골조 튜브구조

소개글

골조 튜브구조에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 골조 튜브 구조의 개념 및 특징

2. 골조튜브시스템의 장․단점

3. 횡 하중에 대한 골조튜브의 구조적 거동

4. 전단지연현상의 발생 과정

본문내용

의 중립축에 대하여 인장과 압축을 받는 기둥들의 일반적인 수직 캔틸레버의 거동일 것이다.
그림 횡하중에 의한 골조튜브의 기둥응력의 분포 - (a)골조튜브평면 (b)플랜지면 기둥들의 축응력 (c) 웨브면 기둥들의 축응력
여기에 추가적으로 횡하중에 평행한 프레임 AD와 BC는 면내 휨을 받으며 독립된 강성고조와 관련되어지는 쉬어래킹(Shear racking)작용이 발생되어진다.
따라서, 튜브구조의 주된 거동은 강성골조의 쉬어랙킹 작용으로 인한 스팬드럴 보이 유연성으로 인해 발생되어지는 전단지연현상에 의해 매우 복잡하게 된다. 전단지연현상이란 플랜지면과 웨브면에서 외곽부기둥의 응력이 증가함과 동시에 내부기둥들의 응력이 감소하는 현상으로 구조물의 횡강성을 감소시키며 바닥슬래브의 비틀림과 비 구조부재의 변형을 발생시키는 작용을 말한다.
골조튜브구조에 횡하중이 작용시 주된 저항력은 그림 4 (a)에서와 같이 A, B 기둥들은 인장력을 C, D기둥들은 압축력을 받도록 변형시키는 웨브골조면에서 출발되어지며, 웨브면과 플랜지면의 주된 상호작용은 외곽부기둥의 수직변위를 통하여 발생되어진다. 이러한 변위들은 플랜지면 기둥들에 축력을 발생시키는 스팬드럴 보의 수직 전단력과 대응된다. 다시말해서, 서로 수직으로 만나는 튜브골조는 모서리의 기둥들을 서로 공유하고 이들 기중에서의 수직방향 힘의 상호교류로 횡력에 평행한 프레임과 함께 수직한 프레임도 횡력에 저항하게 된다.
예를 들어 그림 5와 같이 기둥 C가 압축변형을 일으킨다면 인접한 기둥 C₁도 스팬드럴 보에 의해 연결되어 있기 때문에 역시 압축을 받을 것이다. 그러나 이 압축변형은 스팬드럴 보의 휨변형으로 인한 유연성으로 인해 그 값은 같지 않을 것이며 내부 기둥쪽으로의 인접한 기둥들의 압축변형량은 연결된 보의 강성에 따라 계속 줄어 들것이다.
그림 전단지연현상에 의한 플랜지면 골조의 축변형
그 결과 내부의 기둥들은 외곽부기둥에 비해 작은 변형과 응력을 받게 된다. 반면에, 순수한 튜브거동을 하려면 이론적으로 스팬드럴 보는 무한강성을 가져야 하며 이때 플랜지면 기
둥들의 압축변형량은 서로 같은 것이다.
구조물에 가해지는 외부모멘트는 건물의 중립축에 대하여 인장인 플랜지면과 압축인 플랜지면의 커플모멘트에 의하여 저항을 할 것이며 이때 기둥들에 발생되어지는 응력은 순수캔틸레버 튜브거동을 기준으로 할때 외곽부 기둥은 증가하며, 내부기둥들은 감소하는 결과를 낳는다.
그림 횡하중에 의한 응력분포
순수 켄틸레버튜브의 응력분포와 이상적인 골조튜브의 응력분포 그리고 골조튜브의 응력분포차이는 그림 6에 나타내었으며 이상적 튜브거동에 비해 비효율적으로 분포하는 기둥의 응력들은 모멘트 저항성능과 휨강성을 저하시키며 이는 전단지연현상에서 기인된다. 이러한 전단지연현상은 바닥 슬래브에 휨을 야기시키며 내부구조체와 비 구조부재의 변형을 초래하며 건물이 높이에 걸쳐 그 값이 증가한다. 따라서, 전단지연현상은 효율적인 튜브시스템의 설계에 있어 매우 중요한 부분을 차지한다.
전단지연현상의 발생 과정
그림 전단지연현상의 발생과정

키워드

골조 튜브 구조의 개념 및 특징,   골조튜브시스템의 장․단점,   전단지연현상의 발생 과정,   횡 하중에 대한 골조튜브의 구조적 거동