한반도의 지형의 특성상 국토의 70% 이상이 산지로 이루어져 있고, 동고서저형의 지형으로 다양하고 복잡한 지형을 갖는 것이 특징이다. 이러한 지형적 조건에서 다양한 산지와 산맥이 분포되면서 소규모에서 대규모의 계곡이 형성되어 기복이 심하고 불규칙적인 형태의 특징을 나타낸다. 최근 중소규모의 도시들이 인구과밀 및 급격한 도시개발로 인해 도시 주변의 산지나 경사지, 강 주변 산의 능선이나, 산의 골부분에 대규모 및 소규모로 건축물들이 건설되고 있는 추세이다. 바람은 지형의 차폐효과로 인해 풍속이 감소되는 경향도 나타나지만 골과 골 사이에 부는 바람, 즉 골바람 효과로 인해 풍속이 증가되는 경향이 나타나기도 한다. 건축구조기준(KBC-2009)에서 골바람효과는 ...
한반도의 지형의 특성상 국토의 70% 이상이 산지로 이루어져 있고, 동고서저형의 지형으로 다양하고 복잡한 지형을 갖는 것이 특징이다. 이러한 지형적 조건에서 다양한 산지와 산맥이 분포되면서 소규모에서 대규모의 계곡이 형성되어 기복이 심하고 불규칙적인 형태의 특징을 나타낸다. 최근 중소규모의 도시들이 인구과밀 및 급격한 도시개발로 인해 도시 주변의 산지나 경사지, 강 주변 산의 능선이나, 산의 골부분에 대규모 및 소규모로 건축물들이 건설되고 있는 추세이다. 바람은 지형의 차폐효과로 인해 풍속이 감소되는 경향도 나타나지만 골과 골 사이에 부는 바람, 즉 골바람 효과로 인해 풍속이 증가되는 경향이 나타나기도 한다. 건축구조기준(KBC-2009)에서 골바람효과는 산과 산 사이의 골짜기를 따라 평행하게 바람이 불어가면서 유선이 수평방향으로 수렴하여 풍속이 급격하게 증가하는 현상으로 정의하고 이를 특별풍하중으로 간주한다. 특별풍하중이란 바람의 직접적 또는 간접적 작용을 받는 건축물 및 공작물에서 발생하는 현상이 매우 복잡하여 풍하중을 평가하는 방법이 확립되어 있지 않아 풍동실험을 통하여 명확하게 풍하중을 평가하여 설계에 반영하도록 제시하고 있지만 실정은 그렇지 못하다. 따라서 본 연구에서는 산과 산 사이에서 발생되는 골바람효과의 특성을 정량적으로 파악하기 위해 우리나라의 2차원(산맥), 3차원(동산) 산지 지형을 조사하였다. 이 중 대표적인 산 지형의 모델을 선정하였고 3차원은 대표적인 경사도 0.4, 0.5, 0.6, 0.8로 하였고, 2차원은 0.3, 0.4, 0.5, 0.6으로 하였다. 또한 3차원 산지형의 이격거리는 H/10, H/4, H/2, H, 2H, 4H로 선정하였고, 2차원 산지형의 이격거리는 H/5, H/2, H, 2H, 3H, 4H, 5H로 선정하였다. 또한 각 차원별로 수평측정지점, 수직측정지점을 구분하여 풍동실험을 실시하였다. 여기에서 얻어진 결과를 바탕으로 평균풍속, 난류강도, 풍속의 증속률를 분석하여 2차원, 3차원 산지형의 골바람효과로 인한 풍속 특징을 분석하였다. 3차원(동산) 산지 지형에서는 모든 경사도에서 이격거리 H/10일 때 최대 증속률 1.45가 나타났고, 4H에서 가장 낮은 증속률이 나타났다. 또한 모든 이격거리에서 경사도가 커질수록 증속률이 크게 나타났고, 증속률은 이격거리에 반비례하고 경사도에 비례하는 경향이 나타났다. 2차원(산맥) 산지 지형에서는 산지 정상부가 시작되는 수평지점에서 최대 증속률이 발생하였다. 경사도가 커질수록 증속률이 증가하지만 산지 폭 방향 경사도가 0.6일 때는 증속률이 미소하게 감소하는 것으로 나타났다. 산지 사이에서 골바람효과의 영향으로 나타나는 최대 증속률은 산지 폭 방향 경사도가 0.5이고 이격거리가 H/2일 때 1.143으로 나타났다. 산지 정상부가 시작되는 지점에서부터 후방으로 산 높이의 2배 만큼을 골바람효과의 후방적용범위로 지정할 수 있다. 산과 산 사이의 거리가 산지 높이에 5배가 되는 이격거리에서 풍속할증이 5% 이하로 나타났다. 경사도, 이격거리를 다양하게 변화시킨 풍동실험결과에 의하면 경사도가 커질수록 이격거리가 감소할수록 풍속할증계수가 증가하였다. 이를 근거로 각 차원별 골바람효과의 풍속할증계수를 경사도와 이격거리의 함수로 제안하였다. 그리고 경험식의 타당성을 위해 실험값과 경험식의 값을 비교 검토하였다.
한반도의 지형의 특성상 국토의 70% 이상이 산지로 이루어져 있고, 동고서저형의 지형으로 다양하고 복잡한 지형을 갖는 것이 특징이다. 이러한 지형적 조건에서 다양한 산지와 산맥이 분포되면서 소규모에서 대규모의 계곡이 형성되어 기복이 심하고 불규칙적인 형태의 특징을 나타낸다. 최근 중소규모의 도시들이 인구과밀 및 급격한 도시개발로 인해 도시 주변의 산지나 경사지, 강 주변 산의 능선이나, 산의 골부분에 대규모 및 소규모로 건축물들이 건설되고 있는 추세이다. 바람은 지형의 차폐효과로 인해 풍속이 감소되는 경향도 나타나지만 골과 골 사이에 부는 바람, 즉 골바람 효과로 인해 풍속이 증가되는 경향이 나타나기도 한다. 건축구조기준(KBC-2009)에서 골바람효과는 산과 산 사이의 골짜기를 따라 평행하게 바람이 불어가면서 유선이 수평방향으로 수렴하여 풍속이 급격하게 증가하는 현상으로 정의하고 이를 특별풍하중으로 간주한다. 특별풍하중이란 바람의 직접적 또는 간접적 작용을 받는 건축물 및 공작물에서 발생하는 현상이 매우 복잡하여 풍하중을 평가하는 방법이 확립되어 있지 않아 풍동실험을 통하여 명확하게 풍하중을 평가하여 설계에 반영하도록 제시하고 있지만 실정은 그렇지 못하다. 따라서 본 연구에서는 산과 산 사이에서 발생되는 골바람효과의 특성을 정량적으로 파악하기 위해 우리나라의 2차원(산맥), 3차원(동산) 산지 지형을 조사하였다. 이 중 대표적인 산 지형의 모델을 선정하였고 3차원은 대표적인 경사도 0.4, 0.5, 0.6, 0.8로 하였고, 2차원은 0.3, 0.4, 0.5, 0.6으로 하였다. 또한 3차원 산지형의 이격거리는 H/10, H/4, H/2, H, 2H, 4H로 선정하였고, 2차원 산지형의 이격거리는 H/5, H/2, H, 2H, 3H, 4H, 5H로 선정하였다. 또한 각 차원별로 수평측정지점, 수직측정지점을 구분하여 풍동실험을 실시하였다. 여기에서 얻어진 결과를 바탕으로 평균풍속, 난류강도, 풍속의 증속률를 분석하여 2차원, 3차원 산지형의 골바람효과로 인한 풍속 특징을 분석하였다. 3차원(동산) 산지 지형에서는 모든 경사도에서 이격거리 H/10일 때 최대 증속률 1.45가 나타났고, 4H에서 가장 낮은 증속률이 나타났다. 또한 모든 이격거리에서 경사도가 커질수록 증속률이 크게 나타났고, 증속률은 이격거리에 반비례하고 경사도에 비례하는 경향이 나타났다. 2차원(산맥) 산지 지형에서는 산지 정상부가 시작되는 수평지점에서 최대 증속률이 발생하였다. 경사도가 커질수록 증속률이 증가하지만 산지 폭 방향 경사도가 0.6일 때는 증속률이 미소하게 감소하는 것으로 나타났다. 산지 사이에서 골바람효과의 영향으로 나타나는 최대 증속률은 산지 폭 방향 경사도가 0.5이고 이격거리가 H/2일 때 1.143으로 나타났다. 산지 정상부가 시작되는 지점에서부터 후방으로 산 높이의 2배 만큼을 골바람효과의 후방적용범위로 지정할 수 있다. 산과 산 사이의 거리가 산지 높이에 5배가 되는 이격거리에서 풍속할증이 5% 이하로 나타났다. 경사도, 이격거리를 다양하게 변화시킨 풍동실험결과에 의하면 경사도가 커질수록 이격거리가 감소할수록 풍속할증계수가 증가하였다. 이를 근거로 각 차원별 골바람효과의 풍속할증계수를 경사도와 이격거리의 함수로 제안하였다. 그리고 경험식의 타당성을 위해 실험값과 경험식의 값을 비교 검토하였다.
Characteristically, the Korean Peninsula consists of mountains for over 70% of its territory with an east-high and west-low diverse and complex topography. In such topography, a distribution of diverse mountain areas and ranges forms large and small valleys with a harsh, and irregular terrain in con...
Characteristically, the Korean Peninsula consists of mountains for over 70% of its territory with an east-high and west-low diverse and complex topography. In such topography, a distribution of diverse mountain areas and ranges forms large and small valleys with a harsh, and irregular terrain in configuration. Recently in mid-and small-sized cities, due to overpopulation and rapid urban development, we have building large and small buildings on suburban mountain areas or slopes, ridges around a river or mountains and valleys. Here, wind speed can be reduced by sheltering effect of a terrain while it can be increased by topographic funnel effect from the wind blowing between valleys. Korean Building Code 2009(KBC-2009) defines topographic funnel effect as the phenomenon of increasing wind speed rapidly when the wind blows in parallel along the valley between mountains and converges streamline flow in horizontal direction, considering it wind loads reflecting special consideration. Wind loads for reflecting special consideration involves so intricate phenomenon occurring from a building or structure which receives the wind’s direct or indirect function that the way to assess the wind load has not been established. Though it is officially proposed to assess the wind load clearly through wind tunnel test to reflect it on the design, the real situation is something different from this. Accordingly, the present study investigated the 2-dimension (mountain range) and 3-dimension (hill) intermountain areas of our country to quantitatively grasp the characteristics of the topographic funnel effect occurring between mountains. After selecting models for representing mountain range and mountains, 3-dimension was representatively put at the slopes of 0.4, 0.5, 0.6 and 0.8, while was 2-dimension at 0.3, 0.4, 0.5 and 0.6. Besides, distance length for 3-dimension hilly district was selected at H/10, H/4, H/2, H, 2H and 4H, while 2-dimension was put at H/5, H/2, H, 2H, 3H, 4H and 5H. Besides, wind tunnel test was conducted for each dimension by dividing them into horizontal and perpendicular points of measurement. Based on the results obtained from these, mean wind speed, turbulence intensity and wind speed-up were analyzed to evaluate the wind speed characteristics caused by the topographic funnel effect of 2-dimension and 3-dimension mountains. For 3-dimension mountains (hilly district), the maximum wind speed-up of 1.45 appeared for all slopes at a distance length of H/10, while the lowest speed-up at 4H. For all distance lengths, as slope became larger, wind speed-up also appeared larger while wind speed-up tended to be in an inverse proportion to distance length and in direct proportion to slope. For 2-dimension (mountain range) mountains, the maximum wind speed-up appeared at the horizontal point where the top part of the mountains starts. Though the larger slope, the larger wind speed-up, it appeared that when the slope of the mountains in width direction was 0.6, wind speed-up decreased insignificantly. The maximum wind speed-up caused by topographic funnel effect between mountains turned out to be 1.143 when the slope of the mountains in width direction was 0.5 and distance length was H/2. Two times of the height of the mountain backwards from the point of starting the top part of mountains can be designated as the backward extent for the application of topographic funnel effect. Wind speed-up appeared below 5% at distance length where distance between mountains amounts to 5 times of the mountain height. The result of wind tunnel test by varying slope and distance length showed that wind speed-up coefficient increased as the slope became larger and distance length decreased. Based on this, the present study proposed the wind speed-up coefficient of topographic funnel effect by dimension as the function of slope and distance length. For validity of the proposed equation, experimental values were compared to review with the values of the proposed equation.
Characteristically, the Korean Peninsula consists of mountains for over 70% of its territory with an east-high and west-low diverse and complex topography. In such topography, a distribution of diverse mountain areas and ranges forms large and small valleys with a harsh, and irregular terrain in configuration. Recently in mid-and small-sized cities, due to overpopulation and rapid urban development, we have building large and small buildings on suburban mountain areas or slopes, ridges around a river or mountains and valleys. Here, wind speed can be reduced by sheltering effect of a terrain while it can be increased by topographic funnel effect from the wind blowing between valleys. Korean Building Code 2009(KBC-2009) defines topographic funnel effect as the phenomenon of increasing wind speed rapidly when the wind blows in parallel along the valley between mountains and converges streamline flow in horizontal direction, considering it wind loads reflecting special consideration. Wind loads for reflecting special consideration involves so intricate phenomenon occurring from a building or structure which receives the wind’s direct or indirect function that the way to assess the wind load has not been established. Though it is officially proposed to assess the wind load clearly through wind tunnel test to reflect it on the design, the real situation is something different from this. Accordingly, the present study investigated the 2-dimension (mountain range) and 3-dimension (hill) intermountain areas of our country to quantitatively grasp the characteristics of the topographic funnel effect occurring between mountains. After selecting models for representing mountain range and mountains, 3-dimension was representatively put at the slopes of 0.4, 0.5, 0.6 and 0.8, while was 2-dimension at 0.3, 0.4, 0.5 and 0.6. Besides, distance length for 3-dimension hilly district was selected at H/10, H/4, H/2, H, 2H and 4H, while 2-dimension was put at H/5, H/2, H, 2H, 3H, 4H and 5H. Besides, wind tunnel test was conducted for each dimension by dividing them into horizontal and perpendicular points of measurement. Based on the results obtained from these, mean wind speed, turbulence intensity and wind speed-up were analyzed to evaluate the wind speed characteristics caused by the topographic funnel effect of 2-dimension and 3-dimension mountains. For 3-dimension mountains (hilly district), the maximum wind speed-up of 1.45 appeared for all slopes at a distance length of H/10, while the lowest speed-up at 4H. For all distance lengths, as slope became larger, wind speed-up also appeared larger while wind speed-up tended to be in an inverse proportion to distance length and in direct proportion to slope. For 2-dimension (mountain range) mountains, the maximum wind speed-up appeared at the horizontal point where the top part of the mountains starts. Though the larger slope, the larger wind speed-up, it appeared that when the slope of the mountains in width direction was 0.6, wind speed-up decreased insignificantly. The maximum wind speed-up caused by topographic funnel effect between mountains turned out to be 1.143 when the slope of the mountains in width direction was 0.5 and distance length was H/2. Two times of the height of the mountain backwards from the point of starting the top part of mountains can be designated as the backward extent for the application of topographic funnel effect. Wind speed-up appeared below 5% at distance length where distance between mountains amounts to 5 times of the mountain height. The result of wind tunnel test by varying slope and distance length showed that wind speed-up coefficient increased as the slope became larger and distance length decreased. Based on this, the present study proposed the wind speed-up coefficient of topographic funnel effect by dimension as the function of slope and distance length. For validity of the proposed equation, experimental values were compared to review with the values of the proposed equation.
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