KR102382006B1 - 충격 하중 집중형 바닥 완충 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 바닥슬래브 상면에 이격 배치되는 저밀도 완충밴드 사이에 높이가 높은 고밀도 완충블록을 배치하되, 저밀도 완충밴드와 고밀도 완충블록 상부에 방통 모르타르를 타설하여 구성되는 충격 하중 집중형 바닥 완충 시스템에 대한 것으로, 댐핑 및 탄성 부여로 바닥충격음 차단 성능이 뛰어나면서도 상부 하중을 안정적으로 지지하여 최종 처짐을 제어할 수 있는 충격 하중 집중형 바닥 완충 시스템에 대한 것이다.
본 발명은 바닥슬래브의 상면에 종횡 방향의 격자형으로 복수 열로 설치되는 저밀도 완충밴드; 상기 저밀도 완충밴드의 격자 사이 바닥슬래브 상면에 구비되는 것으로 저밀도 완충밴드보다 높이가 높고, 상부가 좁은 사다리꼴 형상의 단면을 이루는 고밀도 완충블록; 및 상기 저밀도 완충밴드 및 고밀도 완충블록의 상부에 타설되어 하부가 상기 저밀도 완충밴드 상부에 지지되는 방통 모르타르; 로 구성되어, 충격음은 상기 저밀도 완충밴드로 집중되고, 바닥 상부에 작용하는 하중은 상기 고밀도 완충블록을 통해 바닥슬래브로 전달되는 것을 특징으로 한다.

Description

충격 하중 집중형 바닥 완충 시스템{Impact load concentrated floor absorbing system}

본 발명은 바닥슬래브 상면에 이격 배치되는 저밀도 완충밴드 사이에 높이가 높은 고밀도 완충블록을 배치하되, 저밀도 완충밴드와 고밀도 완충블록 상부에 방통 모르타르를 타설하여 구성되는 충격 하중 집중형 바닥 완충 시스템에 대한 것으로, 댐핑 및 탄성 부여로 바닥충격음 차단 성능이 뛰어나면서도 상부 하중을 안정적으로 지지하여 최종 처짐을 제어할 수 있는 충격 하중 집중형 바닥 완충 시스템에 대한 것이다.

주거용 건물로서 공동주택이 일반화되면서 세대 간 층간 소음으로 인한 이웃 간 분쟁이 증가하고 있으며, 이러한 층간 소음이 심각한 사회 문제로 대두되고 있다.

이에 따라 공동주택 설계시 바닥충격음 차단을 위해 바닥 두께를 벽식 구조나 무량판 구조인 경우 210㎜ 이상, 라멘 구조의 경우 150㎜ 이상으로 제한하고, 충격음을 흡수하기 위해 바닥 구조체 위에 설치되는 완충재의 성능 등에 대해 규정하고 있다.

아울러 종래 도 1에 도시된 바와 같이, 바닥슬래브(1) 상부에 EPS 발포흡음단열완충재(110)와 EVA 발포완충재(120)를 순차적으로 적층한 후 EVA 발포완충재(120) 상부에 경량기포콘크리트층(130)과 마감모르타르층(140)을 시공하여 층간 충격 및 소음을 효과적으로 차단 가능한 기술이 개발되었다(공개특허 제10-2018-0085838호).

그러나 상기 기술의 경우, EPS나 EVA 재질의 완충재는 고밀도 재료로 완충 성능에 한계가 있다.

또한, EVA 발포완충재(120)의 하면에 소정 깊이로 홈부(124)가 형성되어 있는데, 이는 바닥에 설치하는 완충재는 완충재 사이에 틈새가 발생하지 않도록 밀착 시공을 요하는 '공동주택 바닥충격음 차단구조인정 및 관리기준' 규정에 부합하지 않는다.

한편, TPU(Thermoplastic Poly Urethane; 열가소성 폴리우레탄)는 1950년대 독일의 Bayer사가 개발한 엔지니어링 플라스틱으로, 고무와 플라스틱의 특징과 장점을 모두 보유하고 있다.

상기 TPU는 환경 호르몬, TVOC 등의 유해 물질이 없는 무독성 소재이며, 별도의 가소제가 필요 없는 탄성체로 열에 의한 소성 가공이 가능한 열가소성엘사스토머 중 내마모성이 가장 높은 재활용 가능한 친환경 소재이다.

또한, 상기 TPU는 인장강도, 신율 등이 타 고분자에 비해 우수하고, 내후성, 내마모성 및 내열성이 우수하며, 가소제 사용 없이 우수한 탄성을 나타내는 특징이 있다. 아울러 비중이 0.88~0.97로 경량이다.

게다가 고무 PVC 재질은 성형시 첨가제를 사용하여 환경 저해 요소가 있으나 TPU는 약품을 첨가하지 않아 환경에 영향을 주지 않는 장점이 있다.

이와 같이 TPU는 고무의 탄성을 가진 플라스틱으로 유연성이 높고 충격 흡수력이 뛰어나 바닥슬래브용 완충재로 사용할 경우 우수한 바닥충격음 차단 성능을 기대할 수 있다.

그러나 상기 TPU는 우수한 충격 흡수 능력에도 불구하고 저밀도 고탄성 특성으로 잔류 변형량이 큰 단점이 있다.

잔류 변형량은 물체에 하중을 가한 후 원래 형상으로 되돌아가지 않고 남는 변형을 의미하는데, 잔류 변형이 클 경우 상부의 경량기포콘크리트나 마감모르타르의 처짐량이 과도하게 발생하여 하자 유발 가능성이 크다.

특히, '공동주택 바닥충격음 차단구조인정 및 관리기준' 제33조에서는 "잔류 변형량은 KS F2873에서 정하고 있는 시험방법에 따라 측정한 값이 시료 초기 두께(dL)가 30밀리미터 미만은 2밀리미터 이하, 30밀리미터 이상은 3밀리미터 이하가 되어야 한다."라고 규정하고 있으나 TPU는 이러한 KS 완충재 물성 기준을 충족하지 못한다.

따라서 TPU는 우수한 충격 흡수 능력에도 불구하고 바닥슬래브용 완충재로 사용하는데 한계가 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 충격 흡수 능력이 우수한 TPU를 이용하여 바닥충격음 차단 성능이 뛰어나면서도 상부 하중을 안정적으로 지지하여 최종 처짐을 제어할 수 있는 충격 하중 집중형 바닥 완충 시스템을 제공하고자 한다.

바람직한 실시예에 따른 본 발명은 바닥슬래브의 상면에 종횡 방향의 격자형으로 복수 열로 설치되는 저밀도 완충밴드; 상기 저밀도 완충밴드의 격자 사이 바닥슬래브 상면에 구비되는 것으로 저밀도 완충밴드보다 높이가 높고, 상부가 좁은 사다리꼴 형상의 단면을 이루는 고밀도 완충블록; 및 상기 저밀도 완충밴드 및 고밀도 완충블록의 상부에 타설되어 하부가 상기 저밀도 완충밴드 상부에 지지되는 방통 모르타르; 로 구성되어, 충격음은 상기 저밀도 완충밴드로 집중되고, 바닥 상부에 작용하는 하중은 상기 고밀도 완충블록을 통해 바닥슬래브로 전달되는 것을 특징으로 하는 충격 하중 집중형 바닥 완충 시스템을 제공한다.

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다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 고밀도 완충블록의 상부에는 종횡 방향의 줄눈바가 각각 고밀도 완충블록의 중앙에 위치하도록 구비되는 메쉬프레임이 거치되는 것을 특징으로 하는 충격 하중 집중형 바닥 완충 시스템을 제공한다.

다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 고밀도 완충블록은 EPS인 것을 특징으로 하는 충격 하중 집중형 바닥 완충 시스템을 제공한다.

다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 고밀도 완충블록의 하부에는 중밀도 완충패드가 구비되는 것을 특징으로 하는 충격 하중 집중형 바닥 완충 시스템을 제공한다.

상기와 같은 본 발명에 따르면 바닥슬래브의 상면에 이격 배치되는 복수 개의 저밀도 완충밴드 사이에 높이가 높은 고밀도 완충블록이 배치되되, 저밀도 완충밴드와 고밀도 완충블록 상부에 방통 모르타르층이 위치되는 충격 하중 집중형 바닥 완충 시스템을 제공할 수 있다.

이에 따라 바닥 상부에 가해지는 충격음은 고밀도 완충블록 사이의 방통 모르타르로 집중되어 충격 흡수력이 우수한 저밀도 완충밴드에 집중되어 흡수되고, 바닥 하중은 잔류 변형량이 상대적으로 적은 고밀도 완충블록이 담당하여 바닥슬래브의 처짐을 방지하므로, 바닥충격음 차단 성능이 뛰어나면서도 상부 하중을 안정적으로 지지하여 최종 처짐을 제어할 수 있다.

도 1은 종래 바닥 완충 시스템의 일례를 도시하는 단면도.
도 2는 본 발명 충격 하중 집중형 바닥 완충 시스템을 도시하는 사시도.
도 3은 본 발명 충격 하중 집중형 바닥 완충 시스템을 도시하는 단면도.
도 4는 본 발명 충격 하중 집중형 바닥 완충 시스템의 다른 실시예를 도시하는 사시도.
도 5는 메쉬프레임의 실시예를 도시하는 사시도.
도 6은 메쉬프레임이 설치된 본 발명 충격 하중 집중형 바닥 완충 시스템을 도시하는 사시도.
도 7은 메쉬프레임이 설치된 본 발명 충격 하중 집중형 바닥 완충 시스템을 도시하는 단면도.
도 8은 중밀도 완충패드가 구비된 본 발명 충격 하중 집중형 바닥 완충 시스템을 도시하는 단면도.

이하, 첨부한 도면 및 바람직한 실시예에 따라 본 발명을 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명 충격 하중 집중형 바닥 완충 시스템을 도시하는 사시도이고, 도 3은 본 발명 충격 하중 집중형 바닥 완충 시스템을 도시하는 단면도이다.

도 2 및 도 3 등에 도시된 바와 같이, 본 발명 충격 하중 집중형 바닥 완충 시스템은 바닥슬래브(1)의 상면에 종횡 방향의 격자형으로 복수 열로 설치되는 저밀도 완충밴드(2); 상기 저밀도 완충밴드(2)의 격자 사이 바닥슬래브(1) 상면에 구비되는 것으로 저밀도 완충밴드(2)보다 높이가 높고, 상부가 좁은 사다리꼴 형상의 단면을 이루는 고밀도 완충블록(3); 및 상기 저밀도 완충밴드(2) 및 고밀도 완충블록(3)의 상부에 타설되어 하부가 상기 저밀도 완충밴드(2) 상부에 지지되는 방통 모르타르(4); 로 구성되어, 충격음은 상기 저밀도 완충밴드(2)로 집중되고, 바닥 상부에 작용하는 하중은 상기 고밀도 완충블록(3)을 통해 바닥슬래브(1)로 전달되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 충격 흡수 능력이 우수한 TPU를 이용하여 댐핑 및 탄성 부여로 바닥충격음 차단 성능이 뛰어나면서도 상부 하중을 안정적으로 지지하여 최종 처짐을 제어할 수 있는 충격 하중 집중형 바닥 완충 시스템을 제공하기 위한 것이다.

상기 저밀도 완충밴드(2)는 바닥슬래브(1)의 상면에 상호 이격되게 복수 열로 설치된다.

상기 저밀도 완충밴드(2)는 TPU 밴드로 구성 가능하다.

상기 고밀도 완충블록(3)은 이웃하는 저밀도 완충밴드(2) 사이에 구비된다.

상기 고밀도 완충블록(3)의 높이는 저밀도 완충밴드(2)의 높이보다 높게 형성된다.

상기 방통 모르타르(4)는 저밀도 완충밴드(2)와 고밀도 완충블록(3)의 상부에 타설되어 경화된다.

본 발명 충격 하중 집중형 바닥 완충 시스템에서는 상호 이격 배치되는 고밀도 완충블록(3)에 의해 방통 모르타르(4)층의 상부는 바닥 전체에 걸쳐 구비되고, 하부는 폭이 좁아져 저밀도 완충밴드(2) 상부에 지지된다.

이에 따라 바닥 상부에 가해지는 충격음은 고밀도 완충블록(3) 사이의 방통 모르타르(4)로 집중되고, 최종적으로 하부의 저밀도 완충밴드(2)로 전달되어 흡수된다.

특히, 최근에는 바닥 방통 모르타르(4)의 28일 압축강도가 KS 기준인 21MPa에 미치지 못할 경우 층간 소음 저감 효과가 떨어진다는 실험 결과가 나오면서 바닥 방통 모르타르(4)의 압축강도 강화 요구가 증가하고 있는데, 이 경우 상부의 충격음은 밀도가 큰 방통 모르타르(4)를 통해 하부로 쉽게 전달 가능하다.

한편, 바닥 상부에 작용하는 하중은 고밀도 완충블록(3)을 통해 바닥슬래브(1)로 전달된다.

즉, 충격음은 충격 흡수력이 우수한 저밀도 고탄성의 저밀도 완충밴드(2) 측으로 집중되고, 바닥 하중은 잔류 변형량이 상대적으로 적은 고밀도 완충블록(3)이 담당하도록 하여 처짐을 방지할 수 있다.

본 발명에서는 충격 하중이 유도되는 부분에 저밀도 완충밴드(2)를 설치하여 충격음을 흡수하되, TPU는 상대적으로 잔류 변형이 크므로 두께를 최대한 얇게 하여 잔류 변형으로 인한 처짐이 발생하지 않도록 구성할 수 있다.

아울러 하중을 지지하는 부분은 잔류 변형량이 적은 고밀도 완충블록(3)을 이용하므로, 상대적으로 방통 모르타르(4)의 두께를 얇게 형성할 수 있다.

상기 고밀도 완충블록(3)의 두께는 저밀도 완충밴드(2)의 두께보다 두껍게 형성된다.

물론, 상기 고밀도 완충블록(3)도 충격음 흡수에 어느 정도 기여한다.

이에 따라 충격음 흡수는 물론 하중 지지와 처짐 방지를 위한 완충재 물성 기준을 동시에 만족시킬 수 있다.

본 발명은 다음과 같은 과정에 의하여 시공 가능하다.

우선, 바닥슬래브(1) 상부에 저밀도 완충밴드(2)를 상호 일정 간격 이격되게 배치한다. 그리고 이웃하는 저밀도 완충밴드(2) 사이에 고밀도 완충블록(3)을 배치한 다음, 고밀도 완충블록(3) 상부에 난방배관(미도시)을 설치한다.

이후, 상기 저밀도 완충밴드(2) 및 고밀도 완충블록(3)의 상부에 방통 모르타르(4)를 시공하여 마무리한다.

경우에 따라 상기 고밀도 완충블록(3)을 먼저 설치한 후 고밀도 완충블록(3) 사이에 저밀도 완충밴드(2)를 시공하는 것도 가능하다.

도 3 등에 도시된 바와 같이, 상기 고밀도 완충블록(3)은 상부가 좁은 사다리꼴 형상의 단면으로 구성 가능하다.

바닥 상부에 가해지는 충격음이 어느 위치에서나 저밀도 완충밴드(2)로 집중되도록 하기 위해서는 방통 모르타르(4)의 하부가 하부로 갈수록 좁아지게 테이퍼지는 것이 유리하다.

이를 위해 상기 고밀도 완충블록(3)은 상부가 좁은 사다리꼴 형상의 단면으로 구성 가능하다.

따라서 상기 고밀도 완충블록(3)의 직상부에 충격 하중이 가해지더라도 대부분의 충격음은 이웃하는 고밀도 완충블록(3)의 사이로 자연스럽게 전달되어 저밀도 완충밴드(2)에서 완충이 이루어진다.

도 4는 본 발명 충격 하중 집중형 바닥 완충 시스템의 다른 실시예를 도시하는 사시도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 저밀도 완충밴드(2)는 종횡 방향의 격자형으로 설치되고, 상기 고밀도 완충블록(3)은 격자 사이에 구비되도록 구성할 수 있다.

종방향 및 횡방향의 양방향으로 충격음을 분산하여 저밀도 완충밴드(2)로 집중되게 할 수 있도록 상기 저밀도 완충밴드(2)는 복수 개가 종방향 및 횡방향으로 이격되어 구성되는 격자형으로 구성할 수 있다.

이에 상기 고밀도 완충블록(3)은 정방형 또는 장방형의 독립형 블록으로 구성하여, 저밀도 완충밴드(2)의 이웃하는 각 격자 내부에 배치할 수 있다.

도 5는 메쉬프레임의 실시예를 도시하는 사시도이고, 도 6은 메쉬프레임이 설치된 본 발명 충격 하중 집중형 바닥 완충 시스템을 도시하는 사시도이며, 도 7은 메쉬프레임이 설치된 본 발명 충격 하중 집중형 바닥 완충 시스템을 도시하는 단면도이다.

전술한 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 저밀도 완충밴드(2)가 격자형으로 설치되고, 고밀도 완충블록(3)이 격자 사이에 구비되는 경우, 상기 고밀도 완충블록(3)의 상부에는 종횡 방향의 줄눈바(50)가 각각 고밀도 완충블록(3)의 중앙에 위치하도록 구비되는 메쉬프레임(5)이 거치되게 구성할 수 있다(도 5 내지 도 7).

본 발명에서는 상기 방통 모르타르(4) 상부를 격자형으로 분리하여, 상부에서 가해지는 충격음이 효율적으로 저밀도 완충밴드(2)로 집중되도록 구성할 수 있다.

이를 위해 격자형으로 배치되는 고밀도 완충블록(3)의 상부에는 줄눈바(50)가 종방향 및 횡방향의 격자형으로 구성되어 이루어지는 메쉬프레임(5)을 거치하여 방통 모르타르(4) 상부를 격자형으로 분할한다.

따라서 특정 위치에 가해지는 충격 하중에 의해 발생하는 충격음은 고밀도 완충블록(3) 상부나 인접하는 영역으로 확산되지 않고 해당 부위 하부의 저밀도 완충밴드(2)로 주로 집중되어 완충이 이루어진다.

도 8은 중밀도 완충패드가 구비된 본 발명 충격 하중 집중형 바닥 완충 시스템을 도시하는 단면도이다.

상기 고밀도 완충블록(3)은 EPS로 구성할 수 있다.

상기 EPS(Expandable Polystyrene)는 폴리스타이렌을 발포제의 작용으로 팽창시킨 것으로, 가격이 저렴하며 가벼우며, 내수성과 단열성이 우수하다.

상기 EPS는 완충성과 방음성이 TPU에 비해 떨어지지만 TPU보다 밀도가 높아 잔류 변형률이 작다. 따라서 하중을 지지하고, 처짐량을 제어하기에 적합하다.

도 8에 도시된 바와 같이, 상기 고밀도 완충블록(3)의 하부에는 중밀도 완충패드(6)가 구비될 수 있다.

상기 EVA(Ethylene Vinyl Acetate copolymer; 에틸렌초산비닐 공중합체)는 에틸렌과 초산비닐 모노머를 공중합시켜 얻어지는 중합체로, 내충격성과 충격 흡수성이 높은 것이 특징이다.

상기 EVA는 완충 성능이 EPS보다 뛰어나지만 TPU에 비해서는 떨어진다.

반면, 상기 EVA는 잔류 변형이 TPU보다는 적지만 EPS에 비해서는 크다.

상기 고밀도 완충블록(3)의 하부에 중밀도 완충패드(6)가 구비됨으로써, 상기 고밀도 완충블록(3)의 상부에 위치하는 방통 모르타르(4)에서 일부가 직하방으로 전달되는 충격음을 1차로 고밀도 완충블록(3)에서 흡수하고, 2차로 중밀도 완충패드(6)에서 흡수 가능하다.

상기 중밀도 완충패드(6)는 EVA 패드로 구성 가능하다.

이때, 상기 중밀도 완충패드(6)는 고밀도 완충블록(3)의 두께보다 그 두께를 충분히 얇게 하여 잔류 변형으로 인한 처짐을 최소화하도록 구성할 수 있다.

이에 따라 상기 고밀도 완충블록(3) 부분에서도 충격음을 흡수하면서 충분한 하중 지지 및 처짐 제어 성능을 유지할 수 있다.

1: 바닥슬래브
2: 저밀도 완충밴드
3: 고밀도 완충블록
4: 방통 모르타르
5: 메쉬프레임
50: 줄눈바
6: 중밀도 완충패드

Claims (6)

1. 바닥슬래브(1)의 상면에 종횡 방향의 격자형으로 복수 열로 설치되는 저밀도 완충밴드(2);
   상기 저밀도 완충밴드(2)의 격자 사이 바닥슬래브(1) 상면에 구비되는 것으로 저밀도 완충밴드(2)보다 높이가 높고, 상부가 좁은 사다리꼴 형상의 단면을 이루는 고밀도 완충블록(3); 및
   상기 저밀도 완충밴드(2) 및 고밀도 완충블록(3)의 상부에 타설되어 하부가 상기 저밀도 완충밴드(2) 상부에 지지되는 방통 모르타르(4); 로 구성되어, 충격음은 상기 저밀도 완충밴드(2)로 집중되고, 바닥 상부에 작용하는 하중은 상기 고밀도 완충블록(3)을 통해 바닥슬래브(1)로 전달되는 것을 특징으로 하는 충격 하중 집중형 바닥 완충 시스템.
   
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4. 제1항에서,
   상기 고밀도 완충블록(3)의 상부에는 종횡 방향의 줄눈바(50)가 각각 고밀도 완충블록(3)의 중앙에 위치하도록 구비되는 메쉬프레임(5)이 거치되는 것을 특징으로 하는 충격 하중 집중형 바닥 완충 시스템.
   
5. 제1항에서,
   상기 고밀도 완충블록(3)은 EPS인 것을 특징으로 하는 충격 하중 집중형 바닥 완충 시스템.
   
6. 제5항에서,
   상기 고밀도 완충블록(3)의 하부에는 중밀도 완충패드(6)가 구비되는 것을 특징으로 하는 충격 하중 집중형 바닥 완충 시스템.

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