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건물(외부) 진동 평가 대책
 

                   건물 방진구조

 

                  방진기 설치

교통진동의 특성

교통진동의 주된 발생원으로는 도로상을 주행하는 차량과 철도운행을 들 수 있다.
전파속도는 35 m/s 정도 또는 그 이상으로서, 포화된 느슨한 점토질 지반에서는 더 낮을 수도 있으나, 단단한 토질에서는 속도가 빠르게 증가하여 퇴석에서는 1,500~2,000 m/s, 암반에서는 그 이상이 되기도 한다.
교통진동은 버스나 트럭과 같은 중차량의 경우에는 문제시될 수도 있으나, 자가용 등에 의해서는 거의 인지할만한 진동이 발생하지 않는다고 할 수 있다.
아울러, 버스나 트럭의 경우에는 노면의 요철과 맞부딪칠 때 발생하는 충격과 차량의 차축이 덜컹거림으로 인해 추가적으로 발생하는 반복적 진동이 있다.
교통진동과 관련하여 주변 건축물에 미치는 영향은 노면상태, 차량의 무게, 속도 그리고 서스펜션 시스템, 토질의 종류와 층의 구성, 계절적 요인, 도로로부터의 거리, 건축물의 종류 등을 포함하여 상호 연관된 많은 요인들에 의해 좌우되므로 그 평가가 단순하지 않다.
일반적으로는 도로로부터의 거리가 멀어질수록 진동의 진폭이 감소하나, 원거리일 경우에 있어서도 지반상태 및 지형에 따라 국부적으로 큰 진동이 유발되는 경우(표면파에 위함)도 있으며, 보통 10~30Hz의 주파수 범위를 갖는다.
또한, 교통진동에 있어서는 지반의 지질과 지층의 구성이 중요하며, 일반적으로 지반의 강성과 감쇠가 작을수록 더 큰 진동이 발생하게 된다.
철도운행으로 인한 진동은 차량 운행에 따른 진동과 유사하나, 차량 자체가 매우 길기 때문에 그로 인한 진동도 상대적으로 오래 지속(일반적으로 1~2분)된다는 점에서 그 특성상의 차이가 있으며, 선(線) 진동원으로서 열차의 전 구간에 걸쳐 진동이 동시에 발생한다는 점 또한 상이하다 하겠다. 즉, 열차의 경우 모든 바퀴들이 진동원으로 작용하기 때문에 장주기의 진동을 발생시키게 되며, 각 차축에 대하여 동일하게 큰 중량을 갖는 기차가 가장 큰 진동을 유발하게 된다.
또한, 이러한 진동은 다른 진동과 비교하여 낮은 주파수를 갖게 되므로, 상대적으로 작은 진동에 의해서도 건축물 피해가 발생될 가능성이 있다. 열차의 운행에 따라 발생되는 표면파는 열차 길이의 반 이하 거리 영역에서는 기하학적인 감쇠가 없으며, 모든 감쇠는 재료적인 감쇠에 의한 것이다. 따라서, 진동수준은 거리의 증가에 따라 서서히 감소하게 되나, 기차로부터 200 ~ 300m 거리에서도 인지가 가능한 경우도 있다. 열차 운행속도의 감소에 따른 진동수준의 감소는 70km/h 이하의 속도에서만 의미를 가지며, 그 이상의 속도에서는 속도의 변화에 따른 차이가 크게 없다.

 

진동 측정장비

 

진동량의 단위

구분

기본단위

변환 단위

가속도

cm/s2

gal = 1 cm/s2
g = 980cm/s
2 ≒1000 gal
m/s
2 = 102 cm/s2

inch/s2

속  도

cm/s

mm/s = 10-1 cm/s
kine = 1 cm/s
m/s = 10
2 cm/s

inch/s

변  위

cm

μ = 10-3mm = 10-4cm
mm = 10
-1 cm
m = 10
2 cm

inch

 

인체에 대한 권고기준(안)

장  소

시 간1)

제안기준2)

ISO 기준

㏈(V)

cm/sec

㏈(V)

cm/sec

병원,수술실,정밀연구소 등 특수작업장

주/야

54

0.01

54

0.01

주거·녹지 지역, 운동·휴양 지역, 자연환경 보전지역,학교·병원·공공 도서관의 부지 경계선에서 50m이내의 지역 등3)

주  간

85

0.4

83-93

0.3-0.9

야  간

60

0.02

57-80

0.01-0.2

상업·공업지역, 농림·준 농림지역, 미고시 지역 등4)

주  간

90

0.6

90-96

0.6-1.28

야  간

60

0.02

    주1. 주간(06:00-22:00), 야간(22:00-06:00)
    주2. ISO의 충격진동에 대한 빌딩내 인체의 기준에 상응하며 진동속도는 ISO 수치를 채택함
    주3. ISO의 거주지 항목에 상응함
    주4. ISO의 사무실, 공장 항목에 상응함

 

방진구 진동 저감 효과

진동 측정 자료


 


 


 


 


 


 

 

진동의 거리 감쇠

(Primary wave , 종파) : 진동의 방향이 파동의 전파방향과 일치하는 파로 소밀파 또는 압력파라 하며 저파속도가 제일 크다.
S파(Secondary wave , 횡파) : 진동의 방향이 파동의 전파방향과 직각인파, 연직방향으로 SV파 수평방향으로 SH파로 구별하기도 한다.
R파(Rayleigh wave , 표면파) : 자유표면에 연결되어 전달되는 파
각파의 에너지는 67%, 26%, 7%의 비율로 분포 공해진동은 Rayleigh파와 횡파가 주 대상.

 

진동파별 전파속도

지반

P파

S파

R파

점토, loam층

1,100~1,300

170~350

150~300

모래층

1,700~1,800

300~600

250~580

 

측정점 및 측정위치의 선정

진동으로 인한 건축물 피해와 관련한 여러 기준마다 제시하고 있는 진동 측정지점 및 위치가 각각 상이하므로, 적용하고자 하는 기준의 내용을 확인한 후 요구하는 조건을 만족하도록 측정점 및 위치를 선정하여야 한다.
예를 들어, 미국이나 캐나다 기준의 경우에서는 대상건축물과 인접한 곳에서의 지반운동을 기준으로 피해의 가능성을 평가하고 있는 반면, 유럽의 많은 기준들은 건축물의 기초부위에서 계측된 값에 근거하여 피해의 여부를 평가하고 있다.
이러한 차이는 각 기준마다 근거로서 사용된 계측자료가 어느 위치에서 측정되었는가에 따른 것이라 할 수 있다.
진동은 발생원을 중심으로 거리에 따라 변화하며, 건축물 인접지반과 기초, 지하층, 최상층에서의 측정치가 모두 달라지므로 반드시 적용하고자 하는 기준에서 요구하는 조건과 부합되도록 측정위치가 선정되어야 한다.
다음에서 설명된 내용은, 진동으로 인한 건축물 및 구조부재의 손상 유무를 판정하고자 할 경우, 측정점 및 위치 선정과 관련한 일반적 사항을 정리한 것이다.
건축물의 진동특성을 파악하기 위해서는 많은 측정점이 필요하며, 건축물의 규모, 구조형식, 분석하고자 하는 내용 등에 따라 측정점의 수를 결정하여야 한다.
일반론적으로는, 건축물의 기초 또는 그 부근에서 측정하거나 1층 외벽의 아래 부분에서 측정하는 것이 바람직하다. 그리고, 건축물 내부에서는 각 층별로 진동의 크기가 다르기 때문에 동시 측정하는 것이 가장 바람직한 바, 각 층과 기초부분 바닥, 지표면 등에 측정점을 선정하여 계측한 후, 전달함수(Transfer function) 등을 구하게 되면 건축물의 진동특성을 파악할 수 있다.
4층(약 12m)을 넘는 건축물의 경우, 2~3개 층의 간격을 두고 측정점을 정하며, 옥상층에도 측정점을 두어야 한다.
또한, 건축물 평면의 길이가 10m 이상일 경우에는 10m 수평 간격으로 측정점을 두는 것이 바람직하다.
한편, 구조적 결함이나 건축물의 변형을 결정하고자 할 경우에는 구조적인 강성을 가지는 구조부재에서 직접 측정하도록 하며, 이 때 3축 모두에서 측정이 이루어져야 한다. 때로는 바닥이나 벽의 거동이 관심의 대상이 되기도 하나, 이러한 부위에서 비교적 큰 진동이 감지되었더라도 구조적인 손상과는 큰 관계가 없는 경우가 많다.
건축물 내에서 발생되는 진동과 관련된 계측은 시행착오의 과정을 거칠 수 있으며, 모니터링 컴퓨터가 준비되고 제반장치들이 잘 작동되도록 준비된 경우에서만이 신뢰할 만한 결과를 얻을 수 있다.

중앙환경분쟁조정위원회에서는 진동에 의한 건축물 피해의 인과관계 판단을 위한 가이드라인으로서 <표 3.41>을 활용하고 있다.

<표 3.41> 진동과 건물축 피해의 인과관계 판단을 위한 가이드라인

               건물구분  

진동구분

문화재3」

주택 · 상가

비  고

1등급4」

2등급5」

3등급6」

1. 충격진동1」시의 인과관계 판단기준

 가. 진동강도(cm/sec)

0.2이상

0.3이상

0.5이상

1.0이상

 

 나. 충격진동시의 영향범위

70m이내

53m이내

37m이내

23m이내

폭약1kg 사용시

2. 연속진동2」시의 인과관계 판단기준

 가. 진동강도(cm/sec)

0.07이상

0.1이상

0.17이상

0.33이상

독일 : 0.17
일본 : 0.16

 나. 진동원으로 
      부터의 거리

진동햄머 (대형)

50m이내

45m이내

40m이내

31m이내

Lo = 89dB
(0.79cm/sec)

굴 착 기 (0.7m)

31m이내

26m이내

22m이내

15m이내

Lo = 91dB
(1.00cm/sec)

브레이커 (유압식)

13m이내

10m이내

7m이내

4m이내

Lo = 82.5dB
(0.38cm/sec)

 * 연속진동 허용치는 충격진동 허용치의 1/3 적용
    1」 충격진동 : 화약을 써서 발파작업을 하는 경우의 진동
    2」 연속진동 : 항타기, 항발기, 파쇄기, 브레이커, 착암기, 백호, 도저, 굴착기 등을 사용하여 작업을 하는 경우의 진동
    3」 문 화 재 : 역사적으로 매우 오래된 건물
    4」 1  등 급 : 건축 후 15년 이상의 노후건물
    5」 2  등 급 : 건축 후 5년 이상이며, 작은 균열을 지닌 건물
    6」 3  등 급 : 건축 후 5년 미만이며, 균열이 없는 새 건물(철근콘크리트 건물 포함)

 

 
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