설계풍하중 스펙트럼 하중재생에 의한 건축 구조물의 시간이력 해석
Time History Analysis of Building Structure Using Load Generation of Design Wind Load Spectrum
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초록
현재 사용되고 있는 대부분의 풍진동해석법은 진동수영역의 스펙트럼 해석법에 기초하고 있다. 스펙트럼해석법은 하중 및 응답의 위상각을 무시하게 되며 그에 따라 병진방향 및 비틀림 방향의 모드 응답조합이 어려워질 수 있다. 본 연구에서는 일반화 밑면 모멘트 스펙트럼밀도함수로부터 재생된 풍하중 시간이력을 이용하여 병진, 비틀림 방향이 연계된 구조물의 응답을 해석하는 시간이력 해석법에 대해서 다룬다. 제시된 시간이력 해석법의 적용성을 검토하기 위하여 직사각형 평면을 가지는 40층 규모의 구조물을 대상으로 해석을 수행하였다. 수치해석결과에 의하면, 시간이력해석법에 의하여 질량중심으로부터 멀리 떨어진 곳의 비틀림 모드에 의한 응답특성을 파악할 수 있었으며, 병진방향과 비틀림방향 모드 응답의 조합에 의하여 보다 정확한 응답예측이 가능한 것을 알 수 있었다. 또한 해석된 응답을 이용하여 사용성능 및 처짐 성능평가를 수행할 수 있기 때문에 예비설계 단계에서 보다 정밀한 내풍 성능평가가 가능한 것을 알 수 있었다.
Abstract
Current wind engineering practice is based on the spectrum analysis in frequency domain which ignores the phase information of wind load and structural responses so that it has a limitation on the development of combination of wind-induced translational responses coupled with rotational responses. In this study, a time history analysis process is developed to analyze the responses of high-rise building, which the translational and torsional responses are strongly coupled, using the wind loads generated from the generalized power spectrum density of base moment. For the evaluation of the applicability of the process, numerical analysis is performed for 40 story steel frame structure with rectangular section plan. From the numerical results, it is found that the response at the point far away from a mass center is strongly coupled with torsional mode, and the acceleration and displacement responses can be estimated more accurately by the combination of the lateral and torsional mode responses. In addition, the evaluation for the serviceability and the deflection condition can be effectively predicted using the analyzed responses in schematic design phase.
참고문헌 (11)
- Davenport A. G., "The Application of Statistical Concepts to Wind Loading of Structures", ICE Proceedings, 19(4), pp.449~472 (1961)
- Davenport A. G., "The buffeting of structures by gusts", Proceedings, International Conference on Wind Effects on Buildings and Structures, pp.358~391 (1963)
- ASCE, "Minimum design loads for buildings and other structures", ASCE 7-10, ~ (2010)
- National Research Council Canada, "User’s Guide-NBC 2005 Structural Commentaries(Part 4 of Division B)", ~ (2006)
- Architectural Institute of Korea, "Korea Building Code 2009", ~ (2009)
- International Organization for Standardization, "Bases for design of structures-serviceability of buil-dings and walkways against vibrations, ISO 13107:2007(E)", ~
- 황재승, "제어력 포화를 고려한 병진-비틀림 모드 연계 고층구조물의 진동제어", 한국풍공학회지, 14(3), pp.127~134 (2010), 한국풍공학회
- 하영철, "고층건축물의 풍직각방향 풍응답 평가식 제안", 대한건축학회논문집 구조계, 23(6), pp.39~48 (2007), 대한건축학회
- 길용식, "고층건축물의 비틀림방향 풍하중 평가를 위한 변동풍력계수 및 파워스펙트럼밀도계수의 제안", 한국풍공학회지, 11(2), pp.187~194 (2007), 한국풍공학회
- Hino, M, "Spectral Analysis" (2000), Sciencebook
- Architectural Institute of Japan Recommendations, "Guidelines for the evaluation of habitability to building vibration, AIJES-V001-2004", ~ (2004)