최근 국지적 강품 및 태풍에 의한 방음벽의 변형 또는 파괴가 증가하고 있다. 본 연구에서는 1:5,000 수치지형도를 바탕으로 공간정보분석을 이용하여 방음벽의 설계풍하중 산정방법을 제시하였으며 실제 적용사례와 비교분석 하였다. GIS를 이용한 정량적인 평가 결과 건축물이 밀집한 도심지 구간은 지표조도가 III으로, 건물이 상대적으로 적은 교외지역에서는 지표조도가 II로, 개활지와 전형적인 농가밀집 지역은 지표조도가 I로 판정되는 등 실제 지표의 상태를 반영한 방음벽의 풍하중을 산정 할 수 있었다. 본 연구에서 제시한 정량적인 GIS 분석을 방음벽의 내풍설계에 반영한다면, 설계자의 주관에 따라 풍하중이 변화되는 기존의 문제점을 완화하여 보다 합리적인 내풍설계가 이루어 질 수 있을 것으로 판단된다.
본 연구의 목적은 개폐식 대공간 구조물의 풍하중 산정 및 구조해석의 과정을 자동으로 수행하는 컴포넌트를 개발하는 것이다. 설계한 파라메트릭 모델링을 StrAuto를 통해 구조해석 자동화단계를 거쳐 구조해석용 모델로 변환하는 과정을 실시간으로 연동하여 구조해석 결과를 자동으로 도출하는 과정으로부터 본 연구에서는 추가로 구조물의 풍하중을 형상에 따라 상세히 할당하는 기능을 개발하였다. 이와 같은 과정을 통해 풍하중에 대한 최적화를 수행하여, 기존 설계된 구조의 물량을 줄이고, 구조적 안정성은 유지하는 방향으로 결론을 도출하였다. 추후에는 본 예제 모델을 통해 진동제어 최적화를 위한 제진장치 설치위치의 자동탐색이 가능하게 되는 연구를 진행할 계획이다.
본 연구는 75m/s의 풍하중이 컨테이너 크레인에 작용할 때, 풍하중이 50ton급 컨테이너 크레인의 안정성에 미치는 영향을 풍동실험을 통하여 분석하여 컨테이너 크레인의 내풍설계 시 필요한 자료를 제공하기 위해 수행되었다. 풍동실험에 적용된 데이터 수집조건은 상사법칙에 준하여 설정되었으며, 컨테이너 크레인 모형, 풍속 및 시간의 축척률은 각각 1/200, 1/13.3 및 1/15로 하였다. 그리고 실험은 $11.25m^2$의 측정부 단면을 갖는 개방형 대기경계층풍동을 사용하여 수행하였다. 풍향에 따른 컨테이너 크레인의 풍력계수 및 전도모멘트계수가 조사되었으며, 풍하중에 의해 각 지지점에서 발생되는 전도력이 분석되었다.
관절형 컨테이너 크레인은 계류 시 Boom이 ㄱ자 형태인 크레인을 말한다. 즉, 계류 시 Inner Boom은 거의 수직이고, Outer Boom은 거의 수평이다. 이 크레인은 보통의 컨테이너 크레인과는 달리 주변 환경의 원인으로 인해 컨테이너 크레인의 고도가 제한될 경우에 사용된다. 관절형 컨테이너 크레인의 높이는 계류 시 70m에 달하기 때문에 바람에 매우 큰 영향을 받게 된다. 이에 따라 풍하중이 컨테이너 크레인에 미치는 영향에 대한 연구의 필요성이 증대되고 있다. 따라서 본 연구에서는 풍하중이 작용할 때, 풍하중의 작용 방향에 따라 컨테이너 크레인의 각 지지점에서 발생하는 반력 분포와 기계실의 위치변화가 관절형 컨테이너의 구조 안정성에 미치는 영향을 유한요소해석을 통해 분석하였다.
본 연구에서는 최근 정부에서 제시한 표준설계 응답스펙트럼을 이용하여 송전용량, 높이 및 구조타입 등 다양한 변수를 고려한 송전철탑 24기를 선정하여 내진성능평가를 수행하였다. 또한, 정부에서 요구한 내진기준 상향 시 철탑의 설계에 미치는 영향을 검토하기 위하여, 현 설계 풍하중 및 개정 지진하중에 의해 발생되는 응력 및 단면력의 크기를 비교해 보았다. 내진성능평가 결과 대상 철탑들은 0.31~0.91g의 내진성능을 보유하고 있는 것으로 나타나, 2,400년 재현주기의 내진특등급 수준을 만족하였으며 내진안전성을 확보하고 있는 것으로 나타났다. 또한, 철탑의 지진에 의한 단면력은 풍하중에 의한 값의 33~82.5%로 나타나, 상향된 내진기준에서도 설계 풍하중이 지진하중보다 지배적임을 확인하였다.
본 논문에서 건축구조물의 풍응답 구현을 위한 선형질량가진기(linear mass shaker, LMS)와 능동동조질량감쇠기(active tuned mass damper, ATMD)를 이용한 가진시스템을 제안한다. 가진시스템을 위한 가진기의 힘은 가진기에 의한 구조물의 목표응답의 전달함수를 사용하여 계산된다. 필터와 포락곡선함수는 예측하지 못한 모드응답에 의한 가진과 초기 과도응답을 제거함으로써 실제 바람에 의한 응답과 가진기에 의한 응답의 오차를 최소화하기 위하여 사용되었다. 수치예제로는 풍동실험을 통한 풍하중이 주어진 76층 벤치마크 구조물을 이용하여 수치해석을 수행하였으며, 그 결과는 특정층에 설치된 가진시스템은 풍하중이 전층에 가진되었을 때의 응답을 근사하게 구현할 수 있음을 보여준다. 제안된 방법에 의해 설계된 가진시스템은 실제 건축구조물의 풍응답 특성을 평가하는데, 그리고 풍하중을 받는 건물의 정확한 수치모델을 얻는데 효과적으로 사용될 수 있다.
남극환경은 남극의 거센 바람 및 이에 수반되는 적설현상을 피하기 위해 땅에서 띄우는 고상식 및 지하에 설치하는, 두가지의 형태를 취하고 있다. 고상식의 경우 건물밑으로 바람을 통하게 함으로써 적설현상을 피하는데 효과적이기는 하나 남극의 거센 바람에 대응하기 위하여 구조적인 문제를 해결해야 하는 취약점을 지니고 있다. 본 연구는 경계층난류풍하를 이용하여 고상식 남극건물에 가해지는 풍하중을 파악함으로서 남극건물의 design guide line을 제시하였다.
본 연구에서는 버페팅 해석을 통해 현수교 캣워크에 작용하는 풍하중에 대한 정적 및 동적 응답을 알아 보고 진동 억제 대책을 제시하였다. 캣워크는 영구구조물이 아닌 임시구조물이기 때문에 그동안 절적한 평가가 수행되지 못하였다. 따라서 본 연구는 풍하중에 의한 캣워크의 동적 응답을 해석적인 방법을 통해 알아보았으며, 동적 변위를 산정하기 위해 시간이력 해석 방법을 통해 버페팅 해석을 수행하였다. 그 결과로 부터 캣워크의 수평변위를 억제하기 위해 주케이블을 시공중에 연결하는 방법과 스테이 로프를 설치하는 방법을 제시하였다.
통신전주는 케이블을 가공에 설치하거나 가입자 댁내로 인입시키기 위해 케이블을 지지하는 옥외 시설물로서 케이블을 쉽고 경제적으로 포설할 수 있는 장점이 있어 통신망 구축에 널리 사용되어 왔으며 특히 최근에는 FTTH(유사 FTTH 포함) 구축이 활발히 진행됨에 따라 전주에 부착물을 취부하는 경우가 많아지고 있어 통신전주의 활용도가 한층 더 높아지고 있는 상황이다. 그러나 최근 태풍 "매미" 등 극심한 기상환경 변화로 인해 통신시설물의 피해를 초래하고 있어 통신시설물의 풍하중에 대한 규정을 강화하고 있는 추세에 전주에 추가 부착물 취부에 따른 풍하중에 대한 전주의 안전 문제가 제기됨에 따라 전주의 안전성 검토가 절실히 요구되어 있는 실정이다. 따라서, 본 논문에서는 부착물이 취부되는 통신전주의 풍하중에 대한 안전성 검토 방법을 제시하고 나아가 안전한 전주가 되도록 보강할 수 있는 전주 보강기술을 소개하고자 한다.
대공간 구조는 3차원적인 힘의 흐름과 면내력에 의해 외부하중에 대한 저항능력을 확보하는 형태 저항형 구조로서, 구조물 자체의 곡률을 이용하여 면외방향으로 작용하는 외력을 주로 면내력으로 저항할 수 있게한 구조시스템이다. 그러므로, 연성구조물의 일종인 막구조물은 대공간 구조물을 보다 효과적으로 구축할 수 있다. 이러한 막구조물은 지진이나 고정하중에 의한 영향보다 바람의 의한 영향이 매우 중요하다고 볼 수 있다. 또한, 풍하중은 주변 환경 및 구조물의 형태에 따라 그 크기가 매우 다르게 나타난다. 본 논문에서는, 우리나라에서 풍하중의 영향을 가장 많이 받은 지역들 중에 건설된, 2개 경기장의 설계 풍하중과 풍동실험 결과값들을 비교 검토해 보고자 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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