소개
크기가 큰 야외 LED 디스플레이 뛰어난 시각적 효과, 고화질 디스플레이 효과, 그리고 유연한 재생 콘텐츠로 도시 경관에 없어서는 안 될 요소가 되었습니다. 도시 경관은 광고 및 정보 전달이라는 중요한 역할을 수행할 뿐만 아니라, 도시 이미지 표현 및 문화 전파를 위한 중요한 창구 역할을 합니다.
그러나 이러한 디스플레이를 지탱하는 "뼈대"로서 강철 구조물의 설계 및 시공 품질은 디스플레이의 안정성과 안전성에 직접적으로 관련되며 디스플레이가 장기적으로 안정적이고 안전하게 작동할 수 있도록 보장하는 핵심입니다.
기술의 지속적인 발전과 시장 확대에 따라 대형 실외 LED 디스플레이의 규모와 복잡성도 꾸준히 증가하고 있으며, 이로 인해 철 구조물의 설계, 재료 선택, 시공 및 설치에 대한 요구 사항이 더욱 높아지고 있습니다.
1. 대형 옥외용 LED 디스플레이용 철구조물의 기본 요건
- 안전성과 안정성
대형 옥외용 LED 디스플레이의 철골 구조 설계에서는 안전성과 안정성이 최우선 고려 사항입니다. 철골 구조는 강풍, 지진, 기타 자연재해 등 다양한 혹독한 환경 조건에서도 디스플레이가 붕괴나 심각한 변형 없이 전체적으로 안정적으로 유지될 수 있도록 해야 합니다.
이러한 목표를 달성하기 위해서는 설계 과정에서 구조의 안전성을 보장하기 위해 풍하중, 지진하중 등의 외부 힘을 계산하는 등 세부적인 구조 분석이 필요합니다.
동시에, 철골구조의 설계는 부착된 건물의 구조적 안전성과 사용 기능을 손상시키지 않도록 하여 두 가지가 조화롭게 공존하도록 해야 합니다.
또한, GB 50009 "건축구조물의 하중기준" 및 GB 50011 "건축물의 내진설계기준" 등 관련 국가표준을 준수하는 것은 철골구조 설계의 합리성과 안전성을 확보하는 데 중요한 보장입니다.
- 내구성
대규모 실외 LED 디스플레이 화면은 바람, 햇빛, 비, 눈에 장시간 노출되므로 강철 구조물의 내구성에 대한 요구가 매우 높습니다.
강구조재는 환경 요인에 의한 침식을 견뎌내고 장기간 안정적인 운전을 유지하기 위해 우수한 내식성과 내후성을 가져야 합니다. 이를 위해 재료 선정 시 내후성이 우수한 스테인리스강이나 특수 방식 처리된 강재를 우선적으로 고려해야 합니다.
또한, 정기적인 유지관리는 철구조물의 내구성을 보장하는 중요한 수단으로, 코팅의 완전성을 점검하고, 손상된 부분을 적시에 수리하는 등 철구조물의 수명을 연장하는 것을 포함합니다.
- 유지 보수성
대형 실외 LED 디스플레이 화면의 철골 구조는 설계 시 유지 보수성을 충분히 고려해야 합니다. 넓은 면적과 복잡한 구조로 인해 이후 유지 보수 및 점검 작업이 어려운 경우가 많습니다.
따라서 철구조물의 설계는 유지보수 인력이 출입하고 작업하기 편리하도록 설계되어야 하며, 합리적인 유지보수 통로, 전선 통과 통로 등을 설치하여 디스플레이 화면과 철구조물의 정기적인 검사, 청소 및 유지보수가 용이하도록 해야 한다.
동시에, 불필요한 복잡성과 중복을 줄이고 유지 보수의 어려움과 비용을 줄이기 위해 구조적 레이아웃도 합리적이어야 합니다. 이를 통해 유지 보수 효율성을 향상시킬 뿐만 아니라 장기간 사용 시에도 디스플레이 화면이 양호한 작동 상태를 유지할 수 있습니다.
2. 강구조재의 선정 및 사양
1) 일반 재료 소개
대형 옥외 LED 디스플레이 화면의 철골 구조 설계에서는 적절한 재질을 선택하는 것이 매우 중요합니다. 일반적으로 사용되는 강재로는 사각관, 채널강, H형강, 용접 원형관 등이 있으며, 각 강재는 고유한 특성과 장단점을 가지고 있습니다.
- 사각관:
사각관은 단면 형상이 간단하고 제작이 용이하여 널리 사용됩니다. 사각관의 장점은 지지력이 강하고 높은 강성이 요구되는 구조물에 적합하다는 점입니다. 단점은 다른 프로파일에 비해 비틀림 저항성이 약하다는 것입니다.
- 채널강철:
채널강은 단면 형상이 홈 형상으로 굽힘 저항성이 우수하여 큰 굽힘 모멘트를 견뎌야 하는 구조물에 적합합니다. 그러나 비틀림 저항성 또한 제한적이며, 경우에 따라 응력 집중 문제가 발생할 수 있습니다.
- H형강:
H형강은 단면 모양이 영어 알파벳 "H"와 유사하여 H형강이라고 불립니다. H형강은 뛰어난 지지력과 굽힘 저항성을 가지고 있습니다. 단면 계수가 크고 가벼워 대형 철 구조물에 선호되는 소재입니다. 하지만 다른 소재에 비해 가격이 다소 높을 수 있습니다.
- 용접된 원형 튜브:
용접 원형 튜브는 용접 공정을 통해 제작되며, 우수한 인성과 가소성을 가지고 있습니다. 단면 형상이 원형이어서 여러 방향의 힘에 잘 견디며, 표면이 매끄럽고 미려합니다. 그러나 용접 품질은 원형 튜브의 성능에 큰 영향을 미치므로 용접 공정을 엄격하게 관리해야 합니다.
재료를 선택할 때는 디스플레이 화면의 구체적인 요구 사항과 현장 조건을 종합적으로 고려해야 합니다.
예를 들어, 큰 풍하중과 지진하중을 견뎌야 하는 디스플레이 화면의 경우, 지지력이 강하고 굽힘 저항성이 좋은 H형강을 선택해야 합니다. 반면, 미관에 대한 요구가 높은 경우에는 용접된 원형 튜브와 같이 외관이 깔끔한 소재를 고려할 수 있습니다.
2) 재료 사양 및 성능 요구 사항
강철의 종류를 결정한 후에는 해당 강철의 사양과 성능 요구 사항을 더욱 명확히 해야 합니다.
- 사양 표현 방법:
각 강철 유형의 사양 표현 방법은 약간씩 다르지만 일반적으로 길이, 너비(또는 높이), 두께 등의 매개변수를 포함합니다.
예를 들어, 사각관의 규격은 종종 "변의 길이 × 벽 두께"로 표현되고, H형강의 규격에는 웹 높이, 플랜지 폭, 그리고 웹과 플랜지 두께가 포함됩니다. 이러한 매개변수의 선택은 구조 설계 및 하중 해석 결과를 바탕으로 결정되어야 합니다.
- 성능 요건:
강의 성능 요건에는 주로 기계적 성질, 용접 성질, 그리고 내식성이 포함됩니다. 기계적 성질 측면에서는 인장 강도, 항복 강도, 연신율과 같은 특정 지표를 충족해야 합니다.
용접 성능 측면에서는 용접이 용이하고 용접 후 내식성 측면에서 안정적인 성능을 보장하는 것이 중요합니다. 사용 환경에 따라 적절한 내식성을 갖춘 강재를 선택하거나 방식 조치를 취해야 합니다. 이러한 성능 요건을 충족하는 것이 철 구조물의 안전성, 안정성 및 내구성을 보장하는 핵심입니다.
3. 철구조물 설계 및 시공의 핵심
1) 디자인 포인트
대형 실외 LED 디스플레이의 철골 구조를 설계할 때는 구조의 합리성, 안전성, 유지관리성을 확보하기 위해 다양한 요소를 종합적으로 고려해야 합니다.
- 부하율 고려 사항:
첫째, 구조 설계는 디스플레이 화면의 무게, 풍하중, 그리고 발생할 수 있는 지진하중을 충분히 고려해야 합니다. 이러한 하중은 구조물의 안정성과 안전성에 직접적인 영향을 미치므로, 상세한 계산과 분석을 통해 적절한 구조 형태와 크기를 결정해야 합니다.
- 지원 시스템 설계:
합리적인 지지 시스템 설계는 구조물에 명확한 응력이 가해지도록 하고 응력 집중을 줄이는 데 핵심적인 요소입니다. 지지 시스템은 과도한 국부 응력으로 인한 구조적 손상을 방지하기 위해 하중을 효과적으로 전달하고 분산할 수 있어야 합니다.
동시에, 지원 시스템의 레이아웃은 작동 편의성을 보장하기 위해 디스플레이 화면의 설치 및 유지 관리 요구 사항도 고려해야 합니다.
- 공간 예약:
설계 시에는 디스플레이 화면의 설치 및 유지관리 요구 사항을 충족할 수 있도록 충분한 공간을 확보해야 합니다.
여기에는 디스플레이 화면을 위한 충분한 설치 공간을 확보하고, 이후 유지 보수 및 수리 작업을 위한 적절한 통로와 플랫폼을 마련하는 것이 포함됩니다. 이렇게 확보된 공간은 디스플레이 화면의 설치 효율성과 유지 보수성을 향상시키는 데 도움이 됩니다.
2) 건설 지점
철골 구조물의 시공은 설계 의도를 실현하는 데 중요한 연결 고리입니다. 시공 과정에서 최종 구조물의 안정성과 안전성을 보장하기 위해 각 연결 고리의 품질을 엄격하게 관리해야 합니다.
- 전처리:
시공 전, 철구조물 부품은 녹 제거, 교정 등의 전처리를 실시해야 합니다. 녹 제거는 부품 표면의 녹과 불순물을 제거하고, 도료의 접착력 및 방식효과를 향상시킬 수 있습니다.
수정을 통해 구성 요소의 크기와 모양이 설계 요구 사항을 충족하는지 확인하고 설치 중 오류를 줄일 수 있습니다.
- 용접 구조:
용접은 철골 구조물 시공의 핵심 요소 중 하나입니다. 용접 공정에서는 용접 품질을 보장하기 위해 적절한 용접 순서와 공정을 선택해야 합니다. 용접 순서를 적절하게 배치하면 용접 변형과 응력 집중을 줄일 수 있으며, 적절한 용접 공정을 통해 용접부의 품질과 강도를 확보할 수 있습니다.
또한, 용접 공정은 엄격하게 모니터링되고 테스트되어 용접 품질이 관련 표준 및 요구 사항을 충족하는지 확인해야 합니다.
- 설치 제어:
설치 과정에서 구조물이 제자리에 설치되도록 치수 정확도를 엄격하게 관리해야 합니다. 여기에는 구성 요소 크기, 설치 위치, 연결 노드 및 기타 측면의 정밀한 제어가 포함됩니다.
첨단 측정 기술과 도구를 도입함으로써 설치 과정을 정확하게 모니터링하고 조정하여 최종 구조물의 안정성과 안전성을 보장할 수 있습니다.
동시에 설치 과정에서 안전 문제에 주의를 기울여야 하며, 건설 인력의 안전을 보장하기 위해 필요한 안전 조치 및 보호 조치를 취해야 합니다.
4. 특수환경에서의 철구조물에 대한 요구사항
1) 극한 기후 조건
강풍, 비, 눈 등 극한의 기후 조건에서는 철구조물의 안전성과 안정성이 심각한 문제에 직면하게 되므로 구조물의 정상적인 작동을 보장하기 위해 일련의 강화 조치가 필요합니다.
- 구조적 지원을 강화하세요:
강풍 지역에서는 철골 구조물에 대각 버팀대나 구조 트러스를 추가하여 구조물의 전반적인 강성과 풍저항을 향상시켜야 합니다. 이러한 대각 버팀대와 트러스는 극한 풍하중에서도 안정성과 안전성을 확보할 수 있도록 정확하게 계산 및 설계되어야 합니다.
- 커넥터의 강도를 향상시키세요:
커넥터는 철골 구조물의 핵심 부품이며, 그 강도는 구조물의 전반적인 성능에 직접적인 영향을 미칩니다. 극한의 기후 조건에서는 접합부의 안정성을 보장하기 위해 더 높은 강도의 커넥터를 사용하고 용접이나 고강도 볼트 접합과 같은 더욱 신뢰할 수 있는 접합 방식을 채택해야 합니다.
- 확장 조인트 설정:
강철 구조물에 대한 열팽창 및 수축의 영향을 고려할 때, 극심한 온도 차이가 있는 조건에서는 합리적인 팽창 조인트를 설정해야 합니다.
팽창 조인트의 설치는 강철의 열팽창 및 수축 계수와 구조물의 실제 크기를 기반으로 계산 및 설계되어야 하며, 온도 변화에 따라 구조물이 자유롭게 팽창 및 수축하여 과도한 응력과 변형을 피할 수 있어야 합니다.
- 방수 및 배수 조치:
비나 눈이 오는 날씨에는 철골 구조물 표면에 물이나 눈이 쌓이기 쉽기 때문에 효과적인 방수 및 배수 대책을 마련해야 합니다. 예를 들어, 철골 구조물 표면에 방수 페인트를 도포하고, 적절한 배수 경사와 배수로를 설치하는 등 쌓인 물이 적시에 배출되어 구조물 손상을 방지할 수 있도록 해야 합니다.
2) 지진 발생 위험 지역
지진 발생 위험 지역의 철골 구조물 설계는 더 높은 내진 기준을 따라야 하며, 지진 발생 시 구조물의 안전성과 안정성을 보장하기 위해 더욱 복잡한 내진 구조 대책을 채택해야 합니다.
- 내진 설계 사양을 따르세요.
지진 발생 위험 지역의 철골 구조물을 설계할 때는 "건축물 내진 설계 기준"과 같은 관련 국가 내진 설계 기준을 엄격히 준수해야 합니다. 이러한 기준은 다양한 지진 진도에 따른 철골 구조물의 내진 설계 요건과 구조 대책을 상세히 규정하고 있습니다.
- 내진 구조 대책을 채택하세요:
강구조 설계 시 구조물의 내진 성능을 향상시키기 위해 다양한 내진 구조 대책을 채택해야 합니다. 예를 들어, 내진 지지대 설치, 노드 연결부 보강, 에너지 흡수형 충격 흡수 장치 도입 등이 있습니다.
이러한 조치는 지진 에너지를 효과적으로 흡수하고 분산시켜 지진 발생 시 구조물의 손상 정도를 줄일 수 있습니다.
- 정기적으로 내진 성능 시험을 실시합니다.
지진 발생 시 철골 구조물의 안전성을 확보하기 위해서는 정기적인 내진 성능 시험을 실시해야 합니다. 시험 내용에는 구조 변형, 응력 분포, 연결부 상태 등이 포함됩니다.
시험을 통해 구조물의 숨겨진 위험과 문제점을 적절한 시기에 발견하고, 보강 및 유지 관리를 위한 적절한 조치를 취할 수 있습니다.
- 보강 및 유지관리 강화:
지진 발생 위험이 높은 지역에서는 철골 구조물이 여러 차례의 지진에 영향을 받을 수 있으므로, 보강 및 유지 보수 작업을 강화해야 합니다. 여기에는 구조물의 정기적인 점검, 유지 보수 및 보강이 포함됩니다.
보강 및 유지관리를 통해 구조물의 내진성을 향상시키고 사용 수명을 연장할 수 있습니다. 또한, 지진 발생 후에는 구조물을 적시에 점검하고 수리하여 안전하게 계속 사용할 수 있도록 해야 합니다.
5. 낙뢰 보호 및 접지 요구 사항
1) 낙뢰 보호 설계
대형 실외 LED 디스플레이 화면의 낙뢰 보호 설계 시에는 "건물 낙뢰 보호 설계 기준" GB 50057과 같은 관련 국가 표준 및 산업 규격을 엄격히 준수하여 천둥·번개 환경에서 디스플레이 화면과 철골 구조물의 안전을 확보해야 합니다. 구체적인 설계 사항은 다음과 같습니다.
- 낙뢰 보호 수준 확인:
첫째, 디스플레이 화면이 위치한 건물의 연간 예상 낙뢰 횟수, 건물의 구조적 특성, 그리고 주변 환경을 고려하여 낙뢰 보호 수준을 결정해야 합니다. 이는 후속 낙뢰 보호 조치의 구체적인 요건을 결정하는 데 도움이 됩니다.
- 낙뢰 보호 장치 설정:
낙뢰 보호 수준에 따라, 디스플레이 화면의 철 구조물 상단이나 근처에 피뢰침, 피뢰침 등의 낙뢰 보호 장치가 설치됩니다.
디스플레이 화면의 크기와 높이에 맞게 피뢰침의 길이와 개수를 계산하고 설계해야 디스플레이 화면을 직접 떨어지는 번개로부터 효과적으로 보호할 수 있습니다.
동시에, 강철 구조물의 상단이나 측면을 따라 피뢰침을 설치하여 낙뢰를 지면으로 유도하는 연속적인 전도 경로를 형성해야 합니다.
- 전원 공급 및 신호선 보호:
피뢰기는 디스플레이 화면의 전력선과 신호선에 설치되어 번개가 선을 통해 디스플레이 화면 내부로 침입하는 것을 방지합니다.
전력용 피뢰기는 디스플레이 화면의 분전함에 설치해야 하며, 신호용 피뢰기는 신호 인터페이스의 종류에 따라 선택하여 설치해야 합니다.
2) 접지 요구 사항
접지는 낙뢰 보호 시스템에서 중요한 연결 고리이며, 낙뢰 전류가 대지로 신속하고 안전하게 유입될 수 있는지 여부와 직접적인 관련이 있습니다. 따라서 대형 실외 LED 디스플레이 화면의 접지 설계 시 다음 사항에 특히 주의해야 합니다.
- 안정적인 연결:
디스플레이 화면의 철골 구조는 건물의 접지 시스템에 안정적으로 연결되어야 합니다. 이는 일반적으로 용접이나 볼트 체결을 통해 연결 부위의 접촉을 양호하게 하고 저항을 낮추는 방식으로 이루어집니다.
동시에 전류 전송 요구 사항을 충족시키기 위해 접지선의 재료와 단면적에도 주의를 기울여야 합니다.
- 접지 저항 제어:
접지 저항은 접지 시스템 성능을 측정하는 중요한 지표입니다. 관련 표준에 따르면 옥외용 LED 디스플레이 화면의 접지 저항은 일반적으로 10Ω 미만이어야 합니다. 이 요구 사항을 충족하지 못할 경우, 인공 접지 그리드 설치와 같은 추가 조치를 취하여 접지 저항을 개선해야 합니다.
- 정기점검:
접지 시스템은 건전성과 효율성을 위해 정기적으로 점검해야 합니다. 여기에는 접지선 연결 상태, 접지 저항값 등을 시험하고 기록하는 것이 포함됩니다. 문제가 발견되면 접지 시스템의 신뢰성을 보장하기 위해 적시에 수리 또는 교체 조치를 취해야 합니다.
결론
요약하자면, 대형 실외 LED 디스플레이 화면의 철골 구조에 대한 요구 사항은 재료 선정, 구조 설계, 시공 및 설치, 유지 관리 및 기타 측면을 포함하는 체계적인 프로젝트입니다.
관련 표준과 규격을 엄격히 준수해야만 디스플레이 화면의 안정성과 안전성이 보장되어 도시의 이미지 디스플레이와 문화적 소통을 강력하게 지원할 수 있습니다.
마지막으로 LED 디스플레이에 대해 더 알고 싶으시다면, 우리에게 연락해주세요.