최근 태풍, 지진 등의 자연 재해로 인해 구조물의 안전성 검토가 다방면에서 이슈가 되고 있습니다. 특히 태양광 구조물의 경우 설치 면적에 비해 경량으로 제작되기 때문에 바람에 취약하며, 실제 태풍에 의한 피해 사례도 많이 발생합니다. 이런 피해를 최소화 하기 위해서는 직접 구조 검토를 할 수 있는 기술 경쟁력을 확보가 필수입니다.
또한 태양광 구조물 외주 비용이 지속적으로 증가하고 있습니다. 자체적으로 기술 경쟁력을 확보하시어 외주 비용 절감, 물량 절감 등을 경험 해보시기 바랍니다.
태양광 분야에 종사하고 있는 엔지니어들은 이러한 부분들에 대해 늘 고민을 하고 있으나, 태양광 구조물에 대해 이해를 잘하지 못하고 있다면 소통 뿐만 아니라 비용, 물량과다 등의 문제가 늘 발생할 수 밖에 없습니다.
구조해석을 할 때 꼭 필요한 정보 중 하나는 바로 '하중' 입니다. 하중을 잘 이해하고 적용하는 것 만으로도 '구조해석의 80%는 다 끝냈다' 라고 생각해도 지나치지 않습니다. 또 전체적인 구조해석 FLOW는 어떻게 되는지 미리 파악하는 것도 굉장히 중요합니다.
이번 포스팅에서는 태양광 구조물 적용 하중 및 전체적인 FLOW에 대해 중점적으로 설명 드릴테니 많은 도움이 되시길 바랍니다.
(midas Gen 예시)
건축물에서 일반적으로 고려하는 하중 종류로는 고정하중, 활하중, 적설하중, 풍하중, 지진하중 등이 있고, 그 외에도 토압, 수압, 온도변화, 충격, 기계하중 등이 있습니다.
태양광 구조물은 위 하중에서 고정하중, 활하중, 적설하중, 풍하중, 지진하중을 고려하는 것이 일반적입니다.
고정하중은 구조체와 이에 부착된 비내력 부분 및 각종 설비 등의 중량에 의하여 구조물의 존재기간 중 지속적으로 구조물에 작용하는 연직하중을 의미합니다. 태양광 구조물은 구조체의 자중과 상부 패널의 무게를 고정하중으로 적용합니다.
활하중은 구조물 지붕과 각 실의 용도별로 활하중 값을 KDS 41 12 00에서 정의하고 있습니다. 태양광 구조물은 일반적으로 상부 태양광 패널면에 활하중을 적용하며, KDS 41 12 00 기준의 표를 활용하여 쉽게 적용할 수 있습니다.
3.2.1 기본등분포활하중(kN/m2) (KDS 41 12 00 : 2022)
| 13 | 지붕 | 점유/사용하지 않는 지붕(지붕활하중) | 1.0 |
| 산책로 용도 | 3.0 | ||
| 정원 또는 집회 용도 | 5.0 | ||
| 출입이 제한된 조경 구역 | 1.0 | ||
| 헬리콥터 이착륙장 | 5.0 |
적설하중은 쌓인 눈의 중량에 의하여 구조물에 작용하는 하중을 의미합니다. 지역마다 지상의 수직 최대 적설 깊이와 눈의 비중으로 표준 값이 정해지고, 지붕기울기, 바람, 일사, 눈치우기 등의 여러 조건을 고려하여 설계하중을 적용합니다.
앞서 설명한 것과 같이 설하중은 구조물 설치 지역과 관계가 있으므로 KDS 41 12 00의 그림 4.2-1 기본지상설하중에 따라 결정됩니다.
그림 4.2-1 기본지상설하중(kN/m2)
이상으로 구조해석의 핵심이라고 할 수 있는 하중에 대해서 알아보았습니다.
다음으로는 midas Gen에서 구조검토는 어떤 순서로 진행되는지 알아보겠습니다.
1. 부재 재질 및 단면 정보 입력
2. 모델링
3. 하중입력
4. 구조검토
5. 계산서 및 물량산출서
(midas Gen 예시)
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