윈드컬럼

윈드컬럼이란

윈드컬럼은 외벽면에 세워져 풍압을 받는 수직 철골 부재다.

벽에 걸린 바람의 힘을 받아 위아래 기초와 지붕으로 나눠 보낸다.

주골조 기둥은 주로 중력을 받지만, 윈드컬럼은 횡하중 휨이 설계를 지배한다.

풍하중 전달 경로

벽에 걸린 바람은 먼저 외장 패널에 걸린다.

패널은 외벽 횡지지재에 힘을 넘기고, 횡지지재는 그 힘을 윈드컬럼에 전달한다.

윈드컬럼은 힘을 상하로 나눠 위쪽 지붕 구조와 아래쪽 기초로 보낸다.

이 경로가 끊기면 외장재가 파손되거나 기둥이 변형된다.

속도압과 풍압 계산

풍하중 계산 예시를 본다. 외벽 높이 4.0m 구간에 부재 간격 3.0m로 둔다고 가정한다.

속도압은 공기 밀도와 풍속의 제곱에 비례한다. 공기 밀도 1.225, 풍속 30m/s를 넣으면 약 0.55kPa다.

설계 풍압은 속도압에 풍력계수 1.2를 곱해 0.661kN/m²로 구한다.

여기에 부재 간격 3.0m를 곱하면 선하중은 1.98kN/m가 된다.

최대 휨모멘트

선하중을 단순보처럼 받는다고 보면 최대 휨모멘트는 wL²/8이다.

w는 1.98kN/m, L은 4.0m다. 이를 넣으면 최대 휨모멘트는 3.96kN·m다.

이 값은 2차 부재에서 흔히 보는 크기다. 계산 결과는 접합부 설계의 입력이 된다.

단, 이 예제는 정압만 봤다. 실제 설계는 부압과 정압을 모두 검토해야 한다.

일반 기둥과 비교

일반 기둥과 윈드컬럼을 비교한다. 헷갈리기 쉬운 부분이다.

일반 기둥은 축력이 지배 하중이지만, 윈드컬럼은 풍하중에 의한 휨이 지배한다.

그래서 휨과 축력을 함께 검토하고, 좌굴과 접합부 편심도 확인한다.

정리

지금까지 윈드컬럼을 정리한다.

윈드컬럼은 외벽 근처에서 풍하중을 받아 기초와 지붕으로 전달하는 기둥이다.

지배 하중은 풍하중에 의한 휨이다. 휨과 축력을 함께 검토한다.

좌굴과 접합부 편심을 확인한다. 개방형 구조물은 외압계수 합을 적용한다.