건축물 내풍설계
건축물 내풍설계
  • 경남도민신문
  • 승인 2012.08.30 17:31
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유석형/경남과학기술대학교 건축공학과 교수

태풍 볼라벤의 영향은 엄청났다. 경남전역을 강타하면서 극심한 피해가 발생했다. 이와 같이 극심한 태풍이 불어 올 때 과연 우리의 건축물은 얼마나 안전한가? 통영의 경우 건축물설계 시 고려하는 설계풍속은 35m/s로 정하고 있으며, 금번 볼라벤의 순간최대 풍속은 33.8m/s로 측정되었다. 거의 설계 수위에 임박한 수준이다.

건축물 설계 시 고려하는 설계 풍속은 재현기간 100년에 해당하는 풍속이다. 설계풍속은 기상관측소가 위치한 주변 환경의 영향을 고려하여 산정되었고, 지역별로 안전성을 확보하기 위하여 확률통계 처리하여 얻은 값보다 풍속을 2m/s-5m/s 정도 상향하여 산정하였다. 최근 들어 지구온난화 등에 의한 이상기후의 영향으로 우리나라를 내습하는 태풍의 빈도와 크기가 증가하고 있다. 따라서 점차 증가하는 태풍의 규모와 빈도를 고려하여 설계풍속을 상향 조정할 필요가 있으나 이미 안전성확보 차원에서 상향조정한 2m/s - 5m/s 범위 이내에서 충분히 만족하는 것으로 검토되었다.
내풍설계기준에 따른 건축물들은 얼만큼의 안전율을 확보하는가? 건축구조설계 시 가장 중요한 안전성의 확보를 위한 최소조건은 외부하중에 대하여 저항능력을 크게 하는 것이다. 여기에 안전율을 높이기 위해 외부하중을 좀 더 크게 고려하기 위하여 1보다 큰 하중계수를 곱하도록 하고 저항능력은 좀 더 작게 고려하기 위하여 1보다 작은 강도감소계수를 곱하도록 하고 있다. 즉 외력과 저항능력 양족에서 안전에 대한 고려를 하고 있는 것이다. 기준에선 바람의 경우 하중계수를 1.3배를 곱하도록 하고 있으며, 철근콘크리트 기둥의 경우 강도감소계수를 0.65를 곱하도록 하고 있어 전체적인 안전율은 2배가 된다. 즉 기본적인 수치만으로 보았을 때 철근콘크리트 기둥은 바람에 대하여 최소 2배의 안전율을 확보하고 있는 셈이다.
건축구조설계 시 고려하여야 할 점은 안전성의 확보뿐 아니라 사용성도 만족하여야 한다. 사용성이란 거주자가 오감을 통하여 직접적으로 느끼는 편리함에 관한 것으로서 과도한 처짐이나 미관상 보기 실은 균열 및 근래에는 진동에 의한 건물응답가속도의 크기 등이 사용성의 검토대상이다. 과거에는 고층건물의 사용성으로서 옥상층에서 최대 횡변위 크기가 주요검토대상이었다. 그러나 근래에는 진동시 건물의 가속도의 크기가 주요 검토대상이 되고 있다. 사람이 고층건물에서 실제 느끼는 것은 얼만큼 횡변위가 발생하였는가보다 얼만큼의 가속도로 흔들리고 있는가가 중요하기 때문이다. 가속도에 따라 인체가 느끼는 반응은 중력가속도의 30%를 기준으로 이를 초과 시 사람은 불쾌감을 느끼게 된다. 따라서 최근의 고층건물은 태풍에 의한 진동 시 가속도가 이 크기를 넘지 않도록 하고 있다. 볼라벤 규모의 태풍에 대하여 우리나라 건축물은 아직 안전성과 사용성을 만족하지만 기후변화로 인한 태풍크기의 증대에 대비한 사전 조치는 필요하다.



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