Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies (한국지리정보학회지)

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Development of Estimation Method for Velocity Pressure Exposure Coefficient of Buildings Based on Spatial Information

공간정보기반 건축물의 풍속고도분포계수 산정 방법 개발

  • SEO, Eun-Su (Department of Spatial Information, Kyungpook National University) ;
  • CHOI, Se-Hyu (School of Architecture and Civil Engineering, Kyungpook National University)
  • 서은수 (경북대학교 공간정보학과) ;
  • 최세휴 (경북대학교 건축토목공학부)
  • Received : 2016.11.09
  • Accepted : 2017.05.10
  • Published : 2017.06.30
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Abstract

Recent rapid urban expansion and crowding of various industrial facilities has affected the features of a significant part of downtown area, resulting in areas having buildings with a wide range of height and the foothills. To compute a velocity pressure exposure coefficient, namely the design wind speed factor, this study defines ground surface roughness by utilizing concentration analysis for the height of each building. After obtaining spatial data by extracting a building layer from digital maps, the study area was partitioned for the concentration analysis and to allow investigation of the frequency distribution of building heights. Concentration analysis by building height was determined with the Variation-to-Means Ratio (VMR) and Poisson distribution analysis using a buildings distribution chart, with statistical significance determined using Chi-square verification. Applying geographic information systems (GIS) with the architectural information made it possible to estimate a velocity pressure exposure coefficient factor more quantitatively and objectively, by including geographic features, as compared to current methods. Thus, this method is expected to eliminate inaccuracies that arise when building designers calculate the velocity pressure exposure coefficient in subjective way, and to help increase the wind resistance of buildings in a more logical and cost-effective way.

최근 급격한 도시팽창 및 각종 산업시설의 밀집화는 도심지역의 지형지물 변화에 많은 영향을 줌으로써 한 지역에 다양한 높이의 건축물 또는 평지와 산지가 함께 존재하는 현상을 초래하였다. 본 연구에서는 내풍설계 시 중요한 인자인 풍속고도분포계수를 산정하기위해 건축물의 높이별로 공간정보 기반 밀집도 분석을 활용하여 지표면조도를 구분하고자 한다. 공간데이터의 확보를 위해 수치지형도에서 건축물 레이어를 추출한 후, 밀집도 분석을 위한 방사형 방안을 생성하였으며, 방안별로 건축물 높이별 도수분포 현황을 조사하였다. 건축물의 분포도를 통해 VMR(Variation-to-Means Ratio) 및 포아송분포 분석을 진행함으로써 높이별 밀집도를 판정하였으며, 카이제곱 검증을 통해 통계적 유의성을 확인하였다. 공간정보 분석을 바탕으로 GIS를 이용하여 연구를 진행함으로써 기존의 다소 정성적, 주관적인 방법에서 벗어나 지형 지물을 반영하여 보다 정량적, 객관적인 풍속고도분포계수의 산정이 가능하였다. 본 연구를 통해 설계자의 주관에 따라 풍속고도분포계수가 산정되는 기존의 문제점을 해결하고 보다 합리적인 내풍설계에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

Keywords

References

  1. AIK(Architectural Institute of Korea). 2009. Korean building code-structural. Kimoondang (대한건축학회. 2009. 건축구조기준. 기문당).
  2. Kim, D.W. and Y.C. Ha. 2004. Estimation of wind speeds for return period in the major cities reflecting the recent meteorological data. Journal of the Wind Engineering Institute of Korea 8(2):147 -52 (김동우, 하영철. 2004. 최근 기상자료가 반영된 주요도시의 재현기대풍속 추정. 한국풍공학회지 8(2):147-154).
  3. Kim, B.J. and Y.C. Ha. 2015. Estimation of gust factors suitable for the surface roughness category based on the recent meteorological data in Korea. Journal of the Wind Engineering Institute of Korea 19(2):51-57 (김병조, 하영철. 2015. 최근 기상자료에 의한 지표면조도구분별 돌풍률 평가. 한국풍공학회지 19(2):51-57).
  4. Choi, S.G., Y.S. Kil, D.W. Kim, and Y.C. Ha. 2005. Characteristics of the across-wind force of rectangular tall buildings with various roughness. Journal of the Wind Engineering Institute of Korea 9(1):79- 85 (최심국, 길용식, 김동우, 하영철. 2005. 노풍도에 따른 고층건축물의 풍직각방향 변동 풍력의 특성. 한국풍공학회지 9(1):79-85).
  5. Choi, S.H. and M.H. Sung. 2011. Estimation of the topographic factor of wind speed using GIS information. Journal of Korea Spatial Information Society 19(5):47-52 (최세휴, 성민호. 2011. GIS 정보를 이용한 풍속지형계수 산정. 한국공간정보학회지 19(5): 47-52).
  6. Choi, S.H. and E.S. Seo. 2013. Estimating method of topographic factor of design wind speed using GIS. Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies 16(3):126-135 (최세휴, 서은수. 2013. GIS를 이용한 지형에 의한 풍속할 증계수 산정방법. 한국지리정보학회지 16(3): 126-135). https://doi.org/10.11108/kagis.2013.16.3.126
  7. Daum Map. http://map.daum.net/. (Accessed January 16, 2017).
  8. Jung, S.H., B.J, Kim, and Y.C. Ha. 2014. Revision of basic wind speed map of KBC-2009. Jouranal of the Architectural Institute of Korea Structure & Construction 30(5):37-47 (정선하, 김병조, 하영철. 2014. 건축구조기준(KBC-2009) 기본풍속도의 개선. 대한건축학회논문집 구조계 30(5):37-47).
  9. Kang, I.H. 2009. Manhattanization of housing. Journal of the Korean housing association 4(2):91-114 (강인호. 2009. 주택의 고층화. 한국주거학회지 4(2):91-114).
  10. Kim, H.G. and J.O. Choi. 2002. Calculation of wind profile exponent in Pohang area. Journal of the Wind Engineering Institute of Korea 6(1):47-52.
  11. Kim, S.W. and K.K Lee. 2010. Seismic performance evaluation of wind-designed diagrid tall buildings by exposures. Jouranal of the Architectural Institute of Korea Structure & Construction 26(11): 47-56 (김선응, 이경구. 2010. 노풍도에 따 라 내풍설계된 초고층 철골조 대각가새골조의 내진성능평가. 대한건축학회논문집 구조계 26 (11):47-56).
  12. Kim, Y.D., D.Y. Yoon, and J.Y. Choi. 1999. An analysis of ground roughness factor by gust factor change of wind velocities (I) -for Korea central province-. Journal of the Wind Engineering Institute of Korea 2(1):23-32 (김영덕, 윤덕영, 최진영. 1999. 풍속의 G.F. 변화에 의한 지표면 조도 분석(1) -중부지방을 중심으로-. 한국풍공학회논문집 2(1):23-32).
  13. Lee, H.Y. 2011. GIS Geomatics theory and practice. Bobmunsa. pp.366-402 (이희연, 2011, GIS 지리정보학 이론과 실습. 법문사. 366-402쪽).
  14. Park, S.Y., S.W. Jeon, and C.U. Choi. 2009. Analysis of urban growth pattern and characteristics by administrative district hierarchy: 1985-2005. Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies 12(4):34-47 (박소영, 전성우, 최철웅. 2009. 행정구역 위계별 도시성장 패턴 및 특성 분석: 1985-2005를 중심으로. 한국지리정보학회지 12(4):34-47).
  15. Park, H.M. and T.K. Beak. 2009. Progress and land-use characteristics of urban sprawl in Busan Metropolitan City using remote sensing and GIS. Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies 12(2):23-33 (박호명, 백태경. 2009. 원격탐사와 GIS를 이용한 부산 광역시 도시화지역의 확산과정과 토지이용 특성에 관한 연구. 한국지리정보학회지 12(2): 23-33).
  16. Plate, E. J. and H. Kiefer. 2001. Wind loads in urban areas. Wind Engineering and Industrial Aerodynmics 89(14-15):1233- 1256. https://doi.org/10.1016/S0167-6105(01)00159-3
  17. Seol, D.I. 2010. Global warming and trends of typhoon variation. Journal of Navigation and Port Research 34(6):453-458 (설동일. 2010. 지구 온난화와 태풍의 변화 경향. 한국항해항만학회지 34(6):453-458). https://doi.org/10.5394/KINPR.2010.34.6.453
  18. Sung, M.H. and S.H. Choi. 2011. Estimation of velocity pressure exposure coefficient using GIS. Journal of Korea Spatial Information Society 19(1):13-19 (성민호, 최세휴. 2011. GIS를 이용한 풍속고도분포계수 산정. 한국공간정보학회지 19(1):13-19).