This study evaluates the performance of three theoretical models for correcting dynamic pressure affected by tube length. The experiments involved measuring sinusoidal pressure waves with varying frequency bandwidths, using tubing systems ranging from 20 cm to 300 cm in length including multiple tubing systems connecting three or more tubes. The results showed that the Bergh and Tijdeman models, with constant and variable polytropic parameters respectively, had superior correction performance for various tube lengths, while the Whitmore & Leondes model showed discrepancies. The Bergh & Tijdeman model, with a polytropic parameter of 1.4, is recommended due to its convenience and accuracy. Furthermore, including the inner volume of the pressure transducer in the theoretical model was found to be crucial for accurate correction, as not doing so caused significant errors. The Bergh & Tijdeman model was also found to efficiently correct tube length effects in multiple tubing systems, eliminating the need for time-consuming and laborious experiments.

화석연료의 사용은 대기가 오염되어 지구온난화와 이상기후 등의 문제를 야기하고 있다. 우리나라는 탄소 배출량을 줄이기 위하여 신재생에너지 개발에 관심이 집중되었고, 신재생에너지에 관한 정책 중 ‘그린 홈 100만호 보급사업’을 통해 일반 주택에 태양 광 발전기 보급이 확대되었다. 태양광 발전기는 외부에 노출되어 있어 직접적으로 태풍과 같은 강풍에 영향을 받게 된다. 따라서 보급 이 확대된 만큼 피해사례도 증가하고 있다. 본 연구에서는 태양광 발전기의 안전한 내풍설계를 위하여 주택설치 용량에 부합하는 태양광 발전기 형태를 특정하여 풍동실험을 진행하였다. 태양광 발전기의 모듈을 동일 면적의 정사각형(3 by 5 어레이), 직사각형(5 by 3 어레이)으로 배열하고 설치 각도를 30°, 35°, 40°로 하여 변수에 따른 풍압분포와 피크순압력계수를 산출하였다. 전체적으로 설치 각도가 증가할수록 값은 줄어들었으며 어레이 상부 모서리에서 상방향, 하부 모서리에서 하방향의 피크순압력계수가 지배적이었다. 또한 대체로 정사각형(3 by 5 어레이)보다 직사각형(5 by 3 어레이)의 배열이 바람에 더 불리한 것으로 나타났다.

In this study the characteristics of wind pressure that are depending on the open type of retractable dome roof were analyzed according to the wind pressure coefficient and wind pressure spectrum. The analysis results showed that the open type and shape of the roof both had a significant impact on the wind pressure changing. In case of the edge to center open type, the wind pressure has not changed much because of the complex turbulence of flow and open area. On the other hand, in case of the center to edge open type, it has confirmed that wind pressure increases due to the separation of flow in windward and open area.

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.

Wind tunnel tests were conducted to analyze the wind fluctuating pressures on a circular closed and open dome roof with a low span rise. Two dome models with various geometric parameters (height/span ratios and open ratios) were used for fixed span rise ratio dome and wind pressure spectrum were analyzed. The applicability was examined in comparison with the spectral model proposed in the previous studies. The analysis results show that the wind pressure spectrum of open dome roof tends to increase power in the high frequency range and the second peak is found in the area different from the closed dome roof. In addition, according to the comparison analysis with the previous proposed spectral model, it was found that it is not applicable to the closed and open dome roofs with low rise ratio due to the different peak frequencies.

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.

Most of the variable shading devices are installed outdoors, so they are greatly affected by structural safety due to external climate change, wind, rain, and snow. Especially, due to strong wind such as typhoons, safety problems may occur due to the dropout of the device. Therefore, it is necessary to secure the structural safety against the wind. Therefore, it is necessary to analyze the structural behavior of the windshield to evaluate the structural safety of the variable sunshade device. In this study, we analyze the wind pressure applied to the shading material according to the change of the length of the variable shading device, and apply it to the calculation of the wind load for the structural design of the variable shading device. The CFD (Computational Fluid Dynamic) analysis of the structure of the sample was used to analyze wind pressure magnitude and distribution. In order to estimate the wind pressure, the maximum wind loads of the static and negative pressures acting on the structure were analyzed from numerical simulation results.

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.

Unlike other types of outdoor advertisements, rooftop signboards are installed on the roofs of buildings, rather than on their outer walls. This means that the area of a rooftop signboard is commonly larger than that of a general outdoor signboard. Moreover, as such signboards are greatly influenced by the wind, they can suffer a lot of damage from typhoons and strong winds every year. However, there is no wind load specification for rooftop signboards. In this study, wind pressure experiments were conducted to investigate the peak wind pressure on each side of rooftop signboards installed on the roofs of 5–15 story buildings in a city center. The minimum peak wind pressure coefficient was –3.0 at the bottom edges of the front and back of the rooftop signboards and –2.0 along the entire length of the sides . As the height of the rooftop signboard increased with the increasing height of the buildings, the peak value was found to be larger than the absolute peak value for the minimum peak wind pressure coefficient. The maximum and minimum peak wind pressure distributions of the rooftop outdoor signboards were influenced by the position of the signboard and the wind angle.

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.

도시화로 인해 건축물이 고층화, 밀집화 되면서 건물간의 골바람 효과에 의해 외장재 탈락이나 파손 등의 피해가 발생하고 있다. 골바람 효과에 대한 이전의 연구들은 대부분 구조골조용 풍하중에 중점을 두어 수행되었다. 본 연구는 도심지 골바람 효과에 의해 건축물 외장재의 풍압이 얼마나 증가되는지를 풍동실험을 실시하여 정량적으로 규명하였다. 예비실험을 통하여 골바람이 형성될 수 있는 도심지를 구성하였다. 본 실험을 통하여 형상비와 도로 폭이 변함에 따라 골바람효과에 의해 풍압이 증가하는 특성을 분석하였고, 건축물이 밀집 배치된 경우와 단독 배치된 경우로 나누어 골바람효과로 인한 풍압할증의 정도를 분석하였다. 그 결과 형상비가 커질수록, 도로 폭이 좁아질수록 풍압은 증가하였다. 밀집배치된 건축물의 경우가 단독 배치된 경우에 비하여 풍압이 최대 약 1.8배 증 가하였다. 또한 골바람효과로 인한 풍압의 증가현상은 건물 측벽 전면 하단부에서 가장 큰 것으로 나타났다.

본 연구는 온실에 작용하는 풍하중 산정을 위한 설계 풍속을 결정하는데 필요한 자료를 제공하기 위하여 10m이하 높이에서의 풍속을 측정하여 풍속고도분포지수를 산정하고 변화를 분석하였다. 고도에 따른 풍속분포함수 를 결정하기 위한 풍속고도분포지수를 계산하기 위해서 는 5m·s-1 이상의 풍속을 사용하는 것이 타당하다고 판단된다. 농촌 개활지인 부안지역의 고도에 따른 풍속변 화는 지표면으로부터 풍속이 지수함수로 증가하는 우리 나라의 RDC 기준과 일본의 JGHA 기준과 잘 일치하였고 풍속고도분포지수도 0.26으로 기준들에서 제시된 0.25와 거의 동일한 값을 나타내었다. 반면 군위지역의 경우는 풍속고도분포지수가 0.06으로 산정되어 지표면조 도가 클수록 풍속고도분포지수가 증가하는 일반적인 변 화 경향과는 반대로 나타났다. 이는 타워가 주변지대보다 약 2m 가량 더 높은 위치에 설치되었기 때문에 유선의 급격한 변화에 의한 것으로 판단된다. 따라서 일반적으로 농촌 개활지에 설치되는 온실의 설계를 위해 적용 할 풍속고도분포로는 우리나라의 RDC기준과 일본의 JGHA기준에서 제시한 풍속고도분포가 가장 타당한 것으로 사료된다. 부안의 경우 오전 7시 경부터 풍속고도 분포지수가 감소하다가 오후 3시경에 최소가 된 후 다시 증가하여 24시경에 일정해지는 것으로 나타나 시간에 따른 풍속고도분포지수의 일반적인 변화경향과 잘 일치하였다. 부안지역은 형상변수가 1.51로 나타나 간척지인 부안지역의 풍속특성이 제주도 연안지역과 유사한 풍속특성을 가지고 있음을 확인하였다.

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.