[구조 시스템 공학]강풍으로 인한 시설물 피해 및 대책
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- 목차
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1. 개요
2. 풍하중에 의한 피해
2.1 풍속과 풍하중
2.2 풍하중에 의한 피해 메커니즘
2.3 피해 형태
3. 비산물에 의한 피해
4. 기타 강풍에 의한 피해
5. 대책
5.1 설계시 대책
5.2 시설물 유지 관리
5.3 시설물 주변 관리
6. 맺는말
- 본문내용
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3. 비산물에 의한 피해
2절에서 언급한 강풍에 의한 직접 피해에 동반되는 피해는 비산물 피해이다. 풍하중 증가로 그림 6에서와 같이 시설물의 외벽에 손상이 발생하면 파괴되거나 이탈된 외장재는 강풍을 따라 비산하게 된다. 비산물은 다른 시설물에 충격을 가하여 또 다른 시설물 피해를 야기하거나 인명 피해를 수반하기도하며, 많은 양의 쓰레기로 피해복구의 장애물로 나타나기도 한다. 참고로 약 5g 정도의 물체가 태풍의 일반 풍속인 2 0 m / s정도로 비산하는 경우 6mm 정도 두께의 유리가 파손되며, 단면 1 0 c m× 10cm, 길이 1.5m 인 목재가 풍속 3 0 m / s로 비산하는 경우 두께 10cm 정도의 벽돌벽을 파괴할 수 있음이 실험에 의해 증명된 바 있다. 파손된 외장재 또는 공장 등의 야적물 등의 강풍에 의한 비산은 풍속, 비산물의 형상 및 무게에 의해 결정된다. 정지마찰력은 대부분의 경우 비산물이 바람 속을 이동하는 경우의 공기 저항보다 크므로 일단 정지 상태에서 비산된 물체는 비산이 시작될 상태의 풍속보다 낮은 풍속에서 이동하게 된다. 그림 7은 비산물에 의한 피해를 보여준다.
4. 기타 강풍에 의한 피해
2절과 3절에서 언급한 이외에도 강풍에 의한 피해로는 송전선 등의 파괴를 들 수 있다. 통상 송전선은 바람에 의한 공진 현상을 피할 수 있도록 설계되나 동절기 등에 발생하는 송전선의 결빙 현상으로 전선 단면이 비대칭을 갖게 되어 송전선의 고유 진동수 보다 높은 주파수 영역에서 자기 기진 현상에 의한 대진폭의 진동이 발생하여 파괴되는 경우가 있다. 이 같은 현상은 경간이 긴 장대 교량에서도 가끔 발생하기도 한다.
5. 대책
위에서 언급한 태풍 및 강풍에 의한 시설물 피해의 경감을 위해서는 개별 시설물의 특성별로 대책을 논할 필요가 있으나, 시설물의 종류와 피해 양상이 다양하여 세분하여 논하기는 매우 어렵다. 이에 일반적인 건물 및 시설물의 경우에 대하여 건물자체와 주변에 대한 대비책을 다루었다. 아래의 내용은‘자연재해 위험관리(한국화재보험협회, 2 0 0 6 )’의 내용을 간추린 것으로, 먼저 사업장에 많이 설치된 경량철골조 패널 구조의 단독형 건물에서 태풍과 같은 강풍으로 인한 주요 피해 특징은 다음과 같다.
•지붕은 바람막이 판과 처마 쪽에서, 외벽은 모퉁이에서 주로 피해가 발생한다.
•강풍에 의해 셔터의 슬래트가 내측으로 휘어서 가이드 레일로부터 탈륜되고, 강풍이 들이 닥쳐 파손이 생긴다.
•셔터 이외의 개구부로서는 창이 있다. 이것은 창의 새시 테두리의 강도에 좌우되기 때문에 충분한 강도를 가져야한다.
•철근 콘크리트 구조의 공장 건물에서도 하나의 개구부가 비산물 등으로 파괴된 후 2차 피해로 인하여 실내 설비와 제품에 치명적인 피해를 준다.
5.1 설계시 대책
건물이나 시설물 설계시 반드시 해당 풍하중 설계기준을 만족시키는 것이 필수적이다. 단 기준이 명시되어 있지 않은 경우에는 풍동실험 등을 통하여 반드시 설계풍하중을 검증하여야 한다.
전체적인 풍하중 이외에 일반적으로 날카로운 각 부근에서 분리되어 나오는 흐름이 강한 부압(負壓)을 발생시키는 원인이 되는 경우가 많기 때문에, 그런 부분을 둥글게 하는 등의 대응이 효과적인 경우도 있다. 또한 박공구조의 지붕은 편평한 지붕보다 바람의 피해에 손상되기 쉬우므로 가능한 한 지양하되, 불가피한 경우 보강을 수행한다. 또한 인접 시설물이 있는 경우, 시설물을 배치함에 있어 풍향에 대해 마주보는 면적이 작으면 그 방향으로의 풍하중은 그 합계로서 크게 되지 않음을 고려할 때, 설계 단계에서 지역 특유의 풍향을 고려한다. 또한, 여러 건물이 있을 때는 배치에 의해 의
외의 강풍이 발생하는 일이 있기 때문에, 인접 건물과의 배치 관계를 조정하고 주위에서 강풍을 발생시키지 않도록 한다.
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