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학위논문 상세정보

長스팬 박공形 鐵骨造의 變斷面 部材를 利用한 最適設計에 관한 硏究 원문보기
A Study on the Optimum Design of Long Span Galble Steel Frame with Tapered Members

  • 저자

    金錫柱

  • 학위수여기관

    명지대학교

  • 학위구분

    국내석사

  • 학과

    建築工學

  • 지도교수

  • 발행년도

    2001

  • 총페이지

    x, 88 p.

  • 키워드

    장스팬 박공형 철골조 변단면;

  • 언어

    kor

  • 원문 URL

    http://www.riss.kr/link?id=T8949455&outLink=K  

  • 초록

    근래에 들어 체육관, 공장, 창고, 격납고 등 넓은 공간을 요구되어지고 있다. 시공기술의 발달과 아울러 건축재료의 질적 향상으로 장스팬의 철골 구조물이 넓은 공간의 요구를 만족시켜 가고 있는데 철골 구조물들을 설계할 때 주로 일정단면을 이용하였다. 건물이 커질수록 또 단일 부재가 커질수록 부재 내의 응력 차이가 크게 존재하게 된다. 설계의 기본은 최고로 불리한 조건으로 설계를 하므로 일정단면 부재의 대부분은 하중에 비해 상당히 큰 단면으로 설계되므로 재료의 낭비가 커진다. 이런 단점을 보완하기 위한 하나의 방법으로 응력의 변화에 따라 선형적으로 웨브의 높이를 변화시키는 변단면 부재를 이용하였다. 본 연구에서는 스팬이 58m인 박공형 철골조 구조물을 변단면 부재를 이용한 P.E.B.시스템을 적용하여 설계하였다. 아울러 평행현 트러스 지붕구조의 일정단면시스템으로 설계했을 때 하중조건과 구조물의 형상에 따른 물량 및 공사비를 비교 검토를 하여 변단면 부재를 이용한 시스템의 경제성을 증명하였다. 본 연구에서의 기본 설계규준은 AISC ASD으로 변단면 부재와 일정단면 부재를 설계하였다. 변단면 설계에서 동부제강에서 사용하는 'VP COMMAND' 프로그램을 이용하여 설계를 하였고, 일정단면 시스템의 경우와 MIDAS를 이용하여 설계하였다. 본 논문은 총 5장으로 다음과 같이 구성된다. 제 1장에서는 서론으로 연구의 배경 및 목적, 그리고 연구의 방법과 범위에 대해 기술하였다. 제 2장에서는 변단면 부재의 모델과 강성행렬을 이용한 해석기법을 설명하였다. 제 3장에서는 실제적인 변단면 부재를 ASIC 'ASD'의 규준으로 설계 하는 과정을 설명하였다. 제 4장에서는 기본 모델을 변단면 시스템과 일정단면 시스템을 이용하여 설계한 부재들을 근거로 물량 및 공사비를 비교분석을 하였다. 제 5장에서는 앞장에서 연구하는 과정에서 얻은 결론을 기술하였다. 본 연구에서 58m 장스팬 박공형 철골조 구조물을 변단면시스템을 이용한 설계방법과 평행현트러스 지붕구조를 이용한 일정단면시스템과 비교 분석을 통해 다음과 같은 결론은 얻었다. 1. 변단면 시스템으로 설계할 경우 기둥부재와 보부재 모두 휨응력에 의해 설계되어진다. 그로 인해 보부재가 기둥부재보다 물량의 변화가 많아짐을 알 수 있다. 2. 지붕 물매가 커질수록 변단면 기둥이 작아지므로 주골조의 경제성은 유리하지만 전체적인 물량을 검토해 보았을 때 지붕 물매가 1.0/10일 때 가장 경제적임을 알 수 있었고, 스팬이 58m 일 때 베이가 8m 정도가 효과적임을 알 수 있다. 3. 일정단면시스템의 전체적인 물량이 변단면시스템 전체적인 물량보다 대략 2배정도 많이 산출되므로 일정단면시스템의 Ton당 공사비가 90만원이고 변단면시스템의 P.E.B.시스템의 Ton당 공사비가 150만원이므로 총 공사비를 비교해 볼 때 변단면시스템이 15%정도 경제적임을 알 수 있다. 4. 변단면 시스템에서는 Purlin 과 Girt를 Z형강을 사용하므로 하중적용 방향이 부재의 강축에 작용하기 때문에 일정단면 시스템에서 C형강을 사용할 때보다 2차 부재의 물량이 적게 설계된다.


    The Gable steel frame wasted the materials as it was designed with long span. To reduce the waste of the materials, we used the design method with the tapered members. This study presents the optimal design of long span gable steel frame with tapered members considering P.E.B. system. And the total weight and the cost of the tapered member system were compared with those of prismatic member system in the gable steel frame. There are the design parameters that considered in this study. First, the slope of roof was changed with 1.0/10, 1.5/10, 2.0/10. The second, the bay was changed with 5m, 8m, 10m. We analyzed the tapered merriber system with the computer program-VP COMMAND and prismatic number system with midas. The results obtained from this research are as follows. 1. The flexural stress in beam and column member governs so the change of the amount of material in beam number has much influence than that of column member. 2. When span is 58m, it is shown that the economical slope of roof is 1.0/10 and the economical bay is 8m. 3. The ratio of the amount of material in prismatic system for tapered system has difference about 2.0 times. As construction cost in prismatic system for tapered system is about 1.5 times, tapered system considering P.E.B. system may be more economical than prismatic system.


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