Fluctuating Pressure Coefficients Distributions for Elliptical Dome Roof

(1)

타원형 돔 지붕의 변동풍압특성

Fluctuating Pressure Coefficients Distributions for Elliptical Dome Roof

이 종 호^* Lee, Jong-Ho

천 동 진^**

Cheon, Dong-Jin

김 용 철^***

Kim, Yong-Chul

박 상 우^****

Park, Sang-Woo

윤 성 원^*****

Yoon, Sung-Won

Abstract

The fluctuating wind pressure of the low rise ratio(f/D=0.1) for the elliptical dome roof was analyzed to compare it with the previous studies of circular dome roofs. Wind tunnel test were conducted on a total of 10 wind directions from 0° to 90° while changing wall height-span ratios(H/D=0.1-0.5). For this, meanCP, rmsCP and wind pressure spectrum were analyzed. The analysis result leads to find differences in the shape of the spectra in the spanwise direction and leeward of the elliptical dome according to the wind direction variations of the elliptical dome roof.

Keywords : Elliptical dome roof, Wind tunnel test, Power spectra, Wind pressure fluctuation, Coefficients

Journal of Korean Association for Spatial Structures Vol. 20, No. 4 (통권 82호), pp.63~71, December, 2020

1. 서론

¹⁾

풍하중은 건물의 외장재 파괴에 가장 많이 기인하는 요소 중 하나이다. 특히 지붕의 경우 초고층뿐만 아니라 저층 건물 또한 풍하중에 의해 국부적으로 풍압이 강하 게 작용하기 때문에 외장재에 손상을 가져올 수 있다.

대표적인 예로 대공간 건축물의 대스팬 지붕을 들 수 있 으며, 그 중 개폐식 대공간 지붕구조물은 개폐·밀폐 상 태의 모든 경우에서 풍하중을 고려해야 한다¹⁾. 설계 단 계에서 순간적으로 발생하는 큰 피크 풍압뿐만 아니라 풍압의 변동 성분에 의해 장시간 반복적으로 발생되는

* 학생회원, 서울과학기술대학교 건축과, 박사과정 Department of Architecture, Seoul National University of Science and Technology

** 학생회원, 서울과학기술대학교 건축과, 박사과정 Department of Architecture, Seoul National University of Science and Technology

*** 정회원, 동경공예대학교 건축학과 교수, 환경학박사 Dept. of Architecture, Tokyo Polytechnic Univ.

**** 학생회원, 서울과학기술대학교 건축과, 석사과정 Department of Architecture, Seoul National University of Science and Technology

***** 교신저자, 정회원, 서울과학기술대학교 건축학부 교수, 공학박사

School of Architecture, Seoul National University of Science and Technology

Tel: 02-970-6587 Fax: 02-979-6563 E-mail: [email protected]

하중에 의한 국부적 피로 손상에 대한 검토의 필요성이 요구되고 있다²⁾. 이러한 국부적 피로 손상의 검토를 위 하여 Noguchi & Uematsu(2004)는 풍동실험을 통해 원형 평면을 가진 돔 지붕의 풍압 특성을 분석하였으며, 난류 및 건물의 파라미터 함수로 스펙트럼 모델을 제안 하였다³⁾. Sun, Qiu & Wu(2013)는 풍동실험을 통해 다 양한 조건에서 12개의 원형 평면을 가진 돔 모형의 풍 압스펙트럼을 분석하였고, 이를 토대로 스펙트럼 모델을 제안하였다⁴⁾. 하지만 실험 조건으로 돔의 Roof rise-Span ratio(이하

f/D

라 칭함) 범위가 0.14~0.5로써

f/D

=0.1 이하인 돔 지붕에 대한 변동풍압스펙트럼은 제 시하지 않고 있으며, 필요에 따라 지붕을 열고 닫을 수 있는 개폐식 돔 지붕과 같은 경우 대부분 지붕이 평형하 거나

f/D

가 낮은 경우가 많다²⁾. 이에 Cheon et al.(2020)은 풍동실험을 통해

f/D

=0.1의 원형 평면을 가 진 개폐식 돔 지붕의 변동 및 평균 풍압계수와 풍압스펙 트럼을 분석하였고, 기존에 제안된 스펙트럼 모델에 적 용이 가능한지 검토하였다²⁾. 그 결과,

f/D

=0.1인 돔 지 붕의 풍압스펙트럼은

f/D

=0.14 이상인 기존 돔 지붕의 스펙트럼 모델에 적용할 수 없음을 확인하였다. 이러한 연구들은 원형 돔 지붕으로써 풍향의 영향이 없기 때문 에 Lee et al.(2020)은 풍향에 따라 달라지는 풍압을 고 려하여 타원형 돔 지붕의 외장재용 풍압계수를 기존 원 형 돔 지붕 기준과 비교하였다¹⁾. 하지만 타원형 돔 지붕

(2)

의 변동풍압에 관한 연구는 미비한 실정이다.

따라서 본 논문에서는 타원형 돔 지붕의 변동풍압을 분석하기 위해 타원형 밀폐 지붕을 제작하고, 기류 

=0.21을 대상으로 5가지 Wall height-Span ratio(이하

H/D

라 칭함)를 변화시키며 0°부터 90°까지 총 10개 풍 향에 대한 풍동실험을 실시하였다. 그리고 본 논문에서 실험한 타원형 돔 지붕의 결과와 동일한 조건

f/D

=0.1 일 때의 선행 연구 원형 돔 지붕의 결과를 풍향을 중점 적으로 비교하였으며, 풍향에 따른 풍압 특성의 차이점 을 확인하였다.

2. 풍동실험

2.1 풍동 기류 작성

풍동실험은 일본 동경공예대학교에 위치한 대형 경계 층 풍동실험실에서 실시하였다. 기류는 국내 풍하중기준

Code

Mean wind speed Turbulence intensity

<Fig. 1> Profiles of mean wind speed and turbulence intensity, =0.21

10^-2 10^-1 10⁰ 10¹ 10²

f/UH(1/m) 10^-3

10^-2 10^-1 10⁰ 10¹

fSu(f)/2

= 0.21 karman spectra

(KBC2016)과 일본 풍하중기준(AIJ-RLB2015)을 고려하 여 고도분포지수 =0.21을 재현하였다¹⁾.

<Fig. 1>은 지표면조도 B를 대상으로 실험에 모의한 평균풍속 및 난류강도의 연직분포를 나타낸 그래프이다.

H/D

=0.5에 해당하는 최고 높이(

H

+

f

) 0.24m에서 평균 풍속은 9.1m/s, 난류강도

I

_는 17.3%이다. 기류는 안정 적인 흐름을 보이는 풍속을 설정할 수 있는 레이놀즈 수 를 맞추기 위해 시행착오법을 이용하여 여러 가지의 풍 속을 조절하여 설정하였다. 해당 실험에서 레이놀즈 수 는 Re=2.4☓10⁵이상이며, Letchford & Sarkar(2000) 연구의 레이놀즈 수와 유사하였다⁶⁾. 구형 돔이 동일한

H/D

일 때 압력 분포가 레이놀즈 수 Re=2.2~4.6☓10⁵ 범위에서 풍압계수가 안정적인 것을 확인하였다.

<Fig. 2>는 지표면조도에서 지붕면까지 최대 높이인 0.24m에서 변동풍속의 파워스펙트럼이며, 카르만스펙트 럼과 유사하게 재현하였다.

2.2 실험 조건 및 방법

실험에 사용된 모형 지붕은 개폐율이 0%인 밀폐형으 로 제작하였으며, 실험 전경을 <Fig. 3>에 나타냈다.

본 논문에서는 외측면 피크풍압을 분석하였으며, 모형 에 설치된 총 풍압공의 개수는 <Table 1>과 같다.

<Fig. 3> Dome models

Opening ratio (%) Pressure tap

0 205

<Table 1> Number of pressure tap

(3)

<Fig. 4> Position of pressure taps

(a) Longitudinal direction, 0˚

(b) Transverse direction, 90˚

(c) Direction of wind, 0~90˚

<Fig. 5> Wind tunnel test

각 Line별 풍압공의 개수는 18개이며, 총 205개의 풍 압공이 설치되어 있다. 지붕 모형에 위치한 풍압공은

<Fig. 4>에 나타냈으며, 지붕 중심부에서 지붕의 단부 방향으로 풍압공을 30° 간격으로 총 12개 Line(L1~L12) 으로 제작하였다.

Conditions

Opening ratio 0% (Closed) Length scale 1/150 Velosity scale 1/3

Time scale 1/50

Number of 10 min. sample 10 Sampling frequency (Hz) 1,000

Moving average time 1 sec.

<Table 2> Measurement conditions

모형의 장축 길이는 0.48m, 단축 길이는 0.32m이다.

높이(H)를 0.04m씩 증가시키면서

H/D

=0.1~0.5까지 0.1 간격으로 5가지 높이와 풍향 0~90°까지 10° 간격으로 총 10개의 풍향에 대해 실험을 실시하였다. 풍향 설명에 대한 그림은 <Fig. 5>에 나타냈으며, 실험을 위한 모형, 시간 스케일 등 데이터 수집 조건은 <Table 2>와 같다.

3. 실험 결과

3.1 풍압계수 산정

평균풍압계수는 식 (1), 변동풍압계수는 식 (2)를 이 용하여 구하였으며, 본 논문에서는 모형 최고 높이 (

H

+

f

)를 기준으로 풍압계수를 산정하였다.

_{  }



= Cpe, mean (1)

_{  }

_

=

C

pe, rms (2)

   





  



_

_



^^^{  }^   

^



_  ^

여기서,  는 풍압의 평균, _는 각 풍압탭에서 측정 된 풍압,  은 측정된 풍압의 개수를 나타낸다. _는 표 준 편차, qH+f는 높이별 모형의 최고 높이 0.08~0.24m에 서의 속도압이다⁵⁾.

3.1.1 평균 풍압계수

<Fig. 6>은 장축인 0˚와 단축인 90˚ 풍향에서의 풍 방향에 해당하는 Line에서

H/D

=0.1, 0.3, 0.5에 대한 평

(4)

(a) 0˚

(b) 90˚

<Fig. 6> Cpe, mean of streamwise direction

균풍압계수를 나타낸 그래프이다. x축은 타원형 돔 지붕 의 직경을 무차원으로 나타낸 무차원직경이며, y축은 평 균풍압계수이다.

<Fig. 6 (a)>는 풍향 0˚일 때 Line 1과 Line 7의 35개 풍압공 대한 풍방향에서의 평균풍압계수이며, 풍상면인 무차원주파수 0~0.1 부근에서 접근 기류의 박리와 재부착 이 발생하여 급격한 절대값의 변화를 보였다. 이는 박리 로 인해 복잡해진 난류 변형에 의한 것으로 판단된다^7),8). 재부착 이후에는 돔 중심부에서 변화가 다소 완만해지 는 경향을 보이고, 완만한 변화 이후에는 다시 무차원직 경 0.6 부근부터 압력회복으로 인해 풍하면에서는 절대 값이 감소하는 경향을 보였다. <Fig. 6 (b)>는 풍향 90˚

일 때 Line 10과 Line 4에 대한 풍방향에서의 평균풍압 계수이다. 두 풍향 모두

H/D

가 증가할수록 절대값 변화 경향은 유사하였지만 모든

H/D

에서 90˚의 경우 절대 값이 더 크게 나타났다. 특히 돔 중심부에서 더 큰 절대 값을 보였고, 풍하면에서는 유사한 경향을 보인다. 이와 같이 돔 중심부에서 상대적으로 90˚가 완만하지 못하 고 절대값이 큰 이유는 풍향이 변화함에 따라 물체의 크 기인

L

이 커지기 때문에 물체의 크기와 풍속의 관계로

(a) 0˚

(b) 90˚

<Fig. 7> Cpe, mean of spanwise direction

와의 스케일이 0˚보다 더 커지기 때문으로 판단된다.

임의의 크기의 와가 물체에 부딪힐 경우 물체 스케일이 와의 스케일보다 충분히 작다면 와는 형상을 거의 변화 시키지 않고 통과할 수 있지만, 물체 스케일이 커지면 와의 형상이 붕괴되어 난류 변동을 유발하게 된다⁸⁾.

<Fig. 7 (a)>는 풍향 0˚일 때 Line 10과 Line 4에 대한 풍직각방향에서의 평균풍압계수이다. 풍방향과 같 이 풍직각방향도

H/D

가 증가할수록 절대값이 증가하는 경향을 보였다. 해당 라인은 재부착 이후 안정적인 기류 의 흐름이 나타나는 부분이기 때문에 절대값의 차이가 발생하지 않았다. 하지만 <Fig. 7 (b)>의 풍향 90˚일 때 Line 1과 Line 7의 경우 지붕의 양 단부에서 크지는 않지만 박리 및 재부착과 유사한 난류변형의 경향을 보 이고 있고, 절대값 또한 0˚보다 크게 나타났다. 이는 풍 방향에서 언급한 물체의 크기

L

과 와의 크기인

L

V에 기 인한 것으로 보인다.

이러한 결과는 원형 돔 지붕에 대한 선행 연구 Cheon et al.(2020)의 결과인 <Fig. 8>과 비교했을 때 같은 기류에서 절대값의 크기 및 풍압계수의 변화 경향 은 풍직각방향의 직경 증가에 따라 변한다는 것을 확인

(5)

(a) =0.21

<Fig. 8> Cpe, mean of spanwise direction, spherical dome roof²⁾

L (m)

Elliptical dome (Longitudinal) 0.48 Circular dome 0.40 Elliptical dome (Transverse) 0.32

<Table 3> Measurement conditions

할 수 있었다²⁾. 타원형 돔 지붕 0˚, 90˚와 원형 돔 지 붕의 풍직각방향의 직경은 큰 순서대로 <Table 3>에 나 타냈다.

<Fig. 9>는 평균풍압계수 분포를 도시화한 Contour이 다. 최대 높이인

H/D

=0.5를 나타냈으며 앞서 설명한 풍 향 0˚와 90˚에서의 풍방향 및 풍직각방향의 돔 양 단 부 풍압계수의 영향을 명확히 확인할 수 있다.

3.1.2 rms 풍압계수

<Fig. 10 (a)>는

H/D

=0.1, 0.3, 0.5일 때 풍향 0˚에 서 Line 1과 Line 7에 대한 풍방향에서의 변동풍압계수 이다.

H/D

가 증가할수록 절대값이 증가하였고, 풍상면 에서 절대값 0.3~0.4로 큰 변동을 보였다. 돔 중심부와 풍하면에서는 큰 변동이 없는 것으로 보이며, 절대값은 0.1 부근에 분포하였다.

<Fig. 10 (b)>는 풍향 90˚일 때 Line 10과 Line 4에 대한 풍방향에서의 변동풍압계수이며 0˚보다 상대적으 로 돔 중심부에서 더 큰 변동을 나타냈다. 풍상면에서는 절대값 약 0.5로 나타났으며, 돔 중심부는 절대값 0.2에 분포하였고, 풍하면은 큰 변동이 없는 절대값 0.1에 분 포하였다. 이는 평균풍압계수의 풍압 분포와 같은 경향 을 보였으며, 선행 연구 원형 돔 지붕의 연구 결과와는 값이 다른 경향을 보여준다.

(a) 0˚

(b) 90˚

<Fig. 9> Distributions of mean Cp

(a) 0˚

(b) 90˚

<Fig. 10> Cpe, rms of streamwise direction

<Fig. 11 (a)>는 풍향 0˚일 때 Line 10과 Line 4에 대한 풍직각방향에서의 변동풍압계수이다. 지붕 양 단부 와 돔 중심에서 큰 변동 없이 약 0.1의 절대값을 보이고 있다. 반면 <Fig. 11 (b)>의 풍향 90˚일 때 Line 1과 Line 7에 대한 풍직각방향의 변동풍압계수에서 크지는

(6)

(a) 0˚

(b) 90˚

<Fig. 11> Cpe, rms of spanwise direction

않으나 돔 단부인 Line 1에서 절대값 약 0.2의 변동을 보였다가 무차원주파수 0.05 부근에서 변동이 다시 줄어 든다. 이후 돔 중심부까지 절대값 0.2의 변동을 보이고, 돔 단부인 Line 7에서 다시 감소하여 절대값 0.2 이하의 변동을 보인다. 이는 앞에서 다룬 내용과 유사하지만 두 풍향 모두

H/D

증가에 따른 변동의 큰 차이는 보이지 않는다. 선행 연구 원형 돔 지붕의 풍직각방향 변동풍압 계수에서는 지붕 양 단부와 돔 중심부 절대값의 큰 변화 가 없지만 타원형 돔 지붕은 이와 같이 지붕 양 단부와 돔 중심부에서의 변동성분이 상대적으로 더 큰 것을 알 수 있었다.

3.2 풍압스펙트럼

돔 지붕 구조물의 외장재는 얇은 패널 또는 멤브레인 과 같은 재료를 사용하여 가볍고 유연하기 때문에 역동 적인 바람의 작용에 더욱 취약하다. 돔 지붕에 작용하는 풍압은 시간과 공간적으로 다양하기 때문에 풍압의 동 적 특성을 적절히 고려하여 설계 하중을 결정해야 한다.

외장재의 피로는 국부적으로 발생하기 때문에 풍압스펙 트럼을 평가하여 어느 위치에서 발생하는지와 각 위치

별 주파수 성분을 잘 살펴야 한다. 외장재의 각부에 작 용하는 풍압력을 측정하여 압력변동의 스펙트럼을 구하 고, 작용 위치에 따라 스펙트럼의 에너지 분포 차이를 찾아 건축물 각부의 풍압작용을 살펴 특징적인 성질을 밝힐 수 있다. 외장재에 작용하는 풍압변동의 성질을 파 악하는 것은 구조물 전체의 고유진동주기, 각 부재의 고 유진동주기와의 관계에 있어서 설계상 중요한 의미를 가지므로 변동풍압스펙트럼은 외장재에 대한 풍하중을 취급하는데 중요한 요소 중 하나이다⁹⁾.

3.2.1 풍향에 따른 스펙트럼 형상 변화

<Fig. 12>는 풍향의 변화에 따른 스펙트럼 형상의 변 화를 보여준다. x축 _은 무차원 주파수를 나타내 며,



는 주파수,  는 돔 스팬,



_는 모형 지붕 최고 높이에서의 평균풍속,



은 압력변동의 표준편차이다. y축

_ ^은 무차원 풍압스펙트럼이다. 풍향은 0˚부 터 30˚간격으로 θ1~θ4까지 총 4개의 각도에서 풍상면, 돔 중심 그리고 풍하면의 스펙트럼 형상 변화를 분석하 였다. 자세한 풍향과 풍압공의 위치는 <Fig. 13>에 나타 냈다.

분석을 통해

H/D

의 변화에 따른 스펙트럼 형상 변화 는 크게 나타나지 않는 것을 확인할 수 있었다. 이는 선 행 연구 Cheon et al.(2020)의 원형 돔 지붕

H/D

에 따 른 풍압스펙트럼 변화의 결과와 유사한 것을 확인하였 고²⁾, 이에

H/D

=0.5에 대한 스펙트럼만을 표현하였다.

<Fig. 12 (a)>는 풍상면의 스펙트럼이며, 풍향에 따라 풍상면 스펙트럼 형상에 큰 변화가 없는 것을 알 수 있 다. <Fig. 12 (b)>는 돔 중심부의 스펙트럼이다. 그래프 를 보면 풍향이 증가함에 따라 고주파수 영역에서 에너 지가 빠르게 감소하는 것을 볼 수 있다. <Fig. 12 (c)>는 풍하면의 스펙트럼이다. 그래프를 보면 풍향이 증가할수 록 스펙트럼의 형상이 광대역으로 바뀌는 것을 볼 수 있 다. 또한 풍향의 변화에 따른 스펙트럼 형상의 변화를 살펴보면 풍향이 증가함에 따라 돔의 길이가 짧아져 접 근 기류로부터 후류에서 발생하는 압력회복에 의한 와 의 영향을 덜 받는 것으로 분석된다.

(7)

(a) Windward

(b) Center of dome

(c) Leeward

<Fig. 12> Spectral variation according to wind direction (H/D=0.5)

<Fig. 13> Wind direction and tap position

(a) Windward

(b) Center of dome

(c) Span wise direction, edge of dome

<Fig. 14> Spectral variation comparison between spherical dome and elliptical dome

3.2.2 원형 돔 지붕의 변동풍압스펙트럼과 비교 변동풍압스펙트럼에서 가장 큰 차이를 보이는 풍향 0˚

와 90˚의 결과를 원형 돔 지붕의 변동풍압스펙트럼²⁾과 비교하였다. 돔의 길이

L

은 접근 기류 풍향에서 가장 긴 순으로 타원형 돔 지붕은 풍향 90˚일 때 직경 0.48m, 원형 돔 지붕은 0.4m, 타원형 돔 지붕은 풍향 0˚일 때 직경 0.32m이다.

<Fig. 14 (a)>는 풍상면에서의 스펙트럼이다. 일반적 으로 타원형 돔 지붕의 0˚ 및 90˚와 원형 돔 지붕 모 두 광대역 패턴을 보이며, 풍속스펙트럼에 비해 상대적 으로 고주파수에서 에너지가 크게 나타난다. 이는 접근

(8)

기류로부터 난류의 복잡한 현상과 더불어 풍상측 지붕 단부에서 발생하는 박리의 영향인 것으로 사료된다.

<Fig. 14 (b)>는 돔 중심부의 스펙트럼이며, 기류의 흐 름이 안정적인 구간이다. 모든 형태의 지붕에서 고주파 수에서는 에너지가 빠르게 감소되는 것을 볼 수 있다.

<Fig. 14 (c)>는 돔 중심부 가장자리인 지붕 단부의 스 펙트럼이며, 스펙트럼의 형상이 풍속스펙트럼과 매우 유 사한 형태를 보이고 있다. 이 영역은 접근 기류의 난류 영향을 크게 받는 것으로 보인다.

<Fig. 15 (a)>는 풍하면 스펙트럼으로 타원형 지붕 중 직경이 가장 긴 풍향 0˚와 원형 돔 지붕을 비교한 것이 다. 원형 돔 지붕의 경우 무차원주파수 0.1~0.2 부근에 서 에너지가 집중되고, 타원형 돔 지붕의 경우 무차원주 파수 0.2~0.3 부근에 에너지가 집중되는 것을 볼 수 있다.

<Fig. 15 (b)>는 풍하면에서 비교한 그래프이다. 원형 돔 지붕의 피크는 무차원주파수 0.1~0.2 부근에 위치하 지만 타원형 돔 지붕의 경우 무차원주파수 0.1 부근에서 첫 번째 피크가 보이고, 무차원주파수 0.2~0.5 부근에서 다시 에너지가 집중되는 형태로 두 번째 피크가 보이며 상대적으로 더욱 광대역 형태로 나타났다. 이렇게 후류

(a) Leeward (0˚)

(b) Leeward (90˚)

<Fig. 15> Spectral variation comparison between spherical dome and elliptical dome

영역에서 피크가 발생한 형상은 원형 돔 지붕의 풍하면 변동풍압스펙트럼과 다른 경향을 보였다. 이는 후류 영 역에서 압력회복으로 인한 것으로 보이며, 돔의 직경과 직경에 따라 달라지는 곡률에 기인하는 것으로 사료된 다. Sun, Qiu & Wu(2013)와 Fu et al.(2015)의 연구에 서 라이즈비가 각각

r

/

D

=0.14, 0.5 이상일 때 풍하면에 서 고주파수 영역에 눈에 띄는 피크를 찾을 수 있었지 만, 본 논문에서는 명확한 피크를 찾을 수 없었다^4),10). 하지만 비교적 90˚가 더욱 광대역으로 나타나는 모습 을 볼 수 있는데, 실제 큰 차이는 아니지만 직경에 따라 곡률이 변화하기 때문에 나타나는 현상으로 분석된다.

4. 결론

f/D

=0.1인 타원형 돔 지붕에 대하여 풍동실험을 통해 평균 및 변동풍압계수와 풍압스펙트럼을 분석하였다. 이 를 기존 원형 돔 지붕의 선행 연구와 비교하여 풍향에 따라 달라지는 직경이 풍압특성에 미치는 영향에 대해 검토하였다. 이를 통해 다음과 같은 결론을 얻었다.

1) 장축인 풍향 0˚ 및 단축인 풍향 90˚에서 평균풍 압계수는 풍상측 및 풍하측에서 절대값이 변화하는 경 향은 유사하지만, 돔 중심부 영역에서 풍향 90˚의 절대 값이 0˚보다 다소 크게 나타났다. 이는 풍향이 변화함 에 따라 직경이 변화하고 그로 인해 달라지는 곡률에 기 인하는 것으로 분석된다.

2) 변동풍압계수는 풍방향일 경우 풍향 90˚에서 풍 상측과 돔 중심 영역에서 0˚보다 더 큰 변동을 보였다.

풍직각방향에서는 풍향 90˚일 때 돔 양 단부 및 돔 중 심 영역에서 풍향 0˚일 때보다 더 큰 변동을 보였다.

3) 변동풍압스펙트럼 분석 결과, 풍향이 변화함에 따 라 직경이 짧아질수록 피크가 광대역으로 변화하였고, 이는 후류에서 발생하는 와의 영향이 줄어들기 때문으 로 판단된다.

4) 변동풍압스펙트럼 분석 결과를 선행 연구인 원형 돔 지붕의 변동풍압스펙트럼과 비교한 결과, 직경이 가 장 짧은 90˚ 풍향일 때 풍하면에서 원형 및 타원형 0˚

보다 더욱 광대역 형태를 보였으며, 두 번째 피크가 나 타났다. 이는 풍향이 증가함에 따라 돔의 길이가 짧아져 접근 기류로부터 후류에서 발생하는 압력회복에 의한 와의 영향을 덜 받는 것으로 분석된다.

(9)

감사의 글

이 논문은 서울과학기술대학교 교내학술연구비 지원으 로 수행되었습니다.

References

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2. Cheon, D. J., Kim, Y. C., Lee, J. H., & Yoon, S. W., “Mean and Fluctuating Pressure Coefficient Distributions for Circular Closed and Open Dome Roofs”, Journal of Korean Association for Spatial Structures, Vol.20 No.1 pp.69~77, 2020, doi:

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▪ Received : August 10, 2020

▪ Revised : September 01, 2020

▪ Accepted : September 01, 2020