내력기반구조설계
연구목표 및 구성
현재는 전통 목조건축 유지관리의 중요성에 대한 인식이 여전히 지속되고 있고 전통건축의 현대화에 대한 관심이 점점 확산되고 있는 상황에 있기 때문에 전통 목조건축 구조시스템과 접합부 등을 해석적으로 정확하게 분석할 수 있도록 하여 구조부재와 접합부의 저항내력 특성이 잘 반영된 구조설계법이 제시되어야 할 필요성이 어느 때보다 절실하게 느껴지는 시점.
연구의 중요성과 범위
내력기반 접합부 유형개발
부재/하중변화 고려 접합부 내력 분석
내력 우수 접합부 유형개발
신한옥 적용 접합부 유형개발
접합부 구조설계법 개발
부재/하중변화 고려 접합부 내력 분석
내력 우수 접합부 유형개발
신한옥 적용 접합부 유형개발
한옥 구조체 구조특성 분석 및 접합부 강성모델
주먹장 접합부 유한요소 해석
- 접합부 단면의 응력분포
- 강성모델 설계에 필요한 변수 산출
주먹장 접합부 강성모델 설계
- 스프링모델 적용 강성모델 설계
주먹장 접합부 적용 목구조체의 구조성능 확인
- 주먹장 접합부 적용구조 지진동 응답특성
유형화된접합부 해석/실험
- 유형화된 접합부 내력실험 중 기둥-창방 접합부
하중 및 재료성능 DB
하중 및 재료성능 DB
수직, 바람하중 문서기반 DB
목재 성능 문서기반 DB
기술동향
국외에서는 목조건축이 국내보다는 활성화되어 있으나, 목조부재의 접합부는 철물에 의한 접합부가 대부분이며, 한옥의 고유한 맞춤과는 상당한 차이를 보이고 있다. 따라서, 기존 국외 기술로는 한옥의 접합부를 모델링하고 해석하는데 바로 적용할 수 없다.
연구내용
내력기반 접합부유형과 구조설계법개발
|
|
|
|
연구성과
4차년도 연구진행 성과 - 등록특허
 |
 |
 |
|
|
|
접합부 유형개발
전통접합부
기둥을 매개체로 도리-기둥-도리 연결
Type2
기둥 상부에 사파수를 만들지 않는 접합부
Type1
보 목을 제거한 거위목 접합
Type3
거위목접합부 전단파괴면적 확보
구조해석결과
- 각 유형별 부재치수 210mm 구조해석용 실험모델 해석결과 전통방식에 비해 월등한 성능
전통접합부
Type1
Type2
Type3
연결철물 개발
기둥에 내삽되는 구조
기둥 하부에 임의 규격의 구멍을 내고 삽입되는 형태
기둥 내주면을 파고드는 발톱부
기둥에 삽입될 시에는 내주면을 따라 부드럽게 접혀 들어가지만 기둥이 들릴 시에는 예리한 끝단이 기둥 내주면을 파고들어 지옥장부 구성
임의의 볼트로 체결
하단의 나사산 혹은 너트를 체결하여 임의 규격의 볼트와 결속 될 수 있도록 하고 볼트가 충분히 올라올 수 있는 홈을 미리 파두어 현장에서 볼트 높이의 불확실성 에 대응
초석과의 연결
초석에 구멍을 뚫어 앵커볼트를 결합하거나 초석을 관통하는 전산볼트를 기초 시공시에 마련하여 체결할 수 있음
성과물 활용계획
신한옥의 구조검토결과는 신한옥의 안전성에 대한 근거자료로 활용한다. 그리고 이를 통해 안전성이 확보된 신한옥의 보급에 기여한다. 신한옥 구조부재설계 자동화 S/W는 신한옥 구조검토 업무효율을 상당부분 향상시킬 수 있다. 장기적으로는 현재 상용화되어 실무에서 사용 중인 구조해석 S/W와 연계하여 실무사용성을 극대화 시킬 수 있다. 신한옥의 구조설계분야는 국내의 구조설계사무소와 연계하여 표준 구조설계도서집을 마련하여 보급함으로써 새로운 유형의 신한옥 개발에 활용할 수 있으며 안전성을 확보하는 중요한 근거로 활용될 수 있다.
연구결과 기대효과
기술적측면
한옥의 골조 모델링 및 접합부 모델링 기법을 개발하고 이를 바탕으로 구조적 거동특성을 파악하여 구조 안전성을 평가할 수 있다.
신한옥에 대한 연구결과를 활용하여 전통목조건축의 구조모델링 및 구조안전성을 평가하는데 기여한다.
신한옥 골조의 구조성능 실험결과는 신한옥의 구조 안전성을 확보하는 중요한 근거로 활용될 수 있다.
경제적측면
신한옥 구조재의 경제적인 설계를 통하여 불필요한 목재 소비를 줄이고 이를 통해 녹색성장에 기여한다.
신한옥의 보급을 통해 목조산업을 활성화시키고 새로운 시장을 형성한다.
사회적측면
신한옥의 구조안전성을 확보하고 이에 대한 근거자료를 마련함으로써 신한옥에 대한 보급 기반을 마련한다.
신한옥을 일반인들에게 널리 보급하여 신한옥을 새로운 문화트랜드로 성장시킨다.
개발된 신한옥은 국내뿐만 아니라 국외에도 보급함으로써 전통문화수출에 기여한다.