풍진동

풍진동이란

풍진동은 바람의 난류 변동과 와류에 의해 구조물이 동적으로 흔들리는 현상이다.

평균풍하중만으로는 설명되지 않는 동적 응답을 따로 고려해야 한다.

고층·세장 건축물에서는 흔들림이 거주성능과 구조 안전을 좌우한다.

난동이 구조물을 흔드는 과정

바람은 평균 속도뿐 아니라 크기와 방향이 계속 변하는 난류 성분을 가진다.

이 변동풍이 고유진동수와 만나면 동적 응답이 생긴다.

풍방향 진동은 버페팅과 가스트 효과가, 풍직각 진동은 와류방출이 주원인이다.

고유진동수가 낮을수록 난동에 의한 공진 효과가 커진다.

와류방출 주파수 계산

와류 방출 주파수는 스트라할수, 풍속, 폭으로 구한다.

기준 풍속 15m/s, 폭 30m, 스트라할수 0.12를 대입한다.

그러면 주파수는 0.06Hz가 된다.

풍속이 두 배가 되면 주파수도 두 배가 되므로 공진 풍속 범위를 확인해야 한다.

와류방출과 가스트 응답 구분

정답은 0.12Hz다. 풍속이 두 배면 와류 방출 주파수도 두 배가 된다.

헷갈리기 쉬운 두 현상을 비교한다. 와류방출은 주기적이고 가스트 응답은 불규칙하다.

와류방출은 풍직각 방향 공진을, 가스트 응답은 풍방향 응답을 만든다.

두 현상을 같은 현상으로 쓰는 것이 자주 나오는 실수다.

대책과 정리

대책은 형상 개선, 강성 증대, 감쇠 부가로 나뉜다.

모서리를 절단하거나 곡률을 주면 전단층 재부착이 촉진되어 와류가 약해진다.

감쇠장치는 감쇠비를 높여 진동 에너지를 소산시킨다.

풍진동은 사용성으로 판단하고, 설계 초기에 형상을 검토하는 것이 핵심이다.