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질문과답변 답변
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* 내용 :	┌ │ 2008/06/12 박형석님이 쓰신 내용 ├ │ 학부생... │ 건물의 구조적 거동에 대한 이해도가 매우 높습니다. │ │ 몇 자의 글이지만 질문 내용이 │ 어지간한 구조 엔지니어보다 │ 구조물의 역학적 거동에 대해 │ 이해하는 정도가 더 깊지 않겠나 싶습니다. │ │ │ 아웃리거의 역할을 │ 횡력의 분배정도로 생각한다면 │ 대한히 합리적이고 훌륭한 질문입니다. │ │ 질문을 보면 아웃리거를 │ 코아를 대신할 수 있는 하나의 강성으로 │ 이해한 것 같습니다. │ │ 아웃리거는 단독으로는 일을 못하고 │ 코아의 보조수단으로 역할을 하는데, │ 아웃리거의 역할에 대해 │ 이해도를 높이는 것이 좋겠습니다. │ │ │ 참고로 사전에서 아웃리거를 찾아보면 │ [안정성 확보를 위해 카누·보트 등의 측면에 부착된 부재] │ 이렇게 나옵니다. │ 카누와 건물에서 구조적 거동이 동일합니다. │ │ │ 이해를 돕고자 │ 그림을 그려서 설명합니다. │ │ │ 그림 1)은 이상적인 아웃리거의 거동 입니다. │ │ == 1-1은 코아가 횡력에 저항하는 시스템입니다. │ . 코아의 변형과 BMD(벤딩 모멘트 다이아그램)을 나타냅니다. │ │ == 1-2는 아웃리거가 있을 때의 모아의 거동입니다. │ . 여기서 아웃리거는 코아 상부의 회전을 구속하고 있습니다. │ . 코아만 있을때는 최상층에 코아가 회전각을 가지지만 │ 아웃리거가 있으면 코아상부에 회전각이 없습니다. │ . 잘 보면 아웃리거는 코아의 보조 장치로 사용됩니다. │ . 아웃리거가 역할을 하기 위해서는 기둥이 꼭 필요합니다. │ . 그리고 하부 보(프레임)은 역할을 하지 않습니다. │ . 코아 아웃리거의 변형과 BMD(벤딩 모멘트 다이아 그램)을 같이 그렸습니다. │ . 코아의 BMD을 보면 최상층에 아웃리거의 모멘트와 같은 값이 역으로 생겼습니다. │ . 이 부분이 아웃리거의 핵심 역할입니다. │ │ │ 그림 2)은 실제 아웃리거의 거동과 변형 입니다. │ │ == 2-1은 이상적인 아웃리거가 있을때의 변형을 보여주고 있습니다. │ . 철골책에서 기둥의 좌굴길이를 구할때 회전구속+이동자유단을 보는 것 같습니다. │ . 구조적 거동은 회전구속 상태입니다. │ │ == 2-3은 자유단(회전자유+이동자유 = 켄티레버)의 변형을 나타내고 │ │ == 2-2는 실제 아웃리거가 있을때의 변형입니다. │ . 이상적인 아웃리거가있는 2-1과 자유단인 2-3의 중간 값입니다. │ . 최상부는 이동자유+회전일부구속 상태입니다. │ │ │ 그림 3)은 이상적인 아웃리거의 변형을 역학적으로 계산한 값입니다. │ . 외력(하중)은 최상층에 P가 있는 것으로 단순화 했습니다. │ │ == 3-1 켄티레버(Core Only) 일때의 변형량을 δ로 하였습니다. │ . δ = P * L^3 /(3EI) 가 되겠지요 │ │ == 3-2 이상적인 아웃리거가 최상층에 하나 있을 때 계산상 변위가 1/4로 줄었습니다. │ . δ' = [P * (L/2)^3 /(3EI)] * 2 가 됩니다 │ │ == 3-3 실제 아웃리거가 최상층에 하나 있을 때 δ와 δ/4 사이에 있습니다. │ . 이상적인 아웃리거와 달리 아웃리거 위치에 각변위가 있습니다. │ │ == 3-4 이상적인 아웃리거가 2/3위치에 하나 있을 때의 변위 1/9로 줄었습니다. │ . δ' = [P * (L/3)^3 /(3EI)] * 3 가 됩니다 │ . 아웃리거 위치는 이상적인 최적의 위치에 배치되었습니다. │ │ == 3-5 이상적인 아웃리거가 두개 있을 때 │ . δ' = [P * (L/4)^3 /(3EI)] * 4 가 됩니다 │ │ == 3-6 이상적인 아웃리거 두개를 최적위치에 배치했을 때 │ . 최적의 아웃리거 위치는 2/5와 4/5 위치입니다. │ . δ' = [P * (L/5)^3 /(3EI)] * 5 가 됩니다. │ . 원래의 변위 δ와 비교하면 1/25로 엄청나게 줄었습니다. │ . 이럴때는 변위보다 코어 전단벽의 전단내력이 문제가 됩니다. │ . 이상적인 아웃리거를 사용했을 때를 가정한 것으로 │ 실제 사용하면 위치와 변위는 차이가 있습니다. │ │ │ 그림 4)는 이상적인 아웃리거와 실제 아웃리거의 차이를 나타냅니다. │ . 실제 아리거의 성능은 아래 두가지에 좌우됩니다. │ . 첫째는 아웃리거의 회전강성(저항성능)에 따라 이상적 아웃리거와 차이가 있습니다. │ . 둘째는 아웃리거 끝에 있는 기둥의 축방향 강성에 따른 저감입니다. │ │ │ │ 상기 이외에 │ 오프셋 아웃리거라는 것이 있습니다. │ 힘 전달경로가 한가지 더 있는 시스템입니다. │ │ 보통 벨트 트러스라고 하는 것 들이 │ 실제 거동을 보면 오프셋 아웃리거에 더 가깝습니다. │ 개인적으로 참 좋아하는데 │ 다음에 기회있스면 설명 드리겠습니다. │ │ │ │ 나름 최선을 다해서 설명했습니다. │ 이런 복잡한 내용을 표현하는 것이 참 어렵다는 것을 │ 제대로 느꼈습니다. │ │ 짬내서 답변을 만드는데 2주는 걸렸습니다. │ 앞으로는 쉬운 것만 질문해주세요. ㅎㅎ │ │ │ ┌ │ │ 2008/05/14 학생님이 쓰신 내용 │ ├ │ │ 안녕하세요 초고층구조 시스템에 관하여 공부하고 있는 건축공학과 학부생입니다. │ │ 초고층구조에 관련하여 여러가지 시스템중에서 아웃리거에 관련하여 심층적인 공부를 하고 있던 중에 의문점이 있어서 문의를 드립니다. │ │ 아웃리거 시스템을 보면 전단벽에 작용하는 횡하중을 아웃리거를 통하여 외주로 횡력을 전달하는 것으로 알고 있습니다. │ │ 하지만 저의 생각으로는 강성이 외주에 비해 매우 큰 전단벽이 횡력을 대부분 전담하는 것이 아닐까 하는 생각이 듭니다. 아웃리거를 통하여 횡력을 외주로 전달을 하는 것은 이해가 되지만 그 영향이 미미하지 않을까 합니다. │ │ 그러면 아웃리거 시스템이 횡력에 유효하다는 것을 어떻게 수학적으로 증명을 할 수 있을지 궁금합니다. 아니면 마이다스 등의 의한 프로그램을 이용하여 모델링을 하여 이러한 것들을 증명할 수 있는지 궁금합니다. │ │ 그리고 기둥이나 보, 슬래브들 부재들의 치수나 단면을 결정할때 어떤 프로그램을 이용하시는지도 궁금합니다. 그리고 일반적으로 어떤 부재를 쓰는지 리스트를 작성하여 사용하시는지도 궁금합니다 │ │ 두서없이 써서 이해가 잘 되실지 모르겠습니다. ^^;; │ │ 그럼 수고하세요 (__) │ ┕ │ │ ┕
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