• Wind and Structures
• /
• 제31권2호
• /
• pp.103-142
• /
• 2020

One of the next frontiers in structural wind engineering is the design of tall buildings using performance-based approaches. Currently, tall buildings are being designed using provisions in the building codes and standards to meet an acceptable level of public safety and serviceability. However, recent studies in wind and earthquake engineering have highlighted the conceptual and practical limitations of the code-oriented design methods. Performance-based wind design (PBWD) is the logical extension of the current wind design approaches to overcome these limitations. Towards the development of PBWD, in this paper, we systematically review the advances made in this field, highlight the research gaps, and provide a basis for future research. Initially, the anatomy of the Wind Loading Chain is presented, in which emphasis was given to the early works of Alan G. Davenport. Next, the current state of practice to design tall buildings for wind load is presented, and its limitations are highlighted. Following this, we critically review the state of development of PBWD. Our review on PBWD covers the existing design frameworks and studies conducted on the nonlinear response of structures under wind loads. Thereafter, to provide a basis for future research, the nonlinear response of simple yielding systems under long-duration turbulent wind loads is studied in two phases. The first phase investigates the issue of damage accumulation in conventional structural systems characterized by elastic-plastic, bilinear, pinching, degrading, and deteriorating hysteretic models. The second phase introduces methods to develop new performance objectives for PBWD based on joint peak and residual deformation demands. In this context, the utility of multi-variate demand modeling using copulas and kernel density estimation techniques is presented. This paper also presents joined fragility curves based on the results of incremental dynamic analysis. Subsequently, the efficiency of tuned mass dampers and self-centering systems in controlling the accumulation of damage in wind-excited structural systems are investigated. The role and the need for explicit modeling of uncertainties in PBWD are also discussed with a case study example. Lastly, two unified PBWD frameworks are proposed by adapting and revisiting the Wind Loading Chain. This paper concludes with a summary and a proposal for future research.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제32권2호
• /
• pp.125-132
• /
• 2019

이 논문에서는 지진 하중을 받는 꼬인 삼각대 지지구조를 갖는 해상풍력발전기의 지진 신뢰성 해석 방법을 제시한다. 수평하중에 대해서 면외 변위가 발생하는 꼬인 삼각대지지 구조의 기하학적 특성과 지반의 비선형성을 포함한 지반-말뚝 상호작용을 고려하기 위한 구조물의 3차원 동적 유한요소 모델을 제시하였다. 지진신뢰성 평가를 위해 재현주기별 인공지진파를 사용한 시간이력 해석을 통해 말뚝 두부의 수평변위로 정의된 한계 상태식에 대하여 파괴확률을 산정하였다. 비선형 시간이력해석에 의한 한계상태식 평가를 고려하여 효율적으로 신뢰성 해석을 하기 위해 Markov Chain Monte Carlo 샘플링 방법을 적용한 부분집합 시뮬레이션 방법의 적용을 제시하였다. 제시한 방법은 2차원 모델 및 정적해석만으로는 정확한 결과를 도출할 수 없는 꼬인 삼각대 지지구조를 갖는 해상풍력발전기의 신뢰성 평가 및 설계기준 개발에 활용될 수 있음을 보였다.

• 해양환경안전학회지
• /
• 제20권2호
• /
• pp.172-178
• /
• 2014

본 연구에서는 울산항 E 집단정박지를 이용하는 대표적인 8척의 선박에 대한 단묘박 상태에서의 묘박안전성을 앵커와 앵커체인의 파주력과 바람, 파랑 및 조류에 따른 외력으로 상호 비교하여 평가하고, 주묘 발생이 가능한 최소 한계 외력을 분석하고자한다. 파주력은 해저저질과 실제 앵커 의장수를 반영했고, 선체에 작용하는 외력은 만재와 경하상태별로 풍압면적과 수면하부 침하면적을 조사하여 각 상태별로 선체에 작용하는 풍압력, 유압력 및 파랑 표류력을 산출하였다. 단묘박 상태에서의 주묘 한계 외력에 대한 분석 결과 선박의 종류, 규모 및 적재 상태별로 다소 차이는 있으나 조류 2 knots 조건 하에서 일반화물선은 풍속 15 m/s 이상, 유류운반선은 풍속 13 m/s 이상이면 주묘가 발생할 수 있음이 확인되었다.