The roof grid of single-layer space frame structure, for Energy Core of Incheon Airport Second Terminal, is very simple and aesthetic, but it is apt to buckle under external force because of mild curvature and complex shape. The object of this study is to estimate the stability of single-layer space frame structures for Energy Core of Incheon Airport Second Terminal with the analytical conditions of structural design. The results show that the buckling load of model(pin-pin, uniform load, rigid joint), that is, the most similar model to the analytical conditions of structural design. was 10.7kN/㎡.

This study investigated characteristics of buckling load and effective buckling length by member rigidity of dome-typed space frame which was sensitive to initial conditions. A critical point and a buckling load were computed by analyzing the eigenvalues and determinants of the tangential stiffness matrix. The hexagonal pyramid model and star dome were selected for the case study in order to examine the nodal buckling and member buckling in accordance with member rigidity. From the numerical results, an effective buckling length factor of adopted models was bigger than that of Euler buckling for the case of fixed boundary. These numerical models indicated that the influence of nodal buckling was greater than that of member buckling as member rigidity was higher. Besides, there was a tendency that the bifurcation appeared on the equilibrium path before limit point in the member buckling model.

주기성을 가진 하중하에서의 거동은 스템하중하에서의 거통과는 다른 거동을 보일 것이라 예상된다 본 연구에서는 기하학 적 형태에 따른 래티스 돔 구조물을 정현파 하중에서의 동적구조불안정 특성을 알아본다 대공간 구조시스템의 하나인 스페이 스 프레임 구조는 종횡의 부재가 3차원적으로 연결되어 입체적으로 외부 힘에 저항하는 구조로써 높은 강성을 갖는다， 또한 균 등한 응력 분담이 가능하도록 설계되는 스페이스 프레임 고유의 역학적 특성에 기인하여 경량화가 가능하다 스페이스 프레임 의 구조안정문제는 구조물의 여러 가지 조건에 따라 결정되고 매우 중요한 사항이다 따라서 기하학적 형태에 따라 Star Dome, Parallel Lamella Dome, 3-Way Grid Dome을 모델로 선택하여 라이즈-스팬(μ)비 및 형상불완전에 따른 불안정 거동 특성을 알 아본다， 전체적으로 래티스 돔 구조물은 비감쇠 보다 감쇠를 도입한 경우 통적 좌굴하중에 대한 효율이 높아짐을 알 수 있다.

대공간 구조시스템의 하나인 스페이스 프레임 구조는 종횡의 부재가 3차원적으로 연결되어 입체적으로 외부 힘에 저항하는 구조로써 높은 강성을 갖는다. 또한 균등한 응력 분담이 가능하도록 설계되는 스페이스 프레임 고유의 역학적 특성에 기인하여 경량화가 가능하다. 스페이스 프레임의 구조안정 문제는 구조물의 여러 가지 조건에 따라 결정되며 매우 중요하다. 본 연구에서는 기하학적 형태에 따른 래티스 돔의 동적구조불안정 특성을 알아보기 위해 2-자유 절점 구조물을 통해 스페이스 프레임의 붕괴 메터니즘을 파악하고, 기하학적 형태에 따라 Star Dome, Parallel Lamella Dome, 3-Way Grid Dome을 모델로 선택하여 동일레벨의 주기성이 없는 STEP 하중에 의한 동적외력 하에서의 라이즈-스팬(μ)비 및 형상불완전에 따른 불안정 거동 특성을 알아본다.

스페이스 프레임 구조물은 연속체 쉘 구조물의 원리를 이용하여 매우 넓은 공간을 효과적 으로 덮을 수 있는 구조물이지만 뜀좌굴 및 분기좌굴 등과 같은 불안정거동은 돔형 구조물에서는 더욱 복잡하게 나타난다. 또한 붕괴메커니즘의 이론적 연구와 실험적 연구결과들 사이에서도 많은 차이를 보인다. 본 논문에서는 미적 효과가 크며 단층의 대공간을 확보하기에 적합한 돔형 공간 구조물의 구조 불안정 특성을 접선강성방정식을 이용하여 비선형 증분해석을 수행하고, Rise-span(μ)비 및 하중모드(RL)에 따른 임계점과 분기점의 특성을 돔형 공간구조물의 예제를 통해 고찰하였다. 여기서 불안정점은 증분해석과정을 통해서 예측할 수 있었으며, 예제에서 낮은 μ에서는 전체좌굴이, 높은 μ의 경우는 절점좌굴이 지배적이며, 낮은 RL에서 정점좌굴이, 높은 RL에서는 전체좌굴이 지배적이고, 전체좌굴이 나타나는 경우, 분기좌굴하중은 완전형상의 극한점좌굴하중의 약 50%에서 70%의 분포를 보였다.

대공간 스페이스 프레임 구조물은 구조물의 목적 및 설계자의 의도와 함께 다양한 형상으로 구성될 수 있으며, 다양한 구조물 형식에 적용될 수 있다. 그러나 이러한 대공간 스페이스 프레임 구조물의 최적의 부재크기나 형상은 구조 엔지니어의 경험과 반복적인 해석 그리고 시행착오적인 방법 때문에 그 결정이 쉽지 않다. 따라서 본 논문에서는 설계자가 구조물의 최적 형상을 선택할 수 있는 방안을 제시하기 위해 먼저 타원형 및 볼트복합형과 같은 다양한 유형의 스페이스 프레임 구조물이 선정되며, 절점, 좌표 및 부재 생성을 위한 형상생성방법이 고려된다. 또한 스페이스 프레임 구조의 최적설계 절차에서 각 절점 좌표는 높이 변화나 링의 개수에 따라 변하게 되므로 최적설계 과정에서 절점파 부재의 자동생성기법이 적용된다. 다음으로 형상생성방법을 기반으로 한 형상생성모듈은 구조물의 최적화 단계에 앞서 설계자가 원하는 형상을 생성해주는 모듈이며, 최적화 단계에서는 해석 모듈과 최적화모듈이 연계된다. 마지막으로 예제 모델을 통해 형상생성방안 및 최적설계 방안의 효율성을 검토한다.

대공간구조에서 접합부의 신뢰도는 매우 중요하다. 접합부에 사용되는 고력볼트의 나사부 유효단면적은 축부단면적보다 작고 볼트 축부에 락핀용 구멍이 있기 때문에 볼트 나사부 또는 락핀용 구멍에 응력집중 현상이 발생하여 취성 파단이 발생할 우려가 높다. 특히 접합부는 직렬형 구조로 이루어져 있다. 따라서 접합부에서의 극한상황시 파괴유형은 필히 취성파괴를 피해야 하며 연성파손으로 유도해야 한다. 따라서 본 연구에서는 볼 조인트 접합부의 소성변형능력을 향상시키고 현장에서 발생할 수 있는 시공오차의 흡수가 가능하도록, 볼트의 나사부나 핀부의 취성파단 없이 소성변형능력 향상을 목표로 하였다. 에너지흡수형 볼트를 사용함으로써 소성변형능력이 향상된 스페이스 프레임의 접합상세를 제안하였다.

This paper describes three modules for development of the Space Frame Integrated Design System(SFIDS). The Control Module is implemented to control the developed system. The Model Generation Module based on PATRAN user interface enables users to generate a complicated finite element model for space frame structures. The Optimum Design Module base on a branch of combinatorial optimization techniques which can realize the optimization of a structure having a large number of members designs optimum members of a space frame after evaluating analysis results. The Control Module and the Model Generation Module Is implemented by PATRAN Command Language(PCL) while C++ language is used in the Optimum Design Module. The core of the system is PATRAN database, in which the Model Generation Module creates information of a finite element model. Then, PATRAN creates Input files needed for the analysis program from the information of the finite element model in the database, and in turn, imports output results of analysis program to the database. Finally, the Optimum Design Module processes member grouping of a space frame based on the output results, and performs optimal member selection of a space frame. This process is repeated until the desired optimum structural members are obtained.

This paper proposes structural analysis on the World Wide Web to form a part of the architectural design project. It purposes modeling space frames and a structural analysis program on the internet only by inputting basic data for forming a shape in the whole phase of space frame analysis. The analysis data is conducted by Oracle DBMS(DataBase Management System), GUI(Graphic User Internet) by Java Applet and connection with server and database by Java Servlet respectively. The result from modeling and analysis is provided as graphic and text file forms by web browsers. Programs can be executed irrespective of user's OS by using internet and highly-secured system is constructed taking advantage of Java. Of great efficiency is maintaining and recycling data as the whole is dealt by database from the beginning to the end of program.

본 연구의 목적은 볼접합부를 갖는 원형강관의 좌굴실험 결과를 토대로 하여 국내외 압축재 설계규준과 비교 평가함으로써 부재의 좌굴내력 및 좌굴길이 계수의 안전성과 합리성을 조사하는 것이다. 좌굴성능 평가를 위해 선정된 원형강관은 ∅48.6×2.8t와 ∅60.5×3.2t 및 ∅ 76.3×3.2t이다. 국내외 압축재 설계를 위해 우리나라의 하중저항계수 설계법(LRFD), 일본의 한계상태 설계법(LSD) 및 영국의 BS5950 규준을 적용하였다. 본 연구에서는 선행연구의 실험결과와 국내외 설계규준과의 좌굴성능을 비교 분석하였다. 그 결과를 요약해 보면 다음과 같다. 각 국의 압축재 설계규준에서 부재의 전체길이를 좌굴길이로 적용한 결과 실험에 의한 좌굴내력의 64%∽89% 정도로 나타났다. 따라서 안전을 위해 현재 설계 규준식에 준하여 부재설계를 수행하는 것이 바람직하다고 판단되었다. 실험결과 측정된 좌굴내력은 우리나라, 일본 및 영국의 압축재 설계규준에서 좌굴길이를 순수 원형강관만으로 고려한 좌굴내력 값에 비해 1.02배∽1.43배 높은 것으로 나타났다. 따라서 스페이스 프 레임 구조물 설계에 있어 개별부재 좌굴내력은 절점 간 길이가 아닌 순수 원형강관의 길이로 좌굴계수를 고려할 필요가 있을 것으로 보여진다.

This study investigated characteristics of buckling load and effective buckling length by member rigidity of dome-typed space frame which was sensitive to initial conditions. A critical point and a buckling load were computed by analyzing the eigenvalues and determinants of the tangential stiffness matrix. The hexagonal pyramid model and star dome were selected for the case study in order to examine the nodal buckling and member buckling in accordance with member rigidity.

As numbers of tunnel are increased, the necessity of temporary maintenance works of those tunnels is also increased. This study introduces new space truss frame system for the maintenace of tunnels. Proto-type model was analyzed and evaluated. The result shows that new system may contribute to save the maintenance cost and time.

본 연구는 터널의 유지, 보수, 보강에 필요한 가설공사용 스페이스 트러스 프레임 구조물을 소개한다. 기존 가설공사 시공방식과 장비들의 현황 및 문제점을 분석하고, 터널 설계의 핵심 구성요소를 파악함으로써, 제안된 새로운 가설 시공기술 시스템을 개발하는 과정을 순차적으로 설명한다. 그리고 개발된 가설 시스템을 발주처, 시공사, 터널 이용자 관점에서 사용성 및 경제성을 분석하고, 구조적인 안전성 검토와 최적단면 산정 평가를 상용 유한요소 해석프로그램인 ABAQUS 6.5로 구현하여 본 가설 시스템의 현장적용 기반을 구축한다.