Trevi drinker

FSCM 은 다음과 같은 목차들로 구성되어있다. 총 세 개의 큰 파트로 구성되며, Part 1. 은 파사드 구조 계산 시 알아야 하는 기본적, 실전적 개념들과 용어들에 대해 알아본다. Part 2. 에서는 본격적으로 파사드 구조 계산을 실제 작업 흐름에 따라 정리하며 각 단계별 계산 내용들을 구체적으로 다룬다. 그리고 마지막 Part 3. 에서는 구조 계산 툴인 그래스호퍼의 카람바를 이용해 파사드 구조 계산 예제들을 풀어보는 순서로 구성되어 있다. 현재까지 Part 1. 파사드 구조 계산 기본기까지 다루었다. 다음 포스트부터는 Part 2, 실전 파사드 구조 계산에 대한 내용을 공부해본다.

들어가면서 이제 어느덧 파트 1 개념편, 챕터 5 실전 개념편의 마지막 포스트이다. 이번 포스트에서는 바로 직전 포스트에서 다룬 단면 2차 모멘트(이너시아), 단면 계수와 연결되는 개념인 재료의 성질을 나타내는 지표, 탄성 계수와 항복강도에 대해서 정리해보려고 한다. 그러나 마지막으로 간과해서 안 될 것은 이러한 개념들에 묻혀 실질적인 파사드 구조 계산의 구체적인 목표가 무엇인지, 우리가 궁극적으로 계산하고, 판단해야 하는 대상이 무엇인지, 즉 구조 계산을 하는 파사드 엔지니어의 목표에 대한 정리이다. 따라서 부재의 성능을 결정하는 또 다른 주요 요인인 물성에 대한 이야기와 함께 앞서 말한 "목표"에 대해서도 다룬다. (1) 탄성 계수 (Young's modulus) 앞에서도 정말 많이 본 응력-변형률 ..

들어가면서 이제, 어떻게 부재를 설계할지 그 모듈을 정했다. 구조 설계 모듈에 따라 세부적인 내용은 다를 테지만, 궁극적으로 비교하는 대상은 아마 외력(P)과 그 외력에 부재가 대항할 수 있는지, 즉 부재의 강성이다. 외력은 정해진 방법으로 구하는 하중일 것이다. 그렇다면 부재의 강성은 어떻게 파악할까? 부재의 강성에 영향을 주는 두 가지 요인이 있는데, 하나는 단면적이 외력에 얼마나 저항할 수 있는지, 단면적과 형상에 따른 단면 성능이고, 또 다른 하나는 재료 자체가 고유하게 가지고 있는 강성의 크기이다. 오늘은 그 두 요인중 첫 번째 요인, 부재의 단면 성능을 파악하는 데 사용되는 주요 개념인 단면 2차 모멘트와 단면 계수에 대해서 다뤄본다. (1) 도심 도심은 단면 2차 모멘트를 구할 때 반복적으로..

들어가면서 챕터 5에서부터는 파사드 구조 계산할 때 실전에서 사용하는 개념들에 대해서 알아본다. 이번 챕터는 5.1 구조 설계법 5.2 단면 성능 5.3 재료 성능 순으로 진행되며, 이번 포스트에서는 5.1 구조 설계법을 다룬다. 구조 설계법은 건축 구조를 어떤 식으로 계산할지 컨셉을 정하는 단계에서 필요한 도구이다. 즉 구조 계산의 가장 큰 템플릿, 혹은 모듈이라고 표현할 수도 있겠다. 구조 사무실마다 어떤 식으로 계산을 했는지는 다를 수 있지만, 모든 모듈이 구조 계산 결과에 안전율을 가지고 있다. 다시 말하자면, 앞으로 소개할 세가지의 구조 설계법 모두 넉넉하게 건물의 안정 상태를 추구하는 것이다. (1) 허용응력 설계법 허용응력 설계법은 재료 별로 안전율을 적용하는 시스템이다. 사용하는 재료에 따..

들어가면서 지금까지 부재 각각에 가해지는 힘에 대해서 다루었다면, 이번 포스트에서는 그 부재를 지지하고 있는 점에 대해서 이야기를 해보려고 한다. 이렇게 부재에 가해지는 힘이 지반이나 다른 곳을 전달되는 부분을 지지점 (support)라고 하는데 지지점의 종류에 따라서 구하는 반력의 개수가 달라진다. FSCM 은 이후에 그래스호퍼의 카람바를 다루기 때문에 카람바에서의 지점 컴포넌트에 대해서도 짧게 설명한다. (1) 지점의 종류 지점에는 대표적으로 롤러(roller), 힌지(hinge), 고정단(fixed) 가 있다. 각 지점은 구속시키는 방향과 개수가 다르다. 롤러: 굴러가는 방향은 구속되지 않고, 상하 움직임, 즉 직각 방향이 구속된다. X,Y 수평 변위와 회전은 허용된다. 직각 방향만 구속되어 있기 ..

들어가면서 오늘은 힘의 종류 편의 마지막 포스트로, 전단력 (shear force)과 비틀림력 (torsional force)에 대해서 다뤄보도록 하겠다. 두 힘은 비교적 간단한 파사드 구조 계산에서는 심각하게 고려하는 힘은 아니지만, 여전히 부재에 작용하는 대표적인 힘이다. (1) 전단력 전단력은 하나의 부재에 서로 다른 방향의 힘이 작용하여, 부재의 단면을 끓으려는 힘을 일컫는다. 가장 일상적인 예시로는 종이에 구멍을 내는 펀칭기가 있다. 펀칭기는 날카로운 칼날 부분을 이용해서 종이를 순간적으로 내리찍는다. 찍힌 에지에서는 전단력이 작용해, 종이를 끊어내는 것이다. 건축에서의 전단력의 작용은 어떠할까? 전단력을 받는 물체가 변형되는 양상을 살펴보면, 그림과 같이 사각형 단면이 마름모꼴을 이루면서 변형..

들어가면서 인장력과 압축력에 이어 다른 힘들에 대해서 알아본다. 이번 포스트에서 다룰 힘 휨력, 밴딩 모멘트로 건축 구조 설계에서도 그렇지만 특히 파사드 구조 부재 설계를 할 때 정말 많이 등장하는 중요한 개념이다. (1) 모멘트와 휨력(밴딩 모멘트) 개인적으로 힘의 종류에 대해서 이해할 때 가장 어려웠던 힘이다. 이유는 밴딩 모멘트라는 단어에서 오는데 다른 힘들이 xx force라는 이름이라면 밴딩 모멘트는 force 가 아니라 moment 이기 때문이다. 그런데 사실 이 이름에서 휨력과 다른 힘들과의 차이를 알 수 있다. 모멘트는 회전시키려는 힘을 뜻 하는데 모멘트라는 개념이 등장한 이유는 힘 force을 나타내는 요소인 크기, 방향, 작용점이 세 요소로 회전하는 힘을 표현할 수가 없었기 때문이다. ..

들어가면서 지난 포스트에서 예고했던 것처럼, 각 부재에 어떤 힘이 작용하는 지를 알아볼 차례이다. 먼저 하중과 힘의 관계를 정리하자면, 하중 load이 구조 시스템 밖에서 가해지는 외력이라면 힘 force은 이로 인해 시스템 안에서 생기는 내력이다. ¹ 구체적으로, 건물에 하중이 작용을 하고, 이 하중은 부재에 따라 특정한 힘으로 변환된다. 그리고 그 힘의 종류에 따라 힘에 응답하는 응력의 종류가 달라진다. 부재에 작용하는 응력은 대단히 복합적이지만, 구조 계산을 위해서는 가해지는 힘들을 나누어서 생각해볼 필요가 있다. 힘은 크게 다섯가지 종류로 나뉜다. 축방향력(Axial force) 의 인장력(Tensile force) 과 압축력(Compressive force) 축과 수직으로 작용하는 전단력(She..

들어가면서 결국 구조 계산의 목표는 부재에 작용하는 힘의 평형을 이루는 것이다. 그렇다면 각 부재에 어떤 힘이 작용하는 지를 알아야한다. 이 이야기는 본격적인 구조 계산에 직결되는 이야기들로, 그 전에 힘을 표현하고 읽는 단위에 대해서 알아보려고 한다. 건축 구조는 계산 공식을 이루는 단위의 상태들만 잘 파악해도 계산 개념을 잘 파악할 수 있기 때문에 단위를 세심하게 살펴보는 것이 구조 계산의 팁이라고 할 수 있다. (1) 힘 (Force) 의 단위 힘의 국제 표준 단위는 N이라고 쓰고 "뉴턴"이라고 읽는다. ex. 1N, 9.8N 등 (2) 힘 (Force) 의 뜻 그렇다면 우리가 1N 이라고 쓴다면 그건 무엇을 의미하는 것일까? 학교 물리학 시간에 배운 아주 대표적인 공식을 하나 떠올려 보자. F =..

들어가면서 지난 챕터에서 우리는 변형과 파괴가 각각 무엇인지에 대해서 알아보았다. 잠시 복습해보자면 변형은 재료가 외부의 힘을 내부에서 소화하면서 벌어지는 변화였고, 파괴는 변형의 극단에서 재료가 힘을 버티지 못하고 끊어지거나 부수어지는 것을 뜻했다. 오늘은 변형과 파괴의 양상에 대한 이야기를 해보려고 한다. (1) 탄성과 소성 (Elsatic and Plastic) 탄성: 변형은 있으되 힘만 제거되면 원상태가 회복되는 성질 소성: 파괴되지는 않지만 힘이 제거된다고 해도 원상태로 회복되지는 않는 성질 모든 재료는 정도의 차이가 있겠지만 일정 정도의 탄성을 가지고 있다. 오른쪽의 그래프는 응력-변형율 그래프로, 탄성 고체에 외력을 가했을 때 나오는 선도이다. 그래프에 따르면 응력이 높아져도 변형률의 정도가..