A Study on Dynamic Response Property of Latticed Domes according to Natural Frequency Ratio of Substructure

(1)

하부구조의 고유진동수비에 따른 래티스돔의 동적응답특성에 관한 연구

A Study on Dynamic Response Property of Latticed Domes according to Natural Frequency Ratio of Substructure

이 영 락*

Lee, Young-Rak

석 근 영**

Seok, Keun-Young

강 주 원***

Kang, Joo-Won

Abstract

This study analyze the dynamic response property of latticed domes according to natural frequency ratio of substructure.

Through eigenvalue analysis, it is was confirmed that the half-open angle 30° and 45° dominate vibration mode of the vertical direction and the half-open angle 60° and 90° dominate vibration mode of the horizontal direction. Through the dynamic response analysis, it is was confirmed that the first frequency about total structure largely appears about the vertical and the horizontal direction regardless of half-open angle.

Keywords : Latticed dome, Substructure, Natural frequency, Natural mode, Half-open angle, Displacement response ratio, Acceleration response ratio

Journal of Korean Association for Spatial Structures Vol. 16, No. 3 (통권 65호), pp.59~66, September, 2016

1. 서론

¹⁾

대공간 구조물은 사용상의 공공성으로 그 본연의 목적이외에 지진이나 태풍 등의 국가적 재해, 재난 시에 피난 및 방재거점으로서도 이용될 가능성이 높아 대공간구조물의 구조적 안전성의 확보가 더욱 중요한 요소로 작용하게 된다^1),2). 이로 인해, 지진 이나 태풍에 대하여 안전성 확보를 위한 다양한 연 구가 수행되고 있으며, 특히 지진의 영향에 대한 연 구는 대공간구조물 중에서 자중이 비교적 무거워 지진의 영향을 상대적으로 많이 받는 입체골조 (Space frame)구조에 대해 주로 수행되고 있다.

기존 연구에 따르면 공간구조물의 지진에 대한 동적거동은 일반 라멘구조와는 다르게 상하로 진동

* 학생회원, 영남대학교 건축학과 박사과정 Dept. of Architecture, Yeungnam University

** 정회원, 영남대학교 건축학부 겸임교수, 공학박사 School of Architecture, Yeungnam University

*** 교신저자, 영남대학교 건축학부 교수, 공학박사 School of Architecture, Yeungnam University Tel: 053-810-2429 Fax: 053-810-4625

E-mail: [email protected]

하기 쉬우며 공간구조물의 동적특성으로 인하여 수 평 지진동에 의해서 진동응답이 크게 발생하기도 한다. 또한, 고유주기가 서로 인접하게 있어서 고차 의 고유진동모드의 영향을 받기도 한다. 이들 연구 는 공간구조물의 상부 지붕구조에 대한 수치해석적 인 방법에 국한하여 연구된 것이 대부분이다. 그러 나 실제 공간구조물에는 지붕구조를 지지하는 하부 구조인 기둥 또는 벽체 등이 존재하게 되고, 지진발 생시 이 하부구조는 상부구조 동적거동에 영향을 준다는 것을 예측할 수 있다^3),4). 그러므로 공간구 조물의 동적특성을 분석하기 위해서는 실제 공간구 조물과 같이 하부구조의 영향을 고려해야 한다.

따라서 본 연구에서는 하부구조의 특성 변화에 따른 상부구조의 동적응답 특성 변화를 알아보고자 한다. 지붕구조는 실제 돔구조에 많이 이용되는 네 트워크 형상인 래티스돔으로 선정하였다. 일반적으 로 구조물의 동적특성을 정의하는 고유진동수를 변 수로 하여 지붕구조인 래티스돔구조와 하부구조간 의 고유진동수비에 따른 동적응답특성을 분석하고 자 한다.

(2)

(a) Ground plan of latticed dome

(b) Half-open angle 30° (c) Half-open angle 45°

(d) Half-open angle 60° (e) Half-open angle 90°

<Fig. 2> Analysis models

2. 해석모델의 개요

2.1 해석모델의 제원

해석모델은 <Fig. 1>과 같이 지붕구조의 반개각 을 30°, 45°, 60°, 90°로 설정하였고, 경간(L)은 100m 이며, 지붕구조로 사용된 돔 구조는 경제적이고 시 공하기가 수월하여 많은 해석과 설계가 이루어지고 있는 네트워크 형상인 래티스돔으로 선정하였다. 하 부구조는 높이(H)는 6m의 기둥으로 모델링 하였으 며, 형상 변수인 반개각에 따른 상부 래티스돔 구조 와 하부구조로 구분된 해석모델은 <Fig. 2>와 같다.

하부기둥에 의해 지지되는 상부 지붕구조와 일체화 시킨 해석모델을 통해 하부구조의 특성 변화에 따 른 지붕구조의 거동 양상을 알아볼 수 있을 것이다.

<Fig. 1> Shape parameters of dome structure

본 논문에서의 주요 변수인 고유진동수의 산정에 있어서, 상부 래티스돔 구조의 지점을 고정단으로 하여 1차 고유진동수를 산정하였고, 하부구조는 지 점을 고정단으로 하고 타단을 자유단으로 하여 1차 고유진동수를 산정하였다. 상부 래티스돔 구조의 고 유진동수를 기준으로 하여 하부구조의 고유진동수 를 증가시켜 상하부구조간의 1차 고유진동수비에 따른 동적응답특성을 분석하고자 하였다.

대공간구조물이 많이 건설된 일본의 예를 살펴보

면, 돔형 입체골조 구조의 1차 고유진동수가 대체적 으로 0.5Hz∼1.2Hz의 범위에 존재하며 이는 내진설 계의 설계가속도스펙트럼에서 탁월진동수(Predomi nant frequency)영역의 범위에 있음을 알 수 있다.

이에 해석모델의 상부 래티스돔 구조와 하부구조의 1차 고유진동수 산정은 국내와 일본의 장스팬 구조 물의 고유진동수를 비교하여 정리한 식을 참고하여 1차 고유진동수를 0.85Hz로 하였다⁵⁾.

해석모델의 부재는 원형강관으로 SM490에 ∅ -500×14를 기본적으로 사용하고, 하부구조의 브레 이스는 ∅-165.2×5를 사용하였다. 상부 래티스돔 구 조와 하부구조의 1차 고유진동수를 조절하기 위해

<Table 1>에서와 같이 탄성계수를 조절하였다. 구 조부재의 강성에 따른 동적 특성을 고려할 수 있으 나, 본 논문에서는 이러한 동적특성을 1차 고유진동 수로서 고려하여 이에 따른 동적응답특성을 분석하 고자 한다.

상부 지붕구조와 하부구조로 구분된 래티스돔의 제원은 <Table 1>과 같이 나타내었다. 앞서 선정한 기준이 되는 1차 고유진동수 0.85Hz를 상부 지붕구 조의 1차 고유진동수로 하고, 하부구조의 1차 고유 진동수는 배수로 증가시켜서 8.5Hz까지 10개의 해 석모델을 형성하였으며, 상부구조와 하부구조를 결

(3)

Latticed dome structures Substructures

Span (m)

Half- open angle (°)

Member Modulus of

elasticity(N/㎟) _Height (m)

Member Modulus of

elasticity(N/㎟) Meridian Brace Ring Meridian Brace Ring Column

&Girder Brace Column

&Girder Brace

100

30 Φ500

×14

Φ500

×14

Φ500

×14

2.0500E+

08

5.8950E+

06

2.0500E

+08 6 Φ500

×14

Φ165.2

×5

6.8240E+06 2.0500E+08 4.7045E+07 2.0500E+08 1.4242E+08 2.0500E+08 2.9865E+08 2.0500E+08 5.1377E+08 2.0500E+08 7.8285E+08 2.0500E+08 1.1146E+09 2.0500E+08 1.4997E+09 2.0500E+08 1.9374E+09 2.0500E+08 2.4277E+09 2.0500E+08

45 Φ500

×14

Φ500

×14

Φ500

×14

2.0500E+

08

3.6350E+

06

2.0500E

+08 6 Φ500

×14

Φ165.2

×5

60 Φ500

×14

Φ500

×14

Φ500

×14

2.0500E+

08

3.3600E+

06

2.0500E

+08 6 Φ500

×14

Φ165.2

×5

90 Φ500

×14

Φ500

×14

Φ500

×14

2.0500E+

08

5.6355E+

06

2.0500E

+08 6 Φ500

×14

Φ165.2

×5

<Table 1> Specification of dome structure

합하여 전체구조물에 대한 1차 고유진동수도 함께 나타내었다. 래티스돔 구조 각각에 대한 1차 고유진 동수는 <Table 2>와 같다.

2.2 해석모델의 동적해석 개요

해석모델의 동적해석은 MIDAS/Gen 795를 사용 하였고, 질량은 구조체의 자중만 고려하였다. 감쇠

비는 3%로 설정하여 선형탄성영역 안에서 시간이 력해석을 수행하였다. 상부 돔 구조, 하부구조, 전체 구조물에서 각각에 대한 1차 고유진동수를 공진진 동수로 한 정현파를 지진파로 가정하여 적용하였고, 해석모델별로 <Fig. 3>과 같은 정현파를 적용하였 다. <Fig. 3>은 대표적으로 1차 고유진동수가 0.85Hz일 때의 가속도응답 시간이력과 가속도응답

(4)

Frequency ratio of latticed dome versus

substructure

First natural frequency (Hz) Latticed

dome Substructure Total structure

30

1 : N 0.85 N 0.85 1 : 1 0.85 0.85 0.7554 1 : 2 0.85 1.70 0.8226 1 : 3 0.85 2.55 0.8320 1 : 4 0.85 3.40 0.8363 1 : 5 0.85 4.25 0.8391 1 : 6 0.85 5.10 0.8410 1 : 7 0.85 5.95 0.8426 1 : 8 0.85 6.80 0.8438 1 : 9 0.85 7.65 0.8448 1 : 10 0.85 8.50 0.8455

45

1 : N 0.85 N 0.85 1 : 1 0.85 0.85 0.8251 1 : 2 0.85 1.70 0.8324 1 : 3 0.85 2.55 0.8364 1 : 4 0.85 3.40 0.8394 1 : 5 0.85 4.25 0.8417 1 : 6 0.85 5.10 0.8434 1 : 7 0.85 5.95 0.8448 1 : 8 0.85 6.80 0.8458 1 : 9 0.85 7.65 0.8465 1 : 10 0.85 8.50 0.8471

60

1 : N 0.85 N 0.85 1 : 1 0.85 0.85 0.8173 1 : 2 0.85 1.70 0.8278 1 : 3 0.85 2.55 0.8341 1 : 4 0.85 3.40 0.8384 1 : 5 0.85 4.25 0.8412 1 : 6 0.85 5.10 0.8432 1 : 7 0.85 5.95 0.8447 1 : 8 0.85 6.80 0.8457 1 : 9 0.85 7.65 0.8465 1 : 10 0.85 8.50 0.8471

90

1 : N 0.85 N 0.85 1 : 1 0.85 0.85 0.8147 1 : 2 0.85 1.70 0.8295 1 : 3 0.85 2.55 0.8358 1 : 4 0.85 3.40 0.8394 1 : 5 0.85 4.25 0.8418 1 : 6 0.85 5.10 0.8435 1 : 7 0.85 5.95 0.8447 1 : 8 0.85 6.80 0.8457 1 : 9 0.85 7.65 0.8464 1 : 10 0.85 8.50 0.8470

N : Latticed dome without substructure

<Table 2> First natural frequency of analysis model

스펙트럼을 나타낸 것이며, 각 해석모델별로 <Table 2>에 작성되어 있는 1차 고유진동수를 해당되는 해 석모델에 적용되었다. 해석모델의 최대 변위 응답비 는 하부구조가 없는 상부 돔 구조의 최대 변위값에 대한 비로써 나타내었고, 최대 가속도 응답비는 가 진가속도인 1g에 대한 비를 의미한다.

<Fig. 3> Sinusoidal wave (frequency=0.85Hz)

3. 해석모델의 고유치 분석

3.1 해석모델의 고유모드형상

본 절에서는 하부구조의 1차 고유진동수를 변화 시켜서 그에 따른 래티스돔 구조의 고유모드형상에 대해 분석하였다.

<Fig. 4>는 해석모델이 가지는 고유모드형상을 분석하기 위해 상부 래티스돔 구조의 반개각에 따 른 고유모드형상을 1차에서 4차까지 나타내었다. 반 개각이 30°, 45°와 60°인 해석모델에서는 1차 모드 와 3차 모드는 역대칭모드가 나타났고, 2차 모드와 4차 모드는 대칭모드가 나타났다. 반개각이 90°인 해석모델에서는 1차 모드에서는 역대칭 모드와 2차 모드에서는 대칭모드가 나타났지만, 3차 모드와 4차 모드에서는 대칭 모드와 역대칭 모드로 모드 형상 이 역전되어 나타났다. 또한 상대적으로 작은 반개 각에서 역대칭모드에 따른 수직방향의 형상변화 폭 이 크게 나타나는 것을 알 수 있었고, 상대적으로 반개각이 큰 해석모델에서는 수평방향의 형상변화 가 크게 나타남을 알 수 있었다.

<Fig. 5>는 하부구조가 결합된 해석모델의 고유 모드 형상이다. 반개각이 30°와 45°인 해석모델에서 상부 래티스돔 구조와 하부구조의 고유진동수비가

(5)

1st mode(0.85Hz) 2nd mode(0.85Hz) 3rd mode(0.97Hz) 4th mode(1.02Hz) (a) Latticed dome in half-open angle 30°

1st mode(0.85Hz) 2nd mode(0.85Hz) 3rd mode(0.99Hz) 4th mode(1.00Hz) (b) Latticed dome in half-open angle 45°

1st mode(0.85Hz) 2nd mode(0.85Hz) 3rd mode(1.07Hz) 4th mode(1.12Hz) (c) Latticed dome in half-open angle 60°

1st mode(0.85Hz) 2nd mode(0.85Hz) 3rd mode(1.46Hz) 4th mode(1.46Hz) (d) Latticed dome in half-open angle 90°

<Fig. 4> Mode shape of latticed dome according to half-open angle (without substructure)

1st(0.7554Hz) 2nd(0.7799Hz) 3rd(0.7799Hz) 1st(0.8226Hz) 2nd(0.8226Hz) 3rd(0.9244Hz) (a) 1:1 analysis model (half-open angle 30°) (b) 1:2 analysis model (half-open angle 30°)

1st(0.8320Hz) 2nd(0.8320Hz) 3rd(0.9597Hz) 1st(0.8363Hz) 2nd(0.8363Hz) 3rd(0.9668Hz) (c) 1:3 analysis model (half-open angle 30°) (d) 1:4 analysis model (half-open angle 30°)

1st(0.8251Hz) 2nd(0.8251Hz) 3rd(0.9270Hz) 1st(0.8324Hz) 2nd(0.8324Hz) 3rd(0.9713Hz) (e) 1:1 analysis model (half-open angle 45°) (f) 1:2 analysis model (half-open angle 45°)

1st(0.8364Hz) 2nd(0.8364Hz) 3rd(0.9816Hz) 1st(0.8394Hz) 2nd(0.8394Hz) 3rd(0.9867Hz) (g) 1:3 analysis model (half-open angle 45°) (h) 1:4 analysis model (half-open angle 45°)

1st(0.8173Hz) 2nd(0.8173Hz) 3rd(1.0209Hz) 1st(0.8278Hz) 2nd(0.8278Hz) 3rd(1.0510Hz) (i) 1:1 analysis model (half-open angle 60°) (j) 1:2 analysis model (half-open angle 60°)

1st(0.8341Hz) 2nd(0.8341Hz) 3rd(1.0607Hz) 1st(0.8384Hz) 2nd(0.8384Hz) 3rd(1.0653Hz) (k) 1:3 analysis model (half-open angle 60°) (l) 1:4 analysis model (half-open angle 60°)

1st(0.8147Hz) 2nd(0.8147Hz) 3rd(1.4244Hz) 1st(0.8295Hz) 2nd(0.8295Hz) 3rd(1.4442Hz) (m) 1:1 analysis model (half-open angle 90°) (n) 1:2 analysis model (half-open angle 90°)

1st(0.8358Hz) 2nd(0.8358Hz) 3rd(1.4535Hz) 1st(0.8394Hz) 2nd(0.8394Hz) 3rd(1.4575Hz) (o) 1:3 analysis model (half-open angle 90°) (p) 1:4 analysis model (half-open angle 90°)

<Fig. 5> Mode shape of analysis model

(6)

1:1인 해석 모델의 1차 모드에서는 하부구조의 기둥 부분과 상부 지붕구조와 하부구조가 만나는 지점에 서 횡변위가 먼저 발생하였다. 그리고 1:2 해석모델 과 1:3 해석모델에서는 3차 모드에서 다소 불명확한 모드 형상을 나타내고 있지만, 1:4 해석모델부터는 하부구조를 갖지 않는 래티스돔과 동일하게 자유진 동하는 양상을 보이고 있다. 반개각이 60°와 90°인 해석모델에서는 1:2의 해석모델부터 하부구조를 갖 지 않는 해석모델과 유사하게 나타난다.

Frequency ratio of latticed dome versus

substructure

Mode frequency (Hz) Rate of increase

(%) Horizontal

direction

Vertical direction

30°

1 : N 2.3607 2.1720

Horizontal direction

: 56.0%

Vertical direction : 57.5%

1 : 1 1.5028 1.7392 1 : 2 1.8096 1.7962 1 : 3 2.1423 1.3514 1 : 4 2.2105 2.2971 1 : 5 2.3261 2.3261 1 : 6 2.3384 2.3384 1 : 7 2.3451 2.3451 1 : 8 2.2269 2.3490 1 : 9 2.2281 2.3516 1 : 10 2.2291 2.1456

45°

1 : N 2.2028 1.4035

: 69.9%

1 : 1 1.9590 1.3672 1 : 2 1.2884 1.3778 1 : 3 1.3083 1.3839 1 : 4 2.1236 1.3833 1 : 5 2.1516 1.3917 1 : 6 2.1167 1.3942 1 : 7 2.1760 1.3961 1 : 8 2.1822 1.3975 1 : 9 2.1864 1.3985 1 : 10 2.1894 1.3993

60°

1 : N 2.0786 1.9809

: 11.1%

1 : 1 2.0077 1.4395 1 : 2 1.8685 1.9294 1 : 3 1.8893 1.9482 1 : 4 1.8983 1.9572 1 : 5 1.9039 1.9628 1 : 6 2.0662 1.9667 1 : 7 2.0703 1.9695 1 : 8 2.0726 1.9717 1 : 9 2.0740 1.9733 1 : 10 2.0750 1.9745

90°

1 : N 1.7956 1.6829

: 1.2%

1 : 1 2.0968 1.6453 1 : 2 1.7735 1.6658 1 : 3 1.7847 1.6716 1 : 4 1.7893 1.6745 1 : 5 1.7916 1.6764 1 : 6 1.7928 1.6777 1 : 7 1.7936 1.6787 1 : 8 1.7941 1.6795 1 : 9 1.7944 1.6801 1 : 10 1.7947 1.6805 N : Latticed dome without substructure

<Table 3> Mode frequency of analysis model

3.2 해석모델의 모드별 진동수

하부구조의 1차 고유진동수를 동일하게 변화시켜 상부 래티스돔 구조의 1차 고유진동수비를 조절하 였을 경우에 해석모델의 동적특성 변화를 수평방향 과 수직방향으로 분석하였다. 고유치 해석을 통해 수평방향과 수직방향의 고유벡터값이 최대일 때 모 드진동수는 <Table 3>과 같이 나타내었다.

래티스돔의 모드별 진동수 분석에 있어서 1:1의 해석모델에서 1:3의 해석모델을 통해 반개각이 30°

와 반개각이 45°일 때 하부구조의 진동수 비에 따라 상부 래티스돔 구조에 영향을 미치는 것으로 판단 된다. 그리고 1:4에서 1:10의 해석모델부터는 1:N 해 석모델의 모드진동수와 유사하게 나타남으로 하부 구조의 진동수가 증가할수록 상부 래티스돔 구조의 동적거동은 하부구조가 없는 해석모델과 동일하게 나타날 것으로 판단된다. 그리고 반개각이 60°와 90°인 해석모델에서는 전반적으로 하부구조의 진동 수가 증가함에도 불구하고 1:N의 해석모델과 유사 하게 나타나고 있다.

4. 해석모델의 동적응답분석

4.1 해석 모델의 최대 변위응답비

<Fig. 6>과 <Fig. 7>은 수평방향과 수직방향의 최 대 변위응답비를 나타내었다.

동적 해석을 수행한 결과, 돔 구조물의 반개각에 상관없이 변위 응답이 크게 나타난 순서는 전체구 조물에 대한 1차 고유진동수, 상부구조에 대한 1차 고유진동수 그리고 하부구조에 대한 1차 고유진동 수로 공진한 지진파 순서대로 나타났다.

전체구조물에 대한 1차 고유진동수로 공진시켰을 경우 최대 변위 응답이 가장 크게 나타났으며, 그 이유는 전체구조물의 1차 고유진동수로 공진시킨 지진파와 해석모델의 고유진동수가 일치하여 공진 현상이 발생하였으므로, 응답 변위가 크게 나타난 것으로 사료된다. 또한 전체구조물의 1차 고유진동 수가 0.85Hz 범위 내에 나타나고 있기 때문에 상부 구조의 1차 고유진동수로 공진시켰을 때 전체구조 물의 1차 고유진동수로 공진시켰을 때와 유사한 변

(7)

Half-open angle 30° Half-open angle 45° Half-open angle 60° Half-open angle 90°

<Fig. 6> Maximum horizontal displacement response ratio of analysis model

<Fig. 7> Maximum vertical displacement response ratio of analysis model

<Fig. 8> Maximum horizontal acceleration response ratio of analysis model

<Fig. 9> Maximum vertical acceleration response ratio of analysis model 위 응답이 나타났다. 고유치 해석을 통해 분석한 내

용과 상응하게 전체구조물과 상부구조의 1차 고유 진동수의 정현파로 공진하였을 때 하부구조를 갖지 않는 해석모델의 응답변위와 비슷하게 나타난다.

하부구조에 대한 1차 고유진동수로 공진하였을 때, 돔 구조물의 반개각에 상관없이 모두 작은 변위 응답을 나타내고 있다. 공진시킨 1차 고유진동수가 증가함에도 불구하고, 전체구조물의 1차 고유진동 수와 맞닥뜨리지 않았기 때문에 변위 응답이 작게 나타난 것으로 사료된다. 또한 하부구조의 진동수가 증가할수록, 즉 강성이 증가하기 때문에 상부구조의 변위 응답이 작게 나타난 것으로 판단된다.

4.2 해석 모델의 최대 가속도응답비

<Fig. 8>과 <Fig. 9>는 수평방향과 수직방향의 최 대 가속도 응답비를 나타내었다. 전반적으로 전체구 조물에 대한 1차 고유진동수로 공진하였을 경우, 하 부구조를 갖지 않는 해석모델과 유사한 가속도 응 답을 나타내고 있다. 앞서 최대 변위응답에서도 설 명한 것처럼, 하부구조를 갖지 않는 해석모델의 1차 고유진동수와 하부구조를 갖는 해석모델의 1차 고 유진동수가 작은 오차범위 내에서 값을 나타내고 있기 때문에 가속도 응답 분석에서도 유사한 응답 을 나타내고 있다. 그리고 수평 및 수직방향에 대한

(8)

가속도 응답을 통해서는 반개각이 작을수록 수직진 동모드가 지배적이고, 반개각이 클수록 수평진동모 드가 지배적임을 확인할 수 있었다.

또한, 최대 가속도 응답비를 통해 확인할 수 있었 던 것은 해석모델별로 하부구조에 대한 1차 고유진 동수로 공진하였을 경우, 증폭되는 값을 확인 할 수 있었다. 이는 래티스돔 구조물에서 하부구조에 의한 고차모드 영향인 것으로 사료된다.

5. 결론

본 연구에서는 하부구조의 특성 변화에 따라 상 부 래티스돔 구조의 동적응답특성을 알아보았다. 일 반적으로 구조물의 동적특성을 정의하는 고유진동 수를 변수로 하여 지붕구조인 상부 래티스돔 구조 와 하부구조간의 고유진동수비에 따른 동적응답특 성을 분석하고자 하였으며, 상부 래티스돔 구조의 반개각을 달리하여 분석하였다.

1. 하부구조를 갖지 않는 래티스돔의 고유모드 분 석을 통해 확인할 수 있는 특징은 모드형상변화가 자오선(Meridian)이 되는 부재가 경계선이 되어 나 타났으며, 비교적 반개각이 작은 해석모델에서 뚜렷 하게 나타나고 있다.

2. 하부구조를 갖는 해석모델에서는 반개각에 상 관없이 1:1의 해석모델에서 하부구조의 기둥 부분과 상부 지붕구조가 만나는 지점에서 횡변위가 먼저 발생하였다. 그리고 반개각이 30°와 45°인 해석모델 에서는 1:4의 해석모델부터, 반개각이 60°와 90°인 해석모델에서는 1:2의 해석모델부터 무한강성의 성 질을 지닌 지반에 직접적으로 지지된 것과 유사한 모드형상을 나타내고 있다.

3. 동적응답분석을 통해 전체구조물에 대한 고유 진동수로 공진하였을 때, 하부구조를 갖지 않는 경 우와 유사한 변위응답이 나타났다. 그리고 특정 해 석모델에서는 하부구조에 대한 고유진동수로 기둥 에 대해 공진하였을 때 가속도 응답에 크게 나타나 는 것을 보였다. 이는 지진에너지가 집중된 진동수 대 이후 높은 진동수 영역에서 래티스돔 구조물의 하부구조에 의한 고차모드 영향으로 가속도 응답이 부분적으로 크게 나타난 것으로 판단된다.

향후의 연구에 있어서도 하부구조의 특성변화에 따른 돔구조의 네트워크형상을 달리하여 보다 일반 화된 정립이 필요할 것으로 판단되며, 실제 지진파 를 적용하였을 때 달라질 수 있는 동적응답특성에 관한 연구가 필요할 것으로 사료된다.

감사의 글

본 연구는 국토교통부 도시건축연구사업의 연구 비지원(16AUDP-B100343-02)에 의해 수행되었습니 다.

References

1. J.W. Kang, S.H.Lee, “Seismic Response of the Arch Structure with Column”, Journal of korea association for spatial structures, Vol.10, No.1, pp95~102, 2010

2. K.Y. Seok, J.W. Kang, “Seismic Response of Arch Structure according to the Aspect Ratio and Columns“, Journal of korea association for spatial structures, Vol.12, No.3, pp71~78, 2012

3. C.W. Jung, J.W. Kang, A Study on the Influence of a supporting structure on the Seismic Response of a Roof Structure, Journal of korea association for spatial structures, Vol.7, No.2, pp63~74, 2007

4. J.W. Kang, K.Y. Seok, S.H.Lee, K.I. Kim,

“Experimental Study on Natural Period for Arch Structure with Column“, Vol.9, No.2, pp83~90, 2009

5. S.W. Yoon, Y. Park, “Comparison of Natural Frequency of Domestic and Foreign Long-spaned Structure”, Journal of korea association for spatial structures, Vol.9, No.1,

pp79~85, 2009

▪ Received : August 31, 2016

▪ Revised : September 08, 2016

▪ Accepted : September 08, 2016