풍하중 :: 정압과 부압

풍하중 관련 좋은 포스트가 있어서 퍼온다.

가설구조물 구조해석시 풍하중 재하 방법에 대한 좋은 자료가 될 수 있는 것 같다.

원문은 여기에서 확인할 수 있다.

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지난 포스트에서 풍하중을 코드에 입각해서 구하는 실질적인 내용을 다루었다면, 이번 포스트에서는 건물에 작용하는 풍하중의 양상에 대한 개괄적인 이야기를 하면서 풍하중 편을 마무리 지으려고 한다. 건물에 풍하중이 작용할 때는 정압과 부압이라는 두 가지 압력으로 작용한다.

 

(1) 정압 (Pressure)

풍하중에 의해 내부로 눌리는 힘을 받는 양상을 가리켜 정압이라고 한다.

 

정압을 받는 바람과 마주보는 면

위 그림과 같이 풍하중이 건물에 가해질 때 해당 면은 안쪽으로 눌리게 된다. 따라서 풍방향을 마주 보고 있는 면은 대게 정압이 걸리게 된다.

 

(2) 부압 (Suction)

반대로 풍하중에 의해 외부로 당기는 힘을 받는 양상을 가리켜 부압이라고 한다.

 

부압이 형성되는 조건

그러나 풍방향과 등져있는 곳에서는 정압이 아닌 부압이 걸리게 되는데, 건물 자체가 바람의 장애물 역할을 하면서 뒤편에서는 공기의 압력이 현저하게 낮아지게 된다. 결과적으로 아래 다이어그램과 같이 바람을 등지는 면은 내부로 눌리는 게 아니라 압력이 낮은 외부로 뽑혀 나가려고 하는 양상이 발생한다. 

 

부압을 받는 바람을 등지는 면

(3) 코너존

바람을 등지는 면과 마찬가지로 나머지 두 변 또한 상대적으로 외부의 기압이 낮아지면서 부압이 발생한다. 특히 건물의 코너는 건물의 모든 면 중에서 압력이 제일 센 곳이다. 이유는 풍방향을 마주 보고 있는 면에서 정압이 걸리다가 바람이 건물의 모서리를 지나가면서 기류가 방해를 받게 되면서 순간적인 저기압이 발생하기 때문이다. 풍방향과 마주보는면, 등져있는 면, 그리고 건물의 측면에 걸리는 정압과 부압을 다이어그램으로 그려보면 아래와 같다. 

 

가장 큰 부압이 걸리는 코너존

때문에 파사드 설계를 할 때 코너의 파사드 구조는 일반부보다 더 튼튼하게 설계하는 것이 일반적이다.