Analysis of the Structural Safety of a Wind-Protecting Wall Using ANSYS/CFX

This study was carried out to evaluate the structural safety fur both the attached wind-protecting wall in greenhouse and the detached one installed outside. Regarding the attached wind-protecting wall in greenhouse, the analysis was conducted by doing a fluid-structure coupled field analysis using both CFX-5.7 and ANSYS 8.1 and also under the design condition of an instantaneous maximum wind velocity of $30.9m{\cdot}s^{-1}$. Three kinds of the width ranged from 30 to 90cm were considered in this study. With regard to the detached wind-protecting wall, the structural saffty was analyzed under the pressure difference of 1,117 Pa which corresponded to a wind velocity of $50m{\cdot}s^{-1}$ and the analytical results were also compared with theoretical ones. The result showed that there was little difference in the distribution of velocity overall and total pressure on the lateral side according to the width of the attached wind-protecting wall, but greenhouse with wind-protecting widths of 30 to 60cm has been reinforced to the extent of about 11% when compared with the case of being without the wall. The result also showed that the detached wind-protecting wall with a main-column interval of 3m was not stable so that it was necessary for the detached wind-protecting wall to be adequately reinforced to secure structural stability. Finally, there was great difference between analytical results and theoretical studies. The difference meant that there was some possibility of including errors when a theoretical study was done in three dimensional structure.

ANSYS와 CFX를 이용한 방풍벽의 구조 안전성 분석

대립계 포도 비가림하우스에 부착된 일체형 방풍벽과 노지에 설치된 분리형 방풍벽의 구조 안전성을 설계풍속 $30.9m{\cdot}s^{-1}$와 $50m{\cdot}s^{-1}$ 조건에서 각각 분석하였다. 비닐하우스 부착형 방풍벽의 경우, 방풍벽을 설치했을 때 방풍벽의 경사각이 측면부의 유동분포에 미미한 변화를 주어 측면부가 받는 풍압면적이 다소 감소하는 것으로 나타났으나 큰 차이를 보이지는 않았다. 그러나 구조강도 측면에서는 방풍벽 설치를 위한 부가적인 파이프 투입 효과로 약 11%정도 구조 안전성이 향상되는 것으로 분석되었다. 주기둥 간격이 3m인 분리형 방풍벽의 경우,대형 태풍수준인 $50m{\cdot}s^{-1}$에서 구조적으로 불안정한 것으로 나타났으며 분리형 방풍벽의 이론적 고찰 결과와 해석 결과와는 큰 차이를 보여 3차원으로 구성된 구조물의 2차원 모델 시 그 정확성에 한계가 있음을 알 수 있었다. 추후 분리형 방풍벽의 효용성을 증대하기 위하여 최적 파이프 규격 설정에 관한 세부적인 연구가 필요할 것으로 판단되며 비닐하우스 부착형 방풍벽의 경우, 태풍으로 인한 비닐하우스 피해 발생 시 정밀한 피해실태 조사를 통하여 분석 결과의 정확성을 향상시킬 수 있는 구조 안전성 분석 기법 개발에 관한 연구가 필요한 것으로 판단되었다.