풍하중산정기준개정안 ( 외장재설계용풍하중기준 KBC-2014) 시티월이엔지구조팀팀장금오공과대학교내풍공학박사과정 시티월이엔지대표이사 / 공학박사신흥대학교건축과겸임교수 ( 사) 대한풍공학회대의원 / 섭외이사 1. 들어가는글 대한건축학회 건설교통부고시건축구조설계기준 2005 개정후근래에개정된대한건축학회 국토해양부고시건축구조설계기준 KBC-2009 는현실에좀더근접하며, 바람에피해를줄이기위해많은부분이신설/ 변경되었다. 하지만최근건물의형태가다양해지고 BIM을통해건물에기하학적디자인이반영됨으로서 건축구조설계기준 KBC-2009 으로는외벽의설계풍압을예측하기어려운건물들이많아지고있다. 이에대한건축학회( 풍공학회회장, 금오공과대학교하영철교수) 에서는좀더다양한건물의입면에대응할수있는풍하중기준을고시할예정이다.(2014 년예정) 따라서본고에서는대한건축학회 건축구조설계기준 KBC-2009 과새로개정될 KBC-2014 ( 안) 기준을비교하여신설/ 변경된부분을정리, 이를비교함으로써신기준에대한이해를돕고좀더합리적인외장재설계에발빠르게대처하고자한다. 2. 몸글 KBC-2014( 안) 새로개정될이번기준에서는다소변경될항목이있으며, 전체적으로새롭게 추가된항목이많아질예정이다. 기존에정형적인직사각형형태를벗어나는부분에대해서 는기준을적용키어려운현장이많았지만, 비정형건물에대해효율적으로대처할수있도 록다양한평면과입면에적용할수있는기준을제시하고있다. 또한신설된내용을반영 해새로운용어가추가되었음을알수있다. 특별풍하중( 풍동실험결과반영) 에대한조건이변경되었으며, 소규모건물에대한간편법 풍하중을제시, 초고층건물을반영한건물의중요도계수수정, 다양한건물의부재에대한 풍압력계수및외장재설계용피크외압계수를신설하였다.
또한외장재설계용피크외압계수중가장큰부압이발생하는 EDGE ZONE의정의가수정되어좀더합리적인설계를할수있게되었으며, 건물의모서리형태중 ROUND형태에대한 EDGE ZONE 구분을위해원형평명의건물에대한외장재설계용피크외압계수를신설하였다. 2.1 변경될 KBC 2014( 안) 풍하중기준 2.1.1 풍진동의영향을고려해야할건축물(0305.1.3) 건축구조설계기준 KBC-2009 에신설됐던특별풍하중이라는항목은바람으로인하여건축물및공작물에발생하는풍하중의현상이매우복잡하여식에의한풍하중평가가난해한경우를정리하여이를풍동실험을통하여풍하중을평가하도록 5가지의기준을제시하였으며추가연구를통해실제를고려하여내용을변경하였다. (1) 풍진동의영향을고려해야할건축물 1 장방형평면인건축물 : (H : 건물높이, B : 건물폭, D : 건물춤) 2 원형평면인건축물 : (A F : 건물밑면적) (2) 인접효과가우려되는건축물 신축건축물이집단으로건설될경우풍상측장애물의와류방출 1) 영역에건축물이위치할때에는진동으로인해증가하는풍하중의효과를검토하여야하고, 또한풍상측장애물의후류버펫팅 2) 이발생하는곳에건축물이위치할때에는국부적으로증가하는풍하중의효과를검토하여야한다. 2.1.2 중요도계수(0305.5.5) 중요도계수 ( ) 의경우, 2009년기준은 2005 년에비교해다소완화되었었다. 하지만 2014 에는최근초고층건물이많아짐으로서초고층건물에대한중요도를구체적으로명시할예 정이며, 2009년기준에 35 층이상 & 100M이상건물에대해중요도 1.1 적용하였지만, KBC 2014( 안) 에는 50 층이상 & 200M이상의건물에대해 1.1 을적용케함으로서다소완화되었다. < KBC 2009 > 중요도분류 특 1 2 3 중요도계수 1.00 0.95 0.90 주) 35 층이상, 100m 이상인건축물또는세장비가 5 이상인건축물의중요도계수 는 1.1 이상으로한다. < KBC 2014( 안) > 중요도분류 특특 특 1 2 3 중요도계수 1.1 1.00 0.95 0.90 주) 특특은 50층이상인건축물또는 200M 이상인건축물. 1) 와류방출 : 건물풍직각방향의규칙적인진동을유발하는유체입자의회전 2) 후류버펫팅 : 건물의후류에발생하는풍방향불규칙진동 시티월 ENG ( / tel.031-708-6134)
2.1.3 외장재설계용풍압계수(0305.8.1) KBC 2009 기준에는지붕면의평균높이가 20m 이상인건축물의외장재설계용피크외압계수 (GC pe ) 중건물외벽면의 EDGE ZONE은건축물최소폭의 0.1 배, 단 1.0m 보다작어서는안되고건물의외벽쪽모서리와지붕면의모서리까지를 EDGE ZONE 으로정하였다. 하지만 KBC 2014( 안) 에는동일한내용중지붕면의모서리를 EDGE ZONE 에서제외할예정이다. (1) KBC 2009 벽면 EDGE ZONE (2) KBC 2014( 안) 벽면 EDGE ZONE 2.2 신설될 KBC 2014( 안) 풍하중기준 KBC 2014( 안) 에서는건물의다양한입면을반영키위해각각의형태별지붕및벽면의피크외압계수를제시하고있다. 2.2.1 외장재설계용피크외압계수(0305.8) (1) 아치지붕의피크외압계수 (2) 돔지붕의피크외압계수 (3) 원형평면건축물의피크외압계수 (4) 독립편지붕의피크순압력계수 시티월 ENG ( / tel.031-708-6134)
(5) 독립경사지붕의피크순압력계수 2.2.2 건축물부속물및기타구조물의풍하중(0305.11) 이장은강풍에취약한밀폐형독립벽체, 독립간판, 옥상구조물, 옥상설치물과부착간판, 파라펫, 래티스탑상형구조물, 기타구조물( 개방형간판, 래티스구조물, 굴뚝, 탱크) 에대한풍하중및기타구조물의최소풍하중을산정할때적용한다. (1) 밀폐형독립벽체및밀폐형독립간판밀폐형독립벽체, 밀폐형독립간판및밀폐형교통표지판에대한풍방향풍하중산정. (2) 옥상구조물및옥상설치물지붕면평균높이 20m 이하인건물의옥상구조물및옥상설치물의수평/ 수직풍하중산정. (3) 부착간판간판의평면이벽면의평면에평행하게접촉되어있고, 간판이벽체의측단부와상단부의밖으로돌출하지않는건축물의벽체에부착된간판의풍방향풍하중은외장재용풍하중의산정절차를따른다. 이때피크내압계수 는 0 으로한다. (4) 파라펫평탄한지붕또는경사지붕을가진강체구조물및유연구조물주골조의파라펫에작용하는풍방향풍하중산정. (5) 래티스형탑상구조물래티스형탑상구조물의풍방향풍하중산정. (6) 설계용최소풍하중기타구조물( 개방형간판, 래티스구조물, 굴뚝, 탱크) 에대한설계용최소풍하중은 이상이어야한다. 3. 마치는글 풍하중은일정한크기와형태를가지고작용하는것이아니라시시각각변화하며불규칙하게작용하는자연환경적인외력이다. 이러한불규칙한자연현상을정확히정량적으로평가하여예상하는것은매우어려운일이다. 하지만건축물에설계시반영되는풍하중산정기준은해가지나면서여러차례변화하고있다. 이러한변화는건축물의작용하는예측불허의바람을좀더정확하게산정하여건축물설계에반영하고자하는바람이다. 이번에개정될 2014 년기준도이러한변화를반영함으로서좀더효율적인설계를할수있을것이다. 시티월 ENG ( / tel.031-708-6134)
더욱자세한실무적인내용은 KBC-2014 기준이실제로적용된이후의과제로남겨둔다. 참고문헌 1. 대한건축학회, 국토해양부고시건축구조기준 2009 2. 대한건축학회, 풍하중기준안( 안) 2014 시티월 ENG ( / tel.031-708-6134)