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슬림커튼월의 구조적해석 및 다중단열 해석에 관한 실험적 연구
현병주 신한대학교 지식복지대학원 2021 국내석사
슬림커튼월(slim curtain wall)의 개념은 미적 특색있는 건물의 표현에 대한 건축설계를 만족시키는 다양한 건축외관이 신소재의 발명과 함께 빠르게 발달하고 있지만, 현재의 건설산업에서 구조성능과 단열성능에 대한 제약으로 인해 창호산업에 어려움이 있어 왔다. 유럽 중심적인 창호 시장에서, 국내 기술을 기반으로 한 슬림 커튼월의 개발과 슬림 커튼월의 시연이 매우 중요하며, 이는 건축의 역사를 반영한다. 본 연구에서는 슬림 커튼월 개념이 정의되지 않은 국내 산업에 슬림 커튼월 개념을 도입하여 슬림 커튼월의 구조적 안전성을 학술적으로 평가하였으며, 슬림 커튼월의 국내 적용가능성을 판단하기 위하여 데이터를 기반으로 단열성능을 평가 하였다. 구조적으로는 최대허용응력비와 최대처짐비를 AAMA 규정을 토대로 건축물 외장에 대한 유효폭과 유효높이의 증감을 통해 슬림커튼월이 갖는 최대 유효폭과 최대 유효높이를 도출하였으며, 부재의 단면을 조정하여 허용된 조건에 만족하는 최소 두께를 산출하는 과정을 거쳐 구조보강을 제외한 최소 폭 두께와 최소 높이 두께를 도출하여 외산 슬림커튼월과의 비교를 통해 국산 슬림커튼월의 우수성을 증명하는 연구를 진행하였다. 단열적 측면에 대한 연구에서는 커튼월 설계 유형별 배합이 도출되었고, 외관의 슬림 커튼월 대비 단열성능이 국내 슬림 커튼월 대비 우수한 단열성능을 보였다. 이 연구과정을 통해 슬림커튼월이라는 새로운 개념을 정립하였으며, 국내 슬림 커튼월 구조성능은 외국 슬림커튼월 대비 23.8%에서 24.4%로 개선되었으며, 국내 슬림커튼월도 단열성이 약 7.8% 향상된 것으로 확인되었다. 본 논문의 결과를 통해 슬림커튼월이 갖는 구조적 한계점을 파악하여 학문적으로 개선된 커튼월 부재 설계에 도움이 될 수 있기를 바라며 아직까지 구조적 검토와 단열적 성능을 증명하기 위한 기준과 도구들이 미국의 규정과 프로그램을 참고하고 있다는 현실을 직시하여 국내 기준을 만들기 위한 학문적 노력과 연구가 보다 체계적으로 진행 될 수 있는 토대가 마련되길 바란다. 키워드 : 슬림커튼월, 구조계산, 단열성능, 커튼월 설계, 슬림커튼월 평가방법 The concept of slim curtain wall has been challenging for the window industry due to limitations on both structural and insulation performances in the current construction industry, though various architectural exterior satisfying architectural design for the expression of aesthetically distinctive buildings is developing rapidly with the emergence of new materials. In the Europe-centered window industry, the development of slim curtain wall based on domestic technology and demonstration of slim curtain wall is crucial, reflecting the history of construction. In this study, the concept of slim curtain wall was introduced to the domestic industry, where the concept of slim curtain wall was not defined, and the structural safety of slim curtain wall was assessed academically, and the insulation performance was assessed based on the data to determine the domestic applicability of slim curtain wall. Structurally, the maximum allowable stress and maximum deflection ratio were derived by increasing the effective width and effective height of the building exterior based on the AAMA regulations. The maximum effective width and maximum effective height of the slim curtain wall were obtained by adjusting the cross section of the member to calculate the minimum thickness satisfied with the permitted conditions. The study on the insulation showed that the combination of the different types of curtain wall design was derived, and the insulation performance of the foreign slim curtain walls was compared to the domestic slim curtain wall, which demonstrated better insulation performance of the domestic slim curtain wall. Through this research process, a new concept of slim curtain wall was defined, and the structural performance of the domestic slim curtain wall was confirmed to be 23.8% to 24.4% improved compared to the foreign slim curtain wall, and domestic slim curtain wall was about 7.8% better in insulation. We hope that the results of this paper will help to identify the structural limitations of Slim Curtain Wall and provide a foundation for academic efforts and research to create domestic standards in the face of the fact that the criteria and tools to prove structural review and insulation performance are still referencing U.S. regulations and programs. Keywords: Slim curtain wall, structural calculation, insulation performance, curtain wall design, and slim curtain wall evaluation method
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