막구조의 초기형상 및 재단도 결정알고리즘에 관한 연구

초록

막구조물 설계과정은, 초기장력에 의해 초기형상을 결정하고 결정된 구조물형상에 외부하중을 적용하여, 구조적 거동을 파약하고 안정된 막구조물 형상으로 인정될 경우, 막의 초기형상에 대한 재단도를 결정하는 것이다. 강성구조시스템에서는 모멘트에 의해 외력에 저항하는 반면 막구조나 케이블망은 형태저항형 구조시스템으로서 표면내의 인장력에 의해 외력에 저항한다. 따라서 외력이 표면으로 효율적으로 전달되는 이중곡률의 매끄러운 표면형상을 결정해 주어야 하는 문제가 제기되며, 막구조나 케이블망의 형상은 와력에 의한 응력의 크기정도나 처짐의 양을 지배하는 가장 중요한 요소가 된다. 인장구조물은 압축력에 저항할 수 없고, 모든 단면에 대한 구조시스템이다. 막구조 설계의 마지막 과정은 3차원 공간상의 막구조 형상에서 평면의 재단도를 결정하는 것이다. 인장구조는 대변형에 의한 기하학적 비선형성을 나타내는 구조시스템으로, 초기형상을 결정하기 위해 비선형수치해석기법인 뉴튼랩슨법, 동적이완법에 의한 비선형 수치해석법이 사용되며, 섹에의해 제안된 내력밀도법은 케이블망의 평형상태를 결정하는 수치해석기법으로, 막구조 초기형상 결정법으로 널리 사용된다. 내력밀도법은 비선형성을 나타내는 케이블요소의 형상을 복잡한 반복계산 없이 선형적으로 계산하는 수치해석기법으로, 구조물의 평형상태를 고정절점과 자유절점의 관계에 의해 내력밀도의 크기에 따라 자유절점 좌표값을 찾는 수치해석방법이다. 따라서, 인장구조물 설계에서 특히 중용한 3차원의 매끄러운 곡면을 내럭밀도법에 의해 효과적으로 얻을 수 있다.