[공학] 건축 특수구조 - 현수구조 조사

건축 특수구조 - 현수구조 조사
현수구조는 수직하중을 지반에 전달하는 기둥과 로프, 와이어와 같은 케이블로 구성되어 있어 프리스트레스(prestress : 미리 응력을 가하는 것.) 되어 3차원적으로 만곡된, 편평한 하중을 가진 구조물들과는 다르다. 현수구조는 지붕면의 경사로 인한 충분한 자중이나 프리스트레스 인장력으로 안정될 수 있고 지붕면 곡선은 우세한 조건으로 자체적 질서를 따라 형성 되어 보통 한 방향으로만 만곡 된 구조로서 프리스트레스 없이 자중으로서 안정된다.
현수구조는 현대에 와서 현실화된 구조시스템이 아니라 기원 전 8000년 무렵부터 유목민에 의해 텐트구조와 함께 사용되었다. 유목민들은 유랑생활을 했기 때문에 조립식 주거공간이 필요했고 자신들의 주거공간을 빠른 기간 내에 설치하고 철거할 필요가 있었기 때문이다. 그러므로 유목민들은 현수구조로 된 주거공간을 만들기 위하여 중심 폴을 지반에 정작 시키고 대나무나 로프에 의해 동물가죽으로 된 천막을 지지하였다. 유목민들에 의하여 시작된 현수구조는 돛을 가진 배에 이용되었고, 특히 교량에서는 현수구조를 채택함으로써 최고 2000m에 가까운 장스팬(long span : 기둥과 기둥 사이가 긴 것.)의 시대를 맞고 있다.
현수구조가 장스팬 을 가능하게 할 수 있는 것은 케이블이 전단력과 휨에 저항하는 것이 아니라 순수 인장력만을 부담하기 때문이다. 예를 들자면 우리가 야영 중 나무가지를 꺾을 때 끌어당겨서 뽑지 않고 구부려서 꺾는 경우로부터 알 수 있다. 잡아당겨 뜯는 데는 꺾을 때보다 수십 배, 수백 배의 힘이 필요하다는 것을 체험적으로 알고 있기 때문이다. 1톤의 중량을 원형단면 길이 10m의 단순보의 중앙에 작용 시킨다면, 그것을 매다는 데에 필요한 원형봉의 약 40배의 단면적을 필요로 하게 된다. 따라서 강도 면에서의 현수구조는 상당히 이상적인 구조 시스템이라 할 수 있다.
현수구조의 케이블이 전단력과 휨에 저항하지…