There are a number of construction methods to build spatial structures such as erection method, Element method, Block method, Sliding method, Lift-up method and Push-up method. These methods are uneconomical and low accuracy, and require long construction duration because of a need of a scaffold or a tower crane to build spatial roof frame. In this study, the construction method to erect a truss structure was proposed as an economical and easy installation method. The proposed method has end hinges of keel truss and winches with horizontal cable. This method makes safe and accurate production and reduces construction duration because trusses are built on the floor or supporter. The goal of this study is to verify the validity of construction method by building scale model using the proposed method.

There can be diverse causes in the destruction of a large space structure by strong wind such as characteristics of construction materials and changes in internal and external wind pressure of the structure. To evaluate the wind pressure of roof against the large space structure, wind pressure experiment is performed. However, in this wind pressure experiment, peak internal pressure coefficient is set according to the opening of the roof in Korea wind code. In this article, it was tried to identify the change of internal pressure coefficient and the characteristics of wind pressure coefficient acting on the roof by two kinds of opening on the side of the structure with Hyperbolic Paraboloid Spatial Structures roof. When analyzing internal pressure coefficient according to roof shape, it was found that minimum (52%) and maximum (30%~80%) overestimation was made comparing to partial opening type proposed in the current wind load. It is judged that evaluation according to the opening rate of the structure should be made to evaluate the internal pressure coefficient according to load.

대공간 건축물의 특징 중 경량화 된 지붕 구조 및 재료의 사용으로 인해 지붕면의 손상이나 파괴 등의 피해가 많다. 대규모 경기장의 경우에는 지붕의 구조가 철골 트러스와 인장케이블을 기반으로 테프론이라는 막재료를 사용하여 구조체를 감싸거나 덮는 형태로 많이 설계가 되는데, 특히 이 막재료의 피해가 많으며 심각한 상황이다. 이러한 사례를 통해 대공간 건축물의 지붕에 대한 내풍설계 연구는 아직 미흡한 상태임을 알 수 있다. 본 논문은 쌍곡포물선 대공간구조물의 지붕의 형태에 대한 공기역학적인 특성을 알아보기 위하여 풍압실험과 유체해석을 실시하였다. 실험결과 바람이 불어오는 방향의 지붕 모서리에서 가장 큰 최소피크외압계수가 나타나지만 지붕의 길이방향으로 갈수록 최소피크풍압계수는 감소하고 있었다.

현재까지 스마트 면진시스템은 일본이냐 미국 같은 강진지역에서 개발되고 적용되어 왔다. 이렇게 강진지역에 있는 건축물을 지진하중으로부터 보호하기 위하여 개발된 스마트 면진시스템은 우리니라와 같은 중약진 지역에 있는 건축물에 그대로 적용되기에는 많은 한계점이 있다. 따라서 본 연구에서는 강진지역에 건설되는 건축물을 위한 스마트 면진시스템을 중약진 지역에 건설되는 건축물에 작용하였을 때 발생하는 문제점음 검토해보았다. 이를 위하여 예제구조물로 대공간 아치구조물을 선택하였고 스마트 면전시스템은 MR 감쇠기와 저감쇠 탄성베어링을 사용하여 구성하였다. 강진지역과 중약진 지역에서 발생하는 지진하중으로는 기존에 발생한 역사지진을 바탕으로 인공지진을 생성하였다. 수치해석결과 강진지역에 건설되는 대공간구조물을 위하여 개발된 스마트 면진시스템을 그대로 중약진 지역에 적용하면 면진효과가 상당히 줄어들므로 스마트 제어장지의 용량이 중약진 지역에 맞추어 주의 깊게 설계되어야 함을 알 수 있었다.

인터랙티브 미디어의 적용사례를 보면 공공공간의 경우 내 외부의 소규모 공간에 관객과 작품이 상호 작용할 수 있도록 도와주고 있으며, 일반건축물은 외벽이나 벽면에 LED 프로젝터 등을 설치하여 정보전달과 광고를 위해 광범위하게 사용되고 있는 것을 알 수 있다. 반면에 일반건축물과 공공공간의 인터랙티브 미디어의 적용과는 다르게, 대공간 구조물의 지붕에 인터랙티브 미디어를 적용한 연구에 관한 사례는 부족한 실정이다. 이 논문은 기존 일반건축물과 공공공간건물의 인터랙트 미디어를 적용한 사례를 11개의 대공간 구조물 사례 결과와 비교하여 콘텐츠, 디스플레이, 인터페이스, 기술장치 등 4 가지 항목으로 분석하였다. 대공간구조물은 (39%) 컨텐츠를 대부분 활용하여 인터랙티브 미디어를 전달하고 있으며, 차츰 놀이(27%), 광고(17%), 메시지(17%)의 순서로 다양하게 전달하는 것으로 분석되었다.

본 연구에서는 morphogenesis 기법의 L-system 모델을 사용하여 대공간 구조물의 형태 생성 방안을 제공하고자 한다. 이와 같은 L-system 모델은 일반적으로 식물의 성장 과정을 시각화하기 위해 적용되어 왔으나 본 연구는 이를 건축 분야에 적용하기 위한 프로세스가 제안된다. L-system 모텔은 크게 문자열 생성 단계와 문자열 분석 단계로 구성되어 있다. 문자열 생성 단계에서는 초기문자열로부터 최종 문자열을 생생하며, 문자열을 생성하기 위해서는 alphabet, axiom 및 rule에 대한 정의가 필요하다. 또한 문자열 해석 단계에서는 문자열의 의미 부여에 따라 다양하게 해석될 수 있다. 특히 다양한 적용 예제를 통해 대공간 구조물의 형태 생성 모델을 구현한다.

본 연구에서는 지진하중을 받는 대공간구조물의 동적응답을 저감시키기 위하여 스마트 면전시스템을 제안하였다. MR 감쇠기와 저감쇠 탄성베어링을 사용하여 스마트 면진시스템을 구성하였으며 최적설계된 LRB 면진시스템과 비교하여 진동 제어성능을 검토하였다. 스마트 면진시스템은 제어알고리즘에 따라서 제어성능이 크게 좌우된다. 본 연구에서는 스마트 면진시스템이 설치된 대공간 구조물을 효과적으로 제어하기 위하여 퍼지제어기를 사용하였다. 면전시스템이 적용된 대공간 구조물의 동적응답과 면진층 변위는 서로 상충관계가 있으므로 퍼지제어기를 최적화하기 위하여 두 응답을 목적함수로 하는 다목적 유전자알고리즘을 사용하여하였다. 수치해석결과 본 연구에서 제안한 스마트 면진시스템을 적용하면 최적설계된 LRB 시스템에 비하여 면진층 변위 및 대공간 구조물의 동적응답을 대폭 줄일 수 있는 것을 확인하였다.

대공간구조물은 일반 라멘구조와는 다른 동적특성을 가지고 있으며, 이런 동적특성에 관해 많은 연구가 수행되고 있다. 그러나 대부분의 연구는 특정 형태의 대공간구조물에 대해 수행되었으며, 내진설계를 위해 직접적으로 이용 가능한 연구결과는 매우 제한적이다. 본 연구에서는 대공간구조물의 기본적인 동적특성을 내재한 트러스-아치구조물을 대상으로 양단의 기둥의 길이가 다른 경우에 트러스-아치구조물의 지진응답변화를 분석하고자 한다. 양단 기둥 길이의 차이에 따라, 가속도 응답이 수평방향에 비해 수직방향에서 더 많은 영향을 받는다. 따라서 상부구조물을 지지하는 하부구조물의 강성이 다른 경우에 대공간구조물의 내진설계에 있어서 수직방향 응답에 대한 고려가 더욱 많이 요구된다.

지진에 의한 구조물의 응답을 저감시키기 위하여 다양한 면진장치가 사용되고 있으며 면진장치가 설치된 구조물은 고유주기가 길어져서 지진파의 탁월 주기를 벗어나게 된다. 대공간 구조물의 상부(지붕)구조인 트러스 아치는 하부구조인 기둥에 의하여 지지되는 경우가 있을 수 있다. 본 연구에서는 하부 기둥에 따른 면진 트러스 아치구조물의 거동을 분석하고자 한다. 면진장치를 대공간 구조물에 적용할 경우에 수평지진하중에 의하여 수평방향 지진응답이 저감되는 것은 물론 면진장치의 수직강성으로 인하여 수직응답도 현저하게 저감되는 것을 알 수 있었다. 하부의 기둥 강성이 큰 경우에 트러스 아치의 거동은 기둥 없이 트러스 아치가 지반에 직접 지지되는 트러스 아치의 거동과 유사하게 나타나고 있다. 또한 하부구조의 강성이 비교적 작은 대공간구조물에 면진장치를 적용할 경우에는 지진응답에 대한 우수한 제어 성능을 얻을 수 있을 것이다.

대공간 구조물은 힘의 흐름을 자연스럽게 하고, 휨모멘트의 영향을 가능한 저감 시켜 면내력만으로 외부하중에 저항하는 역학 개념을 기초로, 구조 시스템의 효율성을 극대화시키는 형태저항형 구조이다. 구조물의 경제성 분석은 그 프로젝트의 실행을 결정할 수 있는 중요한 요소이다. 대공간 건설에는 일반 건물에 비해 많은 기술적 고려가 요구된다. 프로젝트의 성공적인 수행을 위해 타당성 검토 단계에서 구조물의 전 생애의 필수적인 요소에 대한 분석이 요구된다. 본 논문에서는 기존 대공간 구조물의 사례를 조사하며, 이를 통해 자료를 수집하고 공사비를 분석하였다. 본 연구는 대공간 구조의 데이터 베이스 구축을 위한 기본적인 데이터 제공을 목적으로 한다.

본 논문은 광섬유 브래그 격자 센서를 이용한 대공간 구조물의 실시간 모니터링을 설명하였고, 외부 외력 작용시에 대공간 구조물의 요소인 막이나 케이블의 변형을 계측하는데 광섬유 브래그 격자 센서가 매우 적합하다는 점을 검증하고 있다. 이와 함께 대공간 구조물에 광섬유 브래그 격자 센서를 이용하여 변형을 모니터링하는 실험을 실시하였다. 장스팬의 대공간 구조물을 모니터링하기 위하여 많은 요소를 계측할 수 있는 장비가 필요하다. 실험의 결과로 광섬유 브래그 격자 센서는 외력 작용시에 정확한 계측을 보여주었다. 그러므로 대공간 구조물의 변형율을 계산할 수 있고 실시간 모니터링이 가능하다.

구조물의 경제성 분석은 그 프로젝트의 실행을 결정할 수 있는 중요한 요소이다. 본 논문에서는 대공간구조물의 경제성 분석을 위하여 기존에 건설된 대공간 구조물(제주 월드컵 경기장)의 건설비용을 분석하여 경제성 분석 모델의 구축을 위한 기초 자료를 제공하고자 하였다.

From the past, space structure have been widely used as sports arenas, religious facilities. And the demand and research for retractable structure is increasing recently. Therefore, we classify the retractable mechanism which is divided according to the retractable method of structures and survey the present condition of retractable structures built around the world.

Unconditional usage of multi-layered waterproofing membrane system is common in large scale spatial structures in the contemporary setting. This study aims to evaluate the limitation of multi-layered waterproofing membrane system applied to the roofing system of large scale spatial structure and examine thoroughly whether such systems are suitable for steel plate concrete or not.

In case of spatial structures with different ground condition or time lag occurred by earthquake velocity, multiple support excitation may be subjected to supports of a keel arch structure. In this study, the response of the keel arch structure under multiple support excitation are analyzed by means of the pseudo excitation method. Pseudo excitation method shows that the structural response is divided into two parts, ground displacement and structural dynamic response due to ground motion excitation. It is known that the seismic responses of spatial structure under multiple support excitation are different from those of spatial structure under unique simple excitation.

대부분의 대공간 구조물은 도시의 상징물인 동시에 구조물의 용도를 만족하여야 하므로 기초가 구조물의 지지, 형태유지 또는 전도방지, 부력저항 등의 다양한 역할을 갖도록 설계되었다. 이에 따라 여러 형태의 기초가 도입되었는데 본 연구에서는 이중 구조물 형태유지 및 전도방지를 위해 앵커력을 도입한 두가지 월드컵 운동장의 경우를 비교 검토하여 건설공정에서 점검된 앵커력의 변화를 검토하였다. 본 연구에서는 반구형지붕의 바깥방향으로 작용되는 수평력 제어를 위해 시공된 앵커(Case1)와 캔틸레버 지붕의 전도방지를 위한 앵커(Case2) 2가지 사례에 대한 앵커력의 도입과정과 최초 앵커력 도입에 따른 대공간 구조물의 장기거동에 대하여 알아보았다.