 선적인 부재에 인장력이 발생하는 것이라면, 막구조는 천막같은 막재료에 인장력이 발생하는 구조입니다. 그러니까 케이블구조가 면의 형태로 확장된 것이 막구조라고 할 수 있습니다. 막구조는 얇은 막을 팽팽하게 당기는 방식으로 지탱하기 때문에 순수한 막구조라고 한다면 두 개의 곡률반경이 필요합니다. 위 사진에서 볼 수 있는 것처럼 중력을 받아 아래로..

건축구조/구조디자인 2023. 6. 15. 15:01

아치의 종류에 대해 살펴보겠습니다. 코벨 아치(Corbel arch) 조적 벽체에는 개구부를 만들기가 쉽지 않습니다. 지금은 보통 개구부 위에 기다란 인방(Lintel)을 걸쳐서 문제를 해결합니다. 이 인방은 일종의 보라고 생각할 수 있습니다. 인방 재료는 전부터 나무를 써왔고, 지금은 철근을 넣은 콘크리트나 플라스틱재료를 사용합니다. 만일 인방을 쓰지 않고 개구부를 내려면 어떻게 해야 할까요? 가장 쉽게 생각할 수 있는 방법은 벽돌을 조금씩 내미는 것일 겁니다. 내민 길이가 벽돌 길이의 절반을 넘지 않으면 벽돌은 무너지지 않고 버틸 수 있을 것입니다. 이렇게 벽돌 길이의 절반정도씩 내밀면서 위로 쌓아가면 윗쪽이 맞물리게 됩니다. 이렇게 삼각형 형상으로 개구부를 쌓아 올린 것을 코벨 아치(Corbel a..

건축구조/구조디자인 2023. 6. 14. 17:20

고딕건축의 구조적 특징은 리브 볼트, 첨두 아치, 플라잉 버트레스, 첨탑 등을 들 수 있습니다. ▶ 고딕 - 플라잉 버트레스, 부축벽, 첨탑 ▶ 고딕 - 리브 볼트와 첨두 아치 그중에서 고딕은 상부 볼트(Vault)의 하중을 줄이기 위해 리브 볼트로 발전해갔습니다. 리브 볼트는 네이브 천장의 하중을 줄이기 위해 볼트가 교차하는 대각선 부분을 두꺼운 부재(Rib)로 만들고 이 리브를 따라 힘이 피어로 전달되도록 유도했습니다. 천장의 나머지 면은 가벼운 재료로 채워 무게를 줄일 수 있습니다. 리브 볼트(Rib vault) 고딕의 리브 볼트는 4분볼트(Quadripartite vault), 6분 볼트(Sexpartite vault) 등으로 발전했습니다 천장의 리브를 바닥의 직사각형에 투영했을 때 리브에 의해 ..

건축구조/구조디자인 2023. 6. 1. 09:54

트러스는 단위 부재를 이용하여 삼각형을 어떻게 구성하는가에 따라 형태가 달라집니다. 여기서는 트러스의 대표적인 형태인 프랫 트러스와 하우 트러스를 살펴보겠습니다. 트러스의 종류 우선 트러스 부재에 대한 기본적은 설명을 다음 블로그를 참고하시기 바랍니다. ■ 트러스구조 트러스의 장점은 크기가 작은 막대 모양의 부재를 삼각형 형태로 엮어 규모가 큰 지붕을 만들 수 있는 점인데, 이 삼각형을 어떻게 구성하느냐에 따라 다양한 모양으로 만들 수 있습니다. 프랫 트러스(Pratt truss) 프랫 트러스(Pratt truss)는 경사재를 배치할 때 한 가운데에 위치한 수직재를 중심으로 역삼각형 모양의 배치한 트러스를 말합니다. 트러스는 각각의 부재에 축력, 즉 인장응력과 압축응력만 발생합니다. 프랫 트러스와 같이 ..

건축구조/구조디자인 2023. 5. 26. 10:25

어떤 구조방식을 선택할 것인지는 쉽지 않은 문제입니다. 구조방식별로 장단점이 있으니까요. 철근콘크리트구조는 날씨의 영향을 많이 받고, 강구조는 공사기간을 단축할 수 있지만 진동이 크다는 단점이 있습니다. 중소규모 건축물에서 철근콘크리트구조와 강구조를 비교하면 다음과 같습니다. RCS자중(구조물의 중량)무겁다가볍다강성높다진동이 있다경간(Span)6 ∼ 10m10 ∼ 20m공기길다짧다내화성내화성능이 있다내화피복이 필요하다내구성탄산화가 중요하다방청이 중요하다내풍성무거워서 흔들리기 어렵다가벼워서 흔들리기 쉽다지반침하의 영향균열이 발생한다적응디자인자유도가 높다어느 정도 제약이 있다해체소음/ 진동/ 분진 발생비교적 용이거주성차음성이 우수보통 공기강구조의 가장 큰 장점은 공사기간을 짧다는 점입니다. 따라서 모델하우스..

건축구조 2023. 5. 18. 18:48

단순보에 이어서 캔틸레버보는 지점에서 반력을 어떻게 계산하는지 살펴보겠습니다. ▶(이전글) 단순보와 구조역학 캔틸레버보의 구조역학 - 집중하중아파트에서 흔히 볼 수 있는 발코니같은 구조물은 구조체에서 불쑥 튀어나온 형상으로 되어 있습니다.  캔틸레버보는 외팔보라고도 하는데 한쪽은 아무 것도 걸리는 것 없이 자유로운 자유단이고, 다른 한쪽은 고정단으로 지지된 구조물을 말합니다. 이런 캔틸레버보는 단순보와 마찬가지로 정정구조물에 해당합니다. 아래 그림처럼 자유단 끝단에 집중하중 P가 작용한다고 가정해보겠습니다.  그러면 반대쪽인 고정단에서는 3가지 반력 - 수평반력, 수직반력, 모멘트 - 이 발생합니다. 이것을 그림으로 나타내면 다음과 같습니다. 이 반력을 풀어내려면 다음과 같은 힘의 평형식을 똑같이 이용..

건축구조/힘과 응력 2023. 1. 11. 16:40