• Journal of Korean Society of Steel Construction
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• v.18 no.5
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• pp.553-562
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• 2006

Lateral loading due to wind or earthquake is a major factor that affects the design of high-rise buildings. This paper highlights the problems associated with the seismic design of high-rise buildings in regions of strong wind and moderate seismicity. Seismic response analysis and performance evaluation were conducted for wind-designed concentrically braced steel high-rise buildings in order to check the feasibility of designing them per elastic seismic design criterion (or strength and stiffness solution) in such regions. Review of wind design and pushover analysis results indicated that wind-designed high-rise buildings possess significantly increased elastic seismic capacity due to the overstrength resulting from the wind serviceability criterion. The strength demand-to-capacity study showed that, due to the wind design overstrength, high-rise buildings with a slenderness ratio of larger than four or five can elastically withstand even the maximum considered earthquake (MCE) with the seismic performance level of immediate occupancy under the limited conditions of this study. A step-by-step seismic design procedure per the elastic criterion that is directly usable for practicing design engineers is also recommended.

• Computational Structural Engineering
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• v.6 no.3
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• pp.12-23
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• 1993

본 고에서는 현재 설계 완료 상태에 있는 서대해대교 사장교의 내풍설계를 위한 풍동실험을 중심으로 풍동실험의 계획단계에서부터 제작방법, 교량가설 지점에서의 기류형태에 대한 MODELING 방법, 풍동실험의 전반적 방법, 난류상태에서의 실험결과 등을 소개하였다. Computer로부터 계산된 고유진동수를 비교한 결과, 그 값이 잘 일치함으로써 모형제작이 우수한 것으로 판단되었다. 교량 자체의 안정성은 100년 빈도 풍속을 기준으로 안전율이 약 2.4를 유지함으로써 매우 안정한 것으로 입증되었고, Vortex Shedding 진동현상도 보이지 않음으로써 교형단면 형상은 적절히 선정되었음이 밝혀졌다. 따라서, 본 실험에서 사용된 방법 및 경험은 향후 건설될 장대교에 대한 내풍설계용 풍동실험에 많은 도움이 될 것으로 사료된다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 2011.02a
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• pp.72-72
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• 2011

산업의 발달과 건설재료의 개발 및 설계 시공 기술의 급속한 발전으로 더 가볍고 더 긴 경간을 가진 교량이 건설되고 있다. 그러나 교량이 더 길어지고 가벼워질수록 풍하중에 의한 영향은 더욱 크게 받게 되어 여러 종류의 피해를 입게 된다. 이제는 어느 정도 잘 알려진 1940년에 발생한 Tacoma Narrow교의 붕괴사고는 내풍 설계의 필요성을 극단적으로 보여주는 대표적인 예로서 본격적인 내풍 공학 연구에 시발점이 되었다. 현재까지 아직 시공은 되지 않았으나 기본 설계 및 내풍안정성 평가가 완료되 주경간장 3,300m의 Messina교 및 2,800m의 일본해협횡단도로 프로젝트 초장대 현수교(안)의 출현까지 짧은 기간 동안 비약적인 기술 성장을 이루고 있다. 장대교량의 설계시 많은 풍동실험을 거쳐서 내풍안정성이 뛰어난 단면을 찾게 된다. Akashi교의 경우에도 트러스, 싱글박스, 트윈박스 등의 다양한 단면에 대한 풍동실험을 수행한 끝에 최종적으로 트러스 단면을 선택하였다. Great Belt교에서는 싱글박스 단면을 대상으로 다양한 단부 각도에 대한 결과를 바탕으로 최종 단면을 선정하였다. Stonecutter 교에는 트윈박스를 채용하여 기존 싱글박스를 뛰어넘는 도약을 단행하였다. 그리고 Messina교의 경우에는 약 20년에 걸쳐서 설계를 진행해 오면서 점진적으로 단면을 개선하여 최종적으로 트리플박스 단면을 채택하였다. 국내에서도 광양대교의 설계시 싱글박스에서 시작하여 트윈박스의 간격 최적화를 통하여 최종단면을 도출하였다. Akashi교는 최장경간장을 자랑하지만 고전적인 트러스 단면을 사용함으로써 Great Belt교, Stonecutter교, Messina교 등과 같이 혁신적인 단면을 채택한 교량에 비하여 상대적으로 기술적 가치를 인정받지 못하고 있다. 따라서 새로운 내풍 단면의 개발은 교량 설계를 위한 실용적인 측면에서 매우 중요하다. 본 연구에서는 경제적이고 내풍안정성이 우수한 도전적인 현수교 단면을 개발하는데 목적을 두고 있다. 이를 위하여 먼저 교량 계획 단계에 필요한 자료를 제공하기 위하여 기존 강박스 현수교의 제원을 수집하고 그 특성을 분석하여 각종 구조 변수들이 내풍안정성에 미치는 상대적인 영향을 평가하고, 근사적으로 고유진동수를 추정할 수 있는 추정식을 제시하였다. 그 다음으로 초장대 현수교 단면을 개발하기 위하여 다양한 풍동실험을 수행하고 가능한 단면 형상을 제시하였다.

• 건축구조
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• v.11 no.3
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• pp.22-29
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• 2004

• Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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• v.9 no.1 s.41
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• pp.33-42
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• 2005

Even in moderate to low seismic regions like Korean peninsular where wind loading usually governs the structural design of a tall builidng, the probable structural impact of the 500-year design basis earthquake (DBE) or the 2400-year maximum credible earthquake (MCE) on the selected structural system should be considered at least in finalizing the design. In this study, seismic performance evaluation was conducted for concentrically braced steel highrise buildings that were only designed for wind by following the assumed domestic design practice. It was found that wind-designed concentrically braced steel highrise buildings possess significantly increased elastic seimsic capacity due to the system overstrength resulting from the wind-serviceability criterion and the width-to-thickness ratio limits on steel members. The strength demand-to-strength capacity study based on the response spectrum analysis revealed that, due to the system overstrength factors mentioned above, wind-designed concentrically braced steel highrise buildings having a slenderness ratio of larger than six can withstand elastically even the maximum credible earthquake at the performance level of immediate occupancy.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 2011.02a
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• pp.70-70
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• 2011

사장교의 적용지간이 증가하여 초장대화하면서 구조안전성을 확보하기 위한 다양한 노력이 시도되고 있다. 본 연구에서는 현재까지 시도된 적이 없는 주경간 1,200m 사장교의 내풍안정성을 검토하기위하여 3차원공탄성 모형을 제작하고 풍동실험을 수행하였다.(그림1 참조) 실험대상 구조물은 내풍안정성 증대를 위해 유선형 박스거더를 채용하고 케이블이 거더와 함께 비틀림에 저항하도록 2면 케이블을 적용하였다. 구조적인 측면에서는 보강형 자중감소를 위해 전경간을 강박스로 계획하였으며 측경간에 부반력제어를 위한 Counter Weight을 적용하였다. 실험대상 구조물은 완성계, 가설계95%, 가설계50%, 가설계45%로 모형을 해체하면서 진행하였고 가설단계 별로 내풍케이블의 수량과 형상을 달리하여 내풍안정성 개선효과를 확인하고자 하였다. 3차원 풍동실험 결과 완성계에서 교량의 안전성에 심각한 문제를 발생시킬 수 있는 와류진동, 플러터, 버페팅과 같은 유해한 진동현상이 발견되지 않았으며, 시공중 내풍안정성 확보를 위하여 대상교량에 내풍케이블을 설치하고 내풍케이블의 수량 및 배치형상에 따른 진동제어 효과를 검토하였다. 본 실험은 현재 풍동실험 요소기술을 이용하여 1,200m급 사장교 풍동실험을 수행하였고 이에 따라 교량이 초장대화 되면서 스케일다운에 따른 보강형질량, 케이블 간격 등 실험모형 제작상 문제점을 확인 할 수 있었으며 이러한 경험을 토대로 향후 1,000m 이상급 초장대 사장교 내풍설계를 위한 기초자료로 활용이 가능할 것으로 사료된다.

• Computational Structural Engineering
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• v.5 no.1
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• pp.28-33
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• 1992

현수교는 상당히 오래전부터 가설되어온 교량형식이기 때문에 구조해석이론도 일찍부터 개발되어 왔다. 그러나 외부 하중에 민감한 구조물이어서, 특히 동적인 하중에 대한 정확한 구조해석방법, 내풍설계방법 등은 아직도 연구가 계속되고 있다. 본 고에서는 현수교의 기본 형상을 소개하고 미력하나마 구조해석방법, 내풍설계방법, 설계시 고려해야 할 기본적인 사항들에 대하여 간략히 정리하여 보았다.

• Computational Structural Engineering
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• v.7 no.2
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• pp.4-10
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• 1994

컴퓨터 성능과 전산유체역학 분야는 지속적으로 발전하고 있으므로 이에 따라 유체의 유동장은 더욱 정확하고 상세히 묘사할 수 있게 될 것이며, 더불어 ALE유한요소법 등과 같은 유체-구조 상호작용해석 기법이 발전해 나갈 것이다. 따라서, 현재 수행되고 있는 풍동실험은 다양한 모형제작으로 인한 비용문제와 완성된 모형의 정밀도 문제, 각 모형에 대한 반복적인 실험과정 등 적절한 설계형상을 선택하는 과정에서 효율성이 낮은 경우가 많으므로 수치해석에 의한 내풍안정성 평가과정을 병행함으로써 실험의 효율성이 낮은 부분을 보완, 최소화할 수 있을 것이다. 특히 적은 비용 및 시간내에 개략적인 내풍안정성 파악이 요구되는 개념설계 및 초기설계단계에 근사적인 내풍안정성 검토 기술로서 결과적으로 활용될 수 있을 것이다. 또한 수치해석기법의 가장 큰 장애요인었던 유체 유동장의 모사정도가 향상됨에 따라 수치해석에 의한 장대구조물의 내풍안정성해석은 앞으로 상당한 발전이 있을 것으로 전망된다.

• 건축구조
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• v.11 no.3
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• pp.14-21
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• 2004

• Journal of KSNVE
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• v.15 no.6 s.78
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• pp.11-19
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• 2005