🌪️ ASCE 7-16 풍하중 계산기

ASCE 7-16 규격에 따라 구조물 설계용 설계 풍압(Velocity Pressure)을 계산합니다.

Inputs

기본 풍속 (V)

노출 카테고리 (Exposure)

기준 지붕 높이 (z)

지형 계수 (K_zt)

방향성 계수 (K_d)

Results

설계 풍압 (q_z)

0.00 Pa

노출 계수 (K_z)

0.000

풍압 프로파일 시각화

계산기 설명

ASCE 7 풍하중 계산기는 미 건축구조물 설계 기준인 ASCE 7-16의 속도압(Velocity Pressure) 산정법에 따라, 지표면으로부터 높이 z에서의 설계 풍압 q_z를 구합니다. 이 q_z는 건물 벽·지붕에 작용하는 실제 풍하중으로 변환되는 기초량입니다.

이 계산기가 구하는 것

기본 풍속 V, 노출 범주(Exposure B/C/D), 지표 높이 z를 입력하면 속도압 q_z와 노출 계수 K_z를 계산합니다.

왜 필요한가

건물·교량·타워의 풍압 기반 구조 설계 및 안전성 검토
외장(커튼월·지붕) 및 체결부 설계 하중 산정
지형·노출 조건 변화가 풍하중에 미치는 영향 비교

계산 공식

ASCE 7 설계 풍압

속도압 q_z는 기본 풍속의 동압에 여러 영향 계수를 곱해 구합니다. 단위계(야드·파운드 / 미터법)에 따라 선행 상수가 다릅니다.

속도압 (q_z)

\text{Imperial:}\;\; q_z = 0.00256\,K_z K_{zt} K_d V^{2}

\text{Metric:}\;\; q_z = 0.613\,K_z K_{zt} K_d V^{2}

풍압 노출 계수 (K_z)

K_z = 2.01\left(\dfrac{z}{z_g}\right)^{2/\alpha}

설계 풍하중(면압)은 p = q_z · G · C_p 로 구하며, G는 위험률(gust) 계수, C_p는 압력 계수입니다.

V — 기본 풍속 [mph (Imperial) 또는 m/s (Metric)]
z — 지면으로부터의 높이 [ft (Imperial) 또는 m (Metric)]
K_z — 높이 z에서의 노출 계수 (무차원)
K_zt — 지형(언덕·능선) 계수 (보통 1.0)
K_d — 방향성(중요도) 계수 (보통 1.0)
Exposure B — α = 7.0, z_g = 1200 ft (도심/교외)
Exposure C — α = 9.5, z_g = 900 ft (개활지/평탄 지형)
Exposure D — α = 11.5, z_g = 700 ft (장애물 없는 평탄/해안 지형)

식의 의미 (어떻게 구하나)

q_z는 풍속 V의 제곱에 비례하므로, 풍속이 2배면 풍압은 4배가 됩니다.
높이 z가 클수록(바람이 덜 막힌 곳) K_z가 커져 풍압이 증가합니다. Exposure D(해안)가 가장 가혹합니다.
K_zt, K_d가 1보다 크면 풍압이 추가로 커집니다(예: 능선 지형).

계산 예시

Exposure C, z = 30 ft, V = 115 mph, K_zt = K_d = 1.0인 경우: K_z = 2.01·(30/900)^(2/9.5) ≈ 0.57, q_z = 0.00256·0.57·1·1·115² ≈ 19.4 psf. 미터법으로는 V = 51.4 m/s 사용 시 q_z = 0.613·0.57·51.4² ≈ 924 N/m²(≈ 19.3 psf)가 됩니다.

유용한 팁

실무 팁

노출 범주는 주변 1마일(약 1.6 km) 범위의 지형을 기준으로 정하세요. 도심 건물군은 B, 평야는 C, 해안/호수는 D입니다.
q_z는 구조체 전체에 작용하는 동압이며, 실제 면압은 G·C_p를 곱해 얻습니다.
지진과 달리 풍하는 풍속 제곱 의존이므로, 지역 설계 풍속 맵을 정확히 확인하세요.

한계와 주의사항

이 계산기는 q_z(속도압)까지만 구하며, 편심·와류·동적 거동(풍진동)은 별도 해석이 필요합니다.
국가/지역마다 채택하는 풍하중 기준이 다르므로(예: 한국 KBC, 유럽 EN 1991-1-4), 해외 적용 시 해당 규정을 확인하세요.
단위계별 상수(0.00256 vs 0.613)와 풍속 단위(mph vs m/s)를 혼용하지 마세요.