도시철도 운행으로 인한 소음진동의 환경문제는 발생되기 이전에 예측하여 적절하게 대응하지 않는 경우 이용승객이나 선로 주변 주민이 민감하게 반응하여 사회적인 문제로 크게 부각되기 쉽다. 도시철도 소음․진동문제는 전동차 및 정거장 내에서 이용승객에게 영향을 미치는 것과, 도시철도 선로 주변 지역의 주민에게 영향을 미치는 것 등이 있다. 선로 주변에 영향을 미치는 경우 고가구간에서는 대부분 100Hz이상 주파수대의 대기소음 문제로서 선로주변에 방음벽을 설치하여 소음문제를 완화시키나, 터널구간에서는 100Hz이하의 우르르하는 굉음 즉 특이한 지반진동소음문제로서 선로주변 주민에게 불편함과 더불어 불안감이 조성되기도 한다. 이러한 지반진동소음은 열차운행으로 발생하여 선로, 지하구조물, 지반, 주변 건물에 전달됨으로써 그 전파 경로가 복잡하고 불확실하여 그 수준을 예측하고 저감시키는 대책을 수립하기 매우 어렵다. 여기에서는 이러한 지반진동 예측을 대상으로 연구하였다. 도시철도 지반진동소음을 예측함에 있어서 경험적인 예측방법은 미국, 일본 등에서 주로 해당 현장 계측자료를 분석하여 제시된 것으로서 활용하기가 용이한 편리성이 있다. 그러나 경험적 방법으로 실제의 차량, 궤도, 지반 등 현장 운행여건에 적합하도록 예측을 하기 위해선 수많은 계측을 시행하여 검증해야 하는 등 적용에 신중을 기해야 하는 문제가 있다. 또한 해석적인 예측방법은 해석모델 및 입력 열차하중 설정 등에 있어서 고도의 전문적인 접근이 필요하고 정밀해석을 하여도 그 결과에 대한 신뢰성에는 한계가 있게 된다. 본 논문에서는 적은 양의 현장계측으로 지반진동의 경향성을 파악하기 위해 경험적인 예측방법에 해석적인 예측방법을 접목시킨 실용적인 지반진동 예측방법을 제안하였으며, 서울지하철 현장 계측결과와 비교하여 제안된 식을 검증하였다. 연구의 주요내용을 요약하면 다음과 같다. 첫째, 도시철도 운행으로 발생되는 지반진동소음은 대기소음과 다른 특성이 있음에도 국내 진동 및 소음 기준에서는 지역의 지표 진동 및 소음으로 제시하고 있다. 이에 대해 FTA(미국연방교통국)에서 콘써트 홀 등에 적용한 진동소음 발생원, 경로, 수진부 등의 영향을 고려한 다양한 건물별 진동 및 소음 설계기준을 소개하였으며, 이로부터 지반진동소음에 영향을 미치는 요인으로서 열차 운행, 차량, 궤도, 지반, 수진부 건물에 대하여 정리하였다. 둘째, 경험적 예측방법으로 FTA(미연방교통국)방법, 뉴욕지하철 방법, 동경지하철 방법, Wilson 방법, Ungar & Bender 방법, Tokita 방법 등을 정리하고 이를 기준진동 설정, 보정방법 별로 고찰하였다. 셋째, 지반진동을 예측하는 방법을 도출하고 검증하기 위해 서울 지하철 현장을 자갈궤도와 방진궤도(STEDEF)로 구분하여 계측을 실시하였다. 현장 계측결과를 분석하여 방진궤도를 기본으로 하는 기준 진동원 크기를 제시하고 여러 경험적 예측방법을 보정항목별로 비교 고찰하여 적절한 보정방법을 제안하였으며, 이를 통해 지반진동 예측을 위한 기본 식을 설정하였다. 넷째, 서울의 지반 특성은 기반암이 얕고 지반변화가 심함으로 이를 반영하기 위하여 터널의 위치별, 지반별, 거리각도별 조건을 설정하여 지반 감쇠의 해석적인 분석을 수행하였다. 해석 결과 터널이 토사지반 또는 암반에 있을 경우 지반진동에 가장 큰 영향을 미치는 요소는 각각의 지반의 물성치로 나타났고, 진동원과의 연직면에서 떨어져 있는 각도를 기준으로 영향범위를 산정한 결과, 대부분 연직면에서 30° 이내에 있을 경우 진동레벨의 감쇠 현상은 크지 않고, 40° 이상이 되면 진동레벨은 급격히 감소하는 경향이 있는 것으로 나타났다. 이와 같은 결과로 부터 지반별, 거리각도별 보정 값을 제안하였다. 마지막으로, 경험적 예측방법 고찰, 현장계측, 해석적 분석을 정리하여 실무자가 적용하기 용이한 실용적인 지반진동 예측식을 제안하였다. 그리고 계측한 현장 조건을 적용하여 제안된 식으로 예측치를 산정하여 계측치와 비교한 결과 대부분 ± 5 dB 내외의 ...
도시철도 운행으로 인한 소음진동의 환경문제는 발생되기 이전에 예측하여 적절하게 대응하지 않는 경우 이용승객이나 선로 주변 주민이 민감하게 반응하여 사회적인 문제로 크게 부각되기 쉽다. 도시철도 소음․진동문제는 전동차 및 정거장 내에서 이용승객에게 영향을 미치는 것과, 도시철도 선로 주변 지역의 주민에게 영향을 미치는 것 등이 있다. 선로 주변에 영향을 미치는 경우 고가구간에서는 대부분 100Hz이상 주파수대의 대기소음 문제로서 선로주변에 방음벽을 설치하여 소음문제를 완화시키나, 터널구간에서는 100Hz이하의 우르르하는 굉음 즉 특이한 지반진동소음문제로서 선로주변 주민에게 불편함과 더불어 불안감이 조성되기도 한다. 이러한 지반진동소음은 열차운행으로 발생하여 선로, 지하구조물, 지반, 주변 건물에 전달됨으로써 그 전파 경로가 복잡하고 불확실하여 그 수준을 예측하고 저감시키는 대책을 수립하기 매우 어렵다. 여기에서는 이러한 지반진동 예측을 대상으로 연구하였다. 도시철도 지반진동소음을 예측함에 있어서 경험적인 예측방법은 미국, 일본 등에서 주로 해당 현장 계측자료를 분석하여 제시된 것으로서 활용하기가 용이한 편리성이 있다. 그러나 경험적 방법으로 실제의 차량, 궤도, 지반 등 현장 운행여건에 적합하도록 예측을 하기 위해선 수많은 계측을 시행하여 검증해야 하는 등 적용에 신중을 기해야 하는 문제가 있다. 또한 해석적인 예측방법은 해석모델 및 입력 열차하중 설정 등에 있어서 고도의 전문적인 접근이 필요하고 정밀해석을 하여도 그 결과에 대한 신뢰성에는 한계가 있게 된다. 본 논문에서는 적은 양의 현장계측으로 지반진동의 경향성을 파악하기 위해 경험적인 예측방법에 해석적인 예측방법을 접목시킨 실용적인 지반진동 예측방법을 제안하였으며, 서울지하철 현장 계측결과와 비교하여 제안된 식을 검증하였다. 연구의 주요내용을 요약하면 다음과 같다. 첫째, 도시철도 운행으로 발생되는 지반진동소음은 대기소음과 다른 특성이 있음에도 국내 진동 및 소음 기준에서는 지역의 지표 진동 및 소음으로 제시하고 있다. 이에 대해 FTA(미국연방교통국)에서 콘써트 홀 등에 적용한 진동소음 발생원, 경로, 수진부 등의 영향을 고려한 다양한 건물별 진동 및 소음 설계기준을 소개하였으며, 이로부터 지반진동소음에 영향을 미치는 요인으로서 열차 운행, 차량, 궤도, 지반, 수진부 건물에 대하여 정리하였다. 둘째, 경험적 예측방법으로 FTA(미연방교통국)방법, 뉴욕지하철 방법, 동경지하철 방법, Wilson 방법, Ungar & Bender 방법, Tokita 방법 등을 정리하고 이를 기준진동 설정, 보정방법 별로 고찰하였다. 셋째, 지반진동을 예측하는 방법을 도출하고 검증하기 위해 서울 지하철 현장을 자갈궤도와 방진궤도(STEDEF)로 구분하여 계측을 실시하였다. 현장 계측결과를 분석하여 방진궤도를 기본으로 하는 기준 진동원 크기를 제시하고 여러 경험적 예측방법을 보정항목별로 비교 고찰하여 적절한 보정방법을 제안하였으며, 이를 통해 지반진동 예측을 위한 기본 식을 설정하였다. 넷째, 서울의 지반 특성은 기반암이 얕고 지반변화가 심함으로 이를 반영하기 위하여 터널의 위치별, 지반별, 거리각도별 조건을 설정하여 지반 감쇠의 해석적인 분석을 수행하였다. 해석 결과 터널이 토사지반 또는 암반에 있을 경우 지반진동에 가장 큰 영향을 미치는 요소는 각각의 지반의 물성치로 나타났고, 진동원과의 연직면에서 떨어져 있는 각도를 기준으로 영향범위를 산정한 결과, 대부분 연직면에서 30° 이내에 있을 경우 진동레벨의 감쇠 현상은 크지 않고, 40° 이상이 되면 진동레벨은 급격히 감소하는 경향이 있는 것으로 나타났다. 이와 같은 결과로 부터 지반별, 거리각도별 보정 값을 제안하였다. 마지막으로, 경험적 예측방법 고찰, 현장계측, 해석적 분석을 정리하여 실무자가 적용하기 용이한 실용적인 지반진동 예측식을 제안하였다. 그리고 계측한 현장 조건을 적용하여 제안된 식으로 예측치를 산정하여 계측치와 비교한 결과 대부분 ± 5 dB 내외의 편차가 있었으며, 특히 동경 지하철의 계측과 예측 결과를 비교할 때 적절한 수준인 것으로 평가되었다.
도시철도 운행으로 인한 소음진동의 환경문제는 발생되기 이전에 예측하여 적절하게 대응하지 않는 경우 이용승객이나 선로 주변 주민이 민감하게 반응하여 사회적인 문제로 크게 부각되기 쉽다. 도시철도 소음․진동문제는 전동차 및 정거장 내에서 이용승객에게 영향을 미치는 것과, 도시철도 선로 주변 지역의 주민에게 영향을 미치는 것 등이 있다. 선로 주변에 영향을 미치는 경우 고가구간에서는 대부분 100Hz이상 주파수대의 대기소음 문제로서 선로주변에 방음벽을 설치하여 소음문제를 완화시키나, 터널구간에서는 100Hz이하의 우르르하는 굉음 즉 특이한 지반진동소음문제로서 선로주변 주민에게 불편함과 더불어 불안감이 조성되기도 한다. 이러한 지반진동소음은 열차운행으로 발생하여 선로, 지하구조물, 지반, 주변 건물에 전달됨으로써 그 전파 경로가 복잡하고 불확실하여 그 수준을 예측하고 저감시키는 대책을 수립하기 매우 어렵다. 여기에서는 이러한 지반진동 예측을 대상으로 연구하였다. 도시철도 지반진동소음을 예측함에 있어서 경험적인 예측방법은 미국, 일본 등에서 주로 해당 현장 계측자료를 분석하여 제시된 것으로서 활용하기가 용이한 편리성이 있다. 그러나 경험적 방법으로 실제의 차량, 궤도, 지반 등 현장 운행여건에 적합하도록 예측을 하기 위해선 수많은 계측을 시행하여 검증해야 하는 등 적용에 신중을 기해야 하는 문제가 있다. 또한 해석적인 예측방법은 해석모델 및 입력 열차하중 설정 등에 있어서 고도의 전문적인 접근이 필요하고 정밀해석을 하여도 그 결과에 대한 신뢰성에는 한계가 있게 된다. 본 논문에서는 적은 양의 현장계측으로 지반진동의 경향성을 파악하기 위해 경험적인 예측방법에 해석적인 예측방법을 접목시킨 실용적인 지반진동 예측방법을 제안하였으며, 서울지하철 현장 계측결과와 비교하여 제안된 식을 검증하였다. 연구의 주요내용을 요약하면 다음과 같다. 첫째, 도시철도 운행으로 발생되는 지반진동소음은 대기소음과 다른 특성이 있음에도 국내 진동 및 소음 기준에서는 지역의 지표 진동 및 소음으로 제시하고 있다. 이에 대해 FTA(미국연방교통국)에서 콘써트 홀 등에 적용한 진동소음 발생원, 경로, 수진부 등의 영향을 고려한 다양한 건물별 진동 및 소음 설계기준을 소개하였으며, 이로부터 지반진동소음에 영향을 미치는 요인으로서 열차 운행, 차량, 궤도, 지반, 수진부 건물에 대하여 정리하였다. 둘째, 경험적 예측방법으로 FTA(미연방교통국)방법, 뉴욕지하철 방법, 동경지하철 방법, Wilson 방법, Ungar & Bender 방법, Tokita 방법 등을 정리하고 이를 기준진동 설정, 보정방법 별로 고찰하였다. 셋째, 지반진동을 예측하는 방법을 도출하고 검증하기 위해 서울 지하철 현장을 자갈궤도와 방진궤도(STEDEF)로 구분하여 계측을 실시하였다. 현장 계측결과를 분석하여 방진궤도를 기본으로 하는 기준 진동원 크기를 제시하고 여러 경험적 예측방법을 보정항목별로 비교 고찰하여 적절한 보정방법을 제안하였으며, 이를 통해 지반진동 예측을 위한 기본 식을 설정하였다. 넷째, 서울의 지반 특성은 기반암이 얕고 지반변화가 심함으로 이를 반영하기 위하여 터널의 위치별, 지반별, 거리각도별 조건을 설정하여 지반 감쇠의 해석적인 분석을 수행하였다. 해석 결과 터널이 토사지반 또는 암반에 있을 경우 지반진동에 가장 큰 영향을 미치는 요소는 각각의 지반의 물성치로 나타났고, 진동원과의 연직면에서 떨어져 있는 각도를 기준으로 영향범위를 산정한 결과, 대부분 연직면에서 30° 이내에 있을 경우 진동레벨의 감쇠 현상은 크지 않고, 40° 이상이 되면 진동레벨은 급격히 감소하는 경향이 있는 것으로 나타났다. 이와 같은 결과로 부터 지반별, 거리각도별 보정 값을 제안하였다. 마지막으로, 경험적 예측방법 고찰, 현장계측, 해석적 분석을 정리하여 실무자가 적용하기 용이한 실용적인 지반진동 예측식을 제안하였다. 그리고 계측한 현장 조건을 적용하여 제안된 식으로 예측치를 산정하여 계측치와 비교한 결과 대부분 ± 5 dB 내외의 편차가 있었으며, 특히 동경 지하철의 계측과 예측 결과를 비교할 때 적절한 수준인 것으로 평가되었다.
By operating urban transit, it produces environmental side effects such as noise and vibration which cause an unpleasant environment for transit passengers and residents who live around the area. These effects will rise as a social issue. This paper is to study on the noise and vibration issue induc...
By operating urban transit, it produces environmental side effects such as noise and vibration which cause an unpleasant environment for transit passengers and residents who live around the area. These effects will rise as a social issue. This paper is to study on the noise and vibration issue induced by urban transit which effects the relationship of a transit and passenger in a station, and residents who are living around the urban transit area. If there is an open area that has such a noise effect more than 100Hz, it categorized as a noise pollution area, where the noise reduction wall is usually put up to reduce noise level. But it is a different scenario if it happens in the tunnel section which even it produce less than 100Hz, it creates much loud noise that provide an unpleasant experience to residents who live around the area. These kinds of ground-vibration and noise are propagated by surrounding medium, such as soil and rock, at track, underground structures, and surrounding structures. Therefore, it is very difficult to estimate the ground vibration and noise level. There are two methods, empirical and analytical method, to estimate urban transit ground vibration and noise. The empirical method has been proposed in the U.S. and Japan. These methods are based on the analysis of the field measurement data. The merit of it is easy to use. However it has to be careful to use these empirical methods, because our systems, such as train, track, and ground, are different from the U.S. and Japan. Also, The analytical estimate method is needed the high degree of professional approach for analytical model, establishment of train loads and et al. Therefore, even with the confirmation of the analytical system, there are still some question about the results. In this paper, the practical method, combined empirical with analytical technics to estimate urban transit ground-vibration was proposed and verified by the comparison with the result of field measurement in Seoul subway. The major contents of this study are listed as follow. First, the ground vibration and noise induced by urban transit has the different characteristic from the ambient noise. However, local vibration and noise indexes were specified only for vibration and noise in Korea traffic standard code. Therefore, FTA(Federal Transit Administration) code for vibration and noise of the various structure types was introduced. Second, in order to study empirical methods to estimate urban transit ground vibration, FTA(Federal Transit Administration), New York subway, Tokyo subway, Wilson, Ungar & Bender, Tokita methods were considered. Then, these methods were analyzed in detail. Third, field measurement was carried out to develop the estimate technics for ground vibration and to verify the developed method. When filed measurement, the kinds of track system was divided into ballast tack and STEDEF track. From the results of filed measurement, the magnitude of basic vibration source was broughted up. And, a rational correction method was proposed by the comparison and study of various empirical methods. Based on the above process, a basic equation was proposed to estimate urban transit ground vibration. Forth, because the ground characteristic of Seoul has a shallow bedrock and various change of ground condition. Therefore, in order to reflect these effects in this study, the finite element analysis(FEA) for ground damping was conducted. The variable considered in FEA was the position of tunnel, the kinds of ground and the distance and degree of tunnel from the reference point. From the results of FEA, the correction value about these variables was proposed. Finally, the practical method to estimate urban transit ground vibration was proposed by the study of updated empirical estimate method that was combined with field measurement and finite element analysis. And, the proposed method was verified by the comparison with the result of a field measurement in Seoul subway. When the estimate values using proposed method was compared with the field measurement ones, the deviation of them was within ±5dB. Therefore, it should be estimated that the proposed method from this study is reasonable and reliable.
By operating urban transit, it produces environmental side effects such as noise and vibration which cause an unpleasant environment for transit passengers and residents who live around the area. These effects will rise as a social issue. This paper is to study on the noise and vibration issue induced by urban transit which effects the relationship of a transit and passenger in a station, and residents who are living around the urban transit area. If there is an open area that has such a noise effect more than 100Hz, it categorized as a noise pollution area, where the noise reduction wall is usually put up to reduce noise level. But it is a different scenario if it happens in the tunnel section which even it produce less than 100Hz, it creates much loud noise that provide an unpleasant experience to residents who live around the area. These kinds of ground-vibration and noise are propagated by surrounding medium, such as soil and rock, at track, underground structures, and surrounding structures. Therefore, it is very difficult to estimate the ground vibration and noise level. There are two methods, empirical and analytical method, to estimate urban transit ground vibration and noise. The empirical method has been proposed in the U.S. and Japan. These methods are based on the analysis of the field measurement data. The merit of it is easy to use. However it has to be careful to use these empirical methods, because our systems, such as train, track, and ground, are different from the U.S. and Japan. Also, The analytical estimate method is needed the high degree of professional approach for analytical model, establishment of train loads and et al. Therefore, even with the confirmation of the analytical system, there are still some question about the results. In this paper, the practical method, combined empirical with analytical technics to estimate urban transit ground-vibration was proposed and verified by the comparison with the result of field measurement in Seoul subway. The major contents of this study are listed as follow. First, the ground vibration and noise induced by urban transit has the different characteristic from the ambient noise. However, local vibration and noise indexes were specified only for vibration and noise in Korea traffic standard code. Therefore, FTA(Federal Transit Administration) code for vibration and noise of the various structure types was introduced. Second, in order to study empirical methods to estimate urban transit ground vibration, FTA(Federal Transit Administration), New York subway, Tokyo subway, Wilson, Ungar & Bender, Tokita methods were considered. Then, these methods were analyzed in detail. Third, field measurement was carried out to develop the estimate technics for ground vibration and to verify the developed method. When filed measurement, the kinds of track system was divided into ballast tack and STEDEF track. From the results of filed measurement, the magnitude of basic vibration source was broughted up. And, a rational correction method was proposed by the comparison and study of various empirical methods. Based on the above process, a basic equation was proposed to estimate urban transit ground vibration. Forth, because the ground characteristic of Seoul has a shallow bedrock and various change of ground condition. Therefore, in order to reflect these effects in this study, the finite element analysis(FEA) for ground damping was conducted. The variable considered in FEA was the position of tunnel, the kinds of ground and the distance and degree of tunnel from the reference point. From the results of FEA, the correction value about these variables was proposed. Finally, the practical method to estimate urban transit ground vibration was proposed by the study of updated empirical estimate method that was combined with field measurement and finite element analysis. And, the proposed method was verified by the comparison with the result of a field measurement in Seoul subway. When the estimate values using proposed method was compared with the field measurement ones, the deviation of them was within ±5dB. Therefore, it should be estimated that the proposed method from this study is reasonable and reliable.
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