7장. 프리캐스트콘크리트구조 • 셸구조 (셸구조 및 절판구조 - 2)

3. 회 전 셸

(1) 회전면

이것은 평면곡선을 동일편면내의 `개의 축선의 주위에 회전시켰을 때에 생기는 곡면, 곧 회전면을 밀히야, 이와 같은 곡면으로 된 셸을 회전셸이라 한다. 원추형 • 타원회전면셸 • 포물선회전면셸 • 구형셸 • 원통셸 등이 이에 속한다.

회전 셸

(2) 구형셸

임의의 곡선을 주위에 회전시켜 얻어지는 곡면에 대하여 대칭하중 및 역대칭하중에 대한 막응력은 용이하게 구할 수 있으나 휨 응력을 해석적으로 구하기는 힘들다. 곡면에서 자오선의 접선이 그 단부에서 수직이 아니면 셸의 기슭에서 발생하는 추력에 의한 인장응력에 저항하는 텐션링을 설치할 필요가 있고 편편한 국면일수록 굳센 텐션링이 요구된다. 셸 주변은 원둘레 방향에는 부동 반지름 방향에는 가동롤러에 의하여 수직을 ㅗ지지하고 추력에 저항하는 텐션링을 설치해야 막응력의 평형이 성립된다. 이 계열의 셸로서 평면지름 50m 셸의 곡률지름 50m 셸두께 중앙부 12cm, 단부 70cm의 변 단면 주변 롤러 지지의 실례가 있다.

구형셸

 

4. 원 통 셸

(1) 구조

원통셸은 반원 • 긴원형 • 파선형이 마주 대립하는 둥근 박공벽 사이에 직선이 평행이동한 국면을 걸쳐놓은 셸이고, 네 귀는 기둥으로 지지된다. 

(2) 장 • 단 원통셸 

간사이의 길이 l₂너비 l₂의 곡률반지름을 r이라 하면 다음 2종류로 구별된다.

원통셸

장원통셸은 기슭에 두는 테두리보를 포함하여 셸 전체가 원호상의 단면으로 된 보로 작용되는 것으로 볼 수가 있어, 보의 이론을 적용할 수가 있다. 이와 동시에 아치방향의 보강보는 아치로 보고 약산법으로 셸의 구조를 해석할 수 있다. 단원통셸은 박공면을 아치로 지지하는 방법이 보통이며 셸 슬래브가 협력하는 T형 또는 역T형 단면의 아치가 셸 슬래브 하중의 대부분을 부담하는 것으로 본다. 셸 곡면의 양가에 둔 보를 테두리보라 하고, 마구리에 둔 박공보를 보강보라 하며, 그 높이를 올림높이라 한다. 원통형 셸을 부분적으로 짜 맞추면 다음 그림과 같은 구조형식을 꾸밀 수 있다. 

원통셸의 작용방법

(3) 병렬 • 연속 원통셸

병령원통셸은 아치방향으로 단위셸이 나열된 것이고, 연속원통셸은 축선 방향으로 길게 연속시킨 것이다. 복창원통셸은 코노이드셸이라고도 하며 원통쏄의 한 편에 채광창을 설치할 수 있게 한 것으로, 공장건축 등에 유리한 것이다.

 

(4) 프리스트레스의 도입

보 형식으로 된 원통셸은 가장자리 부분이 인장영역이 되므로 여기에 프리스트레스를 도입하면 단면의 절약 • 균열방지에 유리하다. 셸의 박공면에는 박공벽을 두어 셸을 지지하는 것이 보통이고 셸면의 하중은 면내의 전단력에 의하여 벅공벽에 전달된다. 이때 박공면에 수직한 힘에 저항하지 않게 그 방향은 자유이동이 될 수 있게 한다. 이 면내에 전단력에 의한 힘의 전달은 셸구조에 특유의 것이며, 그 모서리부에는 빗장인장력이 생기고 박공벽에는 인장응력과 휨 응력이 작용한다. 박공벽 대신에 아치형의 보가 쓰일 때는 그 기점을 연결하는 타이밍이 필요하다. 셸면에서 힘의 전달이 가능하도록 두께 • 벽두께의 조절이 필요하고 이 지지방법은 추동셸에도 적용할 수 있다.

긴원통셸의 치수 예