KDS43 10 10 막구조 설계기준
“
1. 일반사항
1.1 목적
(1)
1.2 적용범위
(1) 이 기준은 막 구조에 관한 설계하중, 재료, 구조해석 및 설계 등에 적용한다.
1.3 참조 기준
●
1.4 용어의 정의
● 막구조：자중을 포함하는 외력이 셀구조물의 기본원리인 막응력에 따라서 저항되는 구조물로서, 휨 또는 비틀림에 대한 저항이 작거나 또는 전혀 없는 구조● 초기 인장력：연성 막재의 형상을 유지하기 위해 도입하는 초기하중● 공기막구조：공기막 내외부의 압력 차에 따라 막면에 강성을 주어 형태를 안정시켜 구성되는 구조물● 내압：공기막구조를 형성하기 위한 내부압력● 막재：직포, 코팅재에 따라 구성된 재료. 고무시트 등 구성재가 다른 재료는 고려하지 않음● 직포：섬유실에 따른 직물 또는 망목상 직물● 코팅재：직포의 보호 및 방수 등의 목적으로 직포에 도포하는 재료● 인장크리프：지속하중으로 인하여 막재에 일어나는 장기변형● 인장강도：재료가 견딜 수 있는 최대 인장응력● 인열강도：재료가 접힘 또는 굽힘을 받은 후 견딜 수 있는 최대 인장응력● 열판용착접합：판을 눌러 막재의 겹치는 부분을 코팅제 또는 해당 부분에 삽입한 용착필름을 용융하여 막재를 압착하는 접합방식● 봉제접합：접합하고자 하는 막재료의 겹친 부분을 다른 막재의 단부와 평행하게 봉제하는 접합방식● 열풍용착접합：열풍을 이용하여 접합하고자 하는 막재의 겹친 부분의 코팅재를 용융하고 압착하여 접합하는 방식● 고주파용착접합：고주파를 이용하여 막재의 겹친 부분의 코팅재를 용융하여 막재를 압착하여 접합하는 방식● 형상해석：설계자의 의도와 역학적인 평형조건을 동시에 만족하는 형상을 찾는 일련의 해석과정이며, 막구조물 및 케이블구조물과 같은 연성구조물에 적용되는 해석방법
1.5 기호의 정의
내용 없음
1.6 해석과 설계원칙
1.6.1 막구조의 해석순서
(1) 막구조의 해석은 형상해석, 응력-변형도해석, 재단도해석 순서로 이루어진다. 만약 필요하다면 시공해석도 수행하여야 한다.
1.6.2 막구조의 해석방법
(1) 막구조의 구조해석에는 유한요소법, 동적이완법, 그리고 내력밀도법 등이 있다. 막구조의 해석에서 기하학적 비선형을 고려하여야한다. 재료 비선형은 무시될 수 있지만 일반적으로 재료이방성은 고려하여 해석을 수행한다.
1.6.3 형상해석
(1) 막구조에 있어서 케이블재와 막재의 초기장력 값은 막구조 형식, 하중, 변형, 시공 및 기타 요인들을 고려하여 결정한다. 막재에 도입하는 초기장력은 표 1.6-1 값을 표준으로 한다.
| 막재의 종류 | 초기장력 |
| A, B 종 | 2 kN/m 이상 |
| C 종 | 1 kN/m 이상 |
1.6.4 응력-변형도 해석
(1) 막구조의 응력-변형도 해석은 형상해석에서 결정된 초기장력과 기하학적 형상을 바탕으로 하며, 주어진 하중조합에 따라서 발생되는 막구조의 응력과 변형을 고려한다. 응력-변형도해석에 따른 결과가 형상 및 재료의 역학적 요구를 만족하지 않는 경우에는 형상해석을 다시 수행하여야 한다.
1.6.5 재단도 해석
(1) 재단도 해석법에는 지오데식 라인법, 플랫트닝법 등이 있으며 커팅 라인을 결정하는 데 사용된다. 재단선의 외관, 막재의 폭을 고려한 효율적인 사용, 막의 직교이방성 등에 유의하여 재단선을 정한다. 재단도해석에서 초기장력과 막의 크리프 특성을 주의하여야한다. 각각의 막 스트립의 수축 값에 따라 재단의 크기가 수정될 수 있기 때문에 막 특성에 근거하여 면밀히 확인하여야한다.
1.6.6 공기막구조 해석
(1) 공기막구조에 대해서 최대 내부압, 최소 내부압, 상시 내부압이 합리적으로 보장하여야한다. 최대 내부압은 심각한 구조변경에서도 최악의 상태가 발생하지 않도록 설정하여야한다. 최소 내부압은 정상적인 기후와 서비스 상태에서 구조 안전성을 확보하기 위한 것으로 일반적으로 200
1.6.7 하중기준
(1) 이 조항에서 사용하는 설계하중은
1.6.8 하중종류
(1) 막구조의 구조설계에 적용되는 설계하중은 다음과 같다.① 고정하중()② 활하중(
)③ 설하중(
)④ 풍하중(
)⑤ 지진하중(
)⑥ 초기 인장력(
)⑦ 내부압력(
)
1.6.9 하중조합
(1) 막구조 의 허용응력설계법에 따른 하중조합은 표 1.6-2와 같으며 가장 불리한 경우로 설계한다.
| 구조형태 | 하중의 종류 | 하중조합 | 비고 |
| 막구조 | 장기하중 | |
( |
| 단기하중 | |
( |
|
| |
( |
||
| |
1.7 설계 고려사항
1.7.1 조명설계
(1) 반투명한 막재의 특성을 조명디자인에서 고려한다. 조명설비는 막 표면으로부터 최소 1.0m 떨어져 있어야한다.
1.7.2 배수설계
(1) 배수경사와 위치는 사용상 특성과 일반적인 평면의 요구에 따라 확인하여야한다. 또한 다설지역에서는 낙설 방지대책이 필요하다.
1.7.3 막재와 구조물과의 이격거리
(1) 막재와 실내외 구조물과의 간격은 가장 불리한 조건을 고려하여 막 표면의 변형길이 보다 두 배 이상 길어야 하고 최소 1.0 m로 하여야한다.
2. 조사 및 계획
2.1 조사 및 일반계획
(1) 막구조물이 건설될 장소의 토질, 주변환경, 인근 거주자들의 민원유무, 시공난이도, 사용빈도수를 고려한 경제성등을 조사한다.
2.2 조사
(1) 건설될 부지의 지반상태를 조사한다. 막구조물의 경우 내부 조명 시 막의 반투명성으로 인해 빛 투과에 의한 눈부심 및 소음에 대해 인근 주민들의 민원사항에 대해 반드시 조사하여 반영한다.
2.3 계획
(1) 건축주가 요구하는 용도 및 규모, 외부환경과의 융합성 및 사용빈도 수를 고려하여 막구조 형식의 선정, 내구성 및 경제성을 고려한 막재의 선정을 포함 막구조 자체의 형상 및 재료를 선정한다. (2) 주변상태 및 시공가능성을 고려한 시공 방식을 선정한다.(3) 대형 막구조구조물의 경우 소음문제, 야간시간 조명에 의한 불빛 문제, 관중들의 쓰레기에 의한 환경오염문제, 단시간 동안 다수인원이 몰리는 특성상 교통문제가 발생할 수 있으므로 이에 대한 원만한 해결책을 제시한다.(4) 완공 후 안전관리 및 방재를 포함한 유지관리에 대한 매뉴얼을 작성한다.
3. 재료
3.1 일반사항
(1) 기준에서 인정하는 막재는 직포, 코팅재 및 그 외 구성된 재료를 의미한다. 구조내력상 주요한 부분에 사용하는 막재는 다음 각 호에 해당하는 기준에 적합해야 한다. ① 막재는 표 3.1-1과 같이 직포에 사용하는 섬유실의 종류와 코팅재(직포의 마찰방지 등을 위하여 직포에 도포)에 따라 분류된다. ② 두께는 0.5 mm 이상이어야 한다. ③ 1㎡ 당 중량은 표 3.1-2와 같다. ④ 섬유밀도는 일정하여야한다. ⑤ 인장강도는 폭 1 cm당 300 N 이상 이어야 한다. ⑥ 파단신율은 35% 이하 이어야 한다. ⑦ 인열강도는 100 N 이상 또한 인장강도에 1 cm를 곱해서 얻은 수치의 15% 이상 이어야 한다. ⑧ 인장크리프에 따른 신장율은 15%(합성섬유 직포로 구성된 막재료에 있어서는 25%) 이하이어야 한다. ⑨ 구조내력상 주요한 부분에서 특히 변질 또는 마찰손실의 위험이 있는 곳에 대해서는 변질 또는 마찰손상에 강한 막재를 사용하거나 변질 또는 마찰손상 방지를 위한 조치를 취한다. ⑩ 막재에 대하여 빛의 반사율과 투과율을 고려한다. ⑪ 구조물의 상황에 따라서 막재의 다양한 특성을 고려하여 재료를 채택한다.
| 막재의 종류 | 직포 | 코팅재 |
| A종 | KS L 2507 (직조용 유리실)을 만족하는 단섬유(섬유직경 3.0㎛에서 4.05 ㎛의 3 (B)로 한정)를 사용한 유리섬유실 | 4불화에틸렌수지,4불화에틸렌-퍼플루오알킬-비닐에테르 공중합수지 또는 4불화에틸렌-6불화프로필렌 공중합수지 |
| B종 | KS L 2507 (직조용 유리실)을 만족하는 단섬유를 사용한 유리섬유실 | 염화비닐수지, 폴리우레탄수지, 불소계수지 (4불화에틸렌수지,4불화에틸렌-퍼플루오알킬-비닐에테르 공중합수지 또는 4불화에틸렌-6불화프로필렌 공중합수지를 포함), 클로로프렌고무 또는 클로로슬폰화 폴리에틸렌고무 |
| C종 | 폴리아미드계, 폴리아라미드계, 폴리에스테르계 또는 폴리비닐알코올계의 합성섬유실 | 염화비닐수지, 폴리우레탄수지, 불소계수지, 클로로프렌고무 또는 클로로슬폰화 폴리에틸렌고무 |
| 구성재 | 막재 A, B종(유리섬유실의 직포) | 막재 C종(합성섬유실의 직포) |
| 막재 중량 | 550 gf/㎡ 이상 | 500 gf/㎡ 이상 |
| 직포 중량 | 150 gf/㎡ 이상 | 100 gf/㎡ 이상 |
| 코팅재 중량 | 겉과 안쪽 양면에서 400 gf/㎡ 이상 | 겉과 안쪽 양면에서 400 gf/㎡ 이상 |