04 풍하중 정의 및 적용

메뉴 및 대화창

KEPCO> Add/ Update wind load

Pylon Definition의 ‘Wind load’ 탭에서 정의한 내용에 따라 해석 모델 구성시 풍하중도 함께 정의되고 해석모델에 적용됩니다. 풍하중을 새로운 기준에 따라 정의하고자 하는 경우, 위의 메뉴를 실행하여 풍하중을 재 정의하고 적용할 수 있습니다.

사용자 입력값은 다음과 같습니다.

• Use wind properties in the Pylon Definition: Pylon Definition에서 정의한 풍하중 관련 입력값을 사용하여 정의
• Produce Excel report for wind load verification: 풍하중 검증 보고서 출력
• Region: 풍하중 1) 표에 기술된 ‘지역구분’

	지역구분	기준속도압 (q0)	공기밀도 (p)	10분 평균풍속 (V10)	순간풍속	돌풍계수 (G)
고온계	I 지역	176	0.1195	40	54	1.35
	II 지역	150	0.1195	36.6	50	1.37
	III 지역	114	0.1195	31.7	43.7	1.38
	울릉도	225	0.115	46.4	62.7	1.35
저온계	다설지역	45		26.3	26.3	–
	기타지역	57	0.131	20.2	29.5	1.46
상시하중		20			17.5

• Span: 풍하중 3)-3 (1) 구조물 규모에 의한 저감계수 산정 시 사용되는 S (경간)
• Importance Factor: 풍하중 3)-4 구조물의 중요도 계수(Iw)
• Screen Coefficient: 풍하중3)-5 건물, 수목 등에 의하여 지지물 및 가섭선에 가해지는 바람이 차폐될 경우 그 정도를 나타내는 계수. Kzt = 1.0을 표준으로 합니다.

풍하중 적용

하중케이스

정면 풍하중에 대해,

Wind +Y (High Temp, Body, Normal) Wind +Y (High Temp, Arm, Normal) Wind +Y (High Temp, Body, Strong) Wind +Y (High Temp, Arm, Strong) Wind -Y (High Temp, Body, Normal) Wind -Y (High Temp, Arm, Normal) Wind -Y (High Temp, Body, Strong) Wind -Y (High Temp, Arm, Strong)

Wind +Y (Low Temp, Body, Normal) Wind +Y (Low Temp, Arm, Normal) Wind +Y (Low Temp, Body, Strong) Wind +Y (Low Temp, Arm, Strong) Wind -Y (Low Temp, Body, Normal) Wind -Y (Low Temp, Arm, Normal) Wind -Y (Low Temp, Body, Strong) Wind -Y (Low Temp, Arm, Strong)

하중케이스가 생성되며, 아래 그림과 같이 정면 부재에 풍압력 하중이 적용됩니다.

측면 풍하중에 대해,

Wind +X (High Temp, Body, Normal) Wind + X (High Temp, Arm, Normal) Wind + X (High Temp, Body, Strong) Wind + X (High Temp, Arm, Strong) Wind – X (High Temp, Body, Normal) Wind – X (High Temp, Arm, Normal) Wind – X (High Temp, Body, Strong) Wind – X (High Temp, Arm, Strong)

Wind + X (Low Temp, Body, Normal) Wind + X (Low Temp, Arm, Normal) Wind + X (Low Temp, Body, Strong) Wind + X (Low Temp, Arm, Strong) Wind – X (Low Temp, Body, Normal) Wind – X (Low Temp, Arm, Normal) Wind – X (Low Temp, Body, Strong) Wind – X (Low Temp, Arm, Strong)

하중케이스가 생성되며, 아래 그림과 같이 측면 부재에 풍합력 하중이 적용됩니다.

하중의 크기

풍하중은 Beam Projected Pressure 하중으로 정의되며, 하중의 크기는 풍하중이 적용되는 부재에 대한 압력 (N/m²) 값으로 지정됩니다. 이 때, 압력값은 철탑 최하단 레그의 위치 (예시의 경우 (0,0,0))에서부터 높이방향에 따라 달라지는 Variation Dataset으로 정의함으로써, 부재의 물리적 높이에 따라 달라지도록 하였습니다.

철탑 각 부재에 가해지는 풍하중의 크기는 풍하중 방향에 대한 부재의 투영면적을 곱하여 결정됩니다.

높이에 따른 풍압력의 계산

(1) 기준속도압, q0

‘지역구분’ 에 따라 ‘기준속도압(q0)’  결정.

(2) 풍속고도분포계수, Kzr

‘지표면 조도구분’, 하중이 적용될 부재의 고도에 따라 ‘풍속고도분포계수 (Kzr)’  결정.

(3) 설계용 속도압, q

‘구조물의 중요도 계수 (Iw)’, ‘차폐계수 (Kzt)’, ‘경간(S)’, ‘구조규모에 의한 저감계수(β)’  를 (1)*(2)에 곱하여 ‘설계용 속도압 (q)’  결정.

(4) 풍력계수 C

‘풍력계수(C)’ 는 철탑의 수평재로 구분되는 각 절간 별 충실율 (=수풍면적/절간면적), 구조형식, 레이놀즈수 등에 따라 결정.

765kV Aa 철탑의 경우, 풍하중 계산에 사용되는 절간은 수평재로 폐합된 사다리꼴이 형성되는 되는 것을 기준으로 총 14개로 분류하여 충실율과 풍력계수가 계산됩니다.

(5) 해석 모델에 적용되는 풍압력

해석 모델에 적용되는 풍압력은 (3)*(4) 로 결정

계산된 높이별 풍압력 검증

Produce Excel report for wind load verification 옵션을 선택하면, 작업 폴더에 ‘[모델명]_WindReport.xlsx’ 파일로 풍하중 계산 보고서가 생성됩니다.

보고서 상단에 각 변수에 따라 풍압력을 계산하는 수식을 정리하였으며, 적색으로 표시된 변수값을 변경함으로써 계산 과정을 검증할 수 있도록 하였습니다.

예를 들어, ‘절간 4’ 에 대한 절간면적은 중심선 제원으로 계산할 때,  (8.0346+9.1467) * 6.1789 / 2 = 53.080 m² 가 되며, 여기에 철탑 기울기를 고려한 중심선 외측 부재의 투영 면적을 합산할 때, 54.3241 m² 으로 계산되었으며,  풍하중 검증용 Excel 보고서에 아래와 같이 기록됩니다.

풍압력은 높이에 따라 달라지므로, 지표면 고도 매 1m 간격으로 풍압력을 계산하여 구조해석 모델에서 고도에 따른 압력 변화를 반영하였습니다.