온실 설계시 안정성을 위해 중요한 구조물이 받는 하중의 종류와 내용을 약술하시오

온실 설계시 안정성을 위해 중요한 구조물이 받는 하중의 종류와 내용을 약술하시오

□ 온실설계시 적용할 하중의 종류를 들고 구체적으로 설명하시오

1. 하중

- 하중이란 구조물에 대하여 외부로부터 작용하는 힘을 말한다. 외부의 힘이 작용하는 원인, 방향, 상태, 시간에 따라 나눌수 있다

- 하중을 작용하는 원인에 따라 나누면 고정하중, 적설하중, 풍하중(압력), 지진력으로 나눌 수 있으며 방향에 따라 나누면 수직하중과 수평하중, 상태에 따라나누면 집중하중, 등분포하중, 변분포하중으로 나눈다. 작용하는 시간에 따라 나누게 되면 장기하중과 단기하중으로 나누며 장기하중은 고정하중, 단기하중은 적설하중, 풍하중, 지진력으로 나눌수 있다.

2. 하중의 종류

앞에서 서술한 것과 같이 여러종류의 하중이 있으며 이중 중요한 하중을 살펴보면 다음과 같다

- 고정하중

시설의 골조, 피복물, 각종 마감재료등 구조물 자체의 하중을 말한다

- 적설하중

그 지방의 적설에 의한 수직방향의 무게로 적설깊이와 적설 단위체적당 중량과 지붕의 경사도에 따라 달라진다

- 풍하중

바람에 의하여 발생되는 하중으로 바람방향에는 압력을 바람반대 방향에는 흡인력 지붕에는 부력이 발생한다

- 특수하중

특수하중은 온실의 부속장비에 의한 하중과 작물하중이 있으며 작물하중은 ㎡당 15kg 정도 계산한다

3. 온실의 구조 설계

온실을 설계 할 때는 구조의 설계에 있어서 의와 같이 여러종류의 하중이 작용하므로 예상되는 최악의 하중을 조합하여 설계하는 것이 안전하다

 

□ 온실의 내용연수 및 안전도가 주어질 때 온실설계를 위한 재현기간을 구하시오

□ 온실 설계시 내용연수, 안전도 및 재현기간과의 관계를 설명하시오

□온실구조 설계에 있어서 시설의 표준내용연수와 재현기간의 관계를 설명하라

설계하고자 하는 온실의 내용연수와 안전도가 주어지면 재현기간을 알수 있으며

다음과 같은 식으로 나타낼 수 있다

r

Q/100 = (1-1/T)

Q 안전도(%), R 내용년수, T 평균재현기간

 

□온실건축 설계에 있어서 가장 중요한 2가지의 기상 환경은 무엇인가

□ 설계 적설하중을 논하라

- 적설하중은 적설심의 수직방향에 대한 무게를 나타낸다. 단위면적당 적설하중은 설계 적설심과 눈의 단위체적중량을 곱하여 구한다. 그러나 적설심은 온실지붕의 경사에 따라다르고 눈의 단위체적당 중량도 적설심에 따라 다르다. 적설하중을 구하는 식을 보면 다음과 같다

- 적설하중 = 적설심 × 적설단위체적당 중량 × 지붕기울기에 따른 감소계수

. 적설간위 체적당 중량 적설심 50cm이하는 1.0

50 ~ 100 1.5

100 ~ 150 2.0

150 ~ 200 3.0

. 지붕기울기에 따른 감소계수 10~ 20도 0.9 20 ~ 30 0.75

30 ~ 40 0.5 40 ~ 60 0.25

60 이상은 0

 

□ 설계 풍하중 산정방식을 식을 사용하여 설명하시오

□ 설계 풍하중을 논하라

- 풍하중이란 바람에 의하여 발생되는 압력을 말한다. 바람은 대체적으로 수평하중에 속하며 작용면에 대하여 수직으로 작용하는 힘을 나타낸다

풍하중은 시설전체에 대하여 하중이 발생하는데 바람이 불어오는 방향으로는 압력을 반대쪽은 흡인력을 지중에는 부력이 발생하므로 위치별로 풍하중을 구해야한다

- 풍하중을 구하는 공식은

풍하중 = 풍력계수 × 속도압 × 작용면의 면적으로 구할수 있다

- 풍압계수

기준높이의 풍압력에 대한 시설의 각위치별 풍압력비를 말한다

- 풍력계수

시설의 어떤면 전체에 적용할수 있는 평균 풍압계수를 말한다. 풍압계수를 사용하면 국부면적에 대하여 일일이 하중을 구해야 하지만 작용면 전체에 대하여 풍압계수를 구하면 그면에 작용하는 풍력계수가 된다

 

□ 온실 단면의 폭 6m, 지붕높이 4m, 처마높이 2m인 양지붕 단동온실에 대하여 각면에 대하여 온실 길이 방향 1m당 걸리는 풍하중(kg)을 계산하라. 단, 온실의 내구년도 10년, 안전도 50%이다. 또한, 재현기간별 설계풍속은 <표 1>과 같으며 양지붕 온실의 풍력계수는 바람이 부는 쪽으로부터 A, B, C, D면이라고 하면 각각 0.8, -0.22, -0.5, -0.4이다.

<표 1> 재현기간별 설계풍속(m/s) (10m 높이)

재현기간	8년	15년	22년	30년	43년	57년
설계풍속	21	22	23	24	25	26

- 풍하중을 구하는 공식

풍하중 = 풍력계수 × 속도압 × 작용면의 면적×안전도/

- 다음과 같이 정리 할 수 있다

	A(바람방향벽)	B(바람방향지붕)	C(반대지붕)	D(반대방향벽)
풍력계수	0.8	-0.22	-0.5	-0.4
속도압	22	22	22	22
작용면의 면적	1×2	1×5(지붕길이)	1×5	1×2
풍하중	211.2M/㎡	-72.6	-165	-105.6

 

□ 적설의 단위체적중량의 결정방법에 대하여 기술하라. 또한, 온실 단면의 폭 7m, 지붕높이 5m, 처마높이 3m인 양지붕 단동온실에 대하여 지붕에 걸리는 적설하중(kg/㎡)를 계산하라. 단, 온실의 내구년도 15년, 안전도 70%이다. 또한, 재현기간별 설계적설심은 <표 1>, 지붕경사별 절감계수는 <표 2>와 같다.

 

<표 1> 재현기간별 설계적설심(cm)

재현기간	8년	15년	22년	30년	43년	57년
설계적설심	18	21	24	26	28	29

 

<표 2> 지붕경사별 절감계수(cm)

지붕경사각	0-20	20-30	30-40	40-60	60이상
절감계수	0.9	0.75	0.5	0.25	0

 

눈의 깊이	50cm이하	50 ~ 100	100 ~ 150	150~ 200
단위체적중량	1.0	1.5	2.0	3.0

1. 적설의 단위체적중량이라 함은 눈이 쌓이는 깊이에 따라 눈이 압력을 받게되어 단위 체적 중량이 증가하는데 대체적으로 다음과 같다

2. 지붕에 걸리는 적설하중은 다음과 같은 공식으로 구할수 있다.

- 적설하중 = 적설심 × 적설단위체적당 중량 × 지붕기울기에 따른 감소계수×안전도

. 적설심은 온실내구연한 15년을 기준하면 21cm이다

. 적설단위체적당 중량은 200cm이상의 2.0을 기준한다

. 지붕기울기는 동고(5m-3)는 2m이며 밑면이 (7m/2)는 3.5m 삼각형의 기울기는 약 21도로 절검계수는 0.75에 해당된다

. 안전도는 70%

. 결과적으로

적설하중는 21×2.0×0.75×0.7=800kg/㎡

이상과 같이 800kg/㎡ 하중이 작용한다

 

□ 다연동 온실의 대표적인 장점과 단점은 무엇인가

1. 다연동 온실이란

다연동 온실은 단동온실을 여러개를 붙여 놓은 형태의 온실이다. 그러므로 단동온실에 비해서 장점과 단점이 나타나게 되는데 대표적인 장점은 보온비를 증대시키고 작업을 쉽게 하지만 광의 불균형과 환기의 어려운 점이 있다

2. 다연동 온실의 장점

- 농작업의 편리하다

단동온실에는 온실의 측벽이 농작업에 장해를 주지만 연동온실은 겹치지는 곳에는 측벽이 없어 농작업이 쉽다

- 경지 이용면적이 크다

온실이 겹치는 곳에는 측벽이 없어서 경지 이용면적이 늘어난다

- 보온이 쉽다

온실의 보온력은 태양광선을 많이 저장하고 방출하는 열을 적게해야 높다고 할수 있다. 연동을 하므로서 온실의 표면적은 줄어드는 대신 온실의 바닥면적은 늘어나서 보온비가 증대된다

- 각종보조 장비를 이용하기 편리하다

작업공간이 넓어지므로 각종 보온시설 및 농기계 이용이 편리하다

- 시설비가 줄어든다

온실측면을 시공하지 않아도 되기 때문에 시설비가 적게든다

3. 연동온실의 문제점

- 광의 불균일

온실의 곡부에는 물받이가 있고 각종 관리 장비를 부착하기 때문에 광을 차단한다. 또한 광의 반대편에는 광이 비치는 량이 적기 때문에 반사필름등 보광 장치을 해주고 특히 온실방향을 남북으로 하여 광분포를 균일하게하는 것이 중요하다

- 환기의 어려움

토양에 대한 피복면적이 넓어서 환기가 나쁘다 그러므로 환기팬을 이용한 강제환기와 측창과 천창을 두어서 자연환기를 늘려주어야 한다. 환기가 어려워 공중습도가 높아지거나 온도가 높아지는 것을 염두에 두고 관리해야한다

- 적설에 약하다

연동온실의 곡부에는 눈이 쌓이게되어 적설하중을 많이 받게 되므로 적설이 많은지역은 온실기둥과 받침대를 튼튼히 해야하며 적설이 많을시에는 온실을 가온시켜 빠른시간내 적설을 녹이는 것도 중요하다

- 연작장해 대책에 취약하다

유리, 팻트온실등 고정된 온실은 토경재배를 하지 않고 대체적으로 양액재배를 많이 하여 토경재배에서 나타나는 연작장해를 걱정하지 않아도 무방하지만 비닐하우스의 경우에는 토경재배를 많이 한다, 단동하우스의 경우 염류장해가 나타나면 쉽게 이동할수 있으나 연동하우스의 경우 이동이 곤란하므로 연작장해에 대한 주의가 필요하다. 그러므로 부식함량을 높여 염기치환용량을 크게 해주어야 하며 금비 위주의 농업에서 탈피하여 친 환경적인 영농방법으로 토양관리에 노력해야 한다