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바람에 대한 구조물의 안전성을 확인하고 주변 지역에 미치는 영향을 분석한다.
초고층 건물 및 기타 대형 구조물 설계시 지진 하중과 같은 풍하중을 고려하는 것이 중요하다. 풍동 실험실은 자연 풍과 관련된 현상을 재현하고 바람에 대한 구조물의 안전성을 확인하며 건물 건축이 주변 지역의 바람 상태에 어떤 영향을 미치는지 확인한다. 최근 몇 년 동안 대규모 도시 개발 프로젝트의 환경 평가와 "열섬"현상에 대한 연구에서 높은 정확성이 요구되고 있다.
1. 주요 사업분야
- 풍동실험(Wind Tunnel Test)
- CFD 해석
- 실측
- 풍동설계 및 제작
- 공학모형 설계
- 풍동실험 기자재 납품
- 풍재해/통풍장애 컨설팅
2. 풍압실험
풍압실험은 풍압계를 사용하여 모형에 작용하는 풍압력을 평가하는 실험이다. 이 실험은 외장재용 풍하중 산정을 위하여 수행된다. 그리고 구조 골조용의 풍하중 평가에도 활용되고 있다. 외장재에 작용하는 풍압력은 외장재의 표면과 내면의 풍압력의 벡터 합에 의해 평가하고 있다. 건축물의 전체 또는 일부에 작용하는 풍력은 벽면에 작용하는 풍압력을 적분함으로써 구해질 수 있다.
건축물의 외장재용 설계풍하중을 평가하기 위해 수행한다. 강체풍압모형 표면에 설치된 다수의 풍압측정공에 부착된 압력튜를 이용하여 다점풍압계(multi-point pressure measurement system)로 측정된 풍압의 시계열 데이터로 부터 외압계수(평균, 변동및 피크외압계수)를 평가하여 외장재 설계용 풍하중을 산정한다. 풍압실험을 통한 평가항목은 다음과 같다.
- 외장재설계용 피크외압계수
- 외장재설계용 설계풍압
- 외장재설계용
설계풍압 ZONING
- 외장재설계용 피크외압계수 CONTOUR MAP
3. 풍력실험
풍력실험은 건축물의 구조골조용 설계를 위한 설계풍하중, 건축물의 최상층에서의 변위응답과 거주성능을 평가 하기 위해 수행한다. 풍력측정모형은 가볍고 강성이 크게 제작하며, 6-분력계(6-component force balance)을 사용하여 건축물 구조축에 대한 풍력, 전도모멘트 및 수직축에 대한 비틀림 모멘트를 측정한다. 풍력실험을 통한 평가 항목은 다음과 같다.
- 평균풍력계수, 변동풍력계수
- 풍향별 최대 변위응답
- 풍향별 최대 밑면전단력
- 풍향별 최대 밑면전도모멘트
- 풍향별 최대 밑면비틀림모멘트
- 풍향별 최대 가속도 응답
- 최대 층풍하중 및 풍하중 조합계수
- 거주성능평가 ( ISO10137 )
3. 풍환경실험
풍환경실험의 목적은 새롭게 건축물을 건설한 경우 거주자가 이용하는 외부공간에서 생기는 강풍 또는 빌딩풍에 의한 풍환경 변화 파악하여, 보행자 공간의 풍환경(안전성,안락성)평가하기 위해 수행한다.
풍환경실험을 통한 평가항목은 다음과 같다.
- 건설지점의 풍향별 풍기후해석
- 풍속 초과확률
- 각 측정점의 풍향별 평균풍속
- Murakami 풍환경평가기준
- 풍향별 초과확률 배풍도
4. 기타 테스트 유형
- 대규모 구조물의 풍하중 (다 채널 동시 압력 측정 시스템)
- 건물 주변의 풍속 (다 지점 풍속 측정)
- 눈이 내리는 것에 의한 눈과 눈의 축적 (건물의 눈 깊이 측정)
- 외장재의 바람 소리 등 (음압 측정)
- 건물 주변의 2 차원 풍속 시각화
5. KDS 41 12 00 : 2022 건축물 설계하중
풍하중 관련(2022년 10월 11일 개정) -
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국가건설기준센터(KCSC) 자료보기
<풍하중 및 풍동실험 관련 국토교통부 고시 상세내용>
0305.1 일반사항
0305.1.1 적용범위
(1) 이 절은 강풍에 의한 건축구조물의 탄성적 거동을 전제로 한 최소풍하중을 산정하는 경우에 적용한다.
(2) 주골조설계용 풍하중은 건축물의 주골조를 설계하는 경우에 적용하고, 외장재설계용 풍하중은 외장재와 이를 지지하는 부골조(이하 외장재 등이라 한다)의 설계에 적용한다.
0305.1.2 기본방침
(1) 풍하중은 주골조설계용 수평풍하중·지붕풍하중과 외장재설계용 풍하중으로 구분한다. 풍하중은 각각의 설계풍압에 유효수압면적을 곱하여 산정한다.
(2) 주골조설계용 수평풍하중은 풍방향풍하중, 풍직각방향풍하중, 비틀림풍하중으로 구분하여 산정한다.
(3) 풍하중은 0305.5.1(설계풍속)에 근거하여 산정한다.
(4) 통상적인 건축물에서는 지붕의 평균높이를 기준높이로 하며, 그 기준높이에서의 속도압을 기준으로 풍하중을 산정한다.
(5) 풍하중을 산정할 때에는 각 건물표면의 양면에 작용하는 풍압의 대수합을 고려해야한다.
(6) 주골조설계용 설계풍압은 0305.5(설계속도압), 0305.6(가스트영향계수), 0305.7(주골조설계용 풍압계수, 풍력계수)를 곱하여 산정한다. 다만, 부분개방형건축물 및 지붕풍하중을 산정할 때에는 0305.7.2(내압)의 영향도 고려한다.
(7) 외장재설계용 설계풍압은 0305.5(설계속도압)에 0305.8(외장재설계용 풍압계수)를 곱하여 산정한다.
(8) 0305.1.3(특별풍하중)에 해당하는 경우에는 0305.15(풍동실험)에 따라 풍하중을 산정하여야 한다. 단, 평면형상이 사각형이고 높이방향으로 일정한 건축물로서 0305.9.1 및 0305.10.1의 적용범위를 만족하는 경우에는 0305.15(풍동실험)에 따르지 않고 0305.9.2 및 0305.10.2의 산정식에 따라 각각 풍직각방향풍하중과 비틀림풍하중을 산정할 수 있다.
(9) 거주성을 검토하기 위하여 필요한 응답가속도는 0305.13.3(풍방향변위?응답가속도의 산정)에 따라 산정할 수 있다. 이때 필요한 풍속은 0305.16(재현기간1년풍속)에 따른다.
(10) 작은 규모의 건축물인 경우에는 0305.14(간편법)에 따라 풍하중을 산정할 수 있다.
0305.1.3 특별풍하중
다음의 각 조건에 해당하는 경우에는 바람으로 인하여 건축구조물에 발생하는 특수한 영향들을 고려하기 위해 0305.15(풍동실험)에 따라 특별풍하중을 산정하여야 한다.
(1) 풍진동의 영향을 고려해야 할 건축물형상비가 크고 유연한 건축물 가운데 다음의 ①, ② 조건에 해당하는 경우에는 0305.15(풍동실험)에 따라 풍방향진동 외에 풍직각방향진동 및 비틀림진동에 따른 동적 영향을 고려한 풍하중을 산정하여야 한다. 단, 평면형상이 사각형이고 높이방향으로 일정한 건축물로서 0305.9.1, 0305.10.1의 적용범위를 만족하는 경우에는 0305.15(풍동실험)에 따르지 않고 각각 0305.9.2, 0305.10.2의 산정식에 따라 풍직각방향풍하중과 비틀림풍하중을
산정할 수 있다.
① 원형평면인 건축물
 (0305.1.1)
여기서, ：높이 2/3에서의 건축물의 외경(m)
② 원형평면이 아닌 건축물
 또는  (0305.1.2)
여기서,  ：건축물의 기준높이(m), (0305.1.2(5))에 따른다)
 ：건축물의 대표폭(m)
 ：건축물의 깊이(m)
 ：건축물의 기준층 바닥면적(㎡)
(2) 특수한 지붕골조장경간의 현수, 사장, 공기막 지붕 등 경량이며 강성이 낮아 공기력불안정진동 거동을 하는 지붕골조의 경우에는 0305.15 (풍동실험)에 따라 풍하중을 산정하여야 한다.
(3) 골바람효과가 발생하는 건설지점국지적인 지형 및 지물의 영향 또는 풍상측의 장애물로 인하여 골바람효과가 발생하는 곳에 건축물이 위치하는 경우에는 그 효과를 확인하여야 한다.
(4) 인접효과가 우려되는 건축물신축건축물이 집단으로 건설될 경우 풍상측 장애물의 와류방출영역에 건축물이 위치할 때에는 진동으로 인해 증가하는 풍하중의 효과를 검토하여야 하고, 또한 풍상측 장애물의 후류버펫팅이 발생하는 곳에 건축물이 위치할 때에는 국부적으로 증가하는 풍하중의 효과를 검토하여야 한다.
(5) 비정형적 형상의 건축물이 절의 적용이 적합하지 않은 비정형적 형상을 가진 건축물의 경우에는 0305.15(풍동실험)에 따라 풍하중을 평가하여야 한다.
0305.15 풍동실험
0305.15.1 적용범위
(1) 이 절은 건축구조물이 0305.1.3(특별풍하중)의 조건을 가질 때 적용한다.
(2) 이 풍동실험법은 0305.2(주골조설계용 수평풍하중), 0305.3(주골조설계용 지붕풍하중), 0305.4(외장재설계용 풍하중), 0305.11(건축물 부속물 및 기타 구조물의 풍하중) 및 0305.14(간편법에 따른 풍하중)을 대신하여 건축구조물에 대한 풍압, 풍하중 및 풍응답을 평가할 때 사용한다.
0305.15.2 실험조건
풍동실험은 다음 조건을 만족하여야 한다.
(1) 풍동 내의 평균풍속의 고도분포, 난류강도분포 및 변동풍속의 특성은 건축 현지의 자연대기경계층 조건에 적합하도록 재현하여야 한다.
(2) 대상건축물을 포함하여 주변의 건축물 및 지형조건을 건축 현지조건에 적합하도록 재현하여야 한다.
(3) 풍동 내 대상건축물 및 주변 모형에 의한 단면폐쇄율은 풍동의 실험단면에 대하여 8% 미만이 되도록 하여야 한다.
(4) 풍동 내의 압력 분포는 일정하도록 하여야 한다.
(5) 레이놀즈수에 의한 영향은 최소화하여 실험하여야 한다.
(6) 풍동 측정기기의 응답특성은 요구하는 조건을 충족하여야 한다.
0305.15.3 동적응답
건축구조물의 동적응답을 결정하기 위한 실험을 실시할 경우에는 0305.15.2(실험조건)을 만족해야 하고, 구조모델과 관련 해석을 수행할 경우에는 질량분포, 강성, 감쇠를 고려해야 한다.
0305.15.4 풍동실험에 따른 풍하중의 제한
(1) 풍동실험결과로부터 평가한 주골조설계용 수평풍하중은 축과 축 방향의 전체 주하중이 0305.2의 절차에 따라 산정한 값의 80% 이하가 되지 않도록 하여야 한다. 여기서 전체 주하중이란 유연건축물인 경우에는 전도모멘트, 기타 건축물은 밑면전단력이다.
(2) 풍동실험결과로부터 평가한 외장재설계용 풍압은 0305.4의 절차에 따라 벽의 경우에는 ④영역, 지붕의 경우에는 ①영역에서 산정한 풍압의 80% 이하가 되지 않도록 하여야한다.
(3)풍동실험을 위해 재현한 상세 주변 모형의 범위 안에 대상건축물에 특별한 영향을 미칠 건축물이나 장애물이 없는 경우에는 위 (1), (2)에서 규정한 80%의 제한값을 적용하지 않고 풍동실험에서 얻어진 풍하중과 풍압을 사용할 수 있다.
0305.16 재현기간1년풍속
재현기간1년풍속  는 다음 식에 따라 산정한다.
 (m/s) (0305.16.1)
여기서,  ：기본풍속(m/s) (0305.5.2에 따른다)
 ：풍속고도분포계수로 지붕면 평균높이  에서의 값(0305.5.3에 따른다)
 ：지형계수(0305.5.4에 따른다)
단, 건설지점 부근의 유효한 관측자료가 있는 경우에는 그 값에 따라 설정할 수 있다.
풍동실험 지표면 조도구분 관련 내용 보기 <--- 클릭하시면 PDF화일이 열립니다.
0305.5.3 풍속고도분포계수
(1)건설지점의 지표면조도구분은 주변지역의 지표면 상태에 따라 <표 0305.5.2>에 따라 정한다.
<표 0305.5.2> 지표면조도구분
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지표면 조도구분
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주변지역의 지표면 상태
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A
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대도시 중심부에서 고층건축물(10층 이상)이 밀집해 있는 지역
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B
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수목·높이 3.5m 정도의 주택과 같은 건축물이 밀집해 있는 지역
중층건물(4~9층)이 산재해 있는 지역
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C
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높이 1.5~10m 정도의 장애물이 산재해 있는 지역
수목·저층건축물이 산재해 있는 지역
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D
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장애물이 거의 없고, 주변 장애물의 평균높이가 1.5m 이하인 지역
해안, 초원, 비행장
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(2) 평탄한 지역에 대한 풍속고도분포계수는 위 (1)에서 규정한 건설지점의 지표면조도구분에 따라 <표 0305.5.3> 및 <표 0305.5.4>에 따라 정한다.
<표 0305.5.3> 평탄한 지역에 대한 풍속고도분포계수
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지표면으로부터의 높이
 (m)
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지표면 조도구분
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A
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B
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C
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D
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0.58
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0.81
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1.0
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1.13
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0.22
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0.45
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0.71
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0.98
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주)  : 지표면에서의 높이(m)
 ：대기경계층시작높이(m)
 ：기준경도풍높이(m)
 ：풍속고도분포지수
 
 
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