목 차1장케이블 구조01케이블 구조란02사례 - 송도 고가교03사례 - 독일 뮌헨 올림픽 경기장04사례 - 미국 필라델피아 로렌스 컨벤션 센터2장막 구조01막 구조란02사례 -서울 식물원03사례 도쿄 돔04사례 제주 월드컵 경기장3장트러스 구조01트러스 구조란02사례 간사이 공항03사례 싱가폴 공항04사례 - 홍릉삼림과학관4장참고문헌1장 케이블 구조01. 케이블 구조란케이블구조는 구조물에 작용하는 하중을 인장응력만으로 저항하는 구조방식이다. 부재의 단면에 인장응력만 발생하기 때문에 재료를 적게 쓸 수 있어 경제적인 방식이라고도 할 수 있다. 케이블의 형태를 안정시키기 위해서는 힘을 가해야 하는데, 이때 아래로 처진 높이 부분을 새그라고 한다. 케이블 구조에서는 케이블 부분에 발생하는 인장력 외에도 수평방향으로 미는 힘인 추력이 발생한다. 추력은 하중과 경간의 길이에 비례하므로 새그의 높이가 높아지면 추력이 줄어드는 점을 이용하여 케이블을 아래로 늘어지는 형태로 만들면 안정시킬 수 있다. 한편 장력은 새그에 반비례하고, 장력이 작아지면 그만큼 케이블 두께 또한 줄일 수 있기 때문에 이러한 요소들을 통해 케이블의 두께와 길이를 조절할 수 있다. 그러므로 가장 경제적인 방법은 케이블을 45도로 설치하. 케이블 구조는 크게 두 가지로 나뉘는데 케이블 자신을 길게 늘어뜨려서 수직 하중을 매다는 현수구조, 케이블을 기둥에 잡아매서 수직하중을 지지해주는 사장구조가 있다.02. 사례 송도 고가교그림입니다.원본 그림의 이름: CLP000021b41046.bmp원본 그림의 크기: 가로 560pixel, 세로 183pixel송도 고가교는 비대칭 사장교로, 강주탑과 보강형, 케이블로 구성되어 있다. 하중을 전달하는 가로보 및 세로보는 강재 골조 형식으로 구성되어 철근 콘크리트 바닥판과 합성하였고, 보강형의 축력이 위치에 따라 압축력과 일부 인장력으로 작용하여 축력을 저감시키는 타정식 사장교이다. 주탑 및 보강형을 강재로 제작함으로써 콘크리트 사장교보다 공사 기간이 짧고 대칭 사장교보다 경관이 우수하며 경제적인 경간을 구성하였다.04. 사례 미국 필라델피아 로렌스 컨벤션 센터미국 필라델피아 로렌스 컨벤션 센터는 좌측에 백스테이를 사용해서 현수구조의 수평력을 넘긴다. 이때 백스테이란 철골 트러스와 인장케이블의 조합으로 하중을 지지하는 방식이다.그림입니다.원본 그림의 이름: CLP000021b40002.bmp원본 그림의 크기: 가로 189pixel, 세로 242pixel그림입니다.원본 그림의 이름: CLP000021b40001.bmp원본 그림의 크기: 가로 191pixel, 세로 208pixel그림입니다.원본 그림의 이름: mem000021b41049.jpg원본 그림의 크기: 가로 640pixel, 세로 480pixel03. 사례 독일 뮌헨 올림픽 경기장독일 뮌헨 올림픽 경기장의 스타디움 지붕은 9개의 인장 형태의 케이블 네트로 되어 있다. 각각 40m*90m의 규모로 계획된 7개의 유니트는 각각 10개의 지점에서 테두리 케이블로 당겨지고 있다. 양변의 유니트는 비교적 자유로운 형태로 평면에 적절하게 계획되었다. 그 규모로는 중간 유니트보다 약간 큰 60m*80m로 건축되었다. 테두리 케이블의 절점과 후면에 있는 벨리 케이블은 테두리 테이블의 높이 위치를 정확하게 유지하는 기. 경기장면에서 수직 케이블 또는 적어도 기자석 하부로 내려가는 베릴리 케이블이 보다 큰 기울기가 허용된다면, 전체 지붕에 걸리는 힘은 상당히 감소하고, 테두리 케이블의 고정은 보다 효과적이게 된다.2장 막 구조01. 막 구조란막 구조는 천막과 같은 막재료에 인장력이 발생하는 구조이다. 예를 들자면 선적인 케이블 구조가 면의 형태로 확장된 것과 같다고 할 수 있다. 막구조는 막을 당기는 방식으로 하중을 지탱하기 때문에 두 개의 곡률반경이 필요하다. 막구조는 얇은 막을 팽팽하게 당기는 방식으로 지탱하기 때문에 순수한 막구조라고 한다면 막을 양 쪽으로 당길 때 생기는 현수방향의 곡선과 막이 바람에 날아가지 않게 아래로 당기는 누름 방향의 곡선이 형성된다. 막 구조의 곡면 형태는 두 곡선의 상대적 비율로 결정된다. 막 구조가 온전히 막 자체의 인장력만으로 하중을 견디려면 그 재료의 내구성이 우수해야 한다. 따라서 막 구조의 재료로는 폴리에스테르 섬유, 유리 섬유, 아라미드 등의 인장강도가 높은 재료가 사용된다. 그리고 이 재료들도 자외선 노출에 성능이 저하될 수 있어 특수한 처리과정을 거쳐야 한다.막 구조에는 현수 막구조, 골조 막구조, 그리고 공기 막구조로 크게 세 가지 종류가 있다. 현수 막 구조는 막 재료에 초기 장력을 도입해서 형태를 만들고, 곡면에 강성을 부여한 후 하중을 전달하는 구조인데, 이는 순수하게 막의 인장력만으로 하중을 지탱하는 구조라고 할 수 있다. 골조 막구조는 막구조의 형태를 만드는 뼈대를 다른 구조방식으로 하고 막 재료는 단순히 덮는 용도로만 사용한 방식이다. 마지막으로 공기 막구조는 막 안쪽을 바깥의 기압보다 높은 기압 상태로 만들어 형태를 만들고 하중을 지지하는 방식이다. 내부 기압을 외부 기압보다 약간 높게(1/1,000~1/100 정도) 유지한 상태로 형태를 만들고 하중을 부담한다. 공기 막구조 안에서도 세 가지로 분류할 수 있는데, 1중막 공기지지 방식, 이중막 공기팽창방식, 관식 공기팽창방식이 있다. 하나의 막을 사용하고, 막 기압을 유지해야 하기 때문에 출입구에 유의해야 하는 방식이 1중막 공기지지 방식이고, 막을 2중으로 만들고 막 사이에 공기를 불어 넣어 구현하는 방식이 2중막 공기팽창 방식이다. 2중막 공기팽창 방식은 지지 기둥을 사용하여 출입구에서의 기압 손실을 신경쓰지 않아도 된다. 마지막으로 관식 공기팽창방식은 관으로 된 막을 만들어 공기를 불어넣는 방식이다. 막구조를 여러 개 겹치면 넓은 공간을 만들 수 있으며, 형상도 자유롭게 만들 수 있다.02. 사례 서울 식물원그림입니다.원본 그림의 이름: mem000021b40001.jpg원본 그림의 크기: 가로 640pixel, 세로 480pixel서울 식물원의 지붕은 ETFE라는 재료를 이용한 2중막 공기팽창식 구조이고, 식물 세포조직을 형상화한 막지 골조는 원형강관을 사용했다. 장대 비정형 구조물을 구현하려면 2방향 곡면의 구현 가능 여부가 중요했는데, 강구조 프레임에 ETFE 막을 이용한 지붕을 이용해 구현해낼 수 있었다.그림입니다.원본 그림의 이름: mem000021b40002.jpg원본 그림의 크기: 가로 686pixel, 세로 490pixel03. 사례 도쿄 돔도쿄 돔은 1중막 공기지지 방식의 대표적 사례라고 할 수 있다. 막 재료로는 불소수지 코팅이 된 유리 섬유막 소재를 이중으로 사용하였다. 도쿄 돔 안의 기압은 바깥보다 0.3％ 높은 상태를 유지해서 지붕막을 지탱합니다. 따라서 막 내부의 기압을 유지할 수 있도록 출입구 부분을 유의해야 하기 때문에 자동으로 닫히는 회전문을 이용한다.04. 사례 제주 월드컵 경기장그림입니다.원본 그림의 이름: mem000021b40005.jpg원본 그림의 크기: 가로 600pixel, 세로 397pixel제주 월드컵 경기장은 일정 비율 이상의 관중석을 덮을 수 있도록 FIFA 규정을 준수하여 서측 스탠드에 6개의 마스트에 케이블로 지지된 입체트러스 구조 위 인장 막구조의 지붕을 갖게 된다. 지붕의 방사트러스와 연결트러스의 구간을 덮는 막구조는 가장 안정된 곡면이 되도록 계획되어 인장막이 외부하중에 적절하게 저항하기 위해서는 적절한 국부 곡률이 필요하다. 현수막 구조의 형태에서는 서로 상반된 곡률의 곡면으로 구서오디고 구조물에 강성을 부여하기 위해서 적당한 크기의 프리스트레스를 해야한다. 현수막구조의 형태에서는 반드시 매단 방향과 누르는 방향이 존재하므로 현수막 구조에서 만들어진 곡면은 곡면 상의 모든 점에서 서로 직교하는 반대 방향의 곡룰이 존재한다. 막의 재료는 PTFE와 유리 섬유이다.3장 트러스 구조01. 트러스 구조란트러스 구조가 성립하기 위해서는 부재가 삼각형 모양으로 결합되어야 하고, 절점은 회전단으로 지지되어야 한다. 부재가 삼각형 모양으로 결합될 때에는 절점이 회전단이어도 안정된 형태를 유지할 수 있으며 이러한 삼각형 구조를 이어 안정적인 큰 지붕까지도 제작할 수 있다. 트러스 부재의 회전단 절점에 외력이 작용하면 축력인 압축, 인장력만 발생하고 모멘트는 발생하지 않는다. 트러스를 구성하는 부재로는 경사부재인 사재, 트러스 윗부분을 수평으로 구성하는 부재를 상현재, 아랫부분을 구성하는 부재를 하현재라고 한다. 트러스 구조는 부재를 어떤 각도의 삼각형으로 결합시키느냐에 따라 다양한 형태가 만들어지기 때문에 그 종류가 다양하다. 대표적인 종류로는 프랫 트러스, 하우 트러스, 워렌 트러스, 더블워렌 트러스, 킹포스트 트러스, 퀸포스트 트러스, 핑크 트러스 등이 있다.02. 사례 간사이 공항그림입니다.원본 그림의 이름: CLP000021b40003.bmp원본 그림의 크기: 가로 174pixel, 세로 148pixel간사이 공항에서는 이중 상현재를 가진 트러스를 볼 수 있다. 선형의 트러스는 단일 열의 트러스만으로는 안정성을 확보하는 것이 어렵지만, 현재를 입체 구성함으로써 횡좌굴에 대한 저항 능력을 증대시키고, 독립적인 안정성을 확보할 수 있다. 현재는 주로 압축부로 거동하기 때문에 이중 배열될 경우 인장 현재와 동일한 부재를 사용하더라도 좌굴에 보다 효과적으로 저항할 수 있기 때문에 높은 구조 효율을 얻을 수 있다.03. 폴 공항
친환경 건축과 건축물 녹화친환경 건축물과 건축물 녹화 친환경 건축물이란 건축물의 설계 , 건설 , 운영 등 모든 단계에서 환경에 미치는 영향을 최소화하려는 원칙에 따라 만들어진 건축물 건축물 녹화란 옥상이나 벽면 등의 건물의 외피 또는 실내에 식물의 생장이 지속적으로 유지될 수 있도록 인공적인 구조물 위에 토양층을 새로이 형성하는 등 자연적인 지반상태와 유사한 여건에서 녹지공간을 조성하는 것 건축물의 단열 · 온열 효과 등 에너지 절감 효과부터 공기정화 · 소음저감 · 자외선에서 건축물 보호 · 심미적 효과 등이 있음 옥상 녹화와 벽면 녹화 두 가지로 나뉜다 . 친환경 건축 기후 변화 대응 재활용 가능한 재료 사용 녹색 공간 확대 에너지 절약 디자인옥상 녹화 옥상녹화의 구성 녹화부 + 식생층 : 건축물 또는 구조물의 외피 , 식재의 기반 구성 녹화부 = 방근층 + 배수층 + 토양여과층 + 토양층 옥상녹화 시 고려사항 하중과 토양 유출 , 바람의 세기와 방향 , 식재 종류 등을 고려하여야 한다옥상 녹화 옥상녹화의 유형 저관리 경량형 : 지피식물을 주로 식재 , 주로 인공경량 토양을 사용 : 구조적 제약이 있거나 , 유지관리가 어려운 건축물의 옥상이나 지붕에 활용 : 토심 20cm 이하의 녹화 시스템 관리 중량형 : 녹화 공간의 이용 및 유지관리를 전제로 함 : 지피식물 , 관목 , 교목을 활용한 다층구조의 식재가 바람직 : 관수 , 시비 등 이용요구에 부합되는 관리가 필수적 : 구조적 문제가 없어야 하므로 주로 신축건물에 적용 : 토심 20cm 이하 녹화 시스템 혼합형 : 저관리 경량형과 중량형이 혼합된 형태 : 토심은 10~30cm 내외 : 지피식물 또는 키가 작은 관목위주로 식재벽면 녹화 벽면녹화란 건축물 , 토목 및 인공 구조물 등의 수직면 또는 비탈면 을 식물 등으로 피복 할 수 있는 도시 녹화 방식 부족한 녹지공간의 확보 뿐만 아니라 공간적으로도 효율적 인 녹화 방법 . 벽면 녹화의 활용 건축물 표면 외에도 콘크리트 옹벽 및 석축 , 담장 방음벽 , 고가구조의 다리 등 특히 콘크리트 벽면의 아파트가 주를 이루는 국내 주거유형에 적합한 대안으로 평가벽면 녹화 벽면 녹화의 유형 등반 부착형 : 입면의 하부에 덩굴식물을 식재한 후 , 덩굴이 성장함에 따라 입면에 직접 부착시켜 등반하도록 하는 녹화시스템 : 입면의 표면이 콘크리트 블록 , 거친 벽돌 등 다공질의 상태이거나 요철이 많은 경우에 적용 등반감기형 : 그물이나 격자 등의 등반 보조재를 입면에 설치하고 , 덩굴식물을 입면 하부에 식재하여 덩굴이 감아 올라가도록 하는 녹화 시스템 : 입면의 구조 , 재질과 관계없이 녹화가 가능 : 자력으로 등반이 가능한 흡착형 식물과 감기형 식물을 혼용할 경우 등반 보조재의 시공량을 줄일 수 있음 하수형 : 입면의 상부나 옥상 등에 식재용기를 설치하고 덩굴을 늘어뜨려 녹화하는 방법 : 베란다가 있는 건축물에는 베란다에 식재용기 설치가 가능벽면 녹화 벽면 녹화의 유형 탈부착형 : 일정 크기의 패널 또는 박스 형태의 단위 유니트를 이용하여 일체화를 도모한 녹화시스템 에스팰리어 : 입면 앞에 나무를 식재한 후 , 나무의 줄기나 덩굴을 유인하여 얇게 벽면에 붙여 녹화하는 방법 : 격자망 , 울타리 등의 유인장치를 설치 탈부착형 에스팰리어고양시 공공건물 리모델링 계획 포트형 식생패널을 부착하는 방식의 벽면녹화 사계절 푸르름을 유지하는 측백나무 , 좀눈향과 해국 , 구절초 등 약 8 천 600 여 본이 식재 시는 수직정원 조성으로 청사내 여름철 실내온도를 2~3 도 가량 낮출 수 있을 것으로 기대하고 있다 . _ 고양시 일산서구청 청사 외벽 수직정원고양시 공공건물 리모델링 계획 사용된 등반 보조재 묘듈화 된 벽걸이형 패널로써 대규모 건축물의 축벽 또는 파사드와 같은 수직형 식생기반에 설치하는 패널형 어린 식물을 입면에 도달하도록 유도하여 성공적인 피복이 이루어지도록하며 , 입면의 수리 등 필요한 경우에 녹화 식물을 입면으로부터 쉽게 분리할 수 있도록 한다 . _ 고양시 일산서구청 청사 외벽 수직정원사례 _ 고양시 공공건물 리모델링 계획 고양시 옥상 녹화 시스템 특허 출원 빗물저금통을 활용 열섬현상 저감 시스템 등 옥상녹화 시스템에 대한 특허 출원 빗물저금통이란 빗물의 활용을 극대화해 건물의 냉 · 난방 에너지를 절감하고 도심 내 열섬현상을 저감시킬 수 있는 옥상녹화시스템 우수를 활용한 옥상 녹화 + 수소 에너지 기존의 단순한 옥상 텃밭에서 더나아가 도심지의 열섬현상을 완화하는 역할출처 그린리모델링 창조센터 https://www.greenremodeling.or.kr/ 고양시 공공건물 그린리모델링 추진 기사 http://m.kyeongin.com/view.php?key=*************3805 안태경 , 공동주택 최상층부의 옥상녹화에 따른 에너지절약 평가 한승원 , 건물에너지 절감을 위한 건축물녹화의 외단열 성능평가 녹색건축 인증기준 2016_ 주거용 건축물{nameOfApplication=Show}
Peter Zumthor Bruder Klaus Field Chapel건축가 개요 Peter Zumthor ( 페터 춤토르 ) 1943 년 스위스 바젤 출생 역사적인 건축물 보존이나 교회 리노베이션 , 낡은 건물의 리모델링 등의 분야에서 활동 후 할덴슈타인에 사무소를 차려 건축가로 활동건축가 개요 발스 온천장 성 베네딕트 교회 콜룸바 뮤지엄페터 춤토르의 건축 철학 재료 지역성 분위기 “ 회상되는 이미지를 바탕으로 장소와 밀접한 관계를 가진 소재와 시공법을 선택하게 되는데 그렇지 않으면 경관이 새로운 건물을 용납하지 않는다는 느낌이 든다 .” 설계 프로세스 : 건축적 경험 - 이미지와 분위기로 기억 - 회상 ‘ 분위기 ’ 개념 공간을 구성하는 물질적 요소의 총체페터 춤토르의 건축 철학 ‘ 분위기 ’ 를 만들기 위한 접근 방식 건축의 몸 물질의 양립성 공간의 소리 공간의 온도 주변의 사물 안정과 유혹 사이 내부와 외부의 긴장 친밀함의 수준 사물을 비추는 빛페터 춤토르의 건축 철학 건축물 대지 인간 최소한의 형태 / 대지와 유사한 형태의 매스 재료 물성 표현 기법 빛을 통한 재료의 질감과 감성적 체험 재료 물성을 통한 공간감적 경험 대지의 속성을 담은 재료와 주변 지형의 유입 시간의 흐름을 인식시키는 장치Bruder Klaus Field Chapel 위치 : 독일 메케르니히 지역 용도 : 종교 시설 순교자인 Bruder Klaus 를 기리기 위해 지역 농부들의 의뢰로 설계 됨 진입 방식 : 순례자의 인도를 받으며 점진적으로 접근 편평한 대지 위 오브제적 매스로 지역의 상징적 역할 수행Bruder Klaus Field Chapel 재료 물성의 표현 기법 농부들이 직접 112 그루의 나무를 베고 텐트 모양으로 세운 후 24 일 동안 그 외부에 날마다 높이 50cm 씩 콘크리트를 쌓음 . 그 후 3 주간 내부를 태워 벽체를 그을리게 함 .Bruder Klaus Field Chapel 재료 물성의 표현 기법Bruder Klaus Field Chapel 간결한 외부와 대비되는 내부 강렬한 반전과 다양한 인식 변화 유도 내부를 태우면서 타르와 그을음이 남아 검은 색채 표현 후각적 요소 ( 그을린 나무 냄새 ) 표현Bruder Klaus Field Chapel 폼타이 구멍에 유리봉을 설치해 벽면으로부터의 빛 유입 천장의 오큘러스를 통한 빛 유입 – 숭고미 표현 청각적 요소 표현 ( 떨어지는 빗물소리 ) 종교적 공간으로서의 ‘ 분위기 ’ 빛의 유입에 따른 거친 질감 극대화 - 시각과 촉각공감각적 경험 유도참고 문헌 단행본 건축을 생각하다 , 페터 춤토르 , 나무생각 , 2013 분위기 , 페터 춤토르 , 나무생각 , 2013 논문 지역주의 관점으로 분석한 페터 춤토르의 건축 연구 , 김수형 , 임영환 , 한국문화공간건축학회 논문집 : 통권 제 62 호 2018. 05 페터 춤토르의 건축공간에서 나타나는 ‘분위기’ 구현요소의 구조와 공간디자인 표현특성에 관한 연구 이예리 ; 박찬일 - 한국실내디자인학회 논문집 : Vol.28 No.4( 통권 135 호 ) 2019. 08 페터 춤토르 작품에 나타난 존재론적 공간개념에 관한 연구 이옥재 ; 김문덕 - 한국실내디자인학회 논문집 : Vol.24 No.2( 통권 109 호 ) 2015. 04 페터 춤토르 건축의 공간적 분위기를 통한 표리적 공간인식 연구 진제스민 (Jin, Jasmine) ; 김주연 (Kim, Jooyun ) ; 이종세 (Yi, Jongse ) - 한국공간디자인학회 논문집 : Vol.16 No.04 2021. 06 유기적 특성으로 본 피터 줌터 공간의 특성 원유진 (Won, Yu-Jin) ; 이찬 (Lee, Chan) - 한국문화공간건축학회 논문집 : 통권 제 51 호 2015. 08 사진 https://www.archdaily.com/106352/bruder-klaus-field-chapel-peter-zumthor https://zumthor.bjorkan.no/project/bruderklaus/{nameOfApplication=Show}
수평구조시스템(케이블구조, 막구조, 트러스구조)과 사례
평가A+최고예요
친환경 건축과 건축물 녹화 및 사례
