Correlation Analysis of Aerodynamic Forces acting onTall Buildings with Various Side Ratios

Abstract

본 연구는 고층건축물의 기본설계 단계에서 평면형태를 결정할 때, 응용할 수 있도록 다양한 형상을 가진 고층건축물에 작용하는 풍력 및 풍응답에 대한 데이터베이스를 구축하는데 목적이 있다. 따라서 본 논문에서는 풍력데이터베이스의 초기단계로, 높이 200m이상의 고층건축물의 변장비(=0.33, 0.50, 0.77, 0.83, 0.91, 1.0, 1.1, 1.2 ,1.3 ,2.0, 3.0) 변화에 따른 풍력의 특성을 조사하고 기존 문헌과의 비교·검토를 통해 실험결과를 검증하였다. 또한 풍하중조합의 관점에서 풍방향-풍직각방향, 풍방향-비틀림방향 및 풍직각방향-비틀림방향 간의 풍력의 상호상관에 대해서 검토하였다. 실험결과, 풍방향 및 풍직각방향에 대한 평균 및 변동 모멘트계수와 풍직각방향 및 비틀림방향 변동모멘트계수의 파워스펙트럼밀도의 결과는 기존 연구결과와 잘 부합되는 것으로 나타났다. 또한, 지표면조도의 변화에 따른 풍방향, 풍직각방향 및 비틀림방향에 대한 풍력의 특성은 큰 변화가 없는 것으로 나타났다. 시간영역과 주파수영역에서의 변동모멘트의 상호상관계수 분석결과, 풍직각방향-비틀림방향 변동모멘트계수의 상호상관계수가 높게 나타나는 경향을 보였다.The objective of this study is to construct the TPU aerodynamic database with wind tunnel test data of overall wind loads and responses on tall buildings. In this study, wind tunnel tests were conducted to investigate characteristics of wind forces and the effect of wind load combination by cross-correlation analysis among along-wind overturning moment, across-wind overturning moment and torsional moment on a tall building with various side ratios(=0.33, 0.50, 0.77, 0.83, 0.91, 1.0, 1.1, 1.2 ,1.3 ,2.0 and 3.0) for different terrain roughnesses. The results of wind tunnel tests were compared with those of past literatures. As a result, there was no significant effects of changing of terrain roughnesses on moment coefficients and power spectral densities of across-wind overturning moment coefficients and torsional moment coefficients with various side ratios. Further, these results were good agreement with those of past literatures. From cross-correlation analysis, the across-wind overturning moment coefficients were highly correlated with the torsional moment coefficients. The results of this study will be helpful for practical designers in preliminary design stage.