• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 2011.02a
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• pp.71-71
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• 2011

캣워크는 현수교의 주케이블을 가설을 위해 일시적으로 설치하는 공중작업발판으로 주케이블 가설장비와 작업원 등의 하중을 지지한다. 캣워크는 유연한 구조물로서 풍하중에 상당한 변형이 발생한다. 하지만, 국내외를 막론하고 캣워크의 내풍안정성에 대한 연구는 별로 이루어지지 않았다. 거기에 더하여 캣워크에 작용하는 정적 공기력에 대한 정보도 부족하며, 현재 캣워크 단면에 대한 적절한 풍하중을 산정하지 못하고 경험적인 설계가 이루어지고 있다. 따라서 캣워크의 효율적인 내풍설계를 위하여 풍동실험을 통한 충실률과 공기력계수와의 관계를 알아보는 것이 필요하다. 이를 위하여 축척 1/4인 모형을 사용한 풍동실험을 통하여 메쉬망의 크기를 변화시키면서 충실률에 따른 공기력계수를 측정하고 설계식을 제안하고자 한다. 캣워크는 로프와 아울러 가는 철망으로 아래와 양 옆이 막혀 있다. 즉 바람을 직접 받는 부분인 철망은 가는 원형단면으로 구성되어 있다. 원형 단면의 경우에 레이놀즈 수에 따라 항력계수가 크게 변하는 것으로 알려져 있다. 그러나 가는 원형 단면으로 둘러싸인 캣워크의 항력계수에 레이놀즈 수가 미치는 영향에 대해서는 연구된 바가 없다. 본 연구에서는 캣워크의 공기력계수에 미치는 레이놀즈 수에 대한 영향을 파악하고자 1/4모형과 1/14모형을 제작하여 최대풍속 30m/s까지 변화시켜가면서 공기력계수를 측정하였다. 이때 레이놀즈 수는 최대 20배까지 차이가 나므로 만약 공기력계수가 레이놀즈 수의 영향을 받는다면 확실히 그 영향을 파악할 수 있다. 본 연구에서는 풍동실험을 통해 충실률과 공기력계수와의 관계과 레이놀즈 수의 영향을 살펴보았으며, 정적공기력 계수의 설계식을 제안하였다. 본 연구를 통하여 얻은 결과를 정리하면 다음과 같다. 1. 축척 1/14 및 1/4 모형을 사용하여 다양한 풍속에서 공기력계수를 측정한 결과, 캣워크에 작용하는 정적 공기력계수는 레이놀즈 수의 영향을 받지 않는 것으로 나타났다. 따라서 향후 새로운 형식의 캣워크에 대한 풍동실험을 수행할 경우에 축척에 상관없이 풍동실험 결과를 사용할 수 있을 것으로 판단된다. 2. 풍동실험 결과, 캣워크에 작용하는 정적 공기력계수 중 항력계수와 피칭모멘트계수는 측면 충실률에 따라 달라지고, 영각에 대한 양력계수의 기울기는 하부 충실률의 영향을 받는 것으로 나타났다. 그리고 주케이블이 캣워크 내부에 위치하고 있어도 캣워크의 정적 공기력계수에는 큰 영향을 미치지 않은 것으로 측정되었다. 이를 정리하여 캣워크 충실률에 따른 정적 공기력계수의 추정식을 제안하였다.

• Proceeding of EDISON Challenge
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• 2014.03a
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• pp.631-636
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• 2014

본 연구는 전산 유체 해석 프로그램인 EDISON_CFD 해석 결과 산출 된 정적공기력계수(양력계수, 항력계수)를 이용하여 교량 단면의 갤로핑(Galloping)에 대한 안정성 평가를 실시하는데 그 목적이 있다. 특히 해상 교량은 장대 교량인데다 높은 풍속까지 견뎌 내야 하므로 내풍 안정성 검토의 중요성이 부각되고 있다. 전산 해석에 사용된 교량은 이순신 대교와 거가 대교의 표준 단면을 사용하였으며, 받음각과 풍속의 변화를 주어 높은 레이놀즈수 영역에서 공기력계수의 변화에 대해 검토하였다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.26 no.5A
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• pp.887-899
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• 2006

The aim of this study is to investigate a correlation between fundamental data on aerodynamic characteristics of bridge girder cross-sections, such as aerodynamic force coefficients and flutter derivatives, and their aerodynamic behaviour. The section model tests were carried out in three stages. In the first stage, seven deck configurations were studied, namely; Six 2-edge girders and one box girder. In this stage, changes in aerodynamic force coefficients due to geometrical shape of girders, incidence angle of flow, wind directions and turbulence intensities were studied by static section model tests. In the second stage, the dynamic section model tests were carried out to investigate the relativity of static coefficients to dynamic responses. And finally, the two-dimensional (lift-torsion) aerodynamic derivatives of three bridge deck configurations were investigated by dynamic section model tests. The aerodynamic derivatives can be best described as a representation of the aerodynamic damping and the aerodynamic stiffness provided by the wind for a given deck geometry. The method employed here to extract these unsteady aerodynamic properties is known as the initial displacement technique. It involves the measurement of the decay in amplitude with time of an initial displacement of the deck in heave and torsion, for various wind speeds, in smooth flow. It is suggested that the proposed aerodynamic force coefficients and flutter derivatives of bridge girder sections will be potentially useful for the aeroelastic analysis and buffeting analysis.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.31 no.5A
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• pp.341-349
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• 2011

The main purpose of this study is to investigate the affect of various turbulence properties on aerodynamic characteristics of twin box bridge section. To achieve this goal, active turbulence generator which successfully simulated various target turbulences was developed in the wind tunnel. From the wind tunnel tests, turbulence integral length scale did not affect on the aerodynamic forces and flutter derivatives except for the $A_1^*$ curve. Turbulence intensity gave slight effect on the unsteady aerodynamic force, but turbulence integral length scale did not affect the self-excited forces except vertical direction component.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 2011.02a
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• pp.76-76
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• 2011

현재까지 시공된 사장교 중, 주경간이 가장 긴 교량은 중국의 수통대교(1088m)이다. 이에 버금가는 사장교로 홍콩의 스톤커터교(1018m) 역시 주경간장이 1000m가 넘는다. 바야흐로 사장교 역시 주경간 1000m의 시대가 열린 것이다. 우리나라 역시 세계적 흐름에 맞추어 주경간 800m의 인천대교(세계 5위)를 시공한바 있다. 이와 같이 교량의 초장대화는, 교량 건설 분야에서 기술경쟁력의 지표가 될 뿐만 아니라 세계 건설 시장의 큰 흐름이라고 할 수 있다. 이에 본 연구는 세계적 추세에 발맞추어, 국내 각계의 건설 전문가들이 모여 만든 초장대 교량 사업단의 기술 혁신 사업의 일환으로 이루어졌다. 교량이 장대화 되면서 바람의 의한 영향이 중요해진다는 것은 주지의 사실이다. 특히 사장교와 현수교 같은 특수 교량의 경우, 정적 및 동적 내풍 성능이 반드시 고려되어야만 한다. 본 연구에서는 주경간 1200m의 사장교를 가정하고, 이 사장교의 내풍 단면을 개발, 그 단면에 대한 정적 및 동적 내풍 성능을 평가하고자 하였다. 정적 내풍 성능으로는 단면의 형상에 따른 풍하중을 파악하고자 했으며, 동적 내풍 성능으로는 풍속에 따른 교량의 연직방향 변위 및 플러터 속도를 파악하고자 하였다. 이 실험은 추후에 3차원 전교모형실험의 기본 데이터로 활용하였다. 본 실험을 통해 개발된 단면의 등류 및 난류 상태에서의 영각별 정적 공기력계수를 계산해내었고, 설계풍속이 54.7m/s일때 한계풍속 65.64m/s(거마대교 기준)하에서의 중앙 경간의 풍속별 평균 변위를 측정하였으며, 이를 토대로 이 교량의 영각별 플러터 속도를 계산해 내었다.

• Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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• 2011.04a
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• pp.105-110
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• 2011

Catwalk structures are temporary walk ways for erection of main cables in suspension bridge. The aerodynamic characteristics of the catwalk structures are not well studied even though the catwalk structures are sensitive to wind action because of its flexibility. Present study demonstrates technical results obtained from wind tunnel tests of various catwalk structures. To obtain the aerostatic force coefficients of the floor system of catwalk, 1/14 and 1/4 scaled partial rigid models were fabricated and tested at the wind tunnel. In order to investigate the Reynolds number effects, the aerostatic force coefficients were measured at various wind velocities ranged from 5m/s to 30m/s. The test results revealed that the Reynolds number effects on aerostatic coefficients were not significant for the catwalk floor systems. An empirical equation for aerostatic force coefficients of catwalk are proposed based on the measured results.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.36 no.3
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• pp.349-359
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• 2016

In order to analytically evaluate buffeting responses, the analysis of wind characteristics such as turbulence intensity, turbulence length, gust, roughness coefficient, etc must be a priority. Static aerodynamic force coefficients, flutter coefficients, structural damping ratios, aerodynamic damping ratios and natural frequencies affect the analytical responses. The bridge interested in this paper has being been used for 32 years. As the time passes, current terrain conditions around the bridge are different markedly from the conditions it was built 32 years ago. Also, wind environments were considerably varied by the climate change. For this reason, it is necessary to evaluate the turbulence intensity, length, spectrum and roughness coefficient of the bridge site from full-scale measurements using the structural health monitoring system. The evaluation results indicate that wind characteristics of bridge site is analogous to that of open terrain although the bridge is located on the coastal area. To calculate buffeting responses, the analysis variables such as damping ratios, static aerodynamic force coefficients and natural frequency were evaluated from measured data. The analysis was performed with regard to 4 cases. The evaluated variables from measured data are applied to the first and second analysis cases. And the other analysis cases were performed based on Design Guidelines for Steel Cable Supported Bridges. The calculated responses of each analysis cases are compared with the buffeting response measured at less than 25m/s wind speed. It is verified that the responses by the numerical analysis applying the estimated variables based on full-scale measurements are well agreed with the measured actual buffeting responses under wind speed 25m/s. Also, the extreme wind speed corresponding to a recurrence interval 200 years is derived from Gumbel distribution. The derived wind speed for return period of 200 years is 45m/s. Therefore the buffeting responses at wind speed 45m/s is determined by the analysis applying the estimated variables.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.26 no.2A
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• pp.371-382
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• 2006

A buffeting analysis is utilized for the estimation of aerodynamic vulnerability of a cable-stayed bridge due to upcoming wind turbulences. The buffeting analysis requires several input parameters such as structural parameters, aerodynamic parameters, and aero-elastic parameters. This study is motivated to estimate the sensitivity of these parameters on buffeting responses. The Seohae bridge is selected as an example bridge. The investigated parameters consist of the inclination of lift and drag coefficient of stiffening girder section, exponential decay factors of span-wise distributed wind turbulences, roughness length, spectra of wind velocity fluctuation, and structural damping. The buffeting response showed high dependency on the input parameters. As conclusions, the importance of parameter selection is emphasized. A further study is also proposed for more general conclusions.