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SUMMARY
Contents
목차
제1장 연구개발과제의 개요 56
제1절 연구목표 56
1. 연구의 목적 및 필요성 56
2. 연구목표 56
제2절 주요 연구내용 및 범위 57
1. 기본풍속도 정비 및 돌풍에 의한 풍환경 피해 방지대책 57
2. 건축물의 풍하중 설계기준 정비 및 개발 57
3. 건축물의 풍진동 설계기준 정비 및 개발 58
4. 교량 및 기타구조물의 내풍설계기준 정비 및 개발 58
5. CFD를 활용한 특정구조물의 내풍설계기준 정비 및 개발 59
제2장 국내·외 기술개발 현황 61
제3장 연구개발 수행내용 및 결과 67
제1절 기본풍속도 정비 및 돌풍에 의한 풍환경 피해 방지대책 67
1. 연구개요 67
2. 건축, 토목구조물 설계용 기본풍속도 Wind Map 정비 68
3. 돌풍에 의한 풍환경 방지 대책 수립 120
4. 연구성과 173
제2절 건축물의 풍하중 설계기준 정비 및 개발 174
1. 연구개요 174
2. 풍하중 설계기준 개선 176
3. 풍직각 방향과 비틀림 방향의 풍하중평가 방법 제안 186
4. 건축물 수평풍하중의 하중조합방법 204
5. 구조물 규모에 따른 풍하중 산정방법 개발 213
6. 동적해석 및 풍동실험 대상 건축물 구분 236
7. 연구성과 247
제3절 건축물의 풍진동 설계기준 정비 및 개발 248
1. 연구개요 248
2. 풍하중 설계국외의 진동사용성 평가기준 조사 248
3. 진동대를 이용한 수평진동 체험실험 및 허용가속도 평가 249
4. 초고층 건물의 풍진동 모형실험 및 풍진동 응답 평가 257
5. 국내 진동사용성 가이드라인 평가기준 제안 263
6. 연구성과 264
제4절 교량 및 기타구조물의 내풍설계기준 정비 및 개발 265
1. 연구개요 265
2. 국내외 내풍설계 기준 비교 266
3. 동적 내풍설계 판별기준 277
4. 교량의 내풍설계 가이드라인 282
5. 플레이트거더단면의 정적 공기력계수 303
6. 박스거더단면의 정적 공기력계수 310
7. 방현시설물에 대한 설계풍하중 검토 318
8. 플레이트거더단면의 동적 풍응답특성 324
9. 박스거더단면의 동적 풍응답특성 331
10. 연구성과 337
제5절 CFD를 활용한 특정구조물의 내풍설계기준 정비 및 개발 338
1. 연구개요 338
2. 국내외 CFD기술개발 현황 339
3. CFD관련 자료조사 342
4. CFD연구 수행 내용 및 결과 366
5. 연구성과 430
제4장 연구개발목표 달성도 및 관련분야에의 기여도 432
제5장 연구개발결과의 활용계획 438
제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 444
제7장 국내·외 타 연구개발과의 연계가능성 검토 결과 446
제8장 주요 연구개발사항이 포함된 요약문 447
제9장 국내과학기술종합정보시스템에 등록된 연구장비 현황 453
제10장 참고문헌 454
부록 468
〈표 1.1-1〉 연차별 연구개발의 내용 및 범위 60
〈표 3.1-1〉 각 년차 연구목표 67
〈표 3.1-2〉 도로교 시방서 기본풍속 71
〈표 3.1-3〉 건축학회 기본풍속도 72
〈표 3.1-4〉 분석대상지역의 인구와 측정소위치 74
〈표 3.1-5〉 대도시의 방향별 G·F 변화량 분석결과(Y=ax+b 근사식) 76
〈표 3.1-6〉 중, 소도시의 방향별 G.F. 변화량 분석결과(Y=ax+b) 79
〈표 3.1-7〉 시골의 방향별 G.F.변화량 분석결과(y=ax+b) 80
〈표 3.1-8〉 연평균 G.F. 변화에 따른 지표면 조도구분(대도시) 84
〈표 3.1-9〉 연평균 G.F. 변화에 따른 지표면 조도구분(중, 소도시) 85
〈표 3.1-10〉 지표면 조도(노풍도)구분 89
〈표 3.1-11〉 실측을 통한 지표면조도(노풍도)구분 92
〈표 3.1-12〉 G.F.를 이용한 과거의 지표면조도 유추 94
〈표 3.1-13〉 울산지역의 10년 단위별 지표면조도의 변화 97
〈표 3.1-14〉 울산지역의 연도별 조도에 의한 년 최대풍속의 표준화 98
〈표 3.1-15〉 Shape and Scale Parameters of Daily Maximum Wind Speed Data 103
〈표 3.1-16〉 F-test results for Seoul, Busan and Gangneung 106
〈표 3.1-17〉 빈도계수 적용을 위한 계산(인천) 109
〈표 3.1-18〉 전국 61개 지역의 추세선식 및 R², 100년 빈도 예측 값 111
〈표 3.1-19〉 본 과제의 설계기준과 기존 설계기준과의 비교 112
〈표 3.1-20〉 전국 61개 지역의 기본풍속 115
〈표 3.1-21〉 기존 설계기준의 기본풍속과 본 과제의 기본풍속 비교 118
〈표 3.1-22〉 풍환경 피해의 종류 121
〈표 3.1-23〉 모형차량 제원 125
〈표 3.1-24〉 정지상태 실험 결과(실험횟수2회) 126
〈표 3.1-25〉 차종별 기준속도 126
〈표 3.1-26〉 풍속에 따른 주행차량의 이탈거리 126
〈표 3.1-27〉 실험모델 차량의 제원 및 실험 종류 128
〈표 3.1-28〉 승용차의 주행속도와 실험풍속에 따른 지점별 이탈거리 131
〈표 3.1-29〉 승용차의 주행속도에 대한 풍속별 이탈거리의근사식 132
〈표 3.1-30〉 승용차의 주행속도와 실험풍속에 따른 지점별 이탈거리 133
〈표 3.1-31〉 트럭의 주행속도에 대한 풍속별 이탈거리의 근사식 134
〈표 3.1-32〉 차량운전에 영향을 미치는 풍속발생 확률 136
〈표 3.1-33〉 수치해석의 경계조건 138
〈표 3.1-34〉 건물 모형의 제원 및 실험종류 138
〈표 3.1-35〉 Boundary conditions 150
〈표 3.1-36〉 수치해석의 경계조건 157
〈표 3.1-37〉 방풍 Fence 모형의 제원 및 실험 종류 157
〈표 3.1-38〉 세계 각국의 풍환경 평가기준에 대한 기본조건 162
〈표 3.1-39〉 Davenport의 풍 환경 기준 163
〈표 3.1-40〉 출현확률을 고려한 강풍에 관한 풍 환경 평가척도(지상1.5m높이 기준) 164
〈표 3.1-41〉 측정높이 와 G.F를 적용후의 기준 169
〈표 3.1-42〉 최대 순간 풍속 데이터 중 총 풍속 % 170
〈표 3.1-43〉 공간의 용도에 따른 분류 171
〈표 3.1-44〉 풍환경평가기준(바람막이설치기준) 172
〈표 3.2-1〉 풍하중설계법 176
〈표 3.2-2〉 풍상면 구조골조용 풍압계수 비교 233
〈표 3.2-3〉 풍측면 구조골조용 풍압계수 비교 234
〈표 3.2-4〉 풍하면 구조골조용 풍압계수 비교 235
〈표 3.2-5〉 지붕면 구조골조용 풍압계수 비교 236
〈표 3.2-6〉 저층건축물 설계용의 풍압계수 242
〈표 3.3-1〉 국외의 진동사용성 평가기준 248
〈표 3.3-2〉 허용가속도추세선에 따른 각 진동수별 허용가속도 (cm/s2)(이미지참조) 253
〈표 3.3-3〉 각 진동수별 0~10%, 31~40% 허용가속도비(η) 255
〈표 3.3-4〉 국내 진동사용성 평가기준 제안시 고려해야 할 사항 257
〈표 3.3-5〉 풍진동실험에 사용된 상사법칙 259
〈표 3.3-6〉 주요 진동사용성 평가기준에 풍진동응답 적용 결과 261
〈표 3.4-1〉 지역별 기본풍속 V10(이미지참조) 266
〈표 3.4-2〉 지표조도구분에 의한 zG, zb, α의 값(이미지참조) 267
〈표 3.4-3〉 조도구분 및 대기경계층 상수 (AASHTO) 267
〈표 3.4-4〉 조도구분 및 대기경계층 상수 (EURO-Code) 268
〈표 3.4-5〉 플레이트거더교의 풍하중 269
〈표 3.4-6〉 트러스교의 풍하중 269
〈표 3.4-7〉 기타형식교량의 풍하중 269
〈표 3.4-8〉 구조형식에 따른 수평풍하중 270
〈표 3.4-9〉 풍향의 영향을 고려한 풍하중 270
〈표 3.4-10〉 동적내풍설계의 필요성의 판정식 275
〈표 3.4-11〉 내풍응답 조사표 (예) 280
〈표 3.4-12〉 사용 플레이트거더 단면의 제원 303
〈표 3.4-13〉 사용 박스거더 단면의 제원 311
〈표 3.4-14〉 방현시설물의 설계풍하중 324
〈표 3.4-15〉 사용단면의 제원 325
〈표 3.4-16〉 실험모형의 동적특성 325
〈표 3.4-17〉 사용모형의 세부치수 332
〈표 3.4-18〉 채용된 모형의 동특성치 333
〈표 3.5-1〉 연차별 연구목표 338
〈표 3.5-2〉 국내 건설기술관련 시장규모 339
〈표 3.5-3〉 해당산업분야의 기업규모 339
〈표 3.5-4〉 대표적인 국내 관련업체의 주요 공법, 설계능력, 주요품목 및 주요 생산규모 기술 339
〈표 3.5-5〉 기업규모별 현황 339
〈표 3.5-6〉 지역별 관련업체 분포 340
〈표 3.5-7〉 국내전문가 및 연구기관 현황 340
〈표 3.5-8〉 국내시장 예측 및 발전전망 340
〈표 3.5-9〉 CFD S/W와 관련된 주요 업체 341
〈표 3.5-10〉 구체적인CFD 코드 조사항목 353
〈표 3.5-11〉 대표적인 상용 CFD Software 354
〈표 3.5-12〉 기타 상용 CFD Software List 354
〈표 3.5-13〉 대표적 상용 CFD Software 비교분석표 356
〈표 3.5-14〉 구체적인 CFD 코드 조사항목 362
〈표 3.5-15〉 FLUENT 해석 모듈에 대한 분석표 364
〈표 3.5-16〉 동적특성 , 등류(uniform flow) 373
〈표 3.5-17〉 Standard k-ε 모델에 의한 양력계수와 항력계수 375
〈표 3.5-18〉 Standard k-ε 모델에 의한 양력계수와 항력계수 375
〈표 3.5-19〉 실험결과, 양력계수와 항력계수 375
〈표 3.5-20〉 실험결과, 양력계수와 항력계수 375
〈표 3.5-21〉 동적거동자료 381
〈표 3.5-22〉 난류강도 10%의 내풍특성 381
〈표 3.5-23〉 실교량과 실험치의 동적특성 407
〈표 3.5-24〉 연성과 비연성해석시 외력의 주진동수 비교 (U=50m/s) 419
〈표 3.5-25〉 연성해석과 비연성해석시 항력비교(U=50m/s) 420
〈표 3.5-26〉 연성해석과 비연성해석시 양력비교(U=50m/s) 421
〈표 3.5-27〉 연성해석과 비연성해석시 비틀림력 비교(U=50m/s) 421
〈표 3.5-28〉 연성해석과 비연성해석시 항력비교(U=80m/s) 422
〈표 3.5-29〉 연성해석과 비연성해석시 양력비교(U=80m/s) 422
〈표 3.5-30〉 연성해석과 비연성해석시 비틀림력 비교(U=80m/s) 423
〈표 3.5-31〉 연성과 비연성해석시 외력의 주진동수 비교 (U=80m/s) 423
〈표 3.5-32〉 중앙경간(L/2) 교량중심 변위의 CFD해석결과와 실험결과와의 비교 425
〈표 8.1-1〉 풍환경평가기준(안) 447
〈그림 1.1-1〉 연차별 연구수행 과정 59
〈그림 2.5-1〉 CFD를 활용한 외장재용 풍하중 산정방법 66
〈그림 2.5-2〉 CFD를 활용한 외장재용 풍하중 산정방법 66
〈그림 3.1-1〉 전국 AWS 위치 분포 68
〈그림 3.1-2〉 우리나라의 기본풍속도 71
〈그림 3.1-3〉 나라의 기본 풍속도 73
〈그림 3.1-4〉 기본풍속도의 작성 개요 74
〈그림 3.1-5〉 대도시의 G.F. 변화량 78
〈그림 3.1-6〉 서울지역의 지표면 조도구분 82
〈그림 3.1-7〉 인천지역의 지표면 조도구분 82
〈그림 3.1-8〉 중, 소도시 지역의 지표면 조도 분석 84
〈그림 3.1-9〉 대도시지역의 일 최대풍속(년평균)과 년 평균 G.F.역수의 관계 86
〈그림 3.1-10〉 중, 소도시지역의 일 최대풍속(년평균)과 년 평균 G.F. 역수의 관계 87
〈그림 3.1-11〉 지표면 조도 구분 89
〈그림 3.1-12〉 지표면조도구분 방법 (인천지역 NE방향) 90
〈그림 3.1-13〉 각 방향별 춘천기상대 주변사진 ()는지표면조도(노풍도)등급 91
〈그림 3.1-14〉 춘천기상대 주위의 지형도 및 지도 91
〈그림 3.1-15〉 연직분포계수 92
〈그림 3.1-16〉 년 최대풍속의 년 변화 98
〈그림 3.1-17〉 Monte Carlo Simulation Flowchart 102
〈그림 3.1-18〉 Seoul Daily Maximum Wind Speed (1965-2005) Real Data Probability Distribution Test of Goodness of Fit 103
〈그림 3.1-19〉 Yearly Maximum Wind Speed Real and Simulation Comparison 105
〈그림 3.1-20〉 기본풍속도 작성 Flow Chart 107
〈그림 3.1-21〉 Data plotting point 114
〈그림 3.1-22〉 Velocity profile at various positions 114
〈그림 3.1-23〉 Data plotting point 115
〈그림 3.1-24〉 Velocity profile at various positions 115
〈그림 3.1-25〉 본 과제의 기본풍속도 117
〈그림 3.1-26〉 건물주위의 기본적의 공기의 흐름 121
〈그림 3.1-27〉 박리류 122
〈그림 3.1-28〉 하강풍 122
〈그림 3.1-29〉 역류 122
〈그림 3.1-30〉 골짜기풍 122
〈그림 3.1-31〉 개구부풍(피로티풍) 123
〈그림 3.1-32〉 가로풍 123
〈그림 3.1-33〉 방향별 발생건수 124
〈그림 3.1-34〉 사고원인별 발생건수 124
〈그림 3.1-35〉 사고건별 서해대교 평균풍속 124
〈그림 3.1-36〉 사고건별 대관령 평균풍속 124
〈그림 3.1-37〉 대관령 터널지역의 모형화 125
〈그림 3.1-38〉 실험 차량 종류 125
〈그림 3.1-39〉 실험 개요도 125
〈그림 3.1-40〉 경차 실험결과 126
〈그림 3.1-41〉 승용차 실험결과 127
〈그림 3.1-42〉 SUV1 실험결과 127
〈그림 3.1-43〉 버스 실험결과 127
〈그림 3.1-44〉 고가교량 강풍영역의 터널 128
〈그림 3.1-45〉 실험 모형차량 129
〈그림 3.1-46〉 실험 모형도 129
〈그림 3.1-47〉 실험풍동 129
〈그림 3.1-48〉 실험모형차량 승용차량의 이탈궤적 130
〈그림 3.1-49〉 50km/hr의 환산속도에서 풍속에 따른 승용차량의 이탈거리 131
〈그림 3.1-50〉 100km/hr의 환산속도에서 풍속에 따른 승용차량의 이탈거리 131
〈그림 3.1-51〉 150km/hr의 환산속도에서 풍속에 따른 승용차량의 이탈거리 132
〈그림 3.1-52〉 실험모형차량 트럭차량의 이탈궤적 132
〈그림 3.1-53〉 50km/hr의 환산속도에서 풍속에 따른 트럭차량의 이탈거리 134
〈그림 3.1-54〉 100km/hr의 환산속도에서 풍속에 따른 트럭차량의 이탈거리 134
〈그림 3.1-55〉 150km/hr의 환산속도에서 풍속에 따른 트럭차량의 이탈거리 134
〈그림 3.1-56〉 영동고속도로 대관령구간 교량의 풍속측정 구간 135
〈그림 3.1-57〉 실험풍동 137
〈그림 3.1-58〉 실험풍동 기류의 연직분포 137
〈그림 3.1-59〉 PIV 시스템의 개요 137
〈그림 3.1-60〉 형상별 건물모형 구분 139
〈그림 3.1-61〉 높이별 건물모형 구분 140
〈그림 3.1-62〉 형상별(풍항 0 ˚) PIV 실험결과(h=40cm, 수평단면의 풍속분포) 140
〈그림 3.1-63〉 형상별(풍향 0 ˚) CFD 시뮬레이션 결과(h=40cm, 수평단면의 풍속분포) 140
〈그림 3.1-64〉 형상별(풍향 45 ˚) PIV 실험결과(h=40cm, 수평단면의 풍속분포) 141
〈그림 3.1-65〉 형상별(풍향 45 ˚) CFD 시뮬레이션 결과(h=40cm, 수평단면의 풍속분포) 142
〈그림 3.1-66〉 정사각 건물형 높이별(풍향 0 ˚) PIV 실험결과 142
〈그림 3.1-67〉 정사각 건물형 높이별(풍향 0 ˚) CFD 시뮬레이션 결과 143
〈그림 3.1-68〉 직사각 건물형 높이별(풍향 0 ˚) PIV 실험결과 143
〈그림 3.1-69〉 직사각 건물형 높이별(풍향 0 ˚) CFD 시뮬레이션 결과 144
〈그림 3.1-70〉 원형 건물형 높이별(풍향 0 ˚) PIV 실험결과 144
〈그림 3.1-71〉 원형 건물형 높이별(풍향 0 ˚) CFD 시뮬레이션 결과 145
〈그림 3.1-72〉 정사각 건물형 높이별(풍향 45 ˚) PIV 실험결과 145
〈그림 3.1-73〉 정사각 건물형 높이별(풍향 45 ˚) CFD 시뮬레이션 결과 146
〈그림 3.1-74〉 직사각 건물형 높이별(풍향 45 ˚) PIV 실험결과 146
〈그림 3.1-75〉 직사각 건물형 높이별(풍향 45 ˚) CFD 시뮬레이션 결과 147
〈그림 3.1-76〉 건물의 수풍단면적에 따른 최고풍속 148
〈그림 3.1-77〉 건물높이에 따른 최고풍속 148
〈그림 3.1-78〉 Types of model simulation 149
〈그림 3.1-79〉 velocity profiles at inflow boundary 150
〈그림 3.1-80〉 Grid generation 152
〈그림 3.1-81〉 Mean velocity vector distributions 153
〈그림 3.1-82〉 Mean streamline velocity distributions 153
〈그림 3.1-83〉 휀스의 충실율에 따른 풍속분포의 변화 155
〈그림 3.1-84〉 휀스높이, 충실율에 의한 방풍 효과의 차이 155
〈그림 3.1-85〉 방풍 Fence 모형 1 156
〈그림 3.1-86〉 실험풍동 156
〈그림 3.1-87〉 실험풍동 기류의 연직분포 156
〈그림 3.1-88〉 형상별 방풍 Fence 모형 구분 158
〈그림 3.1-89〉 측정 위치 및 측정 높이 158
〈그림 3.1-90〉 풍속 측정결과(무차원 풍속분포) 158
〈그림 3.1-91〉 방풍 Fence 1번 모형의 측정위치별 실험 159
〈그림 3.1-92〉 풍속 측정결과(무차원 풍속분포) 159
〈그림 3.1-93〉 방풍 Fence 2번 모형의 측정위치별 실험(그림없음) 160
〈그림 3.1-94〉 풍속 측정결과(무차원 풍속분포) 160
〈그림 3.1-95〉 방풍 Fence 3번 모형의 측정위치별 실험 160
〈그림 3.1-96〉 방풍 Fence 1번 모형의 풍속 분포 161
〈그림 3.1-97〉 방풍 Fence 2번 모형의 풍속 분포 161
〈그림 3.1-98〉 방풍 Fence 3번 모형의 풍속 분포 161
〈그림 3.1-99〉 일본의 기차 탈선 사고 165
〈그림 3.1-100〉 광안대교 상의 컨테이너 전복 165
〈그림 3.1-101〉 마산시내 사고현장 165
〈그림 3.1-102〉 Wreckage of blown off lorry and Traffic casualty in north Umberland. 166
〈그림 3.1-103〉 Winds outside on the second level are still well over hurricane force and blow me right off my feet! 166
〈그림 3.1-104〉 A man in high winds at the seafront in Blackpool 167
〈그림 3.1-105〉 대전시 유성구 원내동 피해 사례 167
〈그림 3.1-106〉 제주시 피해 사례 168
〈그림 3.1-107〉 서울 문래동 피해 사례 168
〈그림 3.1-108〉 Hurricane damage buildings in USA 168
〈그림 3.1-109〉 15m/s 이상의 초과 빈도의 실 데이터와 초과빈도 172
〈그림 3.2-1〉 변장비에 따른 변동전도모멘트계수 190
〈그림 3.2-2〉 변장비에 따른 변동전도모멘트의 파워스펙트럼밀도 192
〈그림 3.2-3〉 변장비에 따른 무차원 피크진동수 193
〈그림 3.2-4〉 변장비에 따른 대역폭에 관한 정수 195
〈그림 3.2-5〉 변동전도모멘트의 파워스펙트럼밀도(풍력스펙트럼계수)의 제안 197
〈그림 3.2-6〉 변동비틀림모멘트계수(CT')(이미지참조) 199
〈그림 3.2-7〉 변동비틀림모멘트의 파워스펙트럼밀도 199
〈그림 3.2-8〉 무차원 피크진동수(np*)(이미지참조) 200
〈그림 3.2-9〉 대역폭에 관한 정수(β) 201
〈그림 3.2-10〉 변장비에 따른 변동비틀림모멘트의 파워스펙트럼밀도 202
〈그림 3.2-11〉 일반화 비틀림모멘트 파워스펙트럼밀도 예 203
〈그림 3.2-12〉 풍방향 변동전도모멘트의 파워스펙트럼밀도 204
〈그림 3.2-13〉 풍직각방향 변동전도모멘트의 파워스펙트럼 밀도 205
〈그림 3.2-14〉 형상비에 따른 풍방향 최대변위 206
〈그림 3.2-15〉 형상비에 따른 풍직각방향 최대변위 206
〈그림 3.2-16〉 형상비에 따른 풍직각방향 최대변위에 대한 풍방향 최대변위의 비 206
〈그림 3.2-17〉 한 방향의 풍력이 최대일 때, 동시에 측정되는 다른 두 방향의 풍력 성분 207
〈그림 3.2-18〉 두 방향의 풍력성분에 대한 상호상관 208
〈그림 3.2-19〉 각 풍력성분 사이의 궤적(형상비 3) 210
〈그림 3.2-20〉 각 풍력성분 사이의 궤적(형상비 4) 210
〈그림 3.2-21〉 각 풍력성분 사이의 궤적(형상비 5) 210
〈그림 3.2-22〉 각 풍력성분 사이의 궤적(형상비 6) 211
〈그림 3.2-23〉 풍방향 최대풍력 성분 발생시 다른 두 방향의 풍력성분비 212
〈그림 3.2-24〉 풍직각방향 최대풍력 성분 발생시 다른 두 방항의 풍력성분비 212
〈그림 3.2-25〉 비틀림방향 최대풍력 성분 발생시 다른 두 방향의 풍력성분비 213
〈그림 3.2-26〉 풍상면의 평균풍압계수 수직분포(그림없음) 213
〈그림 3.2-27〉 풍상면의 풍압계수 비교 216
〈그림 3.2-28〉 풍하면의 평균풍압계수 수직분포(그림없음) 218
〈그림 3.2-29〉 풍하면 풍압계수 비교(그림없음) 219
〈그림 3.2-30〉 풍상면의 평균풍압계수 수직분포 220
〈그림 3.2-31〉 풍상면 풍압계수 비교 221
〈그림 3.2-32〉 풍하면의 평균풍압계수 수직분포 222
〈그림 3.2-33〉 풍상면의 평균풍압계수 수직분포 (H/√BD = 2)(이미지참조) 223
〈그림 3.2-34〉 풍상면의 평균풍압계수 수직분포 (H=80㎜) 224
〈그림 3.2-35〉 풍측면의 평균풍압계수 수평분포 (H/√BD = 2)(이미지참조) 225
〈그림 3.2-36〉 풍측면의 평균풍압계수 수평분포 (H=80㎜) 225
〈그림 3.2-37〉 풍하면의 평균풍압계수 수직분포(H/√BD = 2)(이미지참조) 227
〈그림 3.2-38〉 풍하면의 평균풍압계수 수직분포 (H=80㎜) 227
〈그림 3.2-39〉 평균풍압계수 산정의 개념도 228
〈그림 3.2-40〉 풍상면의 평균풍압계수의 연직분포 229
〈그림 3.2-41〉 풍측면의 평균풍압계수의 수평분포 230
〈그림 3.2-42〉 풍측면 평균풍압계수의 수평분포도 230
〈그림 3.2-43〉 풍하면의 평균풍압계수의 수직분포 231
〈그림 3.2-44〉 지붕면 평균풍압계수의 수평분포 232
〈그림 3.2-45〉 풍측면 구분 234
〈그림 3.2-46〉 고층건축물의 풍하중 비교 237
〈그림 3.2-47〉 건축물 높이에 따른 풍하중의 비교 240
〈그림 3.2-48〉 형상비에 따른 풍방향과 풍직각방향의 최대변위 비교 244
〈그림 3.2-49〉 공기력불안정진동이 우려되는 건축물 244
〈그림 3.2-50〉 골바람효과가 발생하기 쉬운 배치형태 245
〈그림 3.2-51〉 인동간격에 의한 풍속증가율의 변화 246
〈그림 3.2-52〉 인접거리에 따른 풍직각방향응답 증가율 247
〈그림 3.3-1〉 진동체험실 외,내부전경 250
〈그림 3.3-2〉 자세별 수평진동 체험 상황 251
〈그림 3.3-3〉 수평진동에 대한 자세별 누적분포도 252
〈그림 3.3-4〉 수평진동에 대한 자세별 누적분포도 252
〈그림 3.3-5〉 수평진동에 대한 자세별 누적분포도(a)와 추세선(b) 253
〈그림 3.3-6〉 허용가속도 체험실험에 의한 허용가속도추세선과의 비교 254
〈그림 3.3-7〉 ISO 10137과 허용가속도 체험실험의 주거용 건축물과 사무용 건축물의 진동사용성 비교 256
〈그림 3.3-8〉 허용가속도 체험실험에 의한 주거용/사무용 건축물의 진동사용성 평가기준 257
〈그림 3.3-9〉 실험모형의 평면과 입면 258
〈그림 3.3-10〉 풍진동실험의 개념도 259
〈그림 3.3-11〉 짐발장치 및 가속도계 260
〈그림 3.3-12〉 NBCC 2005 및 허용가속도 체험실험에 의한 진동사용성 평가기준 261
〈그림 3.3-13〉 주요 진동사용성 평가기준에 적용한 결과 262
〈그림 3.3-14〉 주거용 사무용 건축물의 풍진동사용성 가이드라인 평가곡선 263
〈그림 3.4-1〉 지간과 연직진동수 280
〈그림 3.4-2〉 지간과 비틀림진동수 280
〈그림 3.4-3〉 변장비와 진동수비 281
〈그림 3.4-4〉 와류진동 발생풍속과 진동수 281
〈그림 3.4-5〉 와류진동 발생풍속과 L/D 281
〈그림 3.4-6〉 와류진동 발생풍속과 L×Vd/D 281
〈그림 3.4-7〉 한계풍속과 진동수 282
〈그림 3.4-8〉 한계풍속과 L/D 282
〈그림 3.4-9〉 한계풍속과 L×Vd/D 282
〈그림 3.4-10〉 내풍설계 프로세스 282
〈그림 3.4-11〉 로드셀 설치방법 286
〈그림 3.4-12〉 공기력계수의 예 286
〈그림 3.4-13〉 2차원강체모형의 스프링 지지방법 287
〈그림 3.4-14〉 내풍대책의 분류 289
〈그림 3.4-15〉 구조역학적 대책의 개념 290
〈그림 3.4-16〉 풍진동 억제를 위한 내풍대책 사례 292
〈그림 3.4-17〉 내풍대책의 적용사례 292
〈그림 3.4-18〉 사용 플레이트거더 단면의 형상 303
〈그림 3.4-19〉 사용풍동의 제원 304
〈그림 3.4-20〉 풍동내 모형설치 상태 304
〈그림 3.4-21〉 Load cell calibration 304
〈그림 3.4-22〉 정적공기력 측정 304
〈그림 3.4-23〉 정적공기력 및 부호의 정의 304
〈그림 3.4-24〉 플레이트거더 단면형상별 항력계수의 변화 307
〈그림 3.4-25〉 플레이트거더 단면형상별 양력계수의 변화 307
〈그림 3.4-26〉 플레이트거더 단면형상별 모멘트계수의 변화 308
〈그림 3.4-27〉 플레이트거더단면의 영각 0 ˚ 에서 공기력계수의 접선기울기 308
〈그림 3.4-28〉 플레이트거더단면의 영각 0 ˚ 에서의 공기력계수 310
〈그림 3.4-29〉 플레이트거더단면의 영각 -5 ˚ ~ +5 ˚ 구간에서 최대 공기력계수 310
〈그림 3.4-30〉 플레이트거더단면의 영각 -5 ˚ ~ +5 ˚ 구간에서 최소 공기력계수 310
〈그림 3.4-31〉 사용 박스거더단면의 형상 311
〈그림 3.4-32〉 박스거더 단면형상별 항력계수의 변화 314
〈그림 3.4-33〉 박스거더 단면형상별 양력계수의 변화 315
〈그림 3.4-34〉 박스거더 단면형상별 모멘트계수의 변화 316
〈그림 3.4-35〉 박스거더단면의 영각 0 ˚ 에서 공기력계수의 접선기울기 316
〈그림 3.4-36〉 박스거더단면의 영각 0 ˚ 에서의 공기력계수 318
〈그림 3.4-37〉 박스거더단면의 영각 -5 ˚ ~+5 ˚ 에서의 최대 공기력계수 318
〈그림 3.4-38〉 박스거더단면의 영각 -5 ˚ ~ +5 ˚ 에서의 최소 공기력계수 318
〈그림 3.4-39〉 각종 방현시설물 319
〈그림 3.4-40〉 실험대상 방현시설물의 단면형상 319
〈그림 3.4-41〉 풍력측정시스템 개요 320
〈그림 3.4-42〉 풍동내 모형설치 방법 321
〈그림 3.4-43〉 풍력실험 전경 321
〈그림 3.4-44〉 풍향 및 공기력의 정의 322
〈그림 3.4-45〉 방현시설물의 공기력 계수 322
〈그림 3.4-46〉 기본단면모형의 제원 324
〈그림 3.4-47〉 감쇠비 측정과 기준진폭 325
〈그림 3.4-48〉 풍동내부에 설치된 2차원모형 325
〈그림 3.4-49〉 모형의 지지상태 326
〈그림 3.4-50〉 동적응답 계측시스템 흐름도 326
〈그림 3.4-51〉 풍동실험 계측장비 326
〈그림 3.4-52〉 편진폭과 R.M.S.진폭의 관계 327
〈그림 3.4-53〉 풍응답진폭의 정의 및 부호규약 327
〈그림 3.4-54〉 연직모드 V-A곡선의 예 (변장비 2.5) 327
〈그림 3.4-55〉 비틀림모드 V-A곡선의 예 (변장비 2.5) 328
〈그림 3.4-56〉 연직 와류진동 최대진폭 330
〈그림 3.4-57〉 연직 와류진동 최대진폭발현 풍속 330
〈그림 3.4-58〉 비틀림 와류진동 최대진폭 330
〈그림 3.4-59〉 비틀림 와류진동 최대진폭발현 풍속 331
〈그림 3.4-60〉 비틀림플러터 한계풍속 331
〈그림 3.4-61〉 채택모형의 단면형상 332
〈그림 3.4-62〉 V-A곡선의 예 (S050-B1단면) 334
〈그림 3.4-63〉 변장비 1:5단면의 와류진동응답특성 335
〈그림 3.4-64〉 변장비 1:7.5단면의 와류진동응답특성 336
〈그림 3.4-65〉 변장비 1:10단면의 와류진동응답특성 336
〈그림 3.4-66〉 변장비 1:5단면의 발산진동 한계풍속 336
〈그림 3.4-67〉 변장비 1:7.5단면의 발산진동 한계풍속 336
〈그림 3.4-68〉 변장비 1:10단면의 발산진동 한계풍속 337
〈그림 3.5-1〉 CFD를 이용한 수치해석 절차 344
〈그림 3.5-2〉 난류유동에서 시간에 따른 속도의 변화 346
〈그림 3.5-3〉 스펙트럼 공간에서 운동에너지의 동적 특성 347
〈그림 3.5-4〉 CFD S/W 선정 절차 363
〈그림 3.5-5〉 FLUENT 해석 프로세스 분석 364
〈그림 3.5-6〉 FLUENT 해석 모듈에 대한 인터페이스 프로그래밍 366
〈그림 3.5-7〉 해석대상 및 교랑단면주위의 격자형태 369
〈그림 3.5-8〉 정적 공기력 계수 비교 370
〈그림 3.5-9〉 평균풍압계수 비교 370
〈그림 3.5-10〉 풍학각에 따른 평균속도분포 371
〈그림 3.5-11〉 교량단면 372
〈그림 3.5-12〉 최종단면의 등류 실험모습 372
〈그림 3.5-13〉 최종단면의 난류실험모습 372
〈그림 3.5-14〉 모델격자 373
〈그림 3.5-15〉 항력, 양력, 비틀림모멘트, 방향각 정의 374
〈그림 3.5-16〉 standard k-ε 모델을 사용시 양항려계수 376
〈그림 3.5-17〉 속도장, 받음각 0 ˚ , standard k-ε모델 377
〈그림 3.5-18〉 압력장, 받음각 0 ˚ , standard k-ε모델 377
〈그림 3.5-19〉 압력장, 받음각 -10 ˚, standard k-ε모델 377
〈그림 3.5-20〉 압력장, 받음각 -5 ˚, standard k-ε모델 377
〈그림 3.5-21〉 압력장, 받음각 5 ˚, standard k-ε모델 377
〈그림 3.5-22〉 압력장, 받음각 10 ˚, standard k-ε모델 377
〈그림 3.5-23〉 속도장, 받음각 -10 ˚, standard k-ε모델 378
〈그림 3.5-24〉 속도장, 받음각 -5 ˚, standard k-ε모델 378
〈그림 3.5-25〉 속도장, 받음각 5 ˚, standard k-ε모델 378
〈그림 3.5-26〉 속도장, 받음각 10 ˚, standard k-ε모델 378
〈그림 3.5-27〉 속도장, 받음각 0 ˚, LES 모델 379
〈그림 3.5-28〉 유선, 받음각 0 ˚, standard k-ε모델 379
〈그림 3.5-29〉 압력장, 받음각 0 ˚ LES모델 379
〈그림 3.5-30〉 항력계수의 시간변화,LES,받음각 0 ˚ 380
〈그림 3.5-31〉 양력계수의 시간변화,LES,받음각 0 ˚ 380
〈그림 3.5-32〉 최종단면의 난류실험모습 381
〈그림 3.5-33〉 연직거동특성 382
〈그림 3.5-34〉 비틀림거동특성 382
〈그림 3.5-35〉 속도장, 풍속 57.4m/s,.LES 383
〈그림 3.5-36〉 압력장, 풍속 57.4m/s,.LES 383
〈그림 3.5-37〉 모멘트의 시간변화, LES 384
〈그림 3.5-38〉 비틀림모멘트의 FFT분석 384
〈그림 3.5-39〉 U=10m/s인 경우 385
〈그림 3.5-40〉 U=20m/s인 깅우 386
〈그림 3.5-41〉 U=40m/s인 경우 387
〈그림 3.5-42〉 U=60m/s인 경우 388
〈그림 3.5-43〉 U=70m/s인 경우 389
〈그림 3.5-44〉 U=80m/s인 경우 390
〈그림 3.5-45〉 Reynols 수와 Strouhal수와의 관계 392
〈그림 3.5-46〉 항력의 주주파수 392
〈그림 3.5-47〉 양력의 주주파수 393
〈그림 3.5-48〉 비틀림모멘트의 주주파수 393
〈그림 3.5-49〉 바람-구조 상호작용을 고려한 교량해석 과정 394
〈그림 3.5-50〉 시간에 따른 교량 주변에서의 속도 분포 비교 395
〈그림 3.5-51〉 point of interest 397
〈그림 3.5-52〉 시간에 따른 교량의 회전 정도 397
〈그림 3.5-53〉 points of interest 398
〈그림 3.5-54〉 Monitoring 에서의 속도 변화 398
〈그림 3.5-55〉 바람-구조물 연동해석의 개요 399
〈그림 3.5-56〉 등가 해석 모델 401
〈그림 3.5-57〉 교량 운동의 단순화 모형 402
〈그림 3.5-58〉 유동 구조 연동해석을 위한 격자 405
〈그림 3.5-59〉 교량주위의 해석격자, 벽근방 집중된 해석격자 405
〈그림 3.5-60〉 교량단면 406
〈그림 3.5-61〉 전교실험모형(완성계) 407
〈그림 3.5-62〉 전교 실험 모형(완성계) 408
〈그림 3.5-63〉 완성계의 수평방향 평균변위(중앙경간 L/2) 408
〈그림 3.5-64〉 완성계의 수직방향 평균변위(중앙 경간 L/2) 408
〈그림 3.5-65〉 교량주위의 속도장(좌)과 유선(우) 풍속 80m/s 409
〈그림 3.5-66〉 상승운동시 교량후면 유동박리 410
〈그림 3.5-67〉 하강운동시 교량후면부 유동박리 410
〈그림 3.5-68〉 회전운동시 교량상단 유동박리 410
〈그림 3.5-69〉 교량 후면분의 속도벡터장과 유선 411
〈그림 3.5-70〉 교량 전면부 유동(받음각의 변화) 411
〈그림 3.5-71〉 난류에너지(좌)와 평균유동장의 와도크기(우) 411
〈그림 3.5-72〉 상단에서 바라볼 때(봐라볼 때) 교량주위의 유동 412
〈그림 3.5-73〉 가장큰 양압(좌)과 정체점(우) 412
〈그림 3.5-74〉 음압력 구배(좌)와 유동박리(우) 413
〈그림 3.5-75〉 교량주위의 전단응력분포 413
〈그림 3.5-76〉 교량주위의 압력분포 413
〈그림 3.5-77〉 풍속이 10m/s인 경우 414
〈그림 3.5-78〉 풍속이 20m/s인 경우 415
〈그림 3.5-79〉 풍속이 50m/s인 경우 416
〈그림 3.5-80〉 풍속이 80m/s인 경 우 418
〈그림 3.5-81〉 비 연성해석 압력장분포 424
〈그림 3.5-82〉 연성해석 압력장 분포 424
〈그림 3.5-83〉 실험결과와 CFD비교: 수평변위 425
〈그림 3.5-84〉 실험결과와 CFD비교: 수직변위 425
〈그림 3.5-85〉 CFD해석 :회전 변위 426
〈그림 3.5-86〉 omputational domain and meshes for the numerical simulation on the flutter instability of suspension bridge deck. 427
〈그림 3.5-87〉 Flow characteristics around the suspension bridge deck (U=30m/s,=0.07) 428
〈그림 3.5-88〉 Flutter instability of the suspension bridge deck with various damping ratio (wind speed, U=33m/s) 429
〈그림 3.5-89〉 Flutter instability of the suspension bridge deck with various wind speeds(damping ratio, ξ=0.07) 429
〈그림 8.1-1〉 기본풍속도(변경안) 447
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