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유한요소 수치해석을 이용한 공동주택 중량충격음 예측
Prediction of Heavy-Weight Floor Impact Sound in Multi-Unit House by using Finite-Element Analysis 원문보기

전산 구조 공학 = Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea, v.29 no.3, 2016년, pp.17 - 23  

문대호 (단국대학교 초고층 글로벌 R&BD센터)

초록이 없습니다.

AI 본문요약
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문제 정의

  • 층간소음으로 인한 이웃간의 분쟁을 일으키는 주요 원인인 저주파 영역의 바닥충격음은 현행 인정바닥구조들 만으로 큰 효과가 없기 때문에 보다 근본적으로 저주파 소음을 줄일 수 있는 방안이 필요하다. 저주파 바닥충격음 저감을 위한 연구로 유한요소 해석을 이용한 구조진동소음예측 기법을 살펴보았으며, 이를 활용한 다양한 변수 분석 결과와 공동주택의 구조형식 변경을 통한 바닥충격음 저감 가능성에 대해 논의하였다.

가설 설정

  • 소음예측이 주파수 영역에 대한 음압레벨을 대상으로 하기 때문에 진동해석과 음향해석은 주파수영역 해석기법이 적용된다. 질량이 매우 큰 구조체 진동은 공기 매질의 압력 변화에 큰 영향을 받지 않는다는 가정을 할 수 있으며, 이 경우 구조해석 모델과 음향해석 모델은 비연성해석(uncolupled analysis)이 가능하다. 수치해석을 이용하여 구조해석 모델의 변위 및 하중 경계 조건을 만족하는 모든 위치에서의 변위-속도-가속도 응답을 계산할 수 있다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
파동방정식의 지배를 받는 음향해석 모델링을 위하여 가정집을 모델링할때 고려해야 할 것은? 파동방정식의 지배를 받는 음향해석 모델은 닫힌 공간으로 모델링되어야 한다. 거실을 포함하여 인접한 주방, 복도, 현관까지 연속된 공기 매질로 모델링하며, 구조해석 모델의 속도응답 조건이 적용되는 음향해석 모델 표면은 구조 해석모델과 같은 평면에 모델링될 수 있도록 고려해야 한다. 음향해석 모델의 요소는 hexahedral 요소를 사용할 수 있으며, 이 때 요소의 최소 크기는 최고 해석 주파수에 해당되는 음파의 파장의 1/6 정도로 모델링하는 것이 좋다.
바닥충격음이란? 바닥충격음은 구조체 진동에 의해 발생되는 구조기인소음(Structure borne noise)으로 바닥 가진에 대한 슬래브 및 벽체의 진동 속도응답이 바닥충격음의 주요 소음원이다. 그림 3은 유한요소 수치해석을 이용한 바닥충격음 예측에 대한 순서를 나타낸 그림이다.
구조물의 진동 응답을 달라지게 하는 요인은? 수치해석의 첫번째 단계로 운동방정식에 지배를 받는 구조해석모델의 구조체 속도 응답을 계산한다. 구조물의 진동 응답은 구조물의 질량, 강성, 그리고 감쇠에 따라 크기를 달리하며, 외력의 가진 특성에 의해서도 그 크기가 변한다. 연속된 콘크리트 슬래브와 콘크리트 벽에 대한 지지조건을 반영하기 위해 구조해석 모델은 1개 세대를 전체 모델링해야 한다.
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참고문헌 (4)

  1. 국립환경과학원, 환경기반연구부, 생활환경연구과, 한양대학교 산학협력단, "공동주택 층간소음 실태조사" 2011. 

  2. 국가소음정보시스템, 층간소음이웃사이센터, 통계, http://www.noiseinfo.or.kr 

  3. 건설교통부, "공동주택 바닥충격음 차단구조 인정 및 관리기준", 2014. 

  4. 문대호, "공동주택의 바닥충격음 영향요인 분석", 박사학위논문, 서울대학교, 2015. 

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