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휨응력에 관한 시스템

On bending stress

 

 

고층건물은 아래의 세 가지를 만족시키는 휨에 저항하는 시스템을 갖춰야만 한다.
[1] 건물은 바람과 중력이 혼합된 하중으로 인해서 전도되지 않아야 한다.
[2] 건물은 뚝 끊어져 넘어가지 않아야 한다.
[3] 건물은 탄성적인 회복의 한계를 초과해서 변형되지 않아야 한다.

Tall buildings must have a system to resist bending which satisfies three needs :
[1] The building must not overturn from the combined forces of wind and gravity.
[2] The building must not break.
[3] The building must not be strained beyond the limit of elastic recovery.

//홈지기 註// 수식이 제공되지 않아서 수식을 다음과 같이 표현하겠습니다.
* : 곱하기 기호, ** : 제곱 기호, / : 나누기 기호, SQR : 제곱근 기호

//comment//Algebraic symbols are not provided by my NAMO editor, so they are expressed as follows instead.
* : multiplication, ** : square, / : division, SQR : square root

휨으로 인해 생기는 변형에 대한 저항성은 중력하중을 전달하는 기둥이나 벽이 평면 상에서 배열되는 방식에 의해 매우 영향을 받는다.

The resistance to strain from bending is powerfully affected by the way columns or walls carrying gravity are arranged in plan(see drawings at right).

A. 정방형 건물에서는 최대 휨강성을 갖는 이상적인 평면은 중력하중을 모서리에 있는 네 개의 기둥에 집중시키는 것이다. 이 평면은 최대의 휨强度, 剛性 그리고 전도에 대한 저항성을 갖는다. 따라서 이 경우 이상적인 휨강성지수(bending rigidity index, BRI)인 100을 갖는다. 이 휨강성지수는 통합된 휨시스템에 참여하는 건물 평면상의 모든 기둥들의 총 관성모멘트의합이다.(아래에 주어진 예에서, 총기둥단면은 모든 평면에서 모두 같다고 가정된다.)

A. For a square building, the ideal plan for maximum bending rigidity concentrates gravity loads on four corner columns. This plan has maximum bending strength, rigidity, and overturning resistance and therefore has been assigned the ideal Bending Rigidity Index of 100. The Bending Rigidity Index(BRI) is the total moment of inertia of all the columns of a building plan participating as an integrated bending system.(For the examples given below, it is assumed that the total column cross section is the same for each plan.)

B. 엠파이어 스테이트 빌딩처럼 과거의 전통적인 고층 건물은 모든 기둥들을 바람에 의해 생기는 휨 시스템의 부분들로서 사용하였다. 일정한 간격을 가지고 배열된 기둥들의 경우 휨강성지수는 33이다.

B. The traditional tall building of the past, such as the Empire State Building, used all columns as part of the wind-bending system. For columns arranged with regular bays, the BRI is 33.

C. 1960년대와 70년대의 현대적인 고층건물들은 좁은 간격으로 가까이 배치된 평면외각 기둥들과 여기서 엘리베이터 코어까지 길게 뻗은 스팬을 가지고 있다-이런 배열을 "튜브"라고 부른다. 만약 평면외각의 외주부 기둥들만이 바람에 의해 생기는 휨 시스템에 사용된다면, 휨강성지수는 33이다. 이런 평면 유형의 예는 뉴욕에 위치한 월드 트레이드 센터이다.

C. A modern tall building of the 1960s and 70s had closely spaced exterior columns and long clear spans to the elevator core-an arrangement called a "tube." If only the perimeter columns are used in the wind-bending system, the Bending Rigidity Index is 33. An example of this plan type is the World Trade Center in New York City.

D. 세계에서 최고로 높은 시카고의 시어스 타워는 그 건물의 모든 기둥들을 "다발튜브"라고 불리는 형상의 휨시스템의 부분들로서 사용하지만 휨강성지수도 또한 33이다.

D. The world's tallest building is the Sears Tower in Chicago. It uses all of its columns as part of the wind-bending system in a configuration called a "bundled tube," but also has a Bending Rigidity Index of 33.

E. 시티콥 센터 타워도 모든 기둥들이 휨시스템의 부분들로 사용되지만, 기둥들이 평면 모서리에 위치할 수 없어서 휨강성지수는 31로 줄어들었다.

E. The Citicorp Tower uses all of its columns as part of its wind-bending system, but because columns could not be placed in the corners, its Bending Rigidity Index is reduced to 31.

F. 기둥들이 모서리로 이동하면 휨강성지수는 56으로 증가된다. 하중을 지지하는 코어에 8개의 기둥이 있으므로 휨강성지수는 100에서 56으로 떨어진다.

F. If the columns were moved to the corners, the Bending Rigidity Index would be increased to 56. Because there are eight columns in the core supporting loads, the BRI falls short of 100.

G. 휴스턴에 있는 사우스웨스트 은행의 평면은 휨강성지수 63을 가지며 휨강성에 대해 실제적으로 이상적인 값에 접근한다. 기둥들은 약간씩 미끄러져서 모서리에서 비켜 위치해 있어 내부 사무소 공간에서 좋은 시야를 제공하고 있다.

G. The plan of the Bank of the Southwest in Houston approaches the realistic ideal for bending rigidity with a BRI of 63. The columns were split and displaced from the corners to allow generous views from office interiors.