스카이브릿지로 연결된 쌍둥이 초고층건물은 두 가지 종류의 연동성-스카이브릿지로 인해 두 건물의 거동 동기화를 유발하는 구조적 연동성과 작용하는 풍하중의 높은 상관성으로 인한 공기역학적 연동성-이 나타난다. 단일 건물에 널리 적용되는 전통적인 풍력실험 방법으로는 이런 연동성과 영향들을 완벽히 파악할 수 없는 실정이다. 그런 이유로 보다 발전된 동적 풍응답 해석법이 요구된다. 이 논문은 스카이브릿지로 연결된 쌍둥이 건물에서 발생하는 구조적 및 공기역학적인 연동성을 다룰 수 있는 듀얼 풍력실험 방법을 자세히 다루었다. 제안된 방법을 적용하여 건물의 풍가속도에 대한 구조적 및 공기역학적 연동성의 영향을 평가하였다. 건물의 풍응답 산정에 스펙트럼 적분법과 백색 소음 근사법을 적용하였다. 실험 및 결과로 볼 때 동적 풍응답에 상당한 영향이 있음을 확인할 수 있었다. 여러 개의 풍력 측정센서를 활용한 풍력실험 기술은 구조적으로 연결된 초고층건물에 대한 풍동실험에 유용하게 사용될 것으로 판단된다.

트윈 빌딩의 풍하중의 특성과 구조적 특성은 일반 고층건물보다 복잡하다. 이러한 특성을 조사하기 위해서 풍동실험을 통해서 트윈 빌딩의 풍압을 계측하였다. 계측된 데이터와 적합 직교 분해 기법을 이용하여 풍압의 패턴을 파악하였다. 1차 모드에서는 채널링 효과가 2차 모드에서는 와류 효과가 나타났다. 또한, 두 빌딩의 하중의 상관관계를 파악하였는데, 풍 방향 하중은 양의 상관관계를 가지며, 풍 직각 방향의 하중은 명확한 상관관계가 나타나지 않았다. 이러한 상관관계는 횡 방향 변위에도 영향을 미쳤다. 양의 상관관계를 가지면 트윈 빌딩을 연결하는 구조부재의 영향이 적게 작용한 반면에 음의 상관관계를 가지면 연결 구조부재의 영향이 횡 방향의 변위를 줄이는데 큰 영향을 미치게 되었다.

Recently, the concept of an outrigger damper system with a damper added to the existing outrigger system has been developed and applied for dynamic response control of high-rise buildings. However, the study on the structural characteristics and design method of Outrigger damper system is in the early stages. In this study, a 50 story high - rise building was designed and an outrigger damper system with viscoelastic damper was applied for wind response control. The time history analysis was performed by using the kaimal spectrum to create an artificial wind load for a total of 1,000 seconds at 0.1 second intervals. Analysis of the top horizontal maximum displacement response and acceleration response shows that outrigger damper systems are up to 28.33% and 49.26% more effective than conventional outrigger systems, respectively. Also, it is confirmed that the increase of damping ratio of dampers is effective for dynamic response control. However, since increasing the damping capacity increases the economic burden, it is necessary to select the appropriate stiffness and damping value of the outrigger damper system.

The outrigger damper system is a structural system with excellent lateral resistance when a wind load occurs. However, research on outrigger dampers is still in its infancy. In this study, dynamic response control performance of damper is analyzed according to change of stiffness value and damping value of damper. To do this, a real-scale 3D model of 50 stories has been developed and the artificial wind load has been entered for dynamic analysis. Generally, the larger the damping value, the smaller the stiffness value is, the more effective it is to reduce the maximum displacement and acceleration response. However, the larger the attenuation value as the cost of construction increases, it is necessary to select appropriate stiffness and damping value when applying an outrigger damper.

본 연구에서는 Karman이 제시한 풍방향 변동풍속 스펙트럼 및 Liang이 제시한 풍직각방향 변동풍하중 스펙트럼을 이용하여 풍방향 및 풍직각방향 풍하중을 생성하고, 생성된 풍하중을 적용하여 고정기초 및 면진기초 구조물의 동적 거동을 해석하여 풍하중이 작용하는 고정기초 구조물과 면진기초 구조물의 동적거동을 해석하여 면진기초에 의한 풍응답 증가에 대하여 비교분석하였다.

This paper is concerned with the numerical analysis of dynamic response of floating offshore wind turbine subject to underwater explosion using an effective non-reflecting technique. An infinite sea water domain was truncated into a finite domain, and the non-reflecting technique called the perfectly matched layer(PML) was applied to the boundary of truncated finite domain to absorb the inherent reflection of out-going impact wave at the boundary. The generalized transport equations that govern the inviscid compressible water flow was split into three PML equations by introducing the direction-wise absorption coefficients and state variables. The fluid-structure interaction problem that is composed of the wind turbine and the sea water flow was solved by the iterative coupled Eulerian FVM and Largangian FEM. And, the explosion-induced hydrodynamic pressure was calculated by JWL(Jones-Wilkins-Lee) equation of state. Through the numerical experiment, the hydrodynamic pressure and the structural dynamic response were investigated. It has been confirmed that the case using PML technique provides more reliable numerical results than the case without using PML technique.

본 연구는 2.5MW급 풍력발전기용 기어박스의 동특성 분석에 관한 것으로서, 유연핀(flexible pin) 채용에 따른 유성기어축의 미스얼라인먼트(misalignment) 개선여부와 충격하중에 따른 기어박스의 동응답 특성을 유한요소해석을 통해 고찰하였다. 내부의 복잡한 기어시스템의 하중전달을 정확하게 그리고 효과적으로 반영하기 위해 치접촉을 등가 치강성계수를 갖는 스프링요소와 물림률을 이용하여 모델링하였다. 기어의 등가 치강성계수는 기어치에 대한 변형해석을 통해 계산하였으며, 동특성 분석을 위해 기어박스 입력단에 충격 토오크를 부과하였다. 수치실험을 통해 등가 치강성모델의 타당성을 검증하였으며, 양단 그리고 일단 고정축과의 상대 비교를 통해 유연핀 적용에 따른 유성기어축의 미스얼라인먼트 개선여부를 확인할 수 있었다.

본 연구에서는 고정기초, 기초면진, 및 최상층에 TMD가 설치된 기초면진 구조물에 풍하중이 작용하는 경우에 구조물의 동적 거동을 해석하는 프로그램을 개발하여 면진장치가 풍하중이 작용하는 구조물의 동적거동에 미치는 영향을 파악하고자 한다. 난기류 스펙트럼을 이용하여 구조물에 작용하는 바람을 실제와 유사하도록 생성한 풍하중을 해석에 적용한다. 기초면진 장치가 구조물의 동적 거동에 미치는 영향을 분석하고, 풍하중이 작용하는 경우 기초면진이 설치된 구조물에서 TMD의 동적 제어 효과에 대하여 분석하고자 한다.

고층 건축물의 내풍설계 시 다차모드 해석의 수행이 필요하다. 고층건축물의 다차모드 해석을 위해서 풍압적분법과 1차모드 해석을 수행하였으며, 풍압적분법을 활용하여 층별 시간이력 전도모멘트를 산출하였다. 층별 전도모멘트를 산출하기 위해 풍압적분법을 활용하였고, 그 방법으로 임의의 층까지의 누적 풍력데이터로부터 층별 시간이력의 전도모멘트를 산출하였다. 풍응답변위는 각 층별 전도모멘트로부터 1차 모드 해석을 수행하여 평가하였다. 본 연구 결과의 그 유효성을 높이기 위해, 건축물 전체에 작용하는 풍력데이터에 의해 얻어진 풍응답 결과와 비교하였다. 두 연구 결과는 유사한 것으로 나타났다.

In this study, the capability of an existing analysis method for the fluid-structure-soil interaction of an offshore wind turbine is expanded to account for the geometric nonlinearity and sea water drag force. The geometric stiffness is derived to take care of the large displacement due to the deformation of the tower structure and the rotation of the footing foundation utilizing linearized stability analysis theory. Linearizing the term in Morison’s equation concerning the drag force, its effects are considered. The developed analysis method is applied to the earthquake response analysis of a 5 MW offshore wind turbine. Parameters which can influence dynamic behaviors of the system are identified and their significance are examined.

본 연구에서는 풍진동 제어를 위해 39층 테크노마트 건물에 능동형 질량 감쇠기를 적용하기 위한 수치해석적 연구를 수행하였다. 먼저, 태풍 풍응답 계측 및 풍동실험을 통해 테크노마트 단변방향 진동에 대한 사용성 개선이 필요함을 확인하였다. AMD에 요구되는 스트로크 확보를 위한 건물의 여유 공간, 설치 위치, 허용 무게 등을 알아보고 제진장치 배치 및 사양을 결정하였다. 그리고 테크노마트의 최상거주층인 39층 단변방향을 대상으로 한 1자유도 해석모델에 대해 선형제어방법인 속도피드백, LQR, LQG 알고리즘과 비선형제어방법인 Bnag-bang 알고리즘을 적용하는 해석연구를 수행하였다. 해석결과 제어 전·후의 최대가속도는 11.83cm/s2에서 4.19cm/s2으로, 진동감지확률은 90%에서 50%이하로 감소하여 Bang-bang 제어알고리즘을 적용할 경우 제어성능이 가장 좋은 것을 확인하였으며 각각의 알고리즘으로 구현된 AMD의 최대 스트로크가 모두 허용범위 수준을 만족하는 결과가 나왔다. 또한, 실제 AMD의 안정적은 작동을 위해 요구되는 원점보정 신호 방안을 제안하여, 제한된 스트로크 내에서 제진장치를 안정적으로 운행할 수 있음을 확인 하였다.

이 논문에서는 유체-구조물-지반의 상호작용을 고려한 해상풍력발전기의 지진응답해석법을 제시하였다. 풍력발전기는 tower와 그 정점에 집중된 질량으로 모델링 되었다. 이 tower는 유연한 해저지반에 기초하고 있는 튜브형 cantilever로 이상화하였다.Tower와 해수 간의 동적 상호작용, 기초와 지반간의 동적 상호작용이 고려된 유체-구조물-지반 연성계의 지배방정식은 부분구조법과Rayleigh-Ritz방법에 의해서 유도되었다. 해수는 압축성 비점성 이상 유체로 이상화하였다. 해수로 포화된 층상지반에 놓인 footing의동적 강성은 Thin Layer법에 의해서 계산하여 상부구조물 모델과 결합시켰다. 이 해석법을 해상풍력발전기 모델의 지진응답해석에 적용하였다. 해석 결과를 준거해와 비교해서 제안한 해석법의 타당성을 검증하였다. Tower의 유연성, 지반의 강성이 해상풍력발전기 지진거동에 미치는 영향을 분석하였다. 유체-구조물 상호작용과 지반-구조물 상호작용의 지진응답에 대한 상대적인 중요도를 비교 평가하였다.

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.

An experimental real-time hybrid method, which implements the wind response control of a building structure with only a two-way TLMD, is proposed and verified through a shaking table test. The building structure is divided into the upper experimental TLMD and the lower numerical structural part. The shaking table vibrates the TLMD with the response calculated from the numerical substructure，which is subjected to the excitations of the measured interface control force at its top story and an wind-load input at its base. The results show that the conventional method can be replaced by the proposed methodology with a simple installation and accuracy for evaluating the control performance of a TLMD

In this paper, simulating the wind induced responses of a building structure using a linear mass shaker is presented. The shaker force is calculated by using the inverse transfer function of a target structural response to the actuator. Filter and envelop function are used such that the error between wind and exciter induced responses is minimized by preventing the shaker from exciting unexpected modal response and initial transient response. The analyses results from a 76-story benchmark building problem in which wind load obtained by wind tunnel test is given, indicate that the linear mass shaker installed at a specific floor can approximately embody the structural responses induced by the wind load applied to each floor of the structure. The linear mass shaker signal is generated by the proposed method can be effectively used for evaluating the wind response characteristics of a practical building structure and for obtaining an accurate analytical model of the building under wind load.

본 연구는 바람의 난류에 의한 장대교량의 피로 및 사용성에 문제를 야기시킬수 있는 버페팅 현상에 대해 주파수 영역에서의 해석적 연구를 수행하였으며, 유한요소방법과 램던 이론에 의해 바람의 파워스펙트럼, 변동특성 및 교량 구조물의 응답을 산정하였다. 바람의 난류에 의한 버페팅 응답을 해석할 수 있는 전산 해석기술을 개발하였으며, 개발된 해석 프로그램을 통하여 예제를 수행하였다. 단순지지된 보 구조물에 대한 버페팅 응답을 수행하였으며, Scanlan의 해석방법과 비교, 검토한 결과 잘 일치하였다 . 끝으로 2경간 연속 사장교에 대한 해석을 수행하였다.

고층건물의 진동응답을 저감시키기 위한 다양한 방법들이 연구되고 있다. 이들 진동응답의 저감 연구는 건물의 외관을 병화 시키는 방법과 건물에 부가감쇠장치를 설치하는 방법들이 있는데 본 논문에서는 고층 건물의 형태의 변화에 다른 진동변위응답의 특성을 파악하고자 한다. 고층건물의 형태변화 중에서도 외관에 테이퍼를 수는 방법을 사용하였다. 기류의 특성은 도심 및 교외지역을 중심으로 풍동실험을 실시하였다.