• Wind and Structures
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• 제18권1호
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• pp.69-82
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• 2014

Flow around a small white fir tree was investigated with varying the length of the bottom trunk (hereafter referred to as bottom gap). The velocity fields around the tree, which was placed in a closed-type wind tunnel test section, were quantitatively measured using particle image velocimetry (PIV) technique. Three different flow regions are observed behind the tree due to the bottom gap effect. Each flow region exhibits a different flow structure as a function of the bottom gap ratio. Depending on the gap ratio, the aerodynamic porosity of the tree changes and the different turbulence structure is induced. As the gap ratio increases, the maximum turbulence intensity is increased as well. However, the location of the local maximum turbulence intensity is nearly invariant. These changes in the flow and turbulence structures around a tree due to the bottom gap variation significantly affect the shelter effect of the tree. The wind-speed reduction is increased and the height of the maximum wind-speed reduction is decreased, as the gap ratio decreases.

• Wind and Structures
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• 제39권1호
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• pp.31-45
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• 2024

This paper examines the flow characteristics around an inclined prism with a U-shaped cross-section ("U-profile") and investigates the connection between the flow and flow-induced vibrations. The study employs a combined approach that involves wind tunnel experiments and computational fluid dynamics (CFD) using an unsteady Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS) turbulence model. Distinct vortex formation patterns are observed in the flow field surrounding the stationary inclined profile. When the cavity of the profile faces away from the incoming flow, large vortices develop behind the profile. Conversely, when the cavity is oriented towards the oncoming flow, these vortices form within the cavity. Notably, due to the slow movement of these large vortices through the cavity, the frequency at which vortices are shed in the negative inclination case is lower compared to the positive inclination, where they form in the wake. Wind tunnel experiments reveal an intermittent transition between the two vortex formation patterns at zero inclination. Large vortices sporadically emerge both in the cavity and behind the profile. The simulation results demonstrate that when these large vortices occur at a frequency close to the structure's natural frequency, they induce prominent pitch vibrations. This phenomenon is also sought after and presented in coupled vibration experiments. Additionally, the simulations indicate that when the natural frequency of the structure is considerably lower than the vortex shedding frequency, this type of vibration can be observed.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2010년도 추계 학술발표회
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• pp.325-335
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• 2010

A new geothermal energy source obtained from a tunnel structure has been studied in this paper. The geothermal energy is extracted through a textile-type ground heat exchanger named "Energy Textile" that is installed between a shotcrete layer and a guided drainage geotexitle. A test bed was constructed in an abandoned railway tunnel to verify the geothermal heat exchanger system performed by the energy textile. To evaluate the applicability of the energy textile, we measured the thermal conductivity of shotcrete and lining samples which were prepared in accordance with a common mixture design. An overall performance of the energy textile installed in the test bed was evaluated by carrying out a series of in-situ thermal response test. In addition, a 3-D finite volume analysis (FLUENT) was adopted to simulate the operation of the ground heat exchanger being encased in the energy textile with the consideration of the effect of the shotcrete and lining thermal conductivity.

• Wind and Structures
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• 제25권3호
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• pp.215-232
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• 2017

Wind tunnel tests and numerical aerodynamic analyses were conducted for an integrated catwalk structure under strong winds. From the wind tunnel tests, it is found that the aerodynamic coefficients were different from those of the typical type. The drag coefficient was larger than typical and was sensitive to number of vertical meshes installed rather than the solidity ratio. Comparing with typical catwalk, the integrated one showed larger deformation under strong wind, and the large torsional deformation are mainly caused by drag force. It did not show aerodynamic divergence even the torsional deformation reaching $20^{\circ}$. The reason could be that the stiffness is smaller and thus the catwalk is able to deform to the shape compactable with higher loading. Considering safety for construction, storm rope system is introduced to the catwalk to reduce the deformation to acceptable level.

• Wind and Structures
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• 제38권3호
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• pp.203-214
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• 2024

Large-span cantilevered roof represents a unique type of structure that is vulnerable to wind loads. Inspired by the need to maximumly reducing the rooftop wind loads, this study examined the feasibility of positioning vented slots on the leading edge, and the effectiveness of such aerodynamic mitigation measures are assessed via both physical and numerical simulations. The reliability of numerical simulation was evaluated via comparisons with the wind tunnel tests. The results indicated that, the variation of venting hole arrangement can cause significant change in the rooftop wind load characteristics. For the cases involved in this study, the maximum reduction of mean and peak wind suction coefficients are found to be 9% and 8% as compared to the original circular slot without venting holes. In addition, the effect of slot shape is also evident. It was shown that the triangular shaped slot tends to increase the wind suction near the leading edge, whereas the hexagonal and octagonal shaped slots are found to decrease the wind suction. In particular, with the installation of octagonal shaped slot, the maximum reduction of wind suction coefficients near the leading edge reaches up to 31% as compared to the circular shaped slot, while the maximum reduction of mean wind suction coefficients is about 30%.

• 대한조선학회논문집
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• 제36권3호
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• pp.15-21
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• 1999

KRISO 300K VLCC 이중모형선 주위의 유동특성을 풍동실험을 통해 연구하였다. 선체 선미 주위유동과 후류유동의 평균속도 성분, 난류강도, 레이놀즈 전단응력 및 난류 운동에너지 분포를 열선풍속계를 이용하여 측정하였다. 실험은 선미와 후류의 횡단면에서 수행하였으며, 선체 표면에서의 유동 패턴을 정성적으로 조사하기 위하여 유막법을 이용한 유동가시화도 수행하였다. 선미와 근접 후류영역은 매우 복잡한 3차원의 유동특성을 가지고 있으며, 특히 종방향 와류영역에서 고리 모양의 후류 구조를 볼 수 있었다. 그리고 중앙평행부에서의 얇은 경계층은 선미 영역을 지나며 점차 두꺼워지고 복잡한 3차원 난류후류로 발전하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제19권3호
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• pp.421-435
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• 2017

최근 국내 지상 구조물의 포화 및 파이프 라인 시설 과밀화 현상과 난개발로 인해 지상 구조물의 대안으로 지하 구조물에 대한 개발이 지속적으로 요구되고 있다. 도심지 인프라 구축을 위한 NATM 터널 공사에 발생하는 진동 및 소음 문제를 예방하기 위해 기계식 터널 공법인 쉴드 TBM 공법의 기계화 터널 시공이 증가하는 추세이다. 따라서 본 연구에서는 기계화 터널의 직선 시공과 급곡선 시공 시 쉴드 TBM의 구조적 안정성을 위한 쉴드 TBM 추력에 대한 중절잭, 쉴드 잭, 스킨 플레이트의 구조적 안정성 기술에 대해 연구하였다. 시공 사례 및 쉴드 TBM의 작동원리를 이론적 접근 방법으로 검토, 분석한 결과, 쉴드 TBM의 직선 및 급곡선 시공시 주요 인자에 의해 커터헤드의 회전력, 중절잭, 쉴드 잭에 대한 추력 및 커터헤드의 여굴량이 중요한 것으로 나타났다. 또한 굴진 내부 작업자의 안전 및 장비의 원활한 작동을 위해 스킨 플레이트 구조의 안정성 확보는 매우 중요 사안이므로 이번 연구를 통해 장비의 일반적인 구조 및 구성을 검토하여 직선 및 급곡선 시공 시 스킨 플레이트 구조에 미치는 주요 인자 및 구조 안정성을 실험적인 시뮬레이션 수치해석을 통해 검토하였다. 이에 직선 및 급곡선 시공 시 작용 되는 가상의 토질을 선정하여 중절잭의 하중을 비교 검토 하여 스킨 플레이트의 구조 안정성을 평가하고 형상을 최적화 하였다. 현재 국내 시공 중인 쉴드 TBM 타입의 구조 및 작동 방식이 매우 유사하므로, 추후 국산화 기술 개발 및 신규 장비 개발과 쉴드 TBM의 취약부 및 안정성을 검토하는데 기여 할 것으로 기대된다.

• 터널과지하공간
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• 제33권3호
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• pp.169-188
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• 2023

터널에서의 화재는 지상 화재에 비해 온도상승과 최대온도가 더 높게 나타난다. 이러한 이유로 네덜란드, 독일 등 여러 나라에서는 터널에서 사용하는 별도의 화재 시간이력곡선을 제시하였다. 터널 내 화재는 단면손실과 그 배면의 역학적 특성저하와 같은 터널 라이닝의 손상을 발생시킨다. 본 연구에서는 구조물의 화재안정성 설계 개념과 스폴링에 의한 단면손실, 터널 라이닝 재료의 물리화학적 및 역학적 특성 변화, 구조물 안전을 위한 내화재, 그리고 화재손상 예측모델에 대해 살펴보았다. 화재에 대한 구조물의 안정성을 확보하기 위해서는 설계 단계에서 구조물의 종류와 화재원인을 파악하고 예상되는 단면손실과 손상범위를 확인하여 내화재를 통해 이러한 손상에 대비하는 작업이 요구된다. 본 연구에서는 이러한 일련의 작업을 수행하는데 참고할 수 있는 사항들을 정리하고 이에 대한 의견을 제시하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제19권5호
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• pp.717-732
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• 2017

최근 급증하는 도로 교통량을 원활히 처리할 수 있는 대안으로 복층터널과 같은 지하구조물의 건설이 증가하고 있다. 복층터널은 내부에 상부와 하부를 분리하는 중간슬래브가 존재한다. 중간슬래브는 차량이 주행할 때 발생하는 차량의 동적하중으로 인하여 동적거동을 하게 되며, 그 동적거동을 정확히 파악하여 설계 및 해석에 이용하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 복층터널 중간슬래브의 구조형식, 설계속도, 주행차량 및 노면조도 등을 고려한 해석모델을 작성하고 노면에 차량이 일정속도로 주행하는 경우에 대해 3차원 동적해석을 수행하여 복층터널 중간슬래브의 동적거동을 분석하였다. 그 결과, 중간슬래브의 동적영향을 대표하는 동적확대계수는 탄성받침 지지조건 및 보통의 노면조도 조건에서 가장 크게 증폭되는 경향을 보였고, 양호한 노면조도와 강결연결 조건에 의해 동적영향을 작게 할 수 있음을 확인하였다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제30권2호
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• pp.81-86
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• 2016

최근 국내 도심지 도로는 빈번한 교통정체가 발생하고 있다. 도심지 교통정체를 해소하기 위한 방안으로 국내에서는 대심도 복층터널에 대한 계획이 이루어지고 있다. 국내에서 계획되는 대심도 복층터널은 소형차 전용으로 계획되며 네트워크형의 구조를 가지고 있어 차량의 출입이 지하공간에서 이루어지고 있다. 이러한 네트워크형 대심도 복층터널은 터널의 단면 및 높이가 일반도로터널 보다 작고 차량의 출입으로 인한 교통풍의 작용으로 화재연기가 터널 승객의 대피보다 빠르게 전파되어 인명피해 발생이 예상된다. 따라서 본 연구에서는 국내 네트워크형 대심도 복층터널에 화재시 화재연기 확산지연을 방지하고자 화재연기 확산지연 장치 작동시 터널 차단면적에 터널 내 작용하는 유입풍의 저감효과를 분석하였으며, 분석결과 터널 차단면적이 50% 이상일 경우 터널 내 작용하는 풍속을 약 21% 저감시키는 효과가 나타났으며, 면적이 50% 이상일 경우 화재 연기의 확산속도를 약 21% 저감시켜 안전한 대피에 도움이 될 것이라 판단된다.