표제지
목차
국문요약 13
제1장 서론 15
제1절 연구 개요 15
1. 연구 배경 15
2. 연구 목적 및 범위 23
제2절 바닥충격음 해석 방법: Vibro-Acoustic Analysis 29
1. 통계적 에너지 해석기법 29
2. 유한요소기법 40
3. FE-SEA 하이브리드 해석 45
제2장 바닥충격음의 발생 메커니즘 분석 48
제1절 바닥충격음 측정 48
1. 목업의 제원 및 바닥충격음 측정 방법 48
2. 바닥충격음 측정 결과 52
3. 가속도 측정 결과: 중량 충격음 54
제2절 전산해석을 이용한 바닥충격음 예측 58
1. 바닥충격음 해석 모델 구성 58
2. 바닥충격음 예측 및 신뢰성 검증 60
제3절 바닥충격음의 기여도 분석 62
1. 구조물의 소음 발생 기여도 62
2. 표준바닥구조의 완충재 76
3. 음향 모드(룸 모드) 88
제4절 바닥충격음 발생 메커니즘 고찰 100
제3장 SEA-FEM 하이브리드 해석 방법 103
제1절 구조물의 모드밀도 103
1. 연구 대상 목업의 제원 103
2. 구조물의 모드 밀도 측정 105
제2절 구조물의 내부손실계수 109
1. 시험 시편 제작 109
2. 건설재료의 내부손실계수 측정 결과 112
제3절 구조물의 연성손실계수 115
1. 연성손실계수: 구조-구조 115
2. 연성손실계수: 구조-음향공간 123
제4절 전산해석을 이용한 충격음 예측 128
1. SEA-FEM 하이브리드 해석 방법 128
2. 건축물의 진동 특성 133
3. SEA-FEM 하이브리드 해석 방법 적용 138
제5절 SEA-FEM 하이브리드 해석 방법 적용: 표준바닥구조 145
제6절 SEA-FEM 하이브리드 해석 방법 고찰 147
제4장 결론 149
참고문헌 152
APPENDIX 165
APPENDIX A: 해외 바닥충격음 관련 기준 165
APPENDIX B: 건설재료의 물성 측정 169
1. 배경 이론 169
2. 건설재료의 물성 측정 174
3. 완충재의 동탄성계수 측정 179
ABSTRACT 183
Table 1.1. 공동주택 층간소음의 범위와 기준 19
Table 1.2. 층간소음 피해배상 현행기준 19
Table 1.3. 공동주택의 구조형식 20
Table 1.4. 바닥충격음 차단구조 등급기준: 경량충격음 22
Table 1.5. 바닥충격음 차단구조 등급기준: 중량충격음 22
Table 1.6. 서브시스템의 에너지 계산식 32
Table 1.7. 구조물의 모드 밀도 33
Table 1.8. 연성손실계수 계산식 35
Table 2.1. 건설재료의 물성 58
Table 2.2. 진동하는 판의 파동 62
Table 2.3. 목업의 굽힘 진동 모드: 바닥 슬라브 66
Table 2.4. 목업의 굽힘 진동 모드: 벽체 67
Table 2.5. 완충재의 물성 및 측정 방법 77
Table 3.1. 대상 목업의 서브시스템 구성 및 제원 104
Table 3.2. 내부손실계수 측정을 위한 시편 제작 109
Table 3.3. 연성손실계수 측정 케이스 116
Figure 1.1. 층간소음이웃사이센터 전화 상담서비스 상담현황 16
Figure 1.2. 층간소음 주요 발생 원인 17
Figure 1.3. 거주위치별 신청비율 분석 17
Figure 1.4. 공동주택의 층간소음 종류 18
Figure 1.5. 표준바닥구조 21
Figure 1.6. 표준바닥구조와 인정바닥구조의 일원화 23
Figure 1.7. 연구 내용 흐름도 25
Figure 1.8. 서브 시스템의 파워 흐름도 30
Figure 1.9. 에너지 반감법을 이용한 댐핑 측정 34
Figure 1.10. 구조물의 결합 구조 36
Figure 1.11. 굽힘 운동하는 판의 미소 변위에 작용하는 응력 41
Figure 1.12. Illustration of the 'natural' wave types used to describe a ''diffuse reverberant field''... 46
Figure 2.1. 바닥충격음 측정용 목업의 제원 49
Figure 2.2. 바닥충격음 및 구조물 진동 측정 51
Figure 2.3. 중량충격원 및 임팩트 해머의 가진력 스펙트럼 52
Figure 2.4. 바닥충격음 측정 결과: 경량 및 중량충격원 53
Figure 2.5. 바닥충격음 측정 결과: 단위 하중 54
Figure 2.6. 수음실 천정부의 가속도 측정 결과 55
Figure 2.7. 단위 하중 당 구조물의 가속도 56
Figure 2.8. 단위 하중당 바닥충격음 및 가속도 측정 결과 57
Figure 2.9. 바닥충격음 해석 모델 구성 59
Figure 2.10. 바닥충격음 측정 결과와 해석 결과 비교: 중량충격원 60
Figure 2.11. 가속도 측정 결과 및 해석 결과 비교: 중량충격원 61
Figure 2.12. 목업의 굽힘 진동 모드 형상: 바닥 슬라브 67
Figure 2.13. 목업의 굽힘 진동 모드 형상: 벽 68
Figure 2.14. 중량충격원에 대한 바닥 슬라브 가속도 해석 결과 69
Figure 2.15. 바닥충격음과 바닥 슬라브 가속도 해석 결과 비교: 1/3 옥타브 밴드 69
Figure 2.16. 단위 하중당 바닥충격음 및 가속도 비교 70
Figure 2.17. 목업의 모드 형상과 진동 응답 비교: 37 ㎐ 71
Figure 2.18. 목업의 모드 형상과 진동 응답 비교: 58 ㎐ 72
Figure 2.19. 목업의 모드 형상과 진동 응답 비교: 79 ㎐ 72
Figure 2.20. 목업의 모드 형상과 진동 응답 비교: 105 ㎐ 72
Figure 2.21. 목업의 모드 형상과 진동 응답 비교: 151 ㎐ 73
Figure 2.22. 바닥충격음과 목업의 진동 응답 73
Figure 2.23. 구조물의 소음 방사 기여도 75
Figure 2.24. 에너지 평형식을 이용한 바닥충격음 예측 76
Figure 2.25. 완충재의 척증 및 등가 동탄성계수 78
Figure 2.26. 완충재의 바닥충격음 증폭 현상 79
Figure 2.27. 뜬바닥구조의 진동 시스템 80
Figure 2.28. 1-자유도 진동 시스템의 에너지 전달율 81
Figure 2.29. 동탄성계수에 따른 바닥충격음 저감량 82
Figure 2.30. 뱅머신과 임팩트 볼의 가진력 스펙트럼 82
Figure 2.31. 바닥구조 상/하부면의 가속도 비교 85
Figure 2.32. 완충재 동탄성계수 변화에 따른 에너지 저감 효과 86
Figure 2.33. 완충재 동탄성계수에 따른 슬라브 진동 변화 88
Figure 2.34. 음향 공간의 고유 진동수: Lx=4.0, Ly=4.9, Lz=2.8m(이미지참조) 90
Figure 2.35. 음향 공간의 모드 형상 91
Figure 2.36. 목업 공간의 모드 개수 및 모드 밀도: 1/3 옥타브 밴드 93
Figure 2.37. 닫힌 공간의 소음원과 수음점 94
Figure 2.38. 측정 위치 별 바닥충격음 측정 결과 96
Figure 2.39. 음향 공간의 음장 분포 해석 결과: 1.5m. 97
Figure 2.40. 음향 모드의 중첩: 1/1 옥타브 밴드 98
Figure 3.1. 연구 대상 목업 104
Figure 3.2. 각 서브시스템의 모빌리티 측정 결과 105
Figure 3.3. 각 서브시스템의 굽힘모드 106
Figure 3.4. 각 서브시스템의 모드 개수 측정 결과 108
Figure 3.5. 내부손실계수 측정을 위한 시편 제작 111
Figure 3.6. 철근콘크리트 시편 설치 111
Figure 3.7. 철근콘크리트 시편의 모드 형상 112
Figure 3.8. 각 시편의 단위 하중 당 가속도 측정 결과 113
Figure 3.9. 철근 콘크리트 시편의 댐핑 측정 결과 113
Figure 3.10. 건설재료의 손실계수 측정 결과 114
Figure 3.11. 임팩트 해머; DYTRAN 5803A 116
Figure 3.12. 임팩트 해머의 가진력 스펙트럼 117
Figure 3.13. 연성손실계수 측정 117
Figure 3.14. 연성손실계수 측정 방법 118
Figure 3.15. Travelling wave approach를 이용한 구조물의 연성손실계수 119
Figure 3.16. 연성손실계수 측정 결과: SEA matrix-inversion 121
Figure 3.17. 이론적 연성손실계수와 측정 결과 비교: Top to Wall A 122
Figure 3.18. 평판의 방사효율 124
Figure 3.19. 잔향실을 이용한 콘크리트 슬라브의 방사효율 측정 125
Figure 3.20. 콘크리트 슬라브의 방사효율 측정 결과 126
Figure 3.21. 콘크리트 슬라브의 연성손실계수 측정 결과 127
Figure 3.22. 통계적 에너지 해석기법과 SEA-FEM 하이브리드 해석기법 비교 129
Figure 3.23. 주파수 응답 함수: H(f) 130
Figure 3.24. 역해석법을 이용한 가진력 계산 흐름도 131
Figure 3.25. SEA-FEM 하이브리드 해석기법 비교 132
Figure 3.26. 두께 비에 따른 에너지 전달율 134
Figure 3.27. 목업 천정부와 개별 구조물의 고유치 해석 결과 135
Figure 3.28. 목업 천정부와 개별 구성된 바닥 슬라브의 모빌리티 해석 결과 136
Figure 3.29. 목업 천정부 가속도 해석 결과 비교 137
Figure 3.30. 역해석법을 이용한 가진력 도출 138
Figure 3.31. 구조물의 가속도 해석 결과 및 측정 결과 비교: Top 140
Figure 3.32. 구조물의 가속도 해석 결과 및 측정 결과 비교: Wall A/C 141
Figure 3.33. 구조물의 가속도 해석 결과 및 측정 결과 비교: Wall B/D. 142
Figure 3.34. 바닥충격음 해석 결과 144
Figure 3.35. 역해석법을 이용한 표준바닥구조의 가진력 스펙트럼 145
Figure 3.36. SEA-FEM 하이브리드 해석을 이용한 바닥충격음 해석 결과 146