KR100794237B1 - 바닥 충격음 저감용 슬랩 구조물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기둥 또는 내력벽(10)에 의해 지지됨과 아울러, 상부에 상층 구조물의 바닥층(100)이 형성되는 슬랩(200); 슬랩(200)의 상면 또는 하면에 형성된 삽입홈(201); 삽입홈(201)에 경질 재료가 삽입고정됨으로써 형성된 중량충격음 저감부(300)를; 포함하는 바닥 충격음 저감용 슬랩 구조물을 제시함으로써, 슬랩 두께의 증가, 시공 비용의 증가를 방지하면서도, 중량충격음의 전달을 효율적으로 저감할 수 있도록 한다.

충격음, 저감, 슬랩

Description

바닥 충격음 저감용 슬랩 구조물{SLAB STRUCTURE FOR REDUCTION OF CRASHING SOUND}

도 1은 종래의 슬랩 구조물을 도시한 단면도.

도 2 이하는 본 발명에 의한 슬랩 구조물을 도시한 것으로서,

도 2는 제1실시예의 단면도.

도 3은 제2실시예의 단면도.

도 4는 제3실시예의 단면도.

도 5는 제4실시예의 평면도.

도 6은 제5실시예의 평면도.

도 7은 제6실시예의 평면도.

도 8은 제7실시예의 평면도.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

10 : 내력벽 100 : 바닥층

200 : 슬랩 201 : 삽입홈

300 : 중량충격음 저감부 310 : 띠 형상의 중량충격음 저감부

400 : 경량충격음 흡수층

본 발명은 건축 분야에 관한 것으로서, 상세하게는, 아파트 등의 구조물에서 상층으로부터 하층으로 전달되는 소음을 저감할 수 있도록 하는 슬랩 구조물에 관한 것이다.

아파트와 같은 공동주택 구조물에서 상층으로부터 하층으로 전달되는 소음은 언제나 중요한 문제로 제기되는 것이며, 이들 중 가장 큰 문제는 상층의 바닥판에 대한 충격이 하층의 천정을 통해 전달되는 바닥 충격음이라 할 수 있다.

이러한 바닥 충격음은 상층 바닥을 긁는 행위 등에 의해 발생하는 경량충격음(고주파의 소음)과 상층 바닥 위에서 뛰는 행위 등에 의해 발생하는 중량충격음(저주파의 소음)으로 나누어 볼 수 있다.

공동주택의 바닥 충격음은 중대한 소음 공해의 원인이 되므로, 이를 규제하기 위하여 '공동주택 바닥충격음 차단구조인정 및 관리기준'에서는 그 허용 한도에 관한 규제를 두고 있으며, 경량충격음에 관하여는 KS F 2863-1에서, 중량충격음에 관하여는 KS F 2863-2에서 구체적인 사항을 규정하고 있다.

도 1은 종래의 일반적인 슬랩 구조물의 구조를 도시한 단면도이다.

도시된 바와 같이, 기본적으로 콘크리트 슬랩(1)의 상부에 온돌과 같은 바닥층(2)이 형성된 구조를 취하는데, 상술한 바닥 충격음의 흡수를 위하여, 슬랩(1)과 바닥층(2) 사이에 스티로폼, EVA 등의 흡음재료에 의한 충격음 흡수층(3)이 추가로 형성된다.

그러나, 이러한 흡음재료는 고주파의 소음에 대한 흡음성능은 우수하지만, 저주파 소음에 대하여는 그 성능을 발휘할 수 없다는 점에서 문제로 지적된다.

즉, 흡음재료에 의해 충격음 흡수층(3)을 형성하는 구조에 의해서는, 고주파 소음인 경량충격음의 전달은 방지할 수 있지만, 저주파 영역의 중량충격음의 전달에는 거의 영향을 미치지 못하기 때문이다.

따라서, 중량충격음의 저감을 위해서는 슬랩(1)의 두께를 두껍게 할 수밖에 없다고 할 것이나, 이 경우도 구조물 자중이 증가하므로 효율적인 설계가 이루어질 수 없다는 점, 시공 비용이 증가한다는 점 등의 문제를 야기하므로, 근본적인 해결책이 될 수 없는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 슬랩 두께의 증가, 시공 비용의 증가를 방지하면서도, 중량충격음의 전달을 효율적으로 저감할 수 있도록 하는 바닥 충격음 저감용 슬랩 구조물을 제시한다.

본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 기둥 또는 내력벽(10)에 의해 지지됨과 아울러, 상부에 상층 구조물의 바닥층(100)이 형성되는 슬랩(200); 상기 슬랩(200)의 상면 또는 하면에 형성된 삽입홈(201); 상기 삽입홈(201)에 경질 재료가 삽입고정됨으로써 형성된 중량충격음 저감부(300)를; 포함하는 바닥 충격음 저감용 슬랩 구조물을 제시한다.

상기 삽입홈(201)이 상기 슬랩(200)의 상면에 형성된 경우, 상기 중량충격음 저감부(300)의 상면은 상기 슬랩(200)의 상면과 실질적으로 동일한 평면을 형성하는 것이 바람직하다.

상기 삽입홈(201)이 상기 슬랩(200)의 하면에 형성된 경우, 상기 중량충격음 저감부(300)의 하면은 상기 슬랩(200)의 하면과 실질적으로 동일한 평면을 형성하는 것이 바람직하다.

상기 삽입홈(201)은 상기 슬랩(200)의 상면 및 하면에 형성되고, 상기 중량충격음 저감부(300)는 상기 슬랩(200)의 상면 및 하면에 형성된 구조를 취할 수 있다.

상기 중량충격음 저감부(300)의 상면 및 하면은 상기 슬랩(200)의 상면 및 하면과 실질적으로 동일한 평면을 형성하는 것이 바람직하다.

상기 중량충격음 저감부(300)와 상기 바닥층(100) 사이에 연성 재료에 의해 형성된 경량충격음 흡수층(400)이 더 구비된 것이 바람직하다.

상기 삽입홈(201)의 평면이 장방형 구조를 취함에 따라, 상기 중량충격음 저감부(300)는 띠 형상의 구조(310)를 취하는 것이 바람직하다.

상기 띠 형상의 중량충격음 저감부(310)는 상기 기둥 또는 내력벽(10) 한 쌍의 사이에 의해 형성된 공간당 하나가 형성된 것이 바람직하다.

상기 띠 형상의 중량충격음 저감부(310)는 상기 기둥 또는 내력벽(10)과 직교하는 방향으로 형성된 것이 바람직하다.

상기 띠 형상의 중량충격음 저감부(310)의 단부는 상기 기둥 또는 내력벽(10)에 결합된 것이 바람직하다.

상기 띠 형상의 중량충격음 저감부(310)는 상기 슬랩(200)의 중앙부에 형성된 것이 바람직하다.

상기 중량충격음 저감부(300)는 상기 삽입홈(201)에 상기 경질 재료를 결합하거나, 도포함으로써 형성된 것이 바람직하다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.

도 2 이하에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 바닥 충격음 저감용 슬랩 구조물은 기본적으로, 기둥 또는 내력벽(10)에 의해 지지됨과 아울러, 상부에 상층 구조물의 바닥층(100)이 형성되는 슬랩(200); 슬랩(200)의 상면 또는 하면에 형성된 삽입홈(201); 삽입홈(201)에 경질 재료가 삽입고정됨으로써 형성된 중량충격음 저감부(300)를; 포함하여 구성된다.

즉, 슬랩(200)의 상면 및/또는 하면에 삽입홈(201)을 형성하고, 그 삽입홈(201)에 경질 재료를 결합하거나, 도포함으로써, 슬랩(200)의 두께를 증대하지 않으면서도, 실질적으로 슬랩(200)의 강성을 증대시켜, 중량충격음에 대한 차음성능을 높일 수 있도록 한 것이다.

여기서, 경질 재료란, 고강도 콘크리트, 무수축 몰탈, 초속경 시멘트 콘크리트, 섬유보강 시멘트 콘크리트, 무기물과 아크릴 본드 등의 접착제를 혼합한 것, 대리석, FRP 패널, 섬유보강 수지, 폴리프로필렌 수지, 에폭시, 우레탄 등과 같이, 슬랩(200)과의 결합에 의해 강성을 증대시킬 수 있도록 하는 재료를 말한다.

수학식을 참조하여 본 발명의 공학적 원리에 대하여 설명하면 다음과 같다.

여기서,

: 고유진동수

: 슬랩의 강성(스프링 정수)

: 영계수(2.1×10⁵kgf/cm²)

: 단면계수

: 유효폭(cm)

: 슬랩 두께(cm)

: 슬랩 단변의 길이(cm)

: 슬랩의 유효질량

: 슬랩의 전질량(a×b×h×콘크리트 질량)

: 슬랩 장변의 길이(cm)

: 슬랩의 처짐계수(0.011~0.017)

강성이 큰 물체일수록 진동에 대한 저항성이 강하므로, 중량충격음과 같이 진동을 수반하는 저주파의 소음에 대한 차폐효과가 우수하다고 할 수 있다.

위 수학식에 나타난 바와 같이, 강성은 그 물체의 고유진동수와 유효질량에 비례하므로, 고유진동수, 유효질량이 큰 물체일수록 충격음에 대한 차음성능이 우수한 것이 된다.

본 발명의 목적은 슬랩의 두께를 증가시키지 않으면서(유효질량을 변경하지 않으면서), 슬랩의 강성에 비례하는 인자인 고유진동수를 증대시켜 차음성능을 높이는 것에 있으므로, 이하에서는 본 발명이 제시하는 구조를 취함에 따라, 과연 슬랩의 고유진동수가 증가하는지 여부를 입증하기 위한 실험내용 및 결과에 관하여 설명하고자 한다.

기본적으로 범용유한요소해석 프로그램인 ANSYS를 이용하여 탄성범위 내에서 해석작업을 수행하였다.

구체적으로는, 30평형대 아파트를 기준으로 하였고, 바닥 슬랩(200)의 두께는 180mm,로 고정하였으며, 돌출구조인 중량충격음 저감부(300)의 두께는 10~40mm의 범위로 한정하였고, solid 요소를 전제로 모델링하였으며, element의 수는 바닥 슬랩(200) 2944개, 중량충격음 저감부(300) 920개로 하였고, 바닥 슬랩(200) 및 중량충격음 저감부(300) 외곽의 경계조건은 완전고정(4변 고정)으로 하였다.

표 1은 상기 조건 하에 슬랩(200)에 중량충격음 저감부(300)가 적용되지 않은 경우와 적용된 경우, 적용된 경우로서 중량충격음 저감부(300)의 폭이 1.0~1.5m범위에서 변화하는 경우에 관한 고유주파수의 변화(보강효과)를 실험한 결과이다.

표에 나타난 바와 같이, 중량충격음 저감부(300)에 의한 보강이 없는 경우에는 고유주파수가 31.903Hz로 나타남에 비해, 중량충격음 저감부(300)에 의한 보강이 이루어진 경우에는, 폭 1.0m의 경우 고유주파수가 32.364Hz로서 0.461Hz만큼 증가한 것으로 나타났고, 폭 1.1m의 경우 0.510Hz만큼, 기타의 경우에도 표 1의 보강효과에 기재된 분량만큼 고유주파수가 증가한 것으로 나타났다.

즉, 본 발명에 의한 슬랩 구조물이 제시하는 중량충격음 저감부(300)의 구조를 채용하는 경우, 그렇지 않은 경우에 비해 슬랩 구조물의 고유주파수가 증가함에 따라 강성이 증대하고, 궁극적으로 중량충격음에 대한 차음성능이 우수한 것으로 판명된 것이다.

또한, 중량충격음 저감부(300)의 두께가 두꺼울수록(삽입홈(201)의 깊이가 깊을수록), 폭이 클수록 차음성능이 더 우수한 것으로 나타났으므로, 시공될 구조물에 대하여 필요한 차음성능을 얻을 수 있도록, 그 두께 및 폭을 적절히 설계하면 될 것이다.

이러한 중량충격음 저감부(300)는 슬랩(200)의 상면 또는 하면에 형성됨으로써, 슬랩(200)의 강성을 실질적으로 증대시키는 구성이면 어느 것이나 관계없다.

즉, 슬랩(200)의 상면에 형성된 구조를 취할 수도 있고(도 2), 슬랩(200)의 하면에 형성된 구조를 취할 수도 있으며(도 3), 이들을 조합하여 슬랩(200)의 상면 및 하면에 각각 형성된 구조를 취할 수도 있다(도 4).
다만, 삽입홈(201)의 깊이가 지나치게 깊은 경우, 철근의 피복 두께가 감소함에 따라 구조물의 구조적 불안정이 야기될 수 있으므로, 삽입홈(201)의 깊이가 철근의 최소 피복 두께를 만족하는 범위 내에서 형성되거나, 삽입홈(201)이 형성된 부분에서만 철근이 슬랩의 내부에 더욱 깊이 매설되도록 하는 등의 설계시 주의가 필요하다.

본 발명의 목적은 슬랩(200)의 두께를 증대시키지 않으면서도, 실질적으로 강성을 증대시켜, 우수한 차음성능을 확보하는 것에 있는 것이므로, 삽입홈(201)이 슬랩(200)의 상면에 형성된 경우, 중량충격음 저감부(300)의 상면은 슬랩(200)의 상면과 실질적으로 동일한 평면을 형성하도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 삽입홈(201)이 상기 슬랩(200)의 하면에 형성된 경우에도, 중량충격음 저감부(300)의 하면은 슬랩(200)의 하면과 실질적으로 동일한 평면을 형성하도록 하는 것이 바람직하며, 삽입홈(201)이 슬랩(200)의 상면 및 하면에 형성된 경우에도, 중량충격음 저감부(300)의 상면 및 하면이 슬랩(200)의 상면 및 하면과 실질적으로 동일한 평면을 형성하도록 하는 것이 바람직하다.

이하, 위와 같은 기본개념을 갖는 본 발명에 의한 슬랩 구조물의 구체적 실시예에 관하여 설명한다.

기본적으로, 본 발명에 의한 슬랩 구조물은 슬랩(200)의 삽입홈(201)에 위와 같은 중량충격음 저감부(300)이 적용된 구조이면, 슬랩(200)의 상부에 어떠한 구조가 채용되더라도 위와 같은 효과를 얻는데 지장이 없을 것이다.

다만, 도 2 내지 4에 도시된 바와 같이, 중량충격음 저감부(300)와 바닥층(100) 사이에 스티로폼, EVA 등의 연성 재료(흡음재료)에 의해 경량충격음 흡수층(400)이 형성된 구조를 취하는 경우, 경량충격음은 경량충격음 흡수층(400)에 의해 차단되고, 중량충격음은 중량충격음 저감부(300)에 의해 차단되도록 할 수 있으므로, 보다 효율적인 흡음구조를 이룰 수 있다는 장점이 있다.

중량충격음 저감부(300)는 슬랩(200)의 삽입홈(201)을 어떻게 형성하는가에 따라 다양한 구조로서 구현될 수 있는데, 도 5 이하에 도시된 바와 같이, 삽입홈(201)의 평면이 장방형 구조를 취함에 따라, 중량충격음 저감부(300)가 띠 형상의 구조(310)를 취하도록 구현되는 것이 시공의 편의성 및 사용상 편의성 측면에서 바람직하다.

즉, 아파트의 거실, 침실 등의 공간 중 특히 중량충격음에 대한 방지구조가 필요하다고 판단되는 기둥 또는 내력벽(10) 사이의 공간에, 상기 띠 형상의 중량충격음 저감부(310)를 다양한 형태로 시공함으로써, 효율적인 차음성능을 얻을 수 있는 것이다.

이러한 띠 형상의 중량충격음 저감부(310)는 도 5 내지 8에 도시된 바와 같이, +형, ㅏ형, ㅑ형, X형, Y형 등의 다양한 형태에 의해 구현될 수 있다.

이러한 띠 형상의 중량충격음 저감부(310)의 구조 중, 동일한 면적 및 두께로 시공됨을 전제로 하여, 과연 어떠한 구조가 가장 효율적인지를 알아보기 위하여 다음과 같은 해석을 수행하였다.

보강면적을 4.5m²로서 모두 동일하게 하였고, A는 내력벽(10)과 직교하는 방향으로 특정부위에 하나의 저감부(310)를 시공한 경우, B는 내력벽(10)과 직교하는 방향으로 복수의 저감부(310)를 시공한 경우, C는 내력벽(10)과 평행하는 방향으로 복수의 저감부(310)를 시공한 경우, D는 격자형으로 복수의 저감부(310)를 시공한 경우이다.

실험 결과, 보강이 없는 경우 고유주파수가 40.492로 나타남에 비해, A의 경우는 41.237로서 단위질량당 보강효과가 0.166 증가한 것으로 나타났고, B의 경우는 0.097, C의 경우는 0.089, D의 경우는 0.071 각각 증가한 것으로 나타났다.

즉, 동일한 질량(면적)을 전제로 띠 형상의 중량충격음 저감부(310)를 시공함에 있어서, 이를 복수로 나누어 시공하거나 격자형으로 시공하는 경우에 비해, 도 8에 도시된 바와 같이, 기둥 또는 내력벽(10) 한 쌍의 사이에 의해 형성된 공간당 하나의 저감부(310)가 집중적으로 배치된 구조를 취하는 것이 가장 효율이 높은 것으로 나타났다.

또한, 띠 형상의 중량충격음 저감부(310)는 기둥 또는 내력벽(10)과 평행하는 방향으로 설치되는 경우에 비해, 기둥 또는 내력벽(10)과 직교하는 방향으로 형성되는 것이 바람직하고, 그 띠 형상의 중량충격음 저감부(310)의 단부는 기둥 또는 내력벽(10)에 결합된 구조를 취하는 것이 더욱 바람직하다.

이러한 구조를 취하는 경우, 중량충격음이 저감부(310)로부터 기둥이나 내력벽(10) 측으로 직접 전달될 수 있으므로, 그 중량충격음에 의한 하중이 하층에 집중되지 않고 구조물 전체에 고르게 분산되는바, 더욱 효율적인 차음성능을 얻을 수 있기 때문이다.

또한, 도 8에 도시된 바와 같이, 띠 형상의 중량충격음 저감부(310)가 전체 슬랩(200)의 중앙부에 형성된 구조를 취하는 경우, 위와 같은 하중분산효과가 더욱 명확해지므로, 더욱 우수한 차음성능을 기대할 수 있다.

이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.

본 발명은 슬랩 두께의 증가, 시공 비용의 증가를 방지하면서도, 중량충격음의 전달을 효율적으로 저감할 수 있도록 한다.

Claims (12)

1. 기둥 또는 내력벽(10)에 의해 지지됨과 아울러, 상부에 상층 구조물의 바닥층(100)이 형성되는 슬랩(200);

   상기 슬랩(200)의 상면 또는 하면에 형성된 삽입홈(201);

   상기 삽입홈(201)에 경질 재료가 삽입고정됨으로써 형성된 중량충격음 저감부(300)를;

   포함하는 바닥 충격음 저감용 슬랩 구조물.
2. 제1항에 있어서,

   상기 삽입홈(201)이 상기 슬랩(200)의 상면에 형성된 경우, 상기 중량충격음 저감부(300)의 상면은 상기 슬랩(200)의 상면과 실질적으로 동일한 평면을 형성하는 것을 특징으로 하는 바닥 충격음 저감용 슬랩 구조물.
3. 제1항에 있어서,

   상기 삽입홈(201)이 상기 슬랩(200)의 하면에 형성된 경우, 상기 중량충격음 저감부(300)의 하면은 상기 슬랩(200)의 하면과 실질적으로 동일한 평면을 형성하는 것을 특징으로 하는 바닥 충격음 저감용 슬랩 구조물.
4. 제1항에 있어서,

   상기 삽입홈(201)은 상기 슬랩(200)의 상면 및 하면에 형성되고, 상기 중량충격음 저감부(300)는 상기 슬랩(200)의 상면 및 하면에 형성된 것을 특징으로 하는 바닥 충격음 저감용 슬랩 구조물.
5. 제4항에 있어서,

   상기 중량충격음 저감부(300)의 상면 및 하면은 상기 슬랩(200)의 상면 및 하면과 실질적으로 동일한 평면을 형성하는 것을 특징으로 하는 바닥 충격음 저감용 슬랩 구조물.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 중량충격음 저감부(300)와 상기 바닥층(100) 사이에 연성 재료에 의해 형성된 경량충격음 흡수층(400)이 더 구비된 것을 특징으로 하는 바닥 충격음 저감용 슬랩 구조물.
7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 삽입홈(201)의 평면이 장방형 구조를 취함에 따라,

   상기 중량충격음 저감부(300)는 띠 형상의 구조(310)를 취하는 것을 특징으로 하는 바닥 충격음 저감용 슬랩 구조물.
8. 제7항에 있어서,

   상기 띠 형상의 중량충격음 저감부(310)는

   상기 기둥 또는 내력벽(10) 한 쌍의 사이에 의해 형성된 공간당 하나가 형성된 것을 특징으로 하는 바닥 충격음 저감용 슬랩 구조물.
9. 제7항에 있어서,

   상기 띠 형상의 중량충격음 저감부(310)는

   상기 기둥 또는 내력벽(10)과 직교하는 방향으로 형성된 것을 특징으로 하는 바닥 충격음 저감용 슬랩 구조물.
10. 제9항에 있어서,

    상기 띠 형상의 중량충격음 저감부(310)의 단부는

    상기 기둥 또는 내력벽(10)에 결합된 것을 특징으로 하는 바닥 충격음 저감용 슬랩 구조물.
11. 제7항에 있어서,

    상기 띠 형상의 중량충격음 저감부(310)는

    상기 슬랩(200)의 중앙부에 형성된 것을 특징으로 하는 바닥 충격음 저감용 슬랩 구조물.
12. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 중량충격음 저감부(300)는

    상기 삽입홈(201)에 상기 경질 재료를 결합하거나, 도포함으로써 형성된 것을 특징으로 하는 바닥 충격음 저감용 슬랩 구조물.

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