케이블 구조

 

 

1. 케이블구조

 

케이블 재료는 강도가 높고, 경량이며, 유연성이 있어 형상의 자유도가 높고 부재길이의 제한이 없고 운반이 용이하다. 이러한 점을 갖는 케이블 재료는 단독으로 또는 다른 구조 요소와 조합되어 건축구조에 적용할 수가 있다. 케이블 구조는 장스팬 구조의 구축이나 자유로운 형태의 건축구조물을 실현할 뿐만 아니라 인장력이 큰 부위에 케이블을 사용할 경우 경제성 및 조형성 관점에서도 건축구조의 가능성의 틀을 한층 넓게 하고 있다.

케이블은 본래부터 연성구조이고 모양이 유동적이기 때문에 인장력만 전달할 수 있다.
따라서 휨이나 좌굴의 우려가 없고 또한, 재료 자체가 고강도이기 때문에 자중이 가볍다.
케이블을 인장으로만 작용시키기 위해서는 각 하중조건에 따라서 케이블의 형태를 달리해야 한다.

 

케이블을 응력에 따라서 분류하면
- 비교적 작은 응력일 때는 공기막구조에 있어서의 곡선상의 보강케이블,
- 부가하중에 대한 케이블의 직선성을 확보하기 위하여 도입된 인장력일 경우 기둥의 스테이 케이블,
- 가구보강용 케이블, 가구시스템에 있어서 휨의 평형조건으로 발생하는 인장력일 경우 타이케이블,
- 서스펜션 케이블 또는 케이블만에 의한 구조시스템의 안정화를 위하여 도입되는 인장력일 경우 케이블거더, 케이블네트 등으로 분류할 수있다.

 

케이블구조에서 케이블은 보나 건물과 같은 구성요소를 지지하기 위한 인장기둥이나 현수부재로서 작용한다. 다중케이블 시스템의 배열은 모든 케이블이 타워의 꼭대기에 연결되는 팬 모양이거나 경사재가 평행하게 배치도는 하아프 모양으로 구성된다.

	현수바닥은 케이블 지지 교량의 원리와 유사하다.
	케이블 지지구조의 바닥은 바람이나 출렁임 등에 의해서 발생되는 상승력에 저항하기 위한 최소한의 자중만 필요하다. 케이블의 수평력은 지붕보에 압축으로 전달되고 자중으로 인해 생기는 높은 휨모멘트를 담당한다.
뉴욕 켄터키공항의 Pan America terminal의 타원모양의 지붕은 방사형으로 배열된 강girder로 구성되어 있다. 각각의 캔틸레버 girder는 스팬 중앙부의 기둥 위에 얹혀있고 왕대공 트러스와 유사한 케이블이 지지하고 있다.

 

2. 케이블구조 구분

 

케이블 보구조는 평행형 혹은 방사형으로 배치되고 단층이나 복층구조로 구성된다.
케이블 보구조의 일반적인 스팬은 50-150m 범위이다.

		버지니아 Chantilly의 Dulles국제공항으로 켄틸레버 형식의 현수지붕은 바깥으로 내밀은 거대한 콘크리트 기둥에 의해서 하중이 상충된다
		미국 Maryland, Timonium에 있는 John Deere 빌딩으로 다스팬 팬모양의 지붕평면은 Dulls국제 공항과 유사한 단곡률 구조이다. 프리스트레스된 케이블이 3bay에 걸쳐 보에 의해 지지되어 기둥위에 얹혀져 있다. 지붕상부에 있는 보조 직선케이블은 기둥이 직립을 유지할 수 있도록 하기 위해서 사용되었다. 한쪽면만 버트레스에 의해서 지지되는 단부보에 케이블이 묶여있고 다른면은 케이블이 모여서 텐트구조처럼 바로 지중앵커에 긴결된다.
		Texas, San Antonio에 있는 Villita집회소의 지붕은 1.8m 직경의 케이블로 트러스 지붕골조를 지지한다. 지붕의 중심부분은 내부링과 자전거 바퀴와 유사한 방사형 트러스에 의해서 연결된 인장링으로 구성된다.
		뉴욕에 있는 Madison Square Garden의 원형지붕은 직경 9.5m 케이블중 케이블구조는 선형이나 입체케이블 트러스로 구성되어 서로 긴결된다.

 

 

 

3. 케이블 재료

영문표기	Image	구조	선택시 유의사항
stranded rope		원칙적으로 옆 strand는 6가닥이다. 옆 strand와 같은 구성의 중심을 배치한 공신형과 7x7의 로프 중심을 배치한 CFRC형이 있다.	유연성이 풍부, 신축성이 크다.
spiral rope		심선의 주변에 여러층의 측선을 꼬아 맞춘다. 넓은 의미에서는 로크드(locked) 코일을 포함하지만, 작게보면 둥근 wire선의 줄기로 구성된 것이다. 형상은 strand 로프의 1 strand와 동일하다	유연성은 약하지만, 신축성이 작다.
locked coil rope		둥근선의 spiral 로프를 중심으로 하여 배치하고 가장 바깥층의 2~5층이 다른 style의 선으로 구성된 것, 다른 style의 선은 Z형과 治형이 있고, 원칙적으로 1층씩 상호 역방향으로 꼬아 맞춘다.	유연성, 신축성과 함께 spiral 로프와 동등하며, 또한 수밀성이 우수
parallel wire strand		둥근 wire선을 묶어, 외곽단면을 육각형에 마무리한 것으로 주로 장대 케이블교의 main cable로 사용되고 있다.	인장특성이 가장 우수하지만, 유연성이 가장 작다.
Non-grout type PWS		둥근 wire선을 묶어 완만한 피치로 꼰 외곽단면이 원형으로써, 사장교의 main cable로써 사용되고 있다. 원칙적으로 플라스틱을 피복하지만 피복없이 사용할 수도 있다.	인장 특성은 평행선 strand와 비슷하지만, 유연성은 그보다 우수함.
Prestressing strand		피복 PC강꼼선은 여러가닥 묶어서 외관에 삽입한 것과 PC강꼼선을 7가닥 혹은 19가닥 꼬아 맞추어서 플라스틱을 피복한 것 등이 있다.	인장특성ㆍ유연성등이 피복 평행선과 비슷하다.

 

 

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