막구조란?

대공간 구조에서도 자유롭게 활용할수 있도록
개량된 원단을 이용한 구조를 말합니다.

원딩의 주재료에는 천막지의 인장강도를 월등히 높이고
수명을 연장시켜 코팅한 직물이 사용됩니다.
1960년대에 들어서면서 조형적으로 아름다운 고선을 나타내고
체육시설, 공연장 등의 대형구조물에 사용하기 위하여
고강도의 막재료를 개발하기 시작했습니다.
이러한 강성의 재질을 천막지와 구별하기 위하여 막이라고 부릅니다.
연성의 막을 사용하여 이것에 초기장령을 주고 외관의 강성을
늘림으로써 외부 하중에 대하여 안정된 형태를 유지하게 됩니다.

막구조의 현재상황

현대 산업사회는 다양한 형태와 목적을 갖는 건축물의 건설을 요구하고 있다.
막구조는 특유의 조형성, 구조적 특성으로 인해
계속적인 증가 추세를 보이고, 그 사용의 범위가 날로 증가 하고 있다.
이것은 막구조가 공간 창조의 다양성, 재료 사용의 경제성이 좋고,
구조물 본연의 오래된 문제점을 해결하는 방안을 제공하기 때문이다.
또한, 막구조는 재료의 투과성이 좋아 내부 공간이 밝고
경량성, 시공성 등에 이점이 있으며 전통적인 다른 구조 방식에 비교하여
안전성과 내구성을 인정받고 있다.

막의 이해

막의 성질

2차원 저항구조이지만, 그 두께는 스팬과 비교하여 대단히 작으므로
식별할 만한 판응력(휨과 전단)을 일으킬 수 있다.
막의 두께를 h라 하면 단위폭 당의 휨강성은 EI=E(1*h3/12)로 계산된다.
따라서 충분히 작은 h에 대해서 휨 강성은 무시되게 마련이다.
그리고 El에 비례하는 휨과 춤방향 전단은 없어져야 한다.
바꾸어 말하면 막은 2차원적 구조 요소이지만 그의 ‘판작용’은 무시된다.
압축에 대한 저항의 무시 막의 얇은 두께 때문이다.
대단히 작은 압축 응력을 받아도 반드시 좌굴을 한다.
인장에 의하는 대단히 엷은 판재료이다. 이상적인 막은 모든 방향에서
인장에 의해서만 하중을 지탱할 수 있고,
양질의 인장 저항을 가지는 재료에 의해서만 만들어질 수 있다.
그러한 재료는 금속판, 프리스트레스트 콘크리트, 보강 플라스틱
그리고 직물(특히, 나일론이나 파이버 글래스로 보강되어
만들어지는 플라스틱 직물)을 포함한다.

막거동

막은 2개의 케이블이라 볼 수 있다.
곡면막에서 잘라낸 한 요소에 수직 방향으로 압력의 하중을 작용시켜보자.
그 요소의 처침은 두 방향에 각기 곡률을 일으키므로
막은 우선 두 케이블의 교차라고 생각할 수 있다.
각 케이블은 하중의 한 몫을 지탱하며, 막에 의하여 지탱되는
전체 하중은 2개의 케이블로 지지된 하중의 합계이다.
이와 같이 막은 곡률이라 부르는 형태의 기하학적 성질에 의하여
두 방향의 케이블 작용이 가능하다는 것을 알 수 있다.

막의 전단 작용

수직의 종이 한 쪽 끝을 잡고 그 반대편 끝에 맞추어 수직으로 당기면,
얇은 한 조각의 재료에 그러한 전단이 일어나는 것을 확인할 수 있다.
종이는 자체의 면내에 작용하고 있는 접선방향의 전단으로 지탱한다.
그러나 접선 방향의 전단에 따른 막의 하중 지탱 작용은
본질적으로 그 형상의 또 다른 기하학적 성질과 관계된다.
막의 형상과 초과 상향력 막이 힘을 받으면 인장만으로
하중이 지탱될 수 있는 곡률을 가진 형상으로 변화한다.
이런 변화로 인해 어떤 막 요소의 변상에 있는 2쌍의 전단은
비틀림으로 인해 생기는 두개의 마주보는 전단 사이의 경사와 차로 인하여,
위로 향하는 수직력의 초과가 일어난다. 이 초과가 자체면 내의
전간 작용에 의한 하중 지탱 능력을 주고 있는 것이다.