A Numerical Study on Wind Pressure Characteristics of Super-tall Protype Model considering the Effect of Turbulence Intensity

난류강도의 영향을 고려한 초고층 프로토타입 모델의 풍압특성에 관한 수치 해석적 연구

  • Received : 2011.06.13
  • Accepted : 2011.11.30
  • Published : 2011.12.27

Abstract

Wind tunnels tests have been evaluating wind load estimation by discussing the most important design elements in very tall buildings. Such tests have some uncertainties, however, with respect to the data of the reduced model and the calculated empirical values. In contrast, CFD analysis can simulate the actual scale and shorten the time of simulation. Nevertheless, the utilization of CFD analysis is negligible because of its low reliability. In this paper, the reliability of CFD analysis will be proven by comparing the results of a wind tunnel test and CFD analysis for the prototype models shown in previous studies. The effect of the turbulence intensity on the reliability is also presented.

최근 초고층 빌딩의 구조설계에 있어서 풍하중이 가장 중요한 하중요소로 다루어지고 있으며, 일반적으로 풍하중 산정은 풍동실험에 의하여 수행되어 왔다. 그러나 보다 간편하면서도 정밀한 산정방법의 개발에 대한 필요성이 증대되면서 그 방법의 하나로 수치해석적인 접근법인 전산유체역학이 이용되고 있다. 또한 CFD해석은 실제 스케일로 모델링 및 시뮬레이션이 가능하고 시간도 단축할 수 있는 장점을 가지고 있다. 그럼에도 불구하고 실제 프로젝트에 대한 연구의 역사와 검증과정이 일천하여 이 해석법에 의한 신뢰도가 낮기 때문에 그 활용은 미미한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 기존연구에서 제시된 프로토타입 모델의 풍동실험 결과와 CFD해석을 통한 해석 결과의 비교를 통해 CFD해석의 신뢰도를 입증하며, 더불어 난류강도가 신뢰도에 미치는 영향에 대해 제시하고자 한다.

Keywords

References

  1. 김영문, 윤성원, 정영배(2002) 건축물의내풍설계, 도서출판한림원.
  2. 이경수, 한상을(2009) 비정형 초고층 건축물에 적용 가능한 CFD 해석, 전산구조공학회지, 전산구조공학회, 제22권, 제5호, pp.15-23.
  3. 이수홍, 한동섭, 한근조(2009) 컨테이너크레인의전산유동해석과 풍동실험에 의한 풍하중 분석, 한국항해항만학회지, 한국항해항만학회, 제33권, 제3호, pp.215-220.
  4. 정재용, 이승창, 김형규, 오정근(2007) 돔 구조물에서의 풍하중 산정을 위한 외압계수 평가, 2007년도 학술대회발표대회논문집, 한국강구조학회, pp.1129-1132.
  5. 정재용, 오정근, 이승창(2006) 전산 유체 해석을 이용한 고층 구조물 주위의 기류 흐름 해석에 관한 연구, 대한건축학회 학술발표대회논문집, 대한건축학회, 제26권, 제1호. pp.53-56.
  6. 조정훈, 임사랑, 정소영, 이경수, 한상을(2011) CFD해석을 통한 초고층 건축물의 풍환경 변화분석 및 풍동실험과의 비교, 학술발표대회 논문집, 한국강구조학회, pp.49-50.
  7. 조혜진, 유기표, 김영문(2010) 풍환경실험에 대한 풍동실험과 CFD 비교, 2010년도 춘계학술발표대회 논문집, 한국공간구조학회, 제7권, 제1호, pp.184-187.
  8. 한상을, 박지선(2008) 전산유체역학을 이용한 셸 구조의 형상에 따른 풍압 특성에 관한 연구, 대한건축학회논문집(구조계), 대한건축학회, 제24권, 제4호, pp.51-58.
  9. 한상을, 양재근, 이상주, 이경수, 박지선(2007) 전산유체역학을 이용한 초고층 아파트의 풍환경 영향평가 사례 연구, 2007년도 학술발표대회 논문집, 한국강구조학회, pp.141-142.
  10. 한상을, 이재영(2009) 전산유체역학을 이용한 풍향에 따른 막구조물의 풍압 해석, 2009년도 학술대회발표대회 논문집, 한국강구조학회, pp.157-158.
  11. Tamura, Y., Tanaka, H., Ohtake, K., Nakai, M., and Kim, Y.C. (2010) Aerodynamic charactristics of tall building models with various unconventional configurations, Structures Congress, ASCE, pp.3104-3113.