유전자알고리즘을 이용한 정적풍하중의 추정에 관한 연구

황재승,이충남 한국풍공학회 2009 한국풍공학회지 Vol.13 No.2

In this study, a procedure to estimated static wind loads on building structures using a real-code genetic algorithm is provided. In the process, the effect of the location and number of sensors on the accuracy of the estimation is profoundly investigated through numerical analysis. With actual static wind loads evaluated according to the KBC 2005 code, displacement responses of a thirty-story building are calculated and some of the displacement responses are used to identify the static wind loads. From the numerical results, it is shown that the accuracy of the estimation is sensitive to the performance index of the genetic algorithm and the accuracy can be enhanced when the location of sensors is uniformly distributed over the building. 본 연구에서는 실수코딩 유전자알고리즘을 이용하여 정적풍하중을 추정하는 과정에서 중요한 요소인 측정센서의 개수와 위치가 미치는 영향을 분석하는 것을 목적으로 하였다. 영향을 분석하는 방법은 수치적인 방법을 이용하며 실수코딩 유전자알고리즘을 이용한 해석후의 실제 풍하중 추정정도의 정확도에 따라 측정센서의 개수와 위치에 의한 영향을 평가하였다. 첫 단계로써 코드에 따른 정적풍하중을 생성하여 30층 구조물에 대한 각 층의 풍하중, 전단강성행렬, 정적변위를 구한 후 다음 단계로써 유전자알고리즘을 이용하여 센서의 개수와 위치에 따라 구조물의 응답을 사용하여 풍하중을 추정하였다. 유전자알고리즘의 목적함수는 실제풍하중과 또는 실제풍하중과 유사하게 생성한 풍하중을 이용하여 만들 수 있다. 본 연구에서는 센서의 개수와 위치에 따른 각 변수의 최단시간 도출에 대한 내용을 분석하는데 중점을 두어 실제풍하중을 목적함수로 이용하였다.

엑스트라도즈드교의 정적 풍하중 취약도 분석

김두기,김동현,서형열,이창주 한국구조물진단유지관리공학회 2007 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.11 No.5

연구에서는 정적 풍하중에 대한 교량의 취약도 평가 방법을 제시하였으며, 이를 이용하여 대상 교량인 6경간 엑스트라도즈드교에 대하여 정적 풍하중 취약도 분석을 수행하였다. 정적 풍하중산정과 하중조합은 국내 설계기준을 사용하여 산정하였으며, 이때 정적 풍하중에 대한 불확실성과 확률분포 특성은 난수를 사용하여 고려하였다. 취약도 곡선은 대수 정규분포함수의 형태로 나타내었으며, 이때 변수인 중간값과 대수표준편차는 최우도추정법(maximum likelihood method)에 의하여 구하였다. 취약도 분석을 수행한 결과 대상교량은 정적 풍하중에 대하여 안전한 것으로 평가되었다. This study presents fragility curves for the wind fragility analysis of a six-span extradosed bridge. The loads and corresponding load combinations are calculated using domestic design codes. Random variables are utilized to considering the uncertainties of the input variables for wind loads. The fragility curve is represented as a log-normal distribution function, in which two parameters are estimated by the maximum likelihood method. The results show that the extradosed bridge is safe to suffer static wind forces.

비선형 해석 모델특성이 곡선 프리스트레스트 콘크리트 사장교의 풍하중에 의한 정적 휨거동에 미치는 영향

최규천,이재석 한국풍공학회 2014 한국풍공학회지 Vol.18 No.4

A parametric study for the effects of nonlinear analysis model characteristics on the prediction of the static flexural behavior of the curved prestressed concrete(PSC) cable-stayed bridge under the wind load is presented. To account for the time-dependent effects of materials at each erection step of the PSC bridge, creep, shrinkage and aging of concrete and the relaxation of tendons and cables are considered. Various case analyses regarding not only the effects of material nonlinearities including nonlinear stress-strain relations of materials, tension crack and tension stiffening effects of concrete but also geometric nonlinearities including geometric stiffness matrix of frame elements and large defflection effect on the static flexural behavior of segmentally erected curved PSC cable-stayed bridge under the wind load are carried out. The numerical results on this bridge show that nonlinear analysis considering the effects of material and geometric nonlinearities is necessary in order to accurately predict the cracking of concrete of the girder section and the excessive deflection of the bridge deck under the static wind load. Tension stiffening effect of concrete and the effect of geometric stiffness matrix due to the axial forces of frame elements are found to have little effect in predicting the static wind load behavior of this bridge. Also the flexural behavior of this bridge under the static wind load is found to be the most disadvantageous just before the closure step of the deck. Finally, the effect of geometric nonlinearities due to large deflections and the change of the topology of the bridge on the flexural behavior of this bridge under the static wind load is found not to be negligible in the erection steps of the bridge decks. 이 논문에서는 곡선 프리스트레스트 콘크리트 사장교의 풍하중에 의한 정적 횡방향 휨거동 해석에 비선형 해석 모델 특성들이 미치는 영향을 검토하여 곡선 프리스트레스트 콘크리트 사장교의 풍하중에 의한 정적 휨거동을 정당하게 예측할 수 있는 해석방법을 제시하였다. 곡선 프리스트레스트 콘크리트(PSC) 사장교의 시공단계별 풍하중에 의한 횡방향 휨거동 해석 시 재료의 비선형성은 물론 기하학적 비선형성을 모두 고려하였고 재료의 시간의존적 특성의 영향으로 콘크리트의 크리프, 건조수축, 강도증가와 프리스트레싱(PS) 강재와 케이블의 이완을 고려하였다. 곡선 PSC 사장교의 풍하중에 의한 휨거동을 다양한 비선형 해석 모델 특성들을 조합해서 고려하여 해석을 수행한 결과, 교량 상판의 인장균열 및 이에 따른 처짐의 증가를 정확히 예측하기 위해서는 재료의 비선형 응력-변형률 관계는 물론 콘크리트의 인장균열을 모두 포함한 재료 비선형성과 기하강성도 매트릭스는 물론 대변위에 의한 변형률의 비선형항 및 부재의 위상변화를 모두 포함하는 기하학적 비선형성을 고려한 해석이 반드시 필요함을 확인하였다. 부가적으로, 콘크리트의 인장증강효과 및 뼈대요소의 축력에 의한 기하강성도 매트릭스의 고려여부는 교량의 풍하중에 의한 정적 휨거동을 예측하는 데 영향을 크게 미치지 않는 것으로 나타났다. 또한 풍하중에 의한 곡선 PSC 사장교의 횡방향 휨거동은 상판의 횡방향 변위의 상당한 증가 및 거더 단면의 인장균열로 인해 상판이 폐합되기 직전단계가 폐합된 이후 단계보다 크게 불리함을 확인하였다.

단면형상변화에 따른 박스거더단면의 정적 공기력에 관한 실험적 연구

김희덕,곽태화 한국풍공학회 2009 한국풍공학회지 Vol.13 No.2

본 연구는 박스거더단면을 대상으로 정적공기력특성에 미치는 단면형상의 영향을 파악하기 위하여 변장비 B/D=2.5∼15범위에서 6종류의 기본단면을 채택하고 하부거더의 개수 및 브래킷 길이를 변화시킨 총 47개 단면에 대하여 영각 -8°∼+8° 범위에서 풍동실험을 통하여 정적공기력을 측정하였다. 그 결과를 요약하면, 전연박리류의 재부착여부에 따라 정적공기력계수는 확연한 차이를 나타냈으며, 브래킷부의 유무에 따라서도 공기력계수의 변화특성이 달라졌으며, 하부거더수의 변화는 공기력계수의 변화에 크게 영향을 미치지 않았다. 또, 영각 -5°~+5°범위에서 최대 항력계수는 1.5정도로 현행 기준치에 약간 밑도는 값으로 나타났으나, 양력계수는 최대값이 =0.95, 최소값은 -0.6 정도로 무시할 만큼 작은 값은 아니므로 향후 설계기준개정시 반영되어야 될 것으로 판단된다. 모멘트계수은 최대값 0.05, 최소값은 -0.29로서 의 타 계수에 비하여 미소한 값으로 나타났다. In this study, the aerodynamic force coefficients are investigated for box-girder sections with various sectional shapes through wind tunnel tests. As the experimental models, three types of box-girder section are selected such as single, two and three girder-sections. The aspect ratios of models are in the range of 2.5 to 15, where bracket length is changed. As the results of experiments, the reattachment of separating flow from leading edge is strongly affects on the characteristics of aerodynamic force coefficients. The maximum drag coefficient in the range of =-5°∼+5° is =1.5, which is lower than the reference value from Korean Bridge Design Specification. The maximum and minimum lift coefficient is appeared as 0.95 and -0.6, respectively. It is noted that the lift force is not so small to disregard. The gradients of aerodynamic force coefficients at attack angle =0° are also investigated for aeroelasticity analysis.

사각형 건축물의 규모를 고려한 풍하중 평가방법의 제안

하영철(Ha Young-Cheol) 대한건축학회 2010 大韓建築學會論文集 : 構造系 Vol.26 No.7

Korean Building Code-2009(KBC) recommends the use of dynamic analysis to estimate wind loads acting on buildings. Since the wind loads are dependent on the size of buildings, it is necessary to establish wind load estimation considering building size effects. In the paper, major codes and standards around the world, including analytical procedures to account for the characteristics of buildings, were investigated. Limitations of wind load estimation in KBC were discussed. Two types of procedures for estimating wind loads were proposed to be adopted in KBC: (a) dynamic procedure and (b) static procedure. Detailed formulae for three building categories - high-rise, mid-rise and low-rise buildings - were presented. In order to validate the proposed procedures, wind loads on buildings of various sizes, obtained by wind tunnel studies, were compared to the estimates by the analytical methods.

풍하중을 고려한 대형 레이더 구동부의 구조 안전성 평가

노현규,박영진,유준선,김휘재,라영은,장은정,이원철,박노철 한국소음진동공학회 2022 한국소음진동공학회 논문집 Vol.32 No.5

In this study, we confirmed the structural stability of bearings applied to large radar structures via finite element analysis and verified the margin of safety of bearings due to wind load. The analysis was performed using the weight of the antenna as a point mass, and various wind load conditions were input as a remote force. The structural safety was confirmed based on the amount of deformation of the bearing, and the margin of safety under wind load and rotational conditions was evaluated and confirmed.

풍압 분포를 적용한 등가정적풍하중 산출

김영순(Kim, Young-sun),임준택(Lim, Jun-Tack) 대한건축학회 2022 대한건축학회 학술발표대회 논문집 Vol.42 No.2

풍하중 저감을 위한 공기역학적 형상변화와 성능기반내풍설계

김민규,하미드레자,이한솔,강현구 한국풍공학회 2024 한국풍공학회지 Vol.28 No.1

본 연구에서는 공기역학적 형상변화의 풍하중 저감 측면에서의 효율성을 평가하기 위해 평면의 모서리 부분이 개선된 고층 건물에 대해 사례연구 기반의 비탄성 내풍설계를 수행하였다. 비선형 시간이력해석을 통해 다양한 설계풍속 및 항복 후 강성에 대한 구조물의 응답을 산정하였으며, 최근 국내 설계기준(KDS 41)에 도입된 성능기반내풍설계 개념을 토대로 구조물의 성능을 평가하였다. 해석 결과 공기역학적 형상변화를 갖는 구조물의 경우나 성능기반내풍설계를 적용했을 경우(또는 모두에 해당할 경우) 공진성분을 줄여 구조물의 응답이 크게 감소함을 확인하였다. In order to assess the effectiveness of aerodynamic treatments in mitigating wind load, this study used case study-based inelastic wind design on high-rise buildings with aerodynamically enhanced plane corners. The response of the structures to different design wind speeds and post yield stiffness were calculated through nonlinear time history analysis, and the structural performance was evaluated using performance-based wind design (PBWD) concept in the Korean design standard (KDS 41). The analysis revealed that when the resonance component can be lowered in the case of a structure with aerodynamic treatments and/or with the application of PBWD, the structural response dramatically decreased.