This study investigated the behaviors of the gabled hyperbolic paraboloid shell structure subjected to differential settlement and the horizontal displacement due to the elongation of tie rod/beam on supports. Two types of shell structure with different roof slopes are used in study; conventional type which has perimeter beams around the shell panel, and simple type which removes the edge beams along the slab edge line. The effect of the removal of edge beam under vertical or horizontal displacement on supports, and the roof slope was compared using the finite element analysis.

본 연구에서는 쉘의 테두리를 보가 둘러싸고 있는 전통적인 형태와 모서리보를 제거한 형태의 모임지붕형 쌍곡포물선쉘구조의 유한요소해석결과비교를 통해 모서리보의 역할을 확인하고, 또한 지붕의 경사도의 영향을 분석하였다. 유한요소해석에 의하면 쉘면에 작용하는 하중은 쉘 대각선 방향의 아치작용을 통해 모퉁이의 지점에 직접 전달되므로 막이론에 비해 테두리보에는 부재력이 작게 작용하고 모퉁이의 지점 부분의 쉘에는 응력이 증가되는 것으로 나타났다. 모서리보를 제거하면 지점 부근의 쉘에 더욱 응력이 집중되고 경사진 모서리 부분의 처짐이 증가하는데 이와 같은 현상은 지붕의 경사도가 낮아짐에 따라 현저해지는 것으로 나타났다. 따라서, 모임지붕형 쌍곡포물선쉘 구조에서는 지점 부분의 쉘두께를 보다 증가할 필요가 있으며 경사도가 낮은 쌍곡포물선쉘 구조의 모서리보 제거는 주의가 필요한 것으로 나타났다.

본 논문에서는 유한요소해석법을 사용하여 역우산형 쌍곡포물선쉘구조물을 해석하고 그 결과를 기존의 막이론에 의한 설계식의 결과치와 비교하였다. 또한 지붕면의 경사도를 달리하며 경사도에 따른 처짐 및 테두리보와 내부경사리브에 작용하는 부재력, 쉘면에 작용하는 막응력의 변화를 살펴보았다. 해석결과 기존의 막응력에 의한 이론해는 테두리보 및 내부경사리브에 대한 부재력을 과대평가하는 반면 막응력에 대해서는 반대로 과소평가를 하고 있는 것으로 나타났다. 유한요소법에 의해 해석한 지붕의 처짐은 경사도가 낮아짐에 따라 급격하게 증가되는 것으로 나타났다.