L자형 평면 건축물의 비정형성을 고려한 풍하중 할증계수의 제안

류혜진,조현주,하영철 한국풍공학회 2020 한국풍공학회지 Vol.24 No.1

비정형 형태의 건축물에서 발생하는 풍하중은 KBC-2016의 풍하중 산정식으로 산정할 수 없기 때문에 풍동실험을 통해 풍하 중을 평가할 수밖에 없다. KBC-2016으로 비정형건축물을 정형적인 건축물로 가정하여 풍하중을 평가한다면 과소평가될 우려가 있 다. 그러므로 보다 합리적인 평가를 위해 풍하중을 할증시켜줄 필요가 있다. 본 연구에서는 평면형태가 L자인 건축물을 대상으로 풍력 실험을 실시하여 풍하중을 산정하였으며, 이를 KBC-2016으로 산정한 풍하중과 비교하였다. 풍동실험을 통해 구한 L자형 건축물의 풍 하중과 KBC-2016으로 L자형 건축물과 동일한 폭과 깊이를 가진 사각형평면 건축물을 대상으로 구한 풍하중의 비로 풍하중 할증계수 를 도출하였다. 풍하중 할증계수는 1.6~2.2로 나타났다. KBC-2016에 의해 평가한 사각형 건축물의 풍하중에 풍하중 할증계수를 곱하 면 L자형 건축물의 풍하중이 된다. Wind loads generated from irregular buildings can't be evaluated by KBC-2016, so wind loads should be evaluated by wind tunnel test. If the wind load is evaluated using KBC-2016, which assumes irregular buildings as regular buildings, it may be underestimated. Therefore the wind loads need to be increased for more reasonable evaluation. In this study, wind loads was evaluated by wind tunnel test on L-shaped buildings and compared with wind loads evaluated by KBC-2016. The amplification factor on wind load was derived from the ratio of wind loads by wind tunnel tests on L-shaped building to wind loads by KBC-2016 on rectangular building. The amplification factor ranged from 1.6 to 2.2. The wind load of a rectangular building evaluated by KBC-2016 is multiplied by the amplification factor to become the wind load of an L-shaped building.

Y자형 건축물의 풍하중 증감계수의 제안

신동현,류혜진,이규익,하영철 한국풍공학회 2023 한국풍공학회지 Vol.27 No.3

KDS 41 12 00의 풍하중 관련 식은 정형적인 건축물에 대한 수많은 연구를 통해 만든 경험식이다. 따라서 비정형 건축물에 대하여 KDS 41 12 00에 따라 풍하중을 산출하면 건축물의 형상이 반영되지 않아 실제 풍하중과 상이할 수 있다. 이에 Y자형 건축물에 대하여 풍동실험에 따른 풍하중과 KDS 41 12 00에 따른 풍하중을 산출하고 비교하고자 하였다. 이를 위해 풍력실험을 수행하였고 최종적으로 두 가지 방법에 따른 풍하중의 비율을 산출하고 이를 풍하중 증감계수로 도출하고자 하였다. 본 연구에서 제시하는 풍하중 증감계수를 KDS 41 12 00에 따라 풍하중 산출 과정에 적용한다면 보다 합리적으로 Y자형 건축물에 대한 풍하중을 산출할 수 있을 것으로 사료된다. The equations related wind load in KDS 41 10 15 are the empirical formula developed through numerous studies on regular buildings. Therefore, when wind load is calculated according to KDS 41 12 00 for an irregular shaped building, the shape of the building is not reflected and it may differ from the actual wind load. Accordingly, the wind load according to the wind tunnel test and the wind load according to KDS 41 12 00 were calculated and compared for the Y-shaped building. To this end, a high frequency force balance was conducted, and finally, the ratio of wind loads according to the two methods was calculated and the increasing and decreasing coefficients for wind load were derived. If the increasing and decreasing coefficients for wind load presented in this study are applied to the wind load calculation process in accordance with KDS 41 12 00, it is considered that the wind load for Y-shaped buildings can be calculated more reasonably.

유전자알고리즘을 이용한 정적풍하중의 추정에 관한 연구

황재승,이충남 한국풍공학회 2009 한국풍공학회지 Vol.13 No.2

In this study, a procedure to estimated static wind loads on building structures using a real-code genetic algorithm is provided. In the process, the effect of the location and number of sensors on the accuracy of the estimation is profoundly investigated through numerical analysis. With actual static wind loads evaluated according to the KBC 2005 code, displacement responses of a thirty-story building are calculated and some of the displacement responses are used to identify the static wind loads. From the numerical results, it is shown that the accuracy of the estimation is sensitive to the performance index of the genetic algorithm and the accuracy can be enhanced when the location of sensors is uniformly distributed over the building. 본 연구에서는 실수코딩 유전자알고리즘을 이용하여 정적풍하중을 추정하는 과정에서 중요한 요소인 측정센서의 개수와 위치가 미치는 영향을 분석하는 것을 목적으로 하였다. 영향을 분석하는 방법은 수치적인 방법을 이용하며 실수코딩 유전자알고리즘을 이용한 해석후의 실제 풍하중 추정정도의 정확도에 따라 측정센서의 개수와 위치에 의한 영향을 평가하였다. 첫 단계로써 코드에 따른 정적풍하중을 생성하여 30층 구조물에 대한 각 층의 풍하중, 전단강성행렬, 정적변위를 구한 후 다음 단계로써 유전자알고리즘을 이용하여 센서의 개수와 위치에 따라 구조물의 응답을 사용하여 풍하중을 추정하였다. 유전자알고리즘의 목적함수는 실제풍하중과 또는 실제풍하중과 유사하게 생성한 풍하중을 이용하여 만들 수 있다. 본 연구에서는 센서의 개수와 위치에 따른 각 변수의 최단시간 도출에 대한 내용을 분석하는데 중점을 두어 실제풍하중을 목적함수로 이용하였다.

기초면진 건물의 풍하중에 대한 동적거동에 관한 연구

김주원 한국풍공학회 2017 한국풍공학회지 Vol.21 No.2

본 연구에서는 Karman이 제시한 풍방향 변동풍속 스펙트럼 및 Liang이 제시한 풍직각방향 변동풍하중 스펙트럼을 이용하여 풍방향 및 풍직각방향 풍하중을 생성하고, 생성된 풍하중을 적용하여 고정기초 및 면진기초 구조물의 동적 거동을 해석하여 풍하중이 작용하는 고정기초 구조물과 면진기초 구조물의 동적거동을 해석하여 면진기초에 의한 풍응답 증가에 대하여 비교분석하였다. The random dynamic forces experienced by structure due to wind are caused primarily by the turbulence in the approaching flow and the motion of the structure. In the paper, fluctuating wind velocity for time history analysis are simulated by multi-dimensional random processes using Karman spectrum about along-wind direction and Liang spectrum about across-wind direction. This study presents dynamic analysis of base-isolated buildings under wind loads. The base isolation is very effective for reducing the seismic forces through a decoupling of the structure motion from that of the soil. On the other hand, it is well known that flexible structures are sensitive to wind loads. The numerical investigation is carried out with a reference to a five-degree shear building with a base isolation system. The results, obtained by step by step procedures, show the time-history responses and trends of maximum accelerations and displacements by the base isolation system.

축소모델을 이용한 개방형 방음터널의 풍하중 저감 연구

김태민 ( Tae-min Kim ),김정태 ( Jeung-tae Kim ) 한국환경기술학회 2017 한국환경기술학회지 Vol.18 No.1

본 연구에서는 철도 주행 중 발생하는 소음 피해를 저감하고자 설치되는 방음터널의 풍하중을 저감하기 위한 방안으로 벽면부를 일부 개방하였다. 개방된 개구부에는 소음기 형태의 음향 루우버를 설치하였으며, 풍하중 저감 효과를 풍동 실험을 이용하여 분석하였다. 개구부의 비율은 0, 9 12, 36, 50%로 총 5 가지 모델을 구축하였으며, 도심지 평균 유동 속도로 가정하여 15 m/s에서 풍동 실험을 수행하였다. 사용된 풍동시험 장치의 건폐율을 고려하여 교량 모델의 축소비를 1:40으로 설계하였으며, 항력, 양력 및 모멘트 풍하중을 측정하였다. 연구 결과 개구율 증가에 따라 항력 풍하중이 크게 감소하였으며 양력 풍하중 및 모멘트 풍하중은 일부 증가하거나 영향이 미비하였다. 하지만 개구율 50%에서는 양력 풍하중 성분이 증가하여 36% 개구율이 가장 효과적으로 풍하중을 저감 시키는 것으로 분석되었다. 결과적으로 방음시설의 벽면부 개방이 일반 방음벽 대비 소음 저감 효과가 고층부까지 10 dB 가능하였으며, 풍하중 저감에 효과적인 것으로 판단된다. This research is to examine the wind loading effect of a noise protection roof when its side areas are exposed to a partial opening. When a noise protection roof is constructed on a bridge or a high-rise building complex, as an example, the side loading forces and moments due wind may cause a structural damage so that the noise protection roof has to be designed to sustain the strong forces and moments which may lead to heavy structures of the noise protection roof elements. The opening area ratios considered are 5 cases: 0, 9, 12, 36, and 50% respectively. Based on the scaled model of 1:40 ratio, the wind tunnel testing has been conducted at the speed of 15 m/s that is an average wind speed in a city area. The measured values from the wind tunnel testing are the lift, drag forces and moment. The result shows that the dag forces reduced a lot as the opening ration increases. The lift forces and the moments, however, have no much variation while the ration changes from 0 to 36%. When the ration reaches to 50%, the lift forces begin to be increased. It turns out that 36% of opening area ration is the best choice since the wind loading forces and the noise reduction are obtained simultaneously. We conclude that the partial opening design of a noise barrier seems to be a meaning engineering tool for the high-rise building complex application.

건물의 가속도를 이용한 풍하중 산정기법

황재승 한국풍공학회 2005 한국풍공학회지 Vol.9 No.2

In this study, it was proposed that a estimation method of story wind load and modal wind load are extracted from the accelerations of a building structure using the Kalman filter. Filter gain of the Kalman filter is obtained by minimizing the performance index represented quadratic form of the error between the estimate state variable and state variable. The story wind load is correctly predicted only in the story which the accelerometer is installed. It means that accelerometers as many as the degree of freedom of structure are needed to know all story wind load. However first lower modal wind loads can be reliably estimated from the acceleration far less than the number of the story. The proposed method is verified thorough numerical analysis, and results show that the proposed method is robust and estimates the wind loads accurately 본 연구에서는 칼만필터를 이용하여 구조물의 가속도로부터 각층 작용하는 풍하중과 저차의 모달풍하중을 산정하는 기법을 제안한다. 칼만 필터의 필터이득은 측정변수와 상태변수의 오차로 표현되는 목적함수를 최소화함으로서 얻어진다. 가속도계가 설치된 층에서의 풍하중만이 정확하게 예측되며 가속도를 알 수 없는 층의 풍하중은 실제 풍하중과 비교하여 많은 오차를 가지고 있는 것을 알 수 있다. 그러므로 모든층의 풍하중을 알기 위해서는 모든 층 가속도를 알아야 한다. 이에 비하여 모달 풍하중은 수개의 가속도만으로 구조물의 거동을 지배하는 저차 모드의 풍하중을 구할 수 있다. 본 논문에서 제안된 기법을 수치시뮬레이션을 통하여 검증한 결과 풍하중은 매우 정확하고 신뢰성있게 예측하는 것을 알 수 있다.

플랜트 탱크의 좌굴 거동에 근거한 풍하중 설계기준 비교 연구

배두병,박일규,박장호,오창국,Bae, Doobyong,Park, Il Gyu,Park, Jang Ho,Oh, Chang Kook 한국강구조학회 2016 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.28 No.3

국내의 플랜트 탱크 설계를 위한 풍하중 기준은 KS B 6283 액체 저장 탱크의 내풍압 및 내진에 대한 설계 요건 등 여러기준에 제시되어 있으나, 그 내용이 서로 다르고 연관성도 없으며 실제의 풍하중을 반영하고 있는지 명확하지 않다. 국내 풍하중 기준의 정당성을 평가하고 적합한 풍하중 기준을 제안하기 위해 외국의 저장 탱크 설계를 위한 대표적 기준인 API 650, ASCE 7-10, EN 1991-1-4의 풍하중 기준 들과 비교분석하였다. 풍동 실험이 수행되어 보고된 논문에 적용된 탱크 제원을 적용하여 기본적으로 각 기준에 의한 압력계수 Cp값을 산정해 비교하고, 탱크 지붕 높이와 지름 비(f/d) 및 탱크 깊이 및 지름 비(h/d)를 변수로 한 각 기준에 의한 풍하중 좌굴해석을 수행하였다. 결과를 분석 종합하여 실제 풍하중에 의한 좌굴 거동을 반영하면서도 설계 시 쉽게 적용할 수 있는 풍하중 기준을 제안 하였다. There are no consistent wind load provisions to design the plant tank in Korea. To suggest the appropriate design wind load, five kinds of specifications including KS B 6283, API 650, ASCE 7-10, EN 1991-1-4 are compared. To evaluate the adequacy of wind load specification in each code first, pressure coefficients were calculated in each code and compared with the results of wind tunnel test. Finite element analyses using linear bifurcation analysis were performed with the parameter of h/d and f/d (h : height of cylinderical part of tank, f : roof heigh, d : diameter of tank). By analyzing the results, appropriate wind load criteria which reflects the real wind actions and easy to apply will be suggested.

KBC 2016 풍하중의 산정법 이해 및 고층건물에서의 적용

강현구,정승용,하미드레자 한국풍공학회 2019 한국풍공학회지 Vol.23 No.2

이 연구에서는 KBC 2016 풍하중의 산정 배경을 구체적으로 설명하고, 콘크리트 이중골조 고층건물에서의 풍하중과 지진하중을 비교하였다. 풍하중은 평균성분, 비공진성분, 공진성분으로 구성되며, 건물이 고층화될수록 공진성분이 우세해진다. 구조물의 형 상비가 3보다 큰 경우 풍직각방향 및 비틀림 하중을 고려하며, 풍방향하중과 설계지진하중보다 풍직각방향 풍하중이 지배적이게 된다. In this study, a detailed background of wind load determination according to KBC 2016 and its application to high-rise concrete buildings with dual system are presented. The wind load consists of mean, background, and resonant components. As a building becomes higher, the resonant component dominates the wind load. When the aspect ratio exceeds 3, across-wind and torsional wind loads are considered. The across-wind loads to buildings with aspect ratio exceeding 3 become larger than along-wind loads and seismic loads.

국내외 풍직각방향 및 비틀림 풍하중 기준 비교 연구

강현구,정승용,하미드레자 한국풍공학회 2019 한국풍공학회지 Vol.23 No.3

이 연구에서는 국내 설계기준인 KBC 2016, 미국 기준 ASCE 7-16, 국제 표준 ISO 4354:2012의 풍직각방향 및 비틀림 풍하중을 비교 분석하였다. 고층건물 설계를 위한 상세 산정식과 그 적용 기준, 풍하중 하중조합 등을 비교하였다. KBC는 ISO와 유사한 유도과정을 가지지만, 풍직각방향 풍하중 산정 시 사용된 풍동실험 데이터의 차이로 인해, 변장비가 큰 경우 와류 재부착에 의한 파워스펙트럼의 2차 피크를 ISO가 약간 크게 산정하고 구조물과의 공진으로 인해 ISO가 하중을 60% 정도 크게 산정한다. KBC와 ISO의 고층건물에서의 비틀림 풍하중은 동일하다. ASCE는 고층건물을 위한 상세식을 제시하지 않지만, 중저층 건물에서는 풍방향 하중에 비례하는 하중조합 형태로 반영한다. KBC와 ISO에서도 ASCE 처럼 중저층 건물에서 편심에 의한 비틀림 풍하중을 반영할 필요가 있다. In this study, across- and torsional-wind loads of KBC 2016, ASCE 7-16, and ISO 4354:2012 are compared. The detailed calculation procedures for high-rise building and its application criteria, and load combinations are compared. KBC and ISO have similar procedures, but the 2nd peak of power spectral density by ISO is larger than that by KBC due to the difference of use of experimental results. It results in large differences of the loads due to the resonant. The torsional-wind loads of ISO and KBC are identical. ASCE does not provide detailed formula of across- and torsional-wind loads for high-rise buildings, but they are included in the load combinations for low-to-mid-rise buildings with the forms proportional to the along-wind load. In KBC and ISO, it is also necessary to adopt the torsional wind load in low-to-mid-rise buildings caused by the eccentricity, as in ASCE.

풍하중이 플로팅 건물의 횡동요와 좌우동요에 미치는 영향

박태준,이영욱 대한건축학회지회연합회 2014 대한건축학회연합논문집 Vol.16 No.2

플로팅 건물의 풍하중에 의한 횡동요와 좌우동요의 영향을 분석하기 위하여 상부구조물과 폰툰의 무게비가 다른 각 4개의 모델에 대하여 동수역학 시간이력해석을 수행하였다. 풍하중은 von Karman의 변동풍속 파워스펙트럼으로 계산하여 평균 풍속 35m/sec로 입력하였고, 파랑의 입력모델은 Pierson-Moskowitz spectrum을 사용하였으며 파고는 각 0.5와 1.0m로 입력하였다. 불규칙한 풍하중과 파랑에 대하여 7번 수치해석 한 결과, 파고가 0.5일 때 횡동요의 영향은 크게 증가하였으나, 파고가 1.0m일 경우에는 풍하중의 영향은 감소하였다. 풍하중에 영향으로 좌우동요의 변위는 크게 증가하였지만, 좌우동요 가속도는 약간 증가하였다. 건물의 수평방향에 응답에 대한 거주성을 ISO 6897 기준에 따라 검토한 결과, 3층의 위치에서 발생하는 가속도 응답은 해양구조물의 기준치를 만족하였으나 일반 구조물의 기준은 만족하지 못하였다.