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와류하중모델을 고려한 공력감쇠비 추정법 KCI 등재

Estimation of Aerodynamic Damping Considering Vortex Wind Load Model

  • 언어KOR
  • URLhttps://db.koreascholar.com/Article/Detail/436548
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한국풍공학회지 (Journal of the Wind Engineering Institute of Korea)
한국풍공학회 (Wind Engineering Institute of Korea)
초록

건축 토목 구조물에 작용하는 하중은 알 수 없는 경우가 대부분이므로 구조물에 대한 시스템 식별 알고리듬은 외부하중을 백 색잡음으로 가정한다. 이러한 가정은 일면 타당성이 있으나 와류하중과 같이 스펙트럼이 특정한 형태를 가지고 있는 경우 모달 파라 미터 특히 감쇠비 추정의 불확실성의 원인이 되고 있다. 본 연구에서는 구조물의 응답으로부터 역 계산된 하중을 이용하여 하중모델 을 구축하고 이를 이용하여 감쇠비를 추정하는 새로운 기법을 제안한다. 본 제안 기법은 외부하중을 백색잡음으로 가정하는 기존 VDS 기법을 기반으로 외부하중 스펙트럼 모델을 고려할 수 있는 보다 일반화된 기법이다. 제안된 추정기법을 직사각형단면 공탄성모델에 대한 공기력진동실험으로 수행하여 구한 가속도 응답에 적용하여 감쇠비추정의 신뢰성을 검증하였다. 풍속에 따라 풍하중 모델을 구 축하고 와류공진, 와류공진 전 후의 공력감쇠비를 평가한 결과 안정적이며, 신뢰도가 높은 감쇠비 추정이 가능함을 알 수 있었다.

Since the dynamic wind loads on slender structures like tall buildings are mostly unknown, a white noise assumption of the external loads is applied to the most system identification algorithms for the structures. This assumption is justified very well most cases, however, it would be an uncertainty in the estimation of modal parameters, especially damping ratios, when a load spectrum has a specific shape, such as vortex shedding. In this study, a novel technique is proposed for estimating damping ratios by including load model which is back-calculated from the structure's responses. Based on the existing VDS technique, which assumes the external loads as a white noise, the proposed technique is more generalized so that the external load spectrum model could be considered. In order to verify the applicability of the damping ratio estimation, the proposed technique is applied to the acceleration response obtained from an aeroelastic model test for a rectangular cross-section model. Vortex induced load model parameters are identified and then the load model is used to evaluate the damping ratio according to the wind speed(before and after vortex resonance and vortex resonance). it is shown from the results that a stable and reliable damping ratio estimation can be obtained.

목차
I. 서 론
II. 공탄성 실험에 의한 와류 하중 추정
    2.1 대상구조물 및 실험조건
    2.2 와류 하중 추정
    2.3 추정하중 모델
    2.4 하중모델 파라미터 추정
III. 감쇠비 추정법
IV. 결 론
참고문헌
저자
  • 김태민(한국토지주택공사 책임연구원, 공학박사) | Kim Tae-Min
  • 황재승(전남대학교 건축학부, 교수) | Hwang, Jae-Seung Corresponding author