케이블 지붕의 종류와 특징은 무엇인가

강철 케이블은 그 길이에 비하여 굵기가 작아 유연합니다. 케이블의 유연성은 휨에 대하여 제한된 저항력을 암시합니다. 휨으로 인한 불균등 응력은 유연성으로 막을 수 있으므로 인중 하중은 케이블의 각 가닥 속에 균등하게 분포되어 각 가닥은 안전 허용응력까지는 똑같은 응력을 받게 됩니다. 케이블 지붕의 종류와 특징에 대해서 알아보겠습니다.  

 

케이블 지붕의 특징

 

강철 케이블의 특별한 능력은 큰 지붕의 구조에 그것을 사용할 것을 제안하고 있습니다. 인장 케이블은 기본적인 요소이지만 다른 방법으로는 복잡한 구조 시스템이 될 수도 있습니다. 가장 간단한 케이블 지붕은 휨에 저항할 수 있는 기둥이나 버팀기둥 꼭대기에서 드리운 일련의 케이블로 구성되거나 또는 압축을 받는 버팀대의 꼭대기를 지나서 땅에 정착시킨 일련의 케이블로 구성이 됩니다. 

 

 

일직선 보나 판이 평행케이블을 연결하여 다각형이나 역원 통의 지붕면을 마는 것을 현수교식 구성 조직이라고 불리는데, 간단하고 저렴해서 보편화할 수 있는 장점이 있지만, 케이블을 연결하는 직선 요소들은 보통 가볍기 때문에 바람의 작용에 진동하거나 펄럭거리는 경향이 있습니다. 이러한 펄럭거림을 피하기 위해서는 지붕 재료가 비교적 무거워야 하며, 케이블이 당김 쇠줄 또는 보강트러스로 고정이 되어야 할 것입니다. 

 

케이블 지붕의 종류

 

네르비와 코브르는 생산공장을 위하여 케이블 지붕을 설계했는데, 각 지붕 부분을 31m, 길이 253m의 철근 콘크리트 타워를 세웠습니다. 수평 지붕은 지상에서 조립된 철근 콘크리트 보와 슬래브로 구성되고, 와이어 행거를 써서 케이블에 달아 올리게 됩니다. 이 구조의 특징은 중간 기둥이 없이 10,000제곱 피트 넓이의 경제적인 지붕을 가능케 합니다. 외벽은 지붕구조와는 관계가 없으며, 풍압에 견딜 수 있는 수직 기둥으로 지지가 되어 있어야 합니다. 비교적 무거운 수평의 콘크리트 지붕은 보강 트러스 역할을 하고, 자중으로 케이블을 고정합니다. 

 

 

예일대학의 사리넨이라는 사람은 비슷한 원리로 스케이트 링크장 지붕 설계를 하였습니다. 거기서 케이블은 단부가 역으로 만곡된 중앙 아치에서 드리워져서 링크의 육중하고 곡면 진 외벽에 정착되어 있습니다. 지붕재료는 목재인데, 비교적 가벼운 그 무게는 케이블을 완전히 고정하지 않습니다. 

 

 

비에라는 우루과이의 몬테비데오의 경기장 지붕설계에서 큰 원형 공간을 덮는 지붕에 저렴하면서도 적절하고 안전한 방식을 창안하였습니다. 지붕에서 일련의 방사상 케이블은 강철의 아래쪽 인장 중심 환과 경기장의 얇은 원형의 콘크리트 벽으로 지지가 된 콘크리트의 압축 외곽 환을 연결합니다.

 

 

지붕 바닥은 조립식으로 된 수많은 쐐기 모양의 콘크리트판들로 구성이 됩니다. 그 콘크리트 판들은 그 자체의 철근 끝을  

구부린 고리에 의하여 반경 방향의 케이블에 지지가 됩니다. 불안정성을 덜기 위해서 슬래브는 벽돌이나 모래주머니로 케이블을 임시로 과다하게 인장 하는데 재하 되고, 슬래브 사이의 반경 방향과 원주 방향의 갭은 시멘트 모르타르로 채웁니다. 모르타르가 굳게 되면 지붕 전체는 일체화된 콘크리트 접시가 됩니다.

 

 

임시 과다 하중이 접시에서 제거가 되면 케이블은 축소가 되려고 하지만 케이블이 묻힌 모든 콘크리트 지붕에 의하여 억제됩니다. 이렇게 해서 역 물매의 지붕은 케이블에 의해 프리스트레스트로 되며, 펄럭거림도 거의 없게 됩니다. 비에라 형 지붕의 배수는 빗물을 가장자리에 있는 배수 파이프로 펌프질해서 해결하였습니다. 

 

 

뉴욕의 존 F.케네디 국제공항의 팬 아메리칸 공항 건물의 지붕에서 스트래튼과 티베츠-아벳-맥카시에 의하여 채택된 케이블 지붕은 반경 방향의 보로 지지되는 철근 콘크리트판과 바깥쪽의 타원형 환 및 중앙부의 타원형 환으로 구성되어 있습니다. 보는 바깥쪽 환에서 캔틸레버로 내밀고, 그 환 위치에 있는 압축 기둥에 걸쳐지는 케이블로 지탱되며, 중앙부 환에 정착됩니다.

 

바깥쪽 환은 압축 기둥으로 지지가 되는데, 중앙부 환은 지반 속에 있는 육중한 콘크리트 기초에 부착된 인장재에 장착됩니다. 45.7m 되는 그 캔틸레버는 탑승객이 타고 내리는 동안 항공기를 덮을 수 있습니다.