최근 일본의 건축구조기준(AIJ 2015)에서는 CFD 해석을 통한 풍하중 산정을 허용한 바 있다. 이는 컴퓨터의 연산 능력 향상 및 CFD 해석 이론의 발전으로 인해 해석의 결과가 풍동실험의 결과와 유사한 수준에 도달하였음을 뜻한다. 본 연구에서는 먼저 CFD 해석의 이론적 배경을 살펴보고, 일본의 건축구조기준 및 유럽의 과학기술연구 프로그램인 COST에서 권장한 CFD 해석 절차를 토대 로 해석을 진행하였다. 해석 결과의 신뢰성을 검증하기 위해 Tokyo Polytechnic University에서 제공하는 풍동실험 데이터를 사용하였 고, 해석과 실험의 유사성을 평가하기 위하여 형상비가 3, 4, 5일 때의 풍방향하중을 비교하였다.

In this paper, the mean and fluctuating pressure coefficients derived from the results of wind tunnel tests on closed and open dome roofs were analyzed. The distribution characteristics of the fluctuating pressure according to the opening ratio and the height change were discussed. The analysis results showed that when the roof is open, the overall wind pressure decreases due to the open space, but more fluctuation occurred than the closed dome roof.

This study investigates the wind pressure characteristics of elliptical plan retractable dome roof. Wind tunnel experiments were performed on spherical dome roofs with varying wall height-span ratios (0.1~0.5) and opening ratios (0%, 10%, 30% and 50%), similar to previous studies of cirular dome roofs. In previous study, wind pressure coefficients for open dome roofs have been proposed since there are no wind load criteria for open roofs. However, in the case of Eeliptical plan retractable dome roof, the wind pressure coefficient may be largely different due to the presence of the longitudinal direction and transverse direction. The analysis results leads to the exceeding of maximum and minimum wind pressure coefficients KBC2016 code.

필로티는 현대건축에서 주차공간의 활용, 보행자의 통로 등 여러 가지 이점을 가지고 있기 때문에 아파트와 오피스텔과 같은 고층건축물에 많이 사용되고 있다. 이러한 고층건축물의 필로티 형태 특성상 강풍이 불 때 바람이 집중되기 때문에 필로티 천장과 벽 면에 위치하고 있는 외장재 및 주골조가 파손되기 쉽다. 그리고 이러한 외장재 및 주골조의 탈락으로 인해 2차 피해가 발생할 우려가 있다. 하지만 건축구조기준(KBC-2016)에서는 고층건축물에 대한 천장 및 벽면의 풍압계수만을 제시할 뿐 필로티에 대한 기준이 명시 되어 있지 않다. 본 논문은 고층건축물에서 사용되는 필로티의 종류로서 관통형, 개방형 필로티를 선정하였고, 필로티의 폭과 깊이를 변수로 하여 풍동실험을 진행하였다. 그리고 변수에 따른 풍압계수의 특성을 파악하였고 비교 및 분석하였고 본 논문의 실험결과를 통 하여 필로티 설계 시 활용할 수 있는 주골조 및 외장재 설계용 풍압계수를 제시하였다.

In this study, the reliability of the analysis is evaluated by comparing the average wind pressure coefficient, RMS wind pressure coefficient and wind pressure spectrum with same condition of wind tunnel test which are calculated in the high-Reynolds number range of 1.2 ×1.06, 2.0.×106 each for the typical curved shape dome structure. And it is examined by the reliability of analysis through Improved delayed detached Eddy Simulation(IDDES), which is one of the hybrid RANS/LES techniques that can analyze the realistic calculation range of high Reynolds number. As a result of the study, it was found that IDDES can be predicted very similar to the wind tunnel test. The distribution pattern of the wind pressure coefficient and wind pressure spectrum showed a similar compared with wind tunnel test.

최근 필로티는 공간의 활용도나 미관상의 이유로 많이 사용되고 있다. 필로티는 외벽보다는 안쪽에 위치하나 외기에 접하는 형태로 강한 바람이 불 때, 바람길이 형성되고 강한 압력을 받아 필로티의 천장 및 벽면 부분의 외장재가 탈락하는 피해가 발생한다. 현재 건축구조기준(KBC-2016)에서는 필로티 건축물에 대한 천장 및 벽면의 풍압계수가 제시되어있지 않아 필로티 부분의 주골조 및 외장재에 대한 구조설계에 어려움이 있다. 이에 본 논문에서는 저층구조물의 관통형 필로티에 대한 풍압실험을 진행하여 풍압계수를 산출하였다. 실험 모형의 변수는 필로티의 높이와 폭으로 두었으며 변수에 따라 풍압계수를 산정하고 풍압분포의 변화를 비교·분석하 였다. 따라서, 필로티의 여러 변수 중 가장 불리한 풍압계수를 제시하여 이를 주골조와 외장재 설계 시 기초자료로 제공하고자 한다.

The biggest impact on the cladding design of buildings is wind loads. Wind tunnel tests were conducted to examine the applicability of current wind load standards about membrane retractable roof spatial structure. A dome model with a circular shape that is retractable to the center of the dome was made (Opening ratio = 0, 10, 30, 50). In addition, height adjustable turntables were made and tested with five patterns with H/D = 0.1, 0.2, 0.3, 0.4 and 0.5. The maximum wind pressure coefficient and the minimum wind pressure coefficient for the cladding were analyzed and the experimental wind pressure coefficient were compared with the current wind load standards, KBC2016 and AIJ-RLB(2015). The experimental value and the reference value of the enclosed roof were very similar and showed possibility of application, but opened roof case was found that the reference value was underestimated.

Various pilotis are installed in the lower part of high rise buildings. Strong winds can generate sudden airflow around the pilotis, which can cause unexpected internal airflow changes and may cause damage to the exterior of the piloti ceiling. The present study investigates the characteristics of peak wind pressure coefficient for the design of piloti ceiling exteriors by conducting wind pressure tests on high rise buildings equipped with penetration-type and end-type pilotis in urban and suburban areas. The minimum peak wind pressure coefficient for penetration-type piloti ceilings ranges from –2.0 to -3.3. Minimum peak wind pressure coefficient in urban areas was 30% larger than in suburban areas. In end-type piloti ceilings, maximum peak wind-pressure coefficient ranges from 0.5 to 1.9, and minimum peak wind-pressure coefficient ranges from – 1.3 to -3.6. With changes in building height, peak wind pressure coefficient decreases as the aspect ratio increases. Peak wind-pressure coefficient increases with taller pilotis. On the other hand, when piloti height decreases, the absolute value of the minimum peak wind pressure coefficient increases.

Spatial Structure has suffered from a lot of damage due to the use of lightweight roofs. Among them, the damage caused by strong winds was the greatest, and the failure of the calculation of the wind load was the most frequent cause. It provides that wind tunnel test is used to calculate the wind load. However, it is often the case that the wind load is calculated based on the standard of wind load in the development design stage. Therefore based on this, the structure type and structural system and member design are often determined. Spatial structure is usually open at a certain area. The retractable roof structure should be operated with the open roof in some cases, so the wind load for the open shape should be considered, but it is not clear on the basis of the wind load standard. In this paper, the design wind pressure of a closed and retractable roof structure is calculated by KBC2016, AIJ2004, ASCE7-10, EN2005, and the applicability of wind pressure coefficient is compared with wind tunnel test.

본 연구는 국내 실정에 맞는 양지붕형 온실을 대상으로 풍동 실험을 통해 간척지 풍환경 조건에 대하여 온실의 풍압 측정 지점별 풍압 계수를 평가하고 관련 기준과 비교하여 그 특성을 분석하였으며, 풍압의 면적 평균으로부터 온실 설계용 풍압 계수 및 국부 풍압 계수를 제시하였다. 본 연구의 결과를 요약하면 다음과 같다. (1) 풍향 0도 (용마루 직각 방향)에 대한 풍압계수를 검토한 결과, KBC2009의 경우 온실의 단부에 대한 풍압 계수를 과소평가하고 있는 것으로 나타났으며, NENEN2002의 경우 온실의 단부를 포함한 모든 부위에서 풍압계수를 과소평가하고 있는 것으로 나타났다. (2) 풍향 90도 (용마루 방향)에 대한 풍압 계수를 검토 한 결과, KBC2009, NEN-EN2002의 경우 온실에 작용 하는 풍압 분포 특성을 적절히 반영하고 있지 못한 것으로 나타났다. AIJ2004와 같이 풍압 분포 특성에 따라 풍상측 온실 끝단 1, 2단부 및 풍하측 등 온실의 각 부위에 따라 풍압 계수를 구분하여 제시하는 것이 가장 바람직한 것으로 나타났다. (3) 온실에 작용하는 풍향별 풍압 계수를 분석한 결과, 온실과 같은 구조물에 있어서 국부적인 풍압의 영향을 받는 피복재 (covering), 창틀 (glazing bar)등의 설계에 이와 같은 국부 풍압의 영향을 고려해야 할 필요가 있는 것으로 나타났다. (4) 온실에 작용하는 풍압 계수의 면적 평균으로부터 온실 부위별 설계용 풍압계수 및 국부 풍압계수를 제시 하였다. 이상의 결과와 같이 비교적 높이가 낮고 길이가 긴 온실의 경우, 관련기준 KBC2009 및 AIJ2004는 온실의 각 부분에 대한 풍압 계수를 적절히 반영하고 있지 못한 것으로 나타났으며, 다양한 온실에 대한 풍동 실험 결과를 토대로 간척지 설치 온실에 대한 설계 기준을 마련 할 필요가 있을 것으로 판단된다. 향후 연구 과제로는 다양한 온실 형태에 따른 풍압 계수 분포 특성을 분석 하고 온실 설계를 위한 풍압 계수를 제시함으로써, 온실 설계 기준의 정립을 위한 기초 자료를 축적하고자 한다.

1990년대 초부터 대규모 상업적 시설원예의 현대화 및 기업화 진행에 따라 현재 국내 시설원예 재배면적의 규모는 중국에 이어 일본, 스페인과 함께 2위를 차지하고 있다. 원예시설에 대한 안정적이고 합리적인 설계가 주요 관심사로 대두된 가운데, 특히 온실의 경우 일반적인 건축물보다 낮은 안전율로 설계가 이루어지므로 풍하중에 대하여 취약한 경량 구조물로 간주되고 있다. 최근 최대순간풍속이 40~60m/s에 다다르는 대형 태풍 및 강풍이 빈번하게 발생하고 있으며 이로 인한 농촌 시설물의 피해 규모 또한 증가하고 있다. 그러나, 국내에 활용되고 있는 온실설계기준의 경우 연구기관별로 혼재하고 있으며 대부분 해외자료를 근거로 작성된 것으로 국내온실에 적합한 설계기준의 마련이 시급한 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 온실의 안정성 확보를 위한 설계기준을 위한 기초자료를 확보하기 위하여 풍동실험을 통해 국내 대표적인 복숭아형 온실을 대상으로 지붕곡률에 따른 풍압계수 및 국부풍압계수를 평가·제시하였다.

This paper attempted to bridge this gap by identifying the number of flat-plate solar collectors. The characteristics of wind pressure coefficients acting on flat-plate solar collectors which are most widely used were investigated for various wind direction. Findings from this study found that the location where the maximum wind pressure coefficient occurred in the solar collector was the edge of the collector. Regarding the characteristics according to the number of collectors, the paper found that downward wind pressure coefficient of the lower edge of the collector was higher than the upward wind pressure coefficient of the upper edge of the collector in the basic module (1 piece). However, as the number of collectors increases, the upward wind pressure coefficient of the upper edge become higher than the downward wind pressure coefficient of the lower edge. Finally yet important, it was found that the location of the maximum wind pressure coefficient was changed according to the number of solar collectors.

축사는 비닐하우스 다음으로 자연재해에 취약한 농촌시설물이다. 축사의 경우 측벽 없이 지붕만 있는 형태가 가장 많이 사용되고 있는데, 태풍이 불면 지붕 전제가 날아가 많은 피해가 발생하는 실정이다. 그래서 농가에서는 태풍피해예방을 위한 측벽에 윈치 커튼설치하여 피해를 예방하고 있는 실정이다. 본 논문에서는 측벽 개방에 따른 축사지붕에 위치별 풍압 계수 분포특성에 대해서 알아보고자 한다. 측벽유무에 관계없이 축사지붕면의 피크외압계수분포에서 풍향각 0˚로 불어오는 방향에 대해서 불리하게 작용하고 있는 것을 알 수 있다. 그러나 측벽의 유무에 따라 피크외압계수가 풍향각과 처마의 길이에 영향을 받는 것을 확인할 수 있었다.

중정형 건축물의 중정측 외장재 설계를 위한 외압계수분포 특징을 알아보기 위해 풍압실험을 실시하였다. 본 연구를 위하여 형상비와 중정의 폭을 변화시킨 4개의 모형을 제작하였으며, 풍동실험은 금오공과대학교 토출식 경계층풍동에서 실시하였다. 본 연구의 결과로부터 중정측의 외압계수는 건물외측의 외압계수보다 감소하는 것으로 나타났다.