막구조 설계기준

막구조의 정의

막구조는 얇은 막재에 장력을 주어 형태를 유지하는 구조다.

막재는 휨과 비틀림 저항이 작아 인장력으로 하중을 버틴다.

그래서 초기장력을 미리 주어 막응력으로 형태와 강성을 확보한다.

이 세 용어가 막구조 설계의 출발점이다.

구성요소

막구조는 막재, 케이블, 정착부로 구성되고, 공기막이면 송풍설비가 더해진다.

막재는 면내 인장력으로 하중을 전달하고, 케이블은 초기장력과 강성을 확보한다.

정착부는 막과 케이블, 기초를 연결하며 유효단면적 기준으로 허용내력을 본다.

에어돔형은 송풍설비가 내부압을 유지하고, 기초는 인발력을 지지한다.

케이블 허용인장력

케이블의 허용인장력은 파단하중을 기준으로 정한다.

장기허용인장력은 파단하중의 3분의 1이다.

단기허용인장력은 장기허용인장력에 1.33을 곱한 값이다.

파단하중이 300kN이면 장기는 100kN, 단기는 133kN이다.

막재 기준

에어돔형 막재의 기준값은 고시 제4조에 정해져 있다.

막재 두께는 0.5mm 이상이고, 인장강도는 폭 1cm당 300N 이상이다.

파단 신장율은 35% 이하이고, 인열강도는 100N 이상이면서 인장강도의 15% 이상이다.

인장크리프 신장율은 15% 이하이며, 합성섬유 직포는 25% 이하로 본다.

내부압 관리

에어돔형은 내부압과 외부압의 차이가 막에 강성을 준다.

내부압이 떨어지면 형태가 무너지므로 내부압 유지가 안전의 핵심이다.

최소 내부압은 정상 기후에서 구조 안전성을 확보하는 값으로 정한다.

예비 송풍기와 내압 자동제어가 함께 필요하다.

정리

정답은 형태가 무너진다. 내부압이 막에 강성을 주기 때문이다.

막구조 허용응력을 일반 강구조 값으로 바로 적용하면 안 된다.

케이블 장기값은 파단하중 기준으로 산정하고 단기값은 1.33배로 본다.

막구조는 막재의 인장 거동과 초기장력으로 형태와 강성을 확보하는 구조다.