This paper relates to the study of load characteristics applicable to wind turbine generators induced by earthquakes. An artificial design earthquake wave generated through the target spectrum and the envelope function of Richter Magnitude Scale (ML) 7.0 as in ASCE4-98 was created. A simulation of earthquake loads were performed according to the design load cases (DLC) 9.5~9.7 of GL guidelines. Additionally, simulation of seismic loads experienced by Wind Turbines installed in the Gyeongju region were carried out utilizing artificial earthquakes of ML 5.8 simulating the real earthquakes during the Gyeongju Earthquakes of Sept. 2016.

Recently, the trend is emerging a variety of irregular tall buildings. It is important to design the building for lateral load according to this trend. Fluid Structure Interaction(FSI) simulation can be performed to understand the vibrations of the structure against dynamic wind loads. In order to make the physical characteristics of the actual structure and the analytical model the same, we studied core inserting equivalent stiffness modeling method. As a result of this analysis, the stiffness of the structure can be set similar to that of the two axes of the structure, and turbulence can be reproduced through the acceleration tendency.

PURPOSES :The purpose of this study is to perform a reliability analysis of the proposed wind load combination which governs the design of support structures of subsidiary road facilities, and to evaluate whether the target reliability of the design is satisfied.METHODS :The statistical estimation method is applied and the design period of the support structure is used to obtain the statistical property of the wind load. In addition, the statistical properties of the strength of support structures are obtained from a literature review and simulation study. Actual support structures are designed by the proposed load combination and are used as the examples to examine if the target reliability is obtained.RESULTS :The result of the reliability analysis performed by using the statistical properties of load and resistance for the support structure in this study indicates that the proposed wind load combination satisfied the target reliability index of the design. Also, the convenience of the design is achieved by adopting the same design wind velocity given in the bridge design code by applying the wind velocity ratio defined for the design period of the support structure.CONCLUSIONS :It is presented that the design using the wind load combination proposed in this study achieved the target reliability index and the design wind load for different design periods can be conveniently defined by applying the velocity ratio proposed in this study.

Cylindrical steel shell sections have been applied in various engineering fields particularly in recent installations of wind turbine towers. Hence, many researchers are interested in studying cylindrical steel shell structures. However, studies on the effect of the presence or absence of openings are insufficient. Thus, the design criteria for the opening as well as the behavior of wind turbine tower are not clearly presented. Therefore, this study examines the ultimate strength and the behavior of wind tower in consideration of openings, presence of stiffeners, changes in opening width, and thickness variation of stiffeners. ABAQUS, a universal finite element analysis program, was used in to conduct this research. Finally, the results of this study can be a reference for the design and production of wind towers with openings.

본 연구는 두꺼운 난류경계층 내에 놓인 구조물의 높이와 방위각이 달라짐에 따라서 나타나는 구조물 주위의 유동특성을 파악하고자 하였다. 구조물 주위의 유동특성을 파악하기 위해 대기경계층 풍동실험을 수행하었다. 구조물의 높이는 3가지로 변화시켰으며, 방위각은 0∼90°까지 변화시켰다. 풍동실험의 레이놀즈수는 각 구조물 높이에 따라 다르게 나타나며 각각의 레이놀즈수는 10.4×104(H1), 29.4×104(H2), 43.2×104(H3) 이다. 연구결과로서 높이와 방위각이 변화함에 따라 모서리에서 발생하는 박리현상이 변화하고 이는 구조물의 표면압력과 섭동압력에 상당한 영향을 끼치는 것을 확인할 수 있었다.

현재 사용되고 있는 대부분의 풍진동해석법은 진동수영역의 스펙트럼 해석법에 기초하고 있다. 스펙트럼해석법은 하중 및 응답의 위상각을 무시하게 되며 그에 따라 병진방향 및 비틀림 방향의 모드 응답조합이 어려워질 수 있다. 본 연구에서는 일반화 밑면 모멘트 스펙트럼밀도함수로부터 재생된 풍하중 시간이력을 이용하여 병진, 비틀림 방향이 연계된 구조물의 응답을 해석하는 시간이력 해석법에 대해서 다룬다. 제시된 시간이력 해석법의 적용성을 검토하기 위하여 직사각형 평면을 가지는 40층 규모의 구조물을 대상으 로 해석을 수행하였다. 수치해석결과에 의하면, 시간이력해석법에 의하여 질량중심으로부터 멀리 떨어진 곳의 비틀림 모드에 의한 응답특성을 파악할 수 있었으며, 병진방향과 비틀림방향 모드 응답의 조합에 의하여 보다 정확한 응답예측이 가능한 것을 알 수 있었다. 또한 해석된 응답을 이용하여 사용성능 및 처짐 성능평가를 수행할 수 있기 때문에 예비설계 단계에서 보다 정밀한 내풍 성능평가가 가능한 것을 알 수 있었다.

이 논문에서는 곡선 프리스트레스트 콘크리트 사장교의 풍하중에 의한 정적 횡방향 휨거동 해석에 비선형 해석 모델 특성들이 미치는 영향을 검토하여 곡선 프리스트레스트 콘크리트 사장교의 풍하중에 의한 정적 휨거동을 정당하게 예측할 수 있는 해석방법을 제시하였다. 곡선 프리스트레스트 콘크리트(PSC) 사장교의 시공단계별 풍하중에 의한 횡방향 휨거동 해석 시 재료의 비선형성은 물론 기하학적 비선형성을 모두 고려하였고 재료의 시간의존적 특성의 영향으로 콘크리트의 크리프, 건조수축, 강도증가와 프리스트레싱(PS) 강재와 케이블의 이완을 고려하였다. 곡선 PSC 사장교의 풍하중에 의한 휨거동을 다양한 비선형 해석 모델 특성들을 조합해서 고려하여 해석을 수행한 결과, 교량 상판의 인장균열 및 이에 따른 처짐의 증가를 정확히 예측하기 위해서는 재료의 비선형 응력-변형률 관계는 물론 콘크리트의 인장균열을 모두 포함한 재료 비선형성과 기하강성도 매트릭스는 물론 대변위에 의한 변형률의 비선형항 및 부재의 위상변화를 모두 포함하는 기하학적 비선형성을 고려한 해석이 반드시 필요함을 확인하였다. 부가적으로, 콘크리트의 인장증강효과 및 뼈대요소의 축력에 의한 기하강성도 매트릭스의 고려여부는 교량의 풍하중에 의한 정적 휨거동을 예측하는 데 영향을 크게 미치지 않는 것으로 나타났다. 또한 풍하중에 의한 곡선 PSC 사장교의 횡방향 휨거동은 상판의 횡방향 변위의 상당한 증가 및 거더 단면의 인장균열로 인해 상판이 폐합되기 직전단계가 폐합된 이후 단계보다 크게 불리함을 확인하였다.

This study analyzed load transferred from upper structure due to wind and snow loads and applied to foundation on greenhouse structure in order to provide basic data for economic and reasonable design of greenhouse. The results indicate that the upper structures of greenhouses in Korea take wind load of 18.2-121.5 kgff/m2 and snow load of 3.1-104.6 kgff/m2. The maximum compressive load from axial direction applied on the foundation of greenhouse subjected to facility and crop loads was 437 kgff. The maximum pull-out load applied on the foundation of greenhouse subjected to wind load was 1557 kgff. The maximum compressive load applied on the foundation of greenhouse subjected to snow load was 6094 kgff.

초고층 구조물에 대한 구조 설계 시, 구조물의 바람에 대한 동적응답특성을 파악하는 것은 매우 중요하다. 본 연구는 자기상관함수와 상호상관함수의 퓨리에 변환을 통해 얻어진 스펙트럼밀도와 크로스 스펙트럼밀도를 이용하여 주파수영역에서의 상관성을 분석하여 이를 파악하고자 한다. 이를 위해 풍동실험을 통해 형상비(H⁄√BD)가 4와 6인 정형적인 건축물에 대하여 우리나라 지표면조도구분 A, B, C, D와 기본풍속 25, 35, 45m/s에 따라 수평방향과 수직방향에 대하여 코히어런스와 디케이 팩터를 분석하였다.

두꺼운 난류경계층 내에서 큐브물체의 표면압력과 풍하중을 동시 측정할 경우 발생하는 간섭에 대해 스펙트럼 해석을 통해 연구를 수행하였다. 실험은 큐브물체에 풍압공을 설치하고 모델의 하부에 분력계를 설치하여 수행하였다. 본 연구에서 표면압력과 풍하중 데이터를 스펙트럼 및 상호상관을 이용하여 스펙트럼 분석한 결과들을 제시할 것이다. 결론으로 표면 압력의 스펙트럼은 앞, 뒷면과 옆면은 서로 다른 경향을 보였다. 앞면과 뒷면 표면압력의 스펙트럼은 위치에 따라 유사한 특성을 보였으며, 옆면은 후단으로 갈수록 피크의 크기가 증가하였다. 표면압력과 풍하중의 상호상관은 박리와 재부착 지점의 영향에 따라 지연시간의 특성에 변화가 있었다.

본 연구는 두꺼운 난류경계층 내에 일정한 간격을 가진 정입방체의 유동특성에 대해 연구이다. 건물주위에 다른 건물이 위치함으로써 본 건물에 미치는 영향을 알아보기 위해 방위각을 0~90o로 변화시키면서 단일모델과 연속적으로 배열된 모델의 표면압력을 측정하였다. 실험은 큐브의 높이h에서 측정한 유속U에 근거한 레이놀즈수 4.6×104, 6.7×104 2가지로 하였다. 연구결과 레이놀즈 효과는 평균압력특성에 거의 영향을 끼치지 않았으며 방위각이 증가함에 따라 전면부에서 표면압력이 감소하고 후면에서는 증가하는 경향이 나타났다. 또한 모서리에서 발생한 유동박리는 큐브상부 뿐만 아니라 측면의 표면압력특성에 상당한 영향을 나타내었다.

최근들어 풍진동 제어를 위한 TMD의 설치가 증가하고 있는 상황이지만, 아직 국내에서 건물의 완공 후 TMD의 설치로 인한 풍진동 제어성능 평가는 제대로 이루어지지 않고 있다. 이는 가속도계 등을 이용한 현장계측을 통해 태풍 등으로 인한 건물과 TMD의 거동을 알 수는 있으나, 풍하중을 직접 계측하는 것이 현실적으로 불가능하기 때문이다. 즉, 풍하중을 계측하지 못하기 때문에 동일한 풍하중 상황에서 TMD가 작동을 할 때와 작동을 하지 않을 때의 비교분석이 불가능하고 나아가 TMD의 풍진동 제어성능 분석이 매우 어려운 상황이다. 본 논문에서는 계측된 건물과 TMD의 가속도 응답으로부터 풍하중을 역추정하여 TMD의 풍진동 제어성능을 분석하는 방법을 제안하고자 한다. 이를 위해 TMD와 구조물 응답으로부터 하중을 역추정하는 방법으로 연속시간 영역에서 칼만 필터링을 이용하는 기법을 제시하고자 한다. 최종적으로 역추정으로 구한 하중을 이용하여 수치해석을 통해 TMD가 설치되지 않은 구조물의 응답을 구하여 TMD의 설치로 인한 풍진동 제어성능을 분석하고자 한다.

CFD를 이용한 풍하중 시뮬레이션은 유익한 도구로 수행되었다. 송전선에 대한 풍압력 분포와 풍력계수에 관한 수치적 예측과 적용을 제시하였다. 이 논문에서는 송전선의 풍하중 분포와 케이블 주변의 기류의 흐름 패턴에 대해서 수치해석을 하였으며 건물 설계과정에서의 수치해석의 적용성을 확인하였다. Quick spatial discretization scheme의 네이어스 톡스 해석과 RNG k-ε 난류 모델을 이용한 3차원 unsteady 수치해석을 적용하였다.

본 논문은 고층건축물의 비틀림방향 응답을 평가하기 위하여 필요한 변동비틀림모멘트계수와 변동비틀림모멘트의 파워스펙트럼밀도계수의 경험식을 제안한 연구이다. 이러한 경험식을 제안하기 위하여, 다양한 형상비와 변장비를 가진 27개의 각주형 모형을 제작한 후 노풍도을 다양하게 변화시켜 풍력실험 을 실시하였다. 본 논문에서 비틀림방향 변동풍력의 경험식은 주로 건물의 노풍도와 형상비 그리고 변장비에 의하여 분석되어졌다.

본 논문에서는 풍하중에 대한 기존 송전철탑의 좌굴 및 구조적 안전성을 평가하기 위해서 축소부분구조 실험을 수행하였다. 원 송전철탑에 작용하는 중력 및 풍하중을 재현하기 위해서 1/2크기의 상사법칙을 적용한 축소모델의 상부에 설치된 삼각형태의 지그를 이용하여 가력하는 방법을 고안하였다. 설계하중에 대한 실험체의 안정성을 평가하기 위해서 예비수치 해석을 수행한 결과, 계산된 주주재의 축력은 허용좌굴하중의 사이에 분포하고 있음을 확인하였다. 최대허용좌굴 하중의 270%까지 가력한 결과, 주주재의 면외거동을 구속하는데 취약한 절점에서 발생한 국부좌굴로 인하여 송전철탑이 파괴되었다. 하중-변위 곡선, 변위, 부재별 변형률을 검토한 결과, 이러한 국부좌굴의 발생은 동일한 단면내에서도 휨모멘트로 인해 항복응력에 도달하는 시간이 위치별로 다르기 때문에 변형의 불균형에 의해서 발생한 부가적인 편심에 기인한 것으로 판단된다.

본 연구는 풍하중을 받는 문형식 도로표지구조물에 대하여 동적응답해석을 수행하였다. 현재 국내 도로표지구조물 설계 시 지지형식에 따라 고정된 설계풍속으로 풍하중의 크기를 산정하고 있어 구조물이 설치될 지역의 풍하중 특성을 반영하지 않고 있다. 또한 변동풍속에 의한 거스트 효과를 고려하지 않고 있다. 따라서 본 연구는 지역 및 높이에 따른 풍속의 분포 및 변동풍속을 고려하여 스펙트럼해석을 수행하였으며 거스트 효과를 고려한 구조물의 전체응답과 설계 시 사용하는 풍하중에 의한 구조물의 응답을 비교분석 하였다.