고층건물에서의 바람영향(1) (출처 : 역학및하중시스템)

고층건물에서의 바람영향(1) (출처 : 역학및하중시스템)

 

1. 고층건물의 구조설계시 풍하중에 의해 발생할 수 있는 진동현상

1) 건축구조물에서 고려하는 바람에 의한 하중

고층건축물의 바람영향

바람은 구조물에 3축방향으로 모두 영향을 준다.(항공기) 그러나, 건축물의 경우에는 바람이 부는 방향과 그 직각방향의 힘이 지배적이므로 주로 2축 방향의 힘을 고려하게 된다.

 

2) 풍하중에 의해 발생될 수 있는 진동현상

(1) 풍하중 진동 

낮은 풍속(22.3~26.8m/s)에서는 건물 측면에 동시에 와류가 발생하기 때문에 건물이 횡방향으로 진동할 우려가 없다. 따라서 낮은 풍속에서는 풍방향 진동의 영향을 받는다.

(2) 풍직각방향 진동

높은 풍속에서 와류는 처음에 한쪽면에서 발생하고 교대로 다른 쪽 면에서 발생한다. 이런 현상이 일어날 때 구조물은 풍방향쪽 아니라 풍직각방향으로 진동의 영향을 받게된다. 이러한 현상을 Vortex Sheadding 또는 Karman Vortex street이라 한다.


(3) 비틀림방향 진동(수직축)

 

비틀림방향 진동

 

비틀림방향 진동

종횡비가 증가하는 경우, 상층에서는 평균풍속이 크고 난류의 강도가 적은 기류가 건물에 부딪히고, 하중에서는 평균풍속이 적고 난류가 큰 기류가 부딪혀서 기류의 3차원성이 증가하게 된다.

즉, 고층건물의 경우 종횡비(높이/유효폭)가 클수록 후류의 와발생에 의해 변동풍속이 커지기 때문에 비틀림 성분이 중가하게 된다. 이러한 경우 비틀림 방향 진동이 지배적이게 된다.


출처 : 역학및하중시스템