공력천칭기법 또는 풍압적분법에서 얻은 공력모멘트의 파워스펙트럼밀도는 종종 톱니 형상을 나타내며 의도 하지 않은 잡음원의 영향을 받을 수 있다. 이런 잡음은 고층건물의 실제 동적풍응답을 왜곡하여 부정확한 평가를 초래 할 수 있다. 따라서 고층건물의 바람으로 인한 응답을 정확하게 예측하기 위한 동적해석을 수행하기 전에 잡음을 걸러 내고 모달풍하중 스펙트럼을 평활화하는 것이 필수적이다. 본 연구에서는 잡음 및 스펙트럼 자료의 변동성을 최소화하 여 모달풍하중 스펙트럼의 정확성과 신뢰성을 높이기 위해 SSA(Singular Spectrum Analysis)를 활용한다. 모달풍하중 스펙트럼에 특화되고 수정된 SSA을 간략히 서술하고 쌍둥이 고층건물에 대해 구현해 보았다. 결과는 SSA가 효과적으 로 잡음을 줄이고 평활성을 향상하여 더 정밀하고 일관된 모달풍하중 스펙트럼을 활용할 수 있다. 이 방법은 다양한 풍 공학 분야에서 실험 및 해석의 성능을 향상하는데 유용할 것으로 판단된다.

외부하중을 받는 구조물로부터 계측된 신호의 파워 스펙트럴 밀도함수는 모달 파라미터(고유진동수, 감쇠비)에 대한 상당량 의 정보를 함축하고 있다. 시스템 식별기술은 이러한 신호나 해당 스펙트럼으로부터 모달 파라미터를 추출하는 기법이라고 볼 수 있 다. 파라미터를 추출하는 또 다른 기법으로는 샘플링(신호)을 이용하여한 확률분포의 모수(평균, 분산)를 추정하는 기법이다. 본 연구 에서는 파워 스펙트럼 밀도함수를 확률분포로 치환함으로써 기존 확률통계분야에서 모수를 추출하는 기법(최대우도법)에 의해 모달 파라미터를 추정하는 기법을 제안한다. 모드형상을 추정하는 기법을 개발하고 모드형상에 의해 분해된 모드응답으로부터 고유진동수, 고유감쇠비를 순차적으로 산정하는 기법을 제시한다. 더 나아가, 외부하중이 스펙트럼 해석모델로 치환 가능한 경우에는 이 하중모델 은 통합하여 모델 파라미터까지 산정하는 기법으로 확대한다. 본 연구에서 제시된 기법을 검증하기 위한 수치해석과 실구조물의 응답 에 대한 적용이 이루어졌으며, 검증결과 제안된 모드식별체계가 안정적이며, 신뢰도가 높은 모달파라미터 추정이 가능함을 알 수 있었다.

바람에 의한 구조물의 진동은 관심대상이 되는 지배모드의 감쇠비에 매우 민감하다. 감쇠비의 발현 메커니즘의 불확실성 등 에 의해 감쇠비의 추정은 여전히 도전과제이며 보다 정확한 감쇠비 추정을 위한 연구가 지속되고 있다. 본 연구에서는 스펙트럼 밀도 적분함수라는 새로운 개념을 이용하여 구조물의 감쇠비를 추정하는 기법을 다룬다. 모드 응답스펙트럼에 포함된 외부하중 스펙트럼을 적분에 의한 평균화효과에 의해 평탄화 한 후 이론적 적분함수와 비교하여 감쇠비를 구하는 원리이다. 감쇠비 추출 가능성 탐색을 위 해 이론적 스펙트럼 밀도 적분함수의 특성을 분석하였으며, 비고전감쇠 시스템이 가지는 혼성 모드응답에 적용할 수 있는 감쇠비 추 정법로 확장하였다. 본 연구에서 제안된 감쇠비 추정법을 검증하기 위한 수치해석과 계측응답에 대한 적용이 이루어졌으며, 검증결과 제안된 감쇠비 추정법이 안정적이며, 신뢰도가 높은 감쇠비 추정이 가능함을 알 수 있었다.

본 연구에서는 풍동실험을 통해 인접건축물의 다양한 높이비, 위치와 풍향에 따른 고층건축물에 작용하는 피크풍압계수에 대하여 조사하였다. 그리고 피크풍압계수는 Cook and Mayne의 제안식을 이용하여 산출하였다. 실험결과는 우선적으로, 인접건축물의 유무에 따른 최대 및 최소풍압계수의 분포도를 통해 비교 분석하였다. 풍동실험결과 풍향 135도에서 인접건축물의 높이비가 Hr ≥1.5이고, (Sx, Sy)=(1.5B,0)에 위치할 때, 대상건축물의 정면에 작용하는 최소 풍압계가 단독건축물에 작용하는 최소풍압계수(-3.5)에 비해 전반적으로 크게 나타났으며, 최소풍압계수의 최소값은 정면의 최상부 코너 부근에서 -4.7(Hr=1.5), -5.7(Hr=2.0)으로 나타났다. 본 연구의 결과는 CFD 해석 결과의 정당성 입증과 두동 이상으로 이루어진 고층건축물의 초기설계단계에서 상호간섭효과로 인한 외장재용 풍하중을 대략적으로 평가하는데 유용하게 사용할 수 있을 것이다.

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.