본 논문에서는 단기 관측자료를 활용하여 장대교량 현장의 기본풍속을 추정하는 방법에 대한 연구를 수행하였다. 기상관측소로부터 거리가 먼 장대교량의 내풍설계시 현장의 기본 풍속을 추정하기 위해 현장의 장기 풍속자료를 통계처리하는 것이 필요하다. 현장에 풍관측탑을 설치하고 단기간의 풍관측 자료를 확보하였고 선형회귀분석 및 MCP 방법을 이용하여 인근 기상관측소와의 상관관계를 분석하였다. 기상관측소의 장기풍자료를 지형보정을 한 후 상관관계식에 의해 현장의 장기 풍속자료를 얻었고 풍속자료의 극치 확률분포 분석에 의해 기본풍속 산정을 할 수 있었다. 연구결과에서는 선형회귀분석의 방법이 MCP 방법에 비해 풍속을 낮게 추정하고 있으며, 향후 여러 현장에서 일련의 상관관계 분석을 수행한다면 종합적으로 두 방법에 의한 기본풍속 산정의 차이를 보다 명확히 보여줄 것이다. 또한, 장기자료의 질 관리가 풍속추정에 매우 중요하다는 것을 보여주고 있다.
본 연구에서는 KBC2022의 풍직각방향 변동풍하중 스펙트럼을 이용하여 풍직각방향 풍하중을 생성하고 생성된 풍직각방향 풍하중이 작용하는 구조물의 비탄성 동적거동을 해석하는 프로그램을 개발하고자 한다. 풍응답은 일차 모드가 탁월하고 소성화에 의한 진동의 변화는 작고, 풍방향 진동과 풍직각방향 진동은 독립적이며, 비틀림 진동의 영향은 작다고 가정한다. 적용 구조물을 수평방향의 단자유도 모델로 가정하고, 구조물의 질량을 집중질량으로 치환하여 상부에 작용시킨다. 비탄성 해석을 위한 이력모델은 이선형 모델을 적용한다. 강성비(𝛼)와 항복점비(𝛽)를 변수로 비탄성 동적응답을 분석한 결과 강성비가 일정한 경우에 항복점비가 증가할수록 최대변위비는 감소하다가 최소값을 나타내고 증가하는 것으로 나타났다. 강성비가 0.5이상인 경우 최대변위비가 1이하가 되는 항복점비가 존재하며, 이는 비탄성 내풍설계시 비탄성 거동을 허용하더라도 탄성설계된 건물보다 최대 변형이 감소함을 나타낸다.
우리 나라의 남해안(南海岸)에 가설(架設)된 2개(個)의 사장교(斜張橋)의 출현(出現)으로 우리 나라도 명실공(名實共)히 사장교시대(斜張橋時代)의 막(幕)이 열렸다. 이 개막(開幕)은 세계적(世界的)인 추세(趨勢)에서 보면 사반세기(四半世紀) 늦게 출발(出發)하였다. 지금 선진제국(先進諸國)의 기술(技術)은 500m 급(級) 사장교(斜張橋)의 개통(開通) tape를 끊는 문전(門前)에 도래(到來)하였다. 이제부터 우리들의 연구출현(硏究出現)은 비록 걸음마부터 이지만 보다 많은 인원(人員)이 참여(參與)하여 서로 분담(分擔)하여 조직적(組織的)으로 깊이있고 폭넓은 연구(硏究)를 부지런히 지속적(持續的)으로 해 나가는 것만이 낙후(落後)된 현실(現實)을 극복(克服)하는 지름길이 될 것이다. 특(特)히 본(本) 연구(硏究)는 앞으로의 내풍(耐風), 내진설계(耐震設計)를 목표(目標)로 그 걸음마인 정적(靜的)인 해석(解析)을 구조형식별(構造形式別)로 우리나라의 특수성(特殊性)에 맞게 수치해석중심(數値解析中心)으로 취급(取扱)하였으며, 그 해석이론(解析理論)은 응력법(應力法)을 도입(導入)하였다. 해석대상(解析對象) 모델은 3경간(徑間) radial형(型)으로 내적(內的)으로 8차(次)의 부정정구조(不靜定構造)를 택(擇)하였으며, 해석(解析)에 있어서 기본계(基本系)로서 정정기본계(靜定基本系)를 취(取)하지 않고 케블을 제거(除去)한 3경간연속항(徑間連續桁)을 취(取)하였다. 또 부정정량(不靜定量)으로서는 케블에 작용(作用)하는 축력(軸力)을 취(取)하여 해석(解析)하였으며, 최종적(最終的)으로 처짐과 휨모멘트를 그림으로 나타내었다.
실란트는 현대 건축물의 중요한 요소로 사용되고 있으며, 습기, 공기, 기타 물질의 침입에 대한 방벽을 제공함으로서 내후성에 대한 건물 보호의 역할을 한다. 다양한 환경에 노출되어 물리적, 화학적, 기계적 특성이 변화되어 수명이 단축되는 경우가 많으며, UV, 습기, 온도 신축 등은 내구성과 직결되는 중요한 이슈이다. 본 연구에서는 구조용 실링마감재의 내구성능을 실내에서 검증하기 위한 장비로서 외기의 환경을 모사할 수 있는 복합열화시험 챔버를 제작하였다. 황사, 산성비, 미생물에 의한 오염 등 특이 기상 상황의 재현은 어려우며 외기 환경을 100 % 모사하는 것은 불가능한 것으로 판단되며, 구조용 실링재의 옥외폭로시험방법과 복합열화시험장치에 대한 내후성 시험 결과 간의 상관관계를 통해 재현성을 확보하고자 연구하였다. 옥외폭로시험의 변위량 시험 결과 실링재의 응집력이 분해되어 연질화가 진행되는 것으로 판단되었고, 옥외폭로 1년 후 변위는 초기 물성치보다 3600 Pa에서 3배 정도 차이가 나는것을 볼 수 있었고, 비교제품의 경우 최대 7배까지 변위가 차이나는 것으로 확인되었다. 복합열화시험장치에서 변위시험결과 열화되어 탄성 및 인장특성이 감소하는 경향을 나타내었다. 변성실리콘 실링재의 경우는 현재 400 Cycle을 완료하여 옥외폭로 12개월의 물성저하를 확인하였다. 시험체의 변형은 육안으로는 확인할 수 없어 상대적으로 실리콘 실링재 제품보다 상태 안정성이 양호한 것으로 판단된다. 옥외폭로시험 결과, 복합열화시험장치가 체계화되어 관련 지침 또는 규격 등에 제안된다면, 실제 사용환경에서 12개월의 예상수명을 실내에서 3개월 미만에서 검증할 수 있는 방법으로 향후, 경제적 손실저감, 공기단축, 설계에 예상 가능한 재료의 선정 등에 활용될 것으로 기대된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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