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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 한상을
- 발행연도
- 2013
- 저작권
- 인하대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수21
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본 연구에서는, 수치해석기법을 이용하여 풍하중에 대한 초고층 건축물의 역학적 특성을 알아보고 여러 모델과의 상호 비교를 통하여 풍하중에 대한 건축물의 형상을 최적화하였다. 초고층 건축물의 횡변위는 주로 풍하중에 의해 발생하며, 횡적 거동을 일정 수준 이하로 유지하는 것은 초고층 건축물 설계에 있어 중요한 목표 중의 하나이다. 바람에 의해 발생하는 초고층 건축물의 거동은 여러 요소들의 영향을 받으며, 건축물에 작용하는 바람의 속도와 압력, 흐름 등은 건축물의 형상에 따라 큰 차이를 보인다.즉, 같은 높이의 건축물이라도 그 형상에 따라 풍압의 분포와 풍력에 의한 거동에는 큰 차이가 있다. 최근 디자인의 중요성이 대두되면서 초고층 건축물의 비정형성은 높아지는 추세이나, 설계기준으로는 비정형 초고층 건축물의 풍하중을 정확히 산정하기 어렵다. 현재 비정형 건축물의 풍하중 측정은 풍동실험(Wind Tunnel Test)에 의해 이루어지고 있는 실정이다. 본 논문에서는 전산유체역학(CFD : Computational Fluid Dynamics)해석을 이용하여 강체로 가정한 구조물의 풍압 분포를 예측하고, 그 결과를 바탕으로 유체-구조 상호작용(FSI : Fluid-Structure Interaction)해석을 이용하여 구조물의 거동 특성을 파악하였다. 이 수치해석기법으로 풍하중 저감에 효과적인 형상을 도출하고 실제 건축물의 거동 특성을 비교하였다.
Test model로는, 풍하중 저감에 많이 이용되는 Tapered model과 Corner modified model을 사용하여 형상의 변화가 풍하중 저감에 효과적임을 증명하였다. 그리고 실제 건축물인 카타르의 도하타워(Doha Tower)와 인천 송도의 동북아무역센터(Northeast Asia Trade Tower)의 형상이 풍하중 저감에 최적화 되었는지 대안모델과 비교하였다. CFD와 FSI, 두 수치해석기법을 사용하여 비정형 초고층 건축물의 풍거동 특성을 파악하는 것이 가능하였으며 이를 통해 풍하중 저감에 최적화된 형상을 탐색하는데 효과적일 것으로 기대된다.
Test model로는, 풍하중 저감에 많이 이용되는 Tapered model과 Corner modified model을 사용하여 형상의 변화가 풍하중 저감에 효과적임을 증명하였다. 그리고 실제 건축물인 카타르의 도하타워(Doha Tower)와 인천 송도의 동북아무역센터(Northeast Asia Trade Tower)의 형상이 풍하중 저감에 최적화 되었는지 대안모델과 비교하였다. CFD와 FSI, 두 수치해석기법을 사용하여 비정형 초고층 건축물의 풍거동 특성을 파악하는 것이 가능하였으며 이를 통해 풍하중 저감에 최적화된 형상을 탐색하는데 효과적일 것으로 기대된다.
목차
그림목차 v표 목차 ⅶ약기호표 ⅷ국문 요약 ⅹ영문 요약 ?제 1장 서론 11.1. 연구의 배경 11.2. 연구의 목적 및 방법 2제 2장 이론적 배경 52.1. 전산유체역학(CFD) 52.2. 유체 흐름의 지배방정식 52.3. 난류모델 72.3.1. 모델 82.3.2. SST모델 102.4. 유체-구조 상호작용(FSI) 13제 3장 수치해석모델 설계 153.1. 해석 모델 기본 개요 153.2. 난류 모델 적용 163.3. 단방향 연성해석 173.4. 해석의 흐름 구성 18제 4장 Test model 214.1. 기본 모델 214.2. 해석 모델 224.2.1. Tapered model 224.2.2. Corner modified model 26제 5장 실 건축물의 풍하중 저감 형상 최적 평가 315.1. 도하 타워 315.1.1. 형상 최적화 해석 모델 325.1.2. 최대 횡변위 측정점 345.1.3. 결과 비교·분석 355.2. 동북아무역센터 375.2.1.해석 조건 설정 375.2.2. 형상 최적화 조건 405.2.3. 풍압분포에 의한 형상 최적화 과정 415.2.4. 단방향 연성해석 결과 비교·분석 45제 6장 결론 49참고문헌 52
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