높은 건물을 왜 흔들리게 짓나요?

Question

요즘 거리를 나가면 높은 건물들이 눈에 많이 들어올 정도로 많이 있습니다. 그런데 높은 건물을 지을 때 일부로 흔들리게 한다고 하던데 그 이유는 무엇인가요?

Answer 1

안녕하세요. 김민규 과학전문가입니다.

높은 건물이 흔들리는 것은 자체 설계적인 부분과 외부 환경에 의한 2가지로 구분될 수 있습니다.

질문하신 것 처럼 바람과 건물이 부딪힐 때 발생되는 역압력을 고려하여 건물의 유연도를 결정하여 건축 설계를 하게 됩니다.

또한 태풍이나 지진 등 자연재해에 의해서도 건물의 흔들림에 영향을 주게 됩니다.

Answer 2

안녕하세요. 김태경 과학전문가입니다.

만약 지진이 발생하면 높은 건물이 취약하다 하는데요

흔들리지 않게 설계 하면 지진에 금방 부러진다 합니다

그래서 지진에 맞춰 흔들거려 부러지지 않게 하는것이죠

Answer 3

안녕하세요. 류경범 과학전문가입니다.

말씀대로 고층 건물은 바람에 의해 흔들림이 발생하는데, 약간 흔들리게 지어야 건물이 유연함을 유지하며 무너지지 않습니다.

바람의 진동과 건물 고유의 진동수가 일치하여 공진 현상이 발생하면 좀 더 격하게 흔들리기도 합니다. 그리고 고층 건물의 경우 때로는 외부 충격에 의해 흔들릴 수도 있는데, 고유한 공명 진동수가 존재하고 이 공명 진동수에 의해 쉽게 부러지거나 파손될 수 있기 때문입니다.

이를 방지하기 위해 흔들릴 수 있고 유연하게 건물을 짓는 것입니다.

Answer 4

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.

높은 건물이 흔들리는 이유는 바람의 영향과 지진 등 외부 요인에 의해서입니다.

바람은 건물에 부딪히면서 역압력을 만들게 됩니다. 이 역압력은 건물의 동체와 공기의 질량, 바람의 속도와 밀도 등에 영향을 받아 흔들림의 정도가 결정됩니다. 특히, 바람이 건물의 표면과 수직 방향으로 부딪히면서 건물의 높이가 높아질수록 역압력이 강해지게 되어 건물이 흔들리는 정도도 강해집니다.

또한, 지진 등의 자연재해도 건물이 흔들리는 원인 중 하나입니다. 지진은 지하에 있는 암석의 움직임으로 인해 발생하며, 이때 건물은 지진의 파동에 따라 흔들리게 됩니다. 지진의 파동은 건물의 진동수와 일치하면서 공명 현상이 발생하게 되어 건물의 흔들림이 더욱 심해질 수 있습니다.

Answer 5

안녕하세요. 정철 과학전문가입니다.

내진 설계의 일부분이라고 생각하시면 됩니다.

나무를 부러뜨릴정도의 바람도 갈대를 부러뜨리진 못합니다.

마찬가지로 내진설계의 한 방법으로 흔들림에 버티는게 아니라 같이 흔들리게 하여 지진에 대한 내성을 높인것이라 보시면 됩니다.

Answer 6

안녕하세요. 이상현 과학전문가입니다.

흔들림이 없게되면 외부힘에의해 오히려 크랙이 발생하기 쉽고, 이러한 크랙들은 견딜 수 있는 하중의 크기를 감소시켜 무너뜨릴 수 있게합니다.

Answer 7

안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.

건물이흔들리는이유

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먼저 구조물 진동의 가장 일반적인 요인들로는 바람, 지진, 기계, 가까운 공장 그리고 다양한 형태의 교통 등을 들 수 있습니다. 귀하의 설명으로 판단컨대, 본 경우는 큰 대로변을 달리는 차량에 의한 지반의 진동이 건물에 전달되기 때문일 가능성이 높습니다.

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엄청난 비바람이 불면 굵은 나무들은 부러지거나 뿌리채 뽑혀 도 갈대는 바람에 몸을 맡긴 채 이리저리 흔들리기만 할 뿐 부 러지지 않지요. 고층 건물도 이것과 같은 원리를 가지고 있다 고 생각하면 돼요. 폭에 비해 길이가 긴 물체는 짧은 것보다 휘어질 확률이 높고, 이때 탄성이 없다면 탄성이 있을 때에 비해 부러지기 쉽답니 다. 빌딩도 마찬가지로 폭에 비해 높이가 길기 때문에 외부의 힘에 의해 휘어지거나 부러질 수 있어요. 따라서 초고층 빌딩 은 반드시 탄성을 갖는 구조로 지어야 한답니다. 이를 위해 높은 건물은 조금씩 흔들릴 수 있는 구조를 하고 있 어요. 그리고 이것은 건물의 뼈대를 알파벳 ‘I’ 자 모양의 강 철로 세우기 때문에 가능하지요. 철은 단단하기는 하지만 강한 힘을 받으면 휘어져요. 만약 건물 전체를 벽돌이나 콘크리트만 으로 짓는다면 그것들은 딱딱한 돌이기 때문에 심한 바람에는 부러지거나 깨질 수밖에 없겠죠? 이러한 이유 때문에 강철로 뼈 대를 만들고 콘크리트를 이용해서 살을 붙이는 것이랍니다. 참 고로, 초고층 빌딩은 흔들리는 폭이 빌딩 높이의 1/500을 넘지 않도록 설계한대요. 그 이상 흔들리면 부러질 위험이 크기 때문 이지요

Answer 8

안녕하세요. 이준엽 과학전문가입니다.

높은 건물을 지을 때 일부로 흔들리게 하는 이유는 지진 등의 지배력에 대한 건물의 저항력을 향상시키기 위함입니다. 이를 흔들림 제어 또는 진동 통제라고도 합니다. 주요한 이유는 다음과 같습니다:

1. 지진 저항성 향상: 흔들림 제어 기술을 적용하여 건물을 지진 등의 지배력에 대해 더욱 견고하고 안전하게 만들 수 있습니다. 지진 발생 시 건물이 일정한 주파수와 진폭으로 흔들리면서 에너지를 흡수하고 분산시킴으로써 구조물에 가해지는 하중을 감소시킵니다.

2. 건물 안정성 유지: 높은 건물은 바람에 의해 발생하는 풍하중을 견딜 수 있어야 합니다. 흔들림 제어를 통해 건물의 유연성을 높이고, 바람에 의한 흔들림을 제어함으로써 건물의 안정성을 유지할 수 있습니다.

3. 건물 사용자의 편의와 안전성: 건물 내부에서 발생하는 진동을 최소화하고 사용자의 편의와 안전을 고려하기 위해 흔들림 제어 기술을 사용합니다. 특히 높은 건물에서는 건물 내부의 진동이 사용자의 불편을 초래할 수 있으므로 이를 최소화하여 사용자의 편안함을 증진시킵니다.

흔들림 제어 기술은 다양한 방법으로 구현될 수 있으며, 그 중 일반적으로 사용되는 방법으로는 강한 구조물, 탄성체, 액관 등을 활용하여 건물의 흔들림을 제어하는 것입니다. 이러한 기술은 건물의 안전성과 내구성을 향상시키며, 인간과 건물의 상호작용을 고려한 설계를 가능하게 합니다.

Answer 9

안녕하세요. 아하(Aha) 과학분야 답변자 배병제입니다.

고층 건물은 일부러 흔들리게 지어집니다. 이는 건물이 바람이나 지진과 같은 외부 힘에 의해 흔들릴 때 건물이 무너지지 않도록 하기 위해서입니다. 건물이 흔들릴 때 건물의 구조물은 건물이 흔들리는 방향으로 약간 구부러지게 됩니다. 이때 건물의 구조물은 탄성력을 발휘하여 건물을 원래의 위치로 되돌리게 됩니다. 건물이 흔들릴 때 건물의 구조물이 탄성력을 발휘하여 건물을 원래의 위치로 되돌리는 것을 "댐핑"이라고 합니다. 댐핑이 잘 이루어지면 건물은 흔들림을 흡수하고 무너지지 않습니다.

고층 건물은 흔들림을 흡수하기 위해 다양한 방법을 사용합니다. 가장 일반적인 방법은 건물의 구조물을 유연하게 만드는 것입니다. 유연한 구조물은 흔들릴 때 건물의 구조물에 가해지는 힘을 분산시켜 줍니다. 고층 건물은 또한 건물의 구조물에 댐퍼를 설치합니다. 댐퍼는 건물이 흔들릴 때 건물의 구조물에 가해지는 충격을 흡수합니다.

저의 답변이 도움이 되셨길 바랍니다.

Answer 10

안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.

고층빌딩을 지진이나 바람에 의하여 흔들리게 지어야 부러지지 않고 버틸수 있는 것입니다.

그래서 흔들리게 짓는 것입니다. 마치 갈대는 바람에 흔들리지만 뽑히거나 부러지지 않고 나무는 부러지거나 뽑혀 나가는 원리와 같습니다.

Answer 11

안녕하세요. 이만우 과학전문가입니다.

쉽게 설명드리면...건물에 유연성을 부여하는 것이죠..

예를들어..엄청난 태풍같은 바람이 불거나 지진이 일어날때 지각의 흔들림이 있거나 바람으로 인해 건물이

바람의 영향을 받으면 건물의 부착물이 떨어지거나 무너질 수도 있기에 공진시키는 원리로 지각의 흔들림과 같이

흔들리게 하여 딱딱하지 않게 하는 것이죠..

아무리 거센 바람이 불어도 대나무는 절대 뿌러지지 않는 것과 유사하다고 볼 수 있는데요..

가늘지만 유연하게 만들면 오히려 외부 압력이나 저항에 부드럽게 대응할 수 있는 것이죠..ㅎㅎ

설명이 도움 되었는지 몰겠네요...ㅎㅎ^^