고층 건물이 바람의 영향에도 유지되는 과학 구조가 궁금합니다.
아랍이나 우리나라를 보면 초고층 아파트들이 있는데요
고층으로 올라갈수록 바람의 저항이 강해진다고 알 고 있습니다만 아래 지지대에서 유지되는 원리가 궁금합니다.
탄성은 아닌것 같아서요
안녕하세요. 홍기윤 과학전문가입니다.
건물의 높이가 높아질수록 바람의 세기가 매우 커지며, 그로 인해 약한 바람이라도 건물의 진동수에 맞추어 계속 분다면 공진현상에 의해 건물을 무너뜨릴 엄청난 진동이 발생할 수 있다. 그렇기에 초고층 건물은 지진이나 바람의 흔들림을 서서히 흡수하는 탄력적인 구조를 가져야 한다. 마치 강풍이 불 때 뻣뻣한 고목은 뿌리째 뽑혀도 이리저리 흔들리는 갈대는 끝까지 견디는 원리이다. 그러나 탄력적인 구조만 갖출 경우 빌딩이 내내 흔들리는 것을 막을 방법이 없다. 이러한 진동을 줄이기 위해 초고층 빌딩에는 과학 원리를 이용한 여러 가지 방법이 사용되고 있는데 그 중 하나가 댐퍼입니다.
세계적인 초고층 빌딩 중 하나인 타이페이 101 빌딩의 88층과 92층 사이에는 지름 6m, 무게 660t에 달하는 커다란 강철공이 매달려 있다. 이 강철 공이 바로 댐퍼 및 TMD, 즉 동조질량감쇄기라 불리는 장치이다. 고층 건물일수록 고유주기가 길어져 바람과의 공진현상에 의해 진동이 급격히 증가는 경우가 있는데 이런 진동은 특정주기에만 크게 발생하므로 건물의 진동주기를 변화시키면 줄어들게 되고, 이 경우 동조질량감쇄기 같은 진동제어장치는 초고층 건물의 진동주기를 변화시키는 데 아주 효과적이다. 주위에 8개의 유압 범퍼가 설치돼 진동을 흡수하는 이 강철공은 건물이 바람에 흔들릴 때 반대 방향으로 이동해 덜 흔들리게 하여 타이페이 101의 최대 진동치를 1/3 이상 줄여준다. 또한 관광코스로 건물 내에 노출되어 있기에 많은 사람들이 관람하며 초고층 건축의 과학적 원리에 한 발짝 다가갈 수 있게 해놓았다.
안녕하세요. 이만우 과학전문가입니다.
60층 이상 100층 가까운 아주 높은 빌딩,건물의 바람에 대한 설계를 할때 여러가지에 대해 고려하는데요..
풍압, 풍하중은 높이가 높을수록 증가하므로 설계에 반드시 반영되어야 하고..이를 예측하기 위해 풍력공학적 모델링과 해석이
수행됩니다.
건물 형태와 프로파일은 바람 흐름을 조절하고 건물에 가해지는 압력을 최소화하는데 중요하여 이 또한 설계에 반영하구요
적절한 기하학적 설계와 에어로다이나믹스 고려는 바람에 대한 저항을 최소화하고 안정성을 고려하는 방법이죠
건물의 높이는 즉, 하중과 관련이 있어서 흔들림, 진동,응답 등의 구조적 안전성 평가도 항목에 포함됩니다.
또한..풍압 및 풍하중에 강도와 적절한 유연성, 내구성 등 전반적인 바람에 대한 저항력을 가지는 외피 재료를 고려하구요
최근에는 건물 높이를 이용하여 도시풍력 발전이나 태양광 설비도 병행하여 추가적인 설계를 고려하는 경우도 있더라구요
뭐니뭐니해도 가장 중요한 것은 안전성과 안락한 설계가 최우선이겠죠? ㅎㅎ
안녕하세요. 김민규 과학전문가입니다.
우선 고층 건물의 경우 강도 높은 재질로 구조 설계가 됩니다.
또한 고층일수록 바람의 영향을 많이 받기 때문에 건물의 형상부터 기울기 등을 고려하여 건축 설계가 진행됩니다.
이러한 이유 때문에 고층 건물이 문제 없이 바람에 견디는 것 입니다.
안녕하세요. 이준엽 과학전문가입니다.
고층 아파트의 아래 지지대에서 유지되는 원리는 여러 가지인데, 그 중 주요한 원리는 다음과 같습니다:
구조적 지지: 고층 아파트는 튼튼한 구조물로 설계되어 있습니다. 철근과 철강 구조물, 콘크리트 등으로 구성되어 있어 지상에서부터 위로 올라가는 무게를 지탱합니다. 건축 기술의 발전으로 구조물의 강도와 안정성이 향상되었기 때문에 고층 건물이 지지대로부터 유지될 수 있습니다.
지반 지지: 고층 아파트의 아래에는 튼튼한 지반이 필요합니다. 안정된 지반에 적절히 지지되어야 건물이 흔들리거나 기울지 않고 유지될 수 있습니다. 지반 조사와 적절한 지반 공학 기술을 통해 건물의 안전한 지지를 확보합니다.
공기 저항과 바람 강도 고려: 고층 건물은 높은 곳에서 바람의 저항을 받게 됩니다. 따라서 설계 단계에서 바람에 대한 저항과 바람의 영향을 고려하여 구조물을 설계합니다. 바람 강도에 따라 건물의 안전성을 확보하기 위해 고층 건물은 특별한 설계와 구조적인 강화가 이루어집니다.
초고층 건물은 공학 기술과 구조 설계의 발전으로 지지력과 안정성을 확보하고 있습니다. 그러나 여전히 안전을 위해 지속적인 검사와 유지 보수가 필요합니다. 또한, 지진이나 강한 바람과 같은 자연재해에 대비하는 구조적인 안전 시스템도 함께 고려되어야 합니다.
안녕하세요. 이상현 과학전문가입니다.
높은건물들은 오히려 바람에의해 잘 흔들리게 설계되어있습니다.
왜냐하면 너무 단단하면 고층에서부는 바람에의해 건물에 크랙이 발생하고 더 위험한 상황이 만들어질 수 있기때문입니다.
물론 아래 지지층의 버틸 수 있는힘은 무조건 강해야합니다.
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 고층의 건물일수록 상위로 갈수록 조금 흔들리는 구조로 만든다고합니다. 지지대부터해서 고층 건물을 흔들리지 않게 아주 강하게 만들면 태풍이나 지진등에 의해서 일정 수준 버티다가 바로 부러져서 건물이 무너질수 있기 때문입니다. 우리나라의 63빌딩도 지진과 탱풍등으로 고층의 건물이 흔들리는데요. 대략 40~60cm로 사람이 체감할수 없는 정도라고 합니다.
안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.
초고층 건물은 바람의 저항을 줄이기 위해 다양한 기술을 사용합니다. 가장 기본적인 기술은 건물의 모양을 바람의 흐름을 따라가는 형태로 만드는 것입니다. 예를 들어초고층 건물은 일반적으로 삼각형 모양을 하고 있습니다. 삼각형 모양은 바람의 흐름을 따라가는 형태이기 때문에 건물에 가해지는 바람의 힘을 줄일 수 있습니다
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.
고층 건물이 바람의 영향에도 유지되는 과학 구조는 다음과 같습니다.
강한 구조 고층 건물은 강한 구조로 설계되어 있어 바람의 힘을 견딜 수 있습니다. 건물의 골격은 철골이나 콘크리트로 만들어지며, 외벽은 유리나 알루미늄 패널로 마감됩니다. 이러한 재료들은 모두 강하고 내구성이 뛰어나 바람의 힘을 견딜 수 있습니다.
진동 저감 장치 고층 건물에는 진동 저감 장치가 설치되어 있습니다. 진동 저감 장치는 바람의 힘으로 인해 건물이 흔들리는 것을 방지합니다. 진동 저감 장치는 건물의 기초에 설치되며, 건물이 흔들리면 건물의 기초를 움직여 진동을 줄여줍니다.
풍향 조절 장치 고층 건물에는 풍향 조절 장치가 설치되어 있습니다. 풍향 조절 장치는 바람의 방향을 바꾸어 건물이 받는 바람의 힘을 줄입니다. 풍향 조절 장치는 건물의 외벽에 설치되며, 바람의 방향을 바꾸어 건물이 받는 바람의 힘을 줄여줍니다.
