CASE STUDY Folded Structure of Air Force Academy Chapel, USACONTNETs CASE STUDY: AIR FORCE ACADEMY CHAPEL, USA ARCHITECT’s INTENTION ARCHITECTURE CCONSTRUCTION: Space, Structure WHAT ARE FOLDING PLATES? FOLDING PLATED STRUCTURE SYSTEMCASE STUDY: AIR FORCE ACADEMY CHAPEL, USA The air force chapel in Colorado Springs in USA is one of the most significant folded structure. The structure was built by architect Walter Netsch. The construction of this chapel consisted of triangular plates - metal panels which formed a folded construction. The building structure is made out of 100 steel tetrahedral elements which serves as the building block for the structure. The folded elements was prefabricated and assembled on site. This building is an example of modern architecture in the USA. Architect: Walter Netsch, Length: 280 ft, Height: 150 ft, Width: 84 ft, Year: 1962The Chapel was specifically designed to accommodate three distinct areas of worship under one roof. Inspired by Sainte-Chapelle chapel in France and the Basilica of St. Francis of Assisi in Italy, architect Walter Netsch stacked spaces on two main levels. The architect faced the challenge of bringing together under one roof different spaces for different faiths and creeds, while creating a national monument. For this reason he considered that a single needle involve a message of a single religion and a deck with three towers would make no sense, in addition to a design that will leave no doubt that it was a place of worship without using traditional architectural exterior badges of any faith. ARCHITECT’s INTENTIONArchitecture Construction: D uring construction S pace The building has a surprising succession of 17 needles of glass and aluminum , each composed of 100 tetrahedra , involving the whole deck . continuous panels of bright colored glass tubular dress tetrahedra , allowing diffused light into the building .The tetrahedrons, although from both sides, the exterior and the interior, are providing a folding composition, are certainly not a folded plate structure. Structurally, this building belongs rather to space frame structures. section drawing S tructure The building that houses the chapels rises 46m, has a length of 85m and a width of 26m. The most striking aspect of the chapel is its row of 17 towers . In the original design nineteen needles were contemplated , but this number was reduced due to budget problems . The structure is a tubular steel frame consisting of 100 identical tetrahedrons , each 23m long and weighing 5t o n s , coated aluminum panels . Tetrahedrons 0,30cm are spaced from one another , creating holes in the frame are filled with stained glass 25mm thick .What are Folding Plates? Folded plates are assemblies of flat plates rigidly connected together along their edges in such a way that the structural system capable of carrying loads without the need for additional supporting beams along mutual edges.Folded structures are three-dimensional structures with a folded form of construction, including structures derived from elements which form a folded structure by their mutual relationship in space. Based on geometric shape folded structures can be divided into: Folded plate surfaces: all the highest and lowest points of the elements belong to two parallel planes Folded plate frames: the elements of each segment of the folds mutually occupy a frame spatial form. This type of folded structure is spatial organization of two or more folds in the plane. Spatial folded plate structures: a spatial constructive set is formed by combining mutually the elements of a folded structure. Structural concept of folded structuresTHANK YOU{nameOfApplication=Show}
지하층 공법들에 관해 조사하여 어떤 상황에 어떤 문제점이 있고 어떤 대책이 있는지 등 자세히 조사하였습니다. 먼저, SPS공법(Strut as Permanent System Method)에 관해 조사하였습니다. SPS공법은 지하토공사 가설 STRUT 공법을 대체한 공법으로서, 굴토 공사 완료 후에는 본 구조물로 사용하여 가설 STRUT 시공 및 해체에 따르는 공기 단축, 공사비 절감, 구조적 안정성을 확보할 수 있는 공법을 말한다. SPS 공법에서의 주 구조체는 흙막이 공사 중 토압에 대하여 지지하는 역할을 하지만 흙막이 설치 완료 후(슬래브 콘크리트 타설 후)에는 연직하중에 대해서도 지지하게 된다. SPS 공법의 특징에 대해 자세히 더 조사하였습니다.-SPS 공법의 특징1. 공기 단축 :토공사 완료와 지하 구조물 시공과 지상 구조물 시공이 동시에 이루어지고 STRUT의 해체가 불필요하기 때문에 공기가 단축된다.흙막이 벽 지지방식의 개요와 특징- 자립식 공법: 버팀대, 띠장 등의 지지구조를 가설하지 않고 토류벼그이 휨 저항 및 근입 부분 지반의 횡 저항에 의해 토압을 부담시키고 굴착을 진행하는 공법 (근입부 흙의 강도 필요, 능률적이며 경제적, 번형이 쉽고, 사면 오픈 컷과 병용가능함)- 버팀대 공법: 굴착와주에 토류벽을 설치하고 이것을 버팀대와 띠장 등의 지지구조로 지지하여 굴착을 진행해 가는 공법으로 가장 많이 사용하는 지지구조형식 (가장 일반적인 공법, 적용성이 넓다, 배면 부위 보강이 쉽지만, 굴착이 어렵다, 강재 재사용으로 경제적)- 그리운드 앵커공법: 버팀대 대신 굴착 주변지반중에 그라운드 앵커를 설치하여 토압 및 수압 등의 외력을 지지하는 구조형식으로 이 지지구조 형식을 채택하는 경우는 지반이 적당한 위치에 있는지를 반드시 조사해야함 (앵커설치공간과 설치 허가필요, 정착가능한 지반이 요구되고 대규모 평면에 유리, 배면 보강이 어려움)2. 원가 절감: 가설용 STRUT가 필요 없어 공정간 간섭 극소화, 장비 작업성 극대화되고, 지상 1층 바닥을 작업장으로 활용할 수 있어 별도의 복공판이 불필요하게 되어 가능3. 구조 안전성: 1층 바닥 선 타설 및 RC슬래브 띠장 형성으로 인한 구조 안전성 확보4. 시공성 향상: 구조용 철골조의 간격이 가설 STRUT보다 넓어 굴토공사 시 장비의 작업성 향상, 폐기물 발생 저감-버팀대지지 공법과 비교에서 SPS공법의 장점과 단점장점: 가설공사가 필요 없음, 이에 따라 해체 공사시 발생하는 응력 불균형의 문제없음, 해체공정이 불필요, 공기단축, 시공성 향상, 현장 유지관리가 용이, 고품질의 시공, 기둥 강성의 강화단점: 대지가 넓을 경우 비용이 증대될 수 있음, 지하 층고에 다소의 제약있음- SPS공법이 적용된 현장 사례：삼성 제일 병원 신별관, 삼성화재(주) 전주 사옥두 사례다 공기 단축과 원가 절감이 된 것을 알 수 있다.다음으로는 아리랑 시네센터 및 정보도서관 신축공사의 지하층 흙막이 및 굴토공법 개선사례를 찾아보았습니다. “시네센터 및 정보도서관”신축공사 현장지반은 주로 풍화암층과 연암층으로 조사되었으나 설계는 풍화암층으로 적용, 브렉커(BREAKER) 굴토공법으로 계획되었던 것을 민원발생 및 공사기간 지연의 우려가 있어 저소음 저진동 암파쇄 공법으로 변경 시공하였습니다.- 예상 문제점 및 조치흙막이 벽체 및 굴토 공법을 선정하는데 중요한 고려 요인은 시공성, 경제성 및 작업성일 것이다. 흙막이를 STRUT(RAKER)공법 + 제거식 SOIL NAILING 공법으로 시공할 경우 건설장비의 소음으로 민원발생이 예견되고 흙막이와 인접구조물(가시설물, 방음벽) 등의 좁은 공간으로 작업 차량의 진?출입 및 회전으로 지하층 외벽과 대지 경계선과의 여유 폭이 충분치 못하여 법면 붕괴가 우려되어 현장을 정밀 조사하고 지질조사서 및 암반의 절리 상태 등을 검토한 바, 법면 상단으로 작업자 및 장비의 통행을 제한하고 장기 기상예보를 활용하여 굴토 및 철근 콘크리트 골조공사 작업기간 동안 우기를 고려한 공정계획을 수립하는 한편 철저한 안전 조치를 취하고 경제적이고 합리적인 시공법인 STRUT(RAKER)공법 + 매입식 SOILNAILING 공법으로 변경 시공하였고, 지하 터파기 굴토공사는 현장의 상황에 맞추어 무진동 암파쇄 PRS 공법을 적용하였으며, 장비는 크롤드릴로 천공 후 PRS 유압파쇄기 단자를 천공구멍 위치에 삽입 후 유압을 작동시키는 무진동 암파쇄 장비 선정으로 지하층암반 굴착공사 완료 후 건축물 골조 공사를 완료하였다.- 개선효과공법 변경에 따른 안전문제는 현장 조건의 적절한 활용과 안전 조치로서 극복하고 저소음 저진동 공법 굴토로 인근지역 주택가 민원은 최소화되고 토공장비 및 공사차량의 원활한 소통으로 작업성 및 시공성이 향상되어 현저한 공기단축과 원가절감 효과로 경제적인 시공을 하였다.마지막으로 SK 을지로 빌딩은 옛 선경 본사 사옥을 철거하고 그 위에 2004년 10월을 준공 목표로 SK 텔레콤 사옥을 건축하는 도심재개발 사업에 조사하였습니다.건물의 규모는- 대지면적 : 5,914.40 m2- 층 수 : 지하 6층 / 지상 33층- 건 폐 율 : 37%- 용 적 율 : 999.90%- 연 면 적 : 90,134.85m2 입니다.- 공법 적용사례1. 코어선행 탑다운 (Semi Top - Down) 공법SK 을지로 빌딩의 당초 코어 구조형식은 SRC Core Wall로 설계되어있었다. 따라서 구조적으로 횡력(풍하중, 특히 지진하중)에 대응하기 위하여서는 철골 Bracing이 필요하였다. 건물의 외관이 변경되면서 철골 Bracing의 적용이 어려워지고, core 내 RCD기둥의 정밀시공관리 필요에 따라 부득이 코어의 구조형식을 RC Core Wall 로 변경하게 되었다. 이에 따라 Top Down 공사 시 지상층 Core Wall의 자중을 견디기 위한 보강조치가 현실적으로 불가능하며, 지하층 Core Wall의 역타 진행 시 조인트 부위의 품질저하의 우려, 공사예측의 가능성 등을 고려하여 당 현장에서는 코어선행 탑다운 (Semi Top - Down) 공법을 적용하였다.1) 공법개요지하부 RC Core Wall 구체를 먼저 형성시킨 후 지상부 Core Wall과 지하 Top Down Slab를 구조제한 없이 시공하여 나가는 공법이다. 공사순서 개념도2) Top - Down과 Semi Top - Down의 비교3) 시공계획사전 준비 작업 → 흙막이 공사 → 굴토 및 스트러트지지 → Core기초 및 지하구조물 공사 → 가시설 해체 및 슬라브 구조 연결2. 무지주 탑다운 (Non Supporting Top - Down) 공법지하 Top - Down 공사의 공기단축 가능, 환경 및 안전개선, 지반침하에 의한 지하층 슬라브의 구조물 결함방지 등의 목적으로 무지주 탑다운(Non Supporting Top - Down) 공법을 적용하였다. 아울러 당 현장에서는 지하 Top - Down 공사의 공기는 공사 완료일에 직접적인 영향을 미치는 지하 6층 기계실 공사 공기(약 10개월 소요 예상)와 맞물리므로 최대한 공기 단축이 필요한 실정이었다.1) 공법개요Top - Down 공사에 있어서 상부 Slab구조에 대형 거푸집 및 프레임을 매달아 (Hanging) 하부 슬라브 형틀을 동바리 없이 지지시키는 공법이다.
Folded Structure of Air Force Academy Chapel, USA
