• 신형 적층 유리 및 아크릴 블레이드 구조

• 선형 정적 자중, 열적 하중 및 풍하중 해석

• 내진 해석

일본 도쿄 국제 포럼의 광장은 LUSAS Civil & Structural의 도움을 받아 Dewhurst Macfarlane and Partners에 의해 설계된 독특한 10.6m 길이의 돌출 유리 캐노피를 특징으로 합니다.

이 캐노피는 유라쿠초 지하철역으로 이어지는 8m x 4.8m 크기의 계단을 보호합니다. 지지 구조는 각 기둥을 아치 형태로 형성하기 위해 중앙과 끝 지점에서 핀으로 연결된 4개의 구성 부재로 이루어진 돌출 보로 구성되어 있습니다. 이 구성 부재는 바닥에서 4개의 블레이드에서 끝 부분에서 1개의 블레이드로 줄어드는 적층 유리와 아크릴 블레이드로 되어 있습니다. 블레이드는 40mm 직경의 스테인리스 스틸 핀에 의해 T자형 브래킷에 연결되며, 이 브래킷은 캐노피 지붕을 형성하는 유리 패널을 지지합니다. 캐노피의 바닥에서 V자형 스테인리스 스틸 브래킷이 각 돌출부를 캐노피의 전체 너비를 연결하는 수평 보에 연결합니다.

LUSAS Civil & Structural는 캐노피의 정적 및 동적 하중에 대한 반응을 조사하는 데 사용되었습니다. 자중, 열적 차이 효과 및 구조의 앞과 뒤에서 오는 풍하중의 영향을 연구했습니다. 얇은 쉘 요소를 사용하여 돌출 보 블레이드, 지붕 패널 및 지지 브래킷을 모델링하고, 두꺼운 보 요소는 바닥 연결을 모델링하는 데 사용되었습니다. 연결 부재는 유리 블레이드와 스테인리스 스틸 핀 간의 연결을 모델링했습니다.

캐노피의 내진 하중에 대한 반응을 평가하기 위해 자연 주파수 해석이 수행되었으며, 이후 예상되는 지역 지반 가속도를 사용하는 두 가지 스펙트럼 반응 해석이 수행되었습니다. 두 가지 다른 수준의 구조적 감쇠도 적용되었습니다. 자연 주파수 해석을 수행하려는 초기 시도에서 유리 지붕 패널에 많은 모드 형태가 나타나 높은 주파수의 전역 모드 추출을 방해했습니다. 이 문제를 극복하기 위해 낮은 에너지 모드를 필터링하여 주로 지배적인 전역 모드만 남기는 Guyan 축소라는 유용한 절차를 사용했습니다.

LUSAS의 광범위한 그래프 작성, 등고선 및 플로팅 기능을 사용하여 구조의 처짐, 힘 및 관절의 모멘트, 및 지붕 패널과 돌출 부재의 응력을 얻어 설계를 최적화하는 데 도움이 되었습니다. 내진 해석에서의 피크 관절 힘 및 해당 응력은 일반적으로 정적 하중 경우보다 스펙트럼 반응 해석에서 더 큰 것으로 나타났습니다. 이는 주로 CQC 값을 적용하여 모든 3 방향에서 지반 가속도를 적용하여 유도된 측면 하중이 정적 하중 경우에는 적용되지 않았기 때문입니다.

캐노피 설계를 담당한 Tim Macfarlane은 얻어진 결과에 대해 만족스럽다고 밝혔습니다. 그는 “이 프로젝트에 LUSAS Civil & Structural를 사용함으로써 지진 하중에 대한 구조의 반응을 확신을 가지고 결정할 수 있었고, 풍하중 및 자중에 대한 해석을 더 전통적인 컴퓨터 모델 및 초기 수작업 해석과 비교할 수 있었습니다.”라고 말했습니다.

완공 이후 캐노피는 이미 두 개의 태풍과 리히터 규모 6의 지진을 견뎌냈습니다. 1997 British Construction Industry Awards에서 유라쿠초 캐노피는 유리 구조물의 설계 및 시공에 대한 영국의 전문성을 보여준 것으로 특별 표창을 받았습니다.

“이 프로젝트에 LUSAS Civil & Structural을 사용함으로써 우리는 지진 하중에 대한 구조의 응답을 자신 있게 결정할 수 있었으며, 풍하중 및 자중에 대한 해석을 보다 전통적인 컴퓨터 모델과 우리의 초기 수작업 해석과 비교할 수 있었습니다.”

Tim Macfarlane, Partner, Dewhurst MacFarlane and Partners