KDS 풍하중 완전정복: 여수·울산 샌드위치 판넬 창고 실무 계산

🏢 KDS 기준 풍하중 산정 최종 보고서 v2

대상: 여수/울산 샌드위치 판넬 창고(20×10 m, 처마 6 m, 박공 최고 7 m, 경사≈11°)

요약 입력·가정 기준풍속·속도압 조도/계수 외장재 풍하중 절차 근거/출처 용어 사전 (별도 파일) 부록/검증 (별도 파일)

기준: KDS 41 12 00: 2022(건축물 설계하중, 풍하중 장) / 중요도 정의: KDS 41 10 05: 2024-12-24(총칙). 등풍속 지도값(V₀)은 위치좌표로 최종 확정 필요.

1) 요약

• 기본풍속 \(V_0\): 10분 평균, 10 m, 재현기간 500년(등풍속 지도). 본 예시 계산은 사용자 제공치 여수 45 m/s, 울산 40 m/s를 사용.
• 속도압: \(q_0=0.000613\,V_0^2\) (kN/m²). → 여수 1.240, 울산 0.981.
• C&C(샌드위치 판넬) 보수식: \(P_f=G_f K_z I_w q_0 C_{p,f}\). 가정값(\(G_f=2.2, K_z=1.15, I_w=1.0, C_{p,f}=-1.5\))으로 여수 −4.71, 울산 −3.73 kN/m².
• 최종 설계 시 내압 \(C_{pi}\), 지붕 Zone별 \(C_p\), 지형계수 \(K_{zt}\), 유효 면적에 따른 피크계수 보정 필수.

2) 입력·가정 (요약)

항목	값	비고
V₀ (여수/울산)	45 / 40 m/s	등풍속지도 최종확인 필요
I_w	1.0	일반 창고
K_z @ 6–7 m	1.15	조도 C 전형값
K_{zt}	1.00	평탄 가정
G_f	2.2	C&C 간편
C_{p,f}	−1.5	지붕 모서리 최불리
분류	밀폐형	내압 보수 생략(외압 기준)

정확한 계수는 용어 사전(별도 파일)의 정의·주의와 함께 KDS 원문 표/그림 번호로 재확정하십시오.

3) 지역별 기준풍속 및 속도압

\(q_0 = 0.000613\,V_0^2\;[\text{kN/m}^2],\;\rho=1.225\,\text{kg/m}^3\)

지역	V₀ (m/s)	q₀ (kN/m²)
여수	45	1.240
울산	40	0.981

4) 조도·계수 개요

• 지표면 조도(A–D) → \(K_z(z)\) 산정
• 지형계수 \(K_{zt}\) → 언덕/절토 영향
• 가스트 영향계수 \(G_f\) → C&C 피크 보정(유효면적 의존)
• 외·내압계수 \(C_p, C_{pi}\) → Zone/개구부 분류 반영

상세 정의와 주의사항은 용어 사전 참조.

5) 외장재 설계풍하중 계산

\(P_f = G_f\,K_z\,I_w\,q_0\,C_{p,f}\)

지역	q₀	계수(\(G_f,K_z,I_w,C_{p,f}\))	식	\(P_f\) (kN/m²)
여수	1.240	2.2,1.15,1.0,−1.5	2.2×1.15×1.0×1.240×(−1.5)	−4.71
울산	0.981	2.2,1.15,1.0,−1.5	2.2×1.15×1.0×0.981×(−1.5)	−3.73

부호(−)=흡입. 최종 설계 시 내압 포함 순압 평가 필요.

6) 산정 절차(개요)

[KDS 지도] V0 ─ Iw ─ Kz ─ Kzt ↓ q0 = 0.000613·V0² → qh = Iw·Kz·Kzt·q0 ↓ Cp(외압), Cpi(내압) & Gf(피크) ↓ p_net = (qh·Cp) − (qh·Cpi) ↓ MWFRS & C&C 설계

7) 근거 및 출처

• KDS 41 12 00: 2022 — 건축물 설계하중(풍하중 장, 등풍속 지도·계수 체계)
• KDS 41 10 05: 2024-12-24 — 총칙(중요도 정의·분류)
• 자세한 용어 정의·주의: 용어 사전 / 수치 로그: 부록

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작성일: 2025-11-07 | 작성자: 체리(구조기준 전문가 보조) | 단위: SI

용어 사전 (KDS 풍하중)

본 용어 사전은 KDS 41 12 00: 2022 및 KDS 41 10 05: 2024-12-24 체계를 따르며, 실무 해설을 덧붙였습니다. 표·그림 번호는 프로젝트 단계에서 원문으로 병기하십시오.

기본풍속 (V₀, Basic Wind Speed)

지상 10 m, 10분 평균, 재현기간 500년의 설계 기준풍속. KDS 등풍속지도에서 지역별로 주어지며, 실제 설계에서는 위치 좌표로 확인합니다.

q₀ = 0.5·ρ·V₀² / 1000 = 0.000613·V₀² (kN/m²), ρ=1.225 kg/m³

ASCE 7의 3초 돌풍과 평균 시간·정의가 다르므로 직접 치환 금지.

속도압 (q, Velocity Pressure)

풍속의 제곱에 비례하는 동압으로, 외·내압 계산의 기초가 됩니다. 높이에 따른 값은 조도·지형계수를 포함하여 상부에서 보다 크게 나타납니다.

중요도계수 (I_w)

시설의 중요도(인명·사회기능)에 따라 설계 풍하중을 상향/하향 조정하는 계수. 일반 창고는 통상 I_w=1.0으로 분류되나, 위험물 저장 등은 상향될 수 있습니다.

지표면 조도 & 높이계수 (Exposure & K_z)

주변 장애물 밀도·높이에 따른 바람 감속 효과를 반영합니다. KDS는 A–D 구분(해수면↔도심)으로 정의하며, 높이가 증가할수록 K_z가 커집니다.

예) 조도 C, z≈6–7 m → K_z ≈ 1.15 (전형값)

지형계수 (K_{zt})

언덕, 절토, 협곡 등 국지 지형의 가속/감속 효과를 반영하는 계수. 평탄 시 1.0, 정상부·절벽 선단 등은 1.0 초과가 됩니다.

가스트 영향계수 (G_f)

비정상(거스트) 풍의 피크 효과를 외장재 설계(C&C)에 반영하는 계수. 유효 영향면적이 작고, 모서리/처마 Zone일수록 더 큰 피크가 작용할 수 있습니다.

전형 간편값 예: G_f ≈ 2.2 (C&C, 소면적, 불리 구역)

외압계수 (C_p) / 내압계수 (C_{pi})

외표면의 압력 분포와 실내 압력 변화를 무차원 계수로 나타낸 값. 지붕 경사·풍향·Zone(모서리, 처마, 중앙)에 따라 C_p가 달라지며, 개구부율에 따라 C_{pi}가 크게 변합니다.

밀폐(Enclosed), 부분개방(Partially Enclosed), 개방(Open) 분류를 정확히 판정해야 합니다.

순압 (p_net)

p_net = (q_h · C_p) − (q_{hi} · C_{pi})

부호: 흡입은 (−)로 표기. 외장재·체결 설계는 최대 흡입에 대한 저항능력을 확보해야 합니다.

MWFRS vs C&C

MWFRS(Main Wind-Force Resisting System)는 건물 전체 거동(골조, 가새 등)에 대한 풍하중. C&C(Components & Cladding)는 외장재·체결부 등 국부 부재의 피크 풍압 설계.

유효 영향면적 (Effective Wind Area)

C&C 피크계수 산정에서 고려하는 판넬/패스너에 분담되는 면적. 면적이 작을수록 피크 계수가 커지는 경향이 있습니다.

Zone 구분 (Edges, Corners, Field)

지붕/벽의 모서리·처마·중앙 구역별로 외압계수가 다르며, 모서리/처마 구역은 가장 불리(흡입 극대)합니다.

최소풍압 규정 (Minimum Design Pressure)

바람이 약한 지역·높이라도 일정 하한의 설계풍압을 적용하는 규정. 최신 고시 문구를 확인하여 설계 하한을 준수해야 합니다.

밀폐·부분개방·개방 (Enclosed / Partially Enclosed / Open)

개구부 면적 비에 따른 내압 분류. 대형 셔터·루버 비율이 높을 경우 부분개방 또는 개방으로 판정되어 내압 흡입이 커질 수 있습니다.

박공지붕 경사 영향 (Duopitch Roof Slope)

경사각(θ)에 따라 지붕 면의 C_p가 변합니다. 낮은 경사(≈10° 내외)에서는 풍상면 흡입이 크게 나타나며 모서리·처마 구역에서 극대화됩니다.

패스너 설계 (Fastener Design)

피크 부압에 대해 패스너 인발/전단, 시트 파열, 퍼린 간격과의 호환을 검토. 제조사 시험성적서(인발강도, 풀아웃)와 병행 확인이 필요합니다.

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참조: KDS 41 12 00: 2022(풍하중), KDS 41 10 05: 2024-12-24(총칙). 본 용어 해설은 실무 이해를 보조하며 최종 수치·계수는 KDS 원문 표/그림 번호에 따릅니다.

본문으로 돌아가기 · 부록 보기

부록 · 검증 (수치 로그)

본 부록은 본문 계산을 투명하게 재현하기 위한 입력·공식·산출 과정을 단계별로 기록합니다.

A. 입력 데이터(사용자 제공/가정)

항목	여수	울산	비고
V₀ (m/s)	45	40	등풍속지도 최종확정 필요
I_w	1.0	1.0	일반 창고
K_z @ 6–7 m	1.15	1.15	조도 C 전형값
K_{zt}	1.00	1.00	평탄 가정
G_f	2.2	2.2	C&C 간편
C_{p,f}	−1.5	−1.5	지붕 모서리 최불리
밀폐 분류	Enclosed	Enclosed	내압 미적용(보수)

B. 공식 및 단위

ρ = 1.225 kg/m³ q₀ = 0.5·ρ·V₀² / 1000 = 0.000613·V₀² [kN/m²] P_f = G_f·K_z·I_w·q₀·C_{p,f} [kN/m²] (부호: 흡입 = 음수)

C. 대입·산출

여수: V₀=45 → q₀ = 0.000613×2025 = 1.240 kN/m² P_f = 2.2×1.15×1.0×1.240×(−1.5) = −4.71 kN/m² 울산: V₀=40 → q₀ = 0.000613×1600 = 0.981 kN/m² P_f = 2.2×1.15×1.0×0.981×(−1.5) = −3.73 kN/m²

D. 검증 체크리스트

• 좌표기반 V₀ 재확정(해안·도서·산악 영향 포함)
• 내압 분류(개구부율) → C_{pi} 적용 후 순압 재계산
• 지붕 Zone별 C_p 표 번호 병기(경사 θ 반영)
• 유효 영향면적에 따른 피크계수 보정
• 최소풍압 하한 및 최신 고시 문구 반영

E. 참조

• KDS 41 12 00: 2022 — 건축물 설계하중(풍하중 장)
• KDS 41 10 05: 2024-12-24 — 총칙(중요도)
• 용어 사전 · 본문

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작성일: 2025-11-07 · 작성자: 체리