KR20120007999A - 완충 및 제진 성능을 갖는 복합 바닥 구조 - Google Patents

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KR20120007999A
KR20120007999A KR1020110070275A KR20110070275A KR20120007999A KR 20120007999 A KR20120007999 A KR 20120007999A KR 1020110070275 A KR1020110070275 A KR 1020110070275A KR 20110070275 A KR20110070275 A KR 20110070275A KR 20120007999 A KR20120007999 A KR 20120007999A
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전진용
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Abstract

본 발명은 완충 및 제진 성능을 갖는 복합 바닥 구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기존 완충재의 저주파수 대역 증폭의 문제를 해결하기 위해, 슬래브 수평방향으로 완충재를 설치하고 상기 완충층을 관통하는 형태로 전단 방향의 재진재를 삽입하는 구조 형태로, 상부 마감층과 슬래브 사이를 연결해주는 구조를 갖는 완충 및 제진 성능을 갖는 복합 바닥 구조에 관한 것이다.

Description

완충 및 제진 성능을 갖는 복합 바닥 구조 {Complex floor structure for damping and isolation of floor impact sound}
본 발명은 완충 및 제진 성능을 갖는 복합 바닥 구조에 관한 것이다.
일반적으로 바닥 충격음 저감 기술은 슬래브와 마감층 사이에 완충재를 삽입하여 사용하는 뜬 바닥 구조를 사용한다. 이때 사용하는 완충재는 일반적으로 동탄성 계수가 40MN/㎥이며, 손실 계수가 0.1∼0.3 정도의 재료를 사용한다. 최근에는 동탄성 계수가 보다 낮은 완충재를 사용하여 충격음 레벨을 낮추는 기술을 사용하고 있다.
한편, 이와는 다른 방법으로 층간 소음을 줄이는 방법으로서 점탄성 제진재를 사용하는 바닥구조가 소개되고 있다. 이러한 점탄성 제진재는 손실 계수가 높은 재료로서 비교적 얇은 두께임에도 불구하고 제진층을 삽입한 바닥구조의 경우 저주파수 대역의 중량충격음 저감에 효과적인 구조로 활용되고 있는 구조이다.
대한민국 실용신안 등록 20-023951호 및 대한민국 실용신안 등록 제20-0239515호는 표면마감재와 시멘트 몰탈 사이에 합성수지계통의 제진시트와 합성섬유계통의 부직포가 일체로 된 복합제진시트를 설치하여 아파트 바닥면에 가해지는 충격에 의하여 발생하는 충격음 및 진동이 콘크리트 슬래브를 통하여 하부층으로 전달되는 것을 방지할 뿐 아니라 옹벽을 통하여 하부층으로 전달되는 것을 방지하는 기술을 개시하고 있다.
또한, 대한민국 특허등록 제10-0499822호는 다층 구조의 밀도 변화(임피던스 특성)에 따라 진동 절연 및 흡음 성능을 향상시키는 동시에 경량 및 중량의 충격소음을 효과적으로 저감하도록, 상부는 요철이 형성되고 하단에는 일정한 간격을 두고 공기층이 형성되며 합성고무 제진시트로 이루어진 고밀도층을 마련한 후, 이 고밀도층을 중심으로 하단 또는 상,하단에 가교 PE 폼으로 이루어진 중밀도층과 무가교 PE 폼으로 이루어진 저밀도층이 열 압착되어 다층 구조를 형성케 하는 것을 특징으로 하는 건축물용 층간 방진재 적층구조를 언급하고 있다.
동탄성 계수가 낮은 완충재를 사용한 바닥 구조는 바닥판의 공진 주파수가 낮으며 공진 대역에서의 진동 전달량이 증가하기 때문에 50Hz 이하의 저주파수 대역에서 충격력이 큰 중량 충격음에 있어 저주파수 대역에서의 음압 레벨이 증가하여 중량 충격음을 크게 줄이는 데 한계가 있다.
낮은 동탄성 계수의 확보를 위해 완충층의 충분한 두께를 확보하는 측면이 있어 전반적으로 슬래브 두께가 두꺼운 편이다. 또한 거주자의 보행감 및 사용성에 있어서도 만족도가 낮은 문제가 있다.
한편, 점탄성 제진재를 사용한 바닥 구조는 상기 완충재를 사용한 바닥 구조와 달리 손실계수 및 동탄성 계수가 높다. 이에 따라 저주파수 대역의 충격음 저감에는 효과적이지만 중고주파수 대역의 충격음 저감에는 완충재를 사용한 구조에 비해 불리하다. 그리고 열전도율이 높아 단열 성능의 측면에서도 완충재를 사용한 뜬 바닥구조에 비해 불리하다.
대한민국 실용신안 등록 20-023951호 대한민국 실용신안 등록 제20-0239515호 대한민국 특허등록 제10-0499822호
이에 본 발명자들은 기존 완충재의 저주파수 대역 증폭의 문제를 해결하기 위해 콘크리트 슬래브의 수평 방향으로 완충재를 설치하여 완충층을 이루고, 상기 완충층을 수직 또는 수평으로 관통하도록 전단 방향의 제진재를 삽입하는 구조의 바닥 구조를 발명하였다.
본 발명에서는 바닥 구조의 굽힘 모드에서 진동 전달율을 낮추고 제진 연결재를 통해 콘크리트 슬래브와 상부 몰탈층을 연결하여 저주파 대역의 강체모드를 피함으로써 중량 및 경량 충격음을 동시에 저감시킬 수 있는 바닥 구조 및 이의 시공방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 상층과 하층을 구획하는 콘크리트 슬라브;
상기 콘크리트 슬라브의 상부에 위치한 완충층; 및
상기 완충층 상부에 위치하며 배관재가 시공된 마감 몰탈층;을 포함하고,
상기 완충층과 마감 몰탈층은 서로 연통되도록 콘크리트 슬라브면과 수직으로 천공이 형성되고, 이때 상기 천공에 제진 연결재 삽입된 구조를 갖는 건축물의 바닥 구조를 제공한다.
또한, 본 발명은
상층과 하층을 구획하는 콘크리트 슬라브;
상기 콘크리트 슬라브의 상부에 위치한 완충층;
상기 완충층 상부에 위치한 경량 기포 콘크리트층; 및
상기 경량 기포 콘크리트층 상부에 위치하며 배관재가 시공된 마감 몰탈층;을 포함하고,
상기 완충층과 마감 몰탈층은 서로 연통되도록 콘크리트 슬라브면과 수직으로 천공이 형성되고, 이때 상기 천공에 제진 연결재가 삽입된 구조를 갖는 건축물의 바닥 구조를 제공한다.
또한, 본 발명은
상층과 하층을 구획하는 콘크리트 슬라브;
상기 콘크리트 슬라브의 상부에 위치한 완충층;
상기 완충층 상부에 위치한 경량 기포 콘크리트층;
상기 경량 기포 콘크리트층 상부에 위치한 제진층; 및
상기 제진층 상에 위치하며 배관재가 시공된 마감 몰탈층;을 포함하고,
상기 완충층과 마감 몰탈층은 서로 연통되도록 콘크리트 슬라브면과 수직으로 천공이 형성되고, 이때 상기 천공에 제진 연결재가 삽입된 구조를 갖는 건축물의 바닥 구조를 제공한다.
상층과 하층을 구획하는 콘크리트 슬라브;
상기 콘크리트 슬라브의 상부에 위치한 완충층;
상기 완충층 상에 위치한 경량 기포 콘크리트층;
상기 경량 기포 콘크리트층 상에 위치하며 배관재가 시공된 마감 몰탈층;으로 구성하고,
상기 완충층과 마감 몰탈층이 서로 연통되도록 콘크리트 슬라브 면과 수직으로 천공이 형성되고, 이때 상기 천공에 측면에 요철이 부착된 제진 연결재가 삽입된 구조를 갖는 건축물의 바닥 구조를 제공한다.
또한, 본 발명은
상층과 하층을 구획하는 콘크리트 슬라브;
상기 콘크리트 슬라브의 상부에 위치한 완충층;
상기 완충층 상부에 위치한 경량 기포 콘크리트층; 및
상기 경량 기포 콘크리트층 상부에 위치하며 배관재가 시공된 마감 몰탈층;을 포함하고,
상기 완충층은 격자형 천공이 형성되고, 이때 상기 천공에 제진 연결재가 삽입된 구조를 갖는 건축물의 바닥 구조를 제공한다.
본 발명에 따른 바닥 구조의 굽힘 모드에서 진동 전달율을 낮추고 제진층을 콘크리트 슬래브와 상부 몰탈층을 연결하여 저주파 대역의 강체모드를 피할 수 있어 상부에서 발생하는 충격으로 인한 소음을 저감할 수 있다.
특히, 일정 간격으로 설치된 제진 연결재에 의해 중량 충격음이 저감되고, 완충재에 의해 경량 충격음이 저감시켜 중량 및 정량 충격음을 동시에 저감시킬 수 있다.
이러한 바닥 구조는 벽식 구조, 라멘 구조를 포함하는 SRC 구조(철골철근콘크리트) 및 할로우 코어 구조 등 주상복합구조 등에 현행 시공되는 모든 바닥 구조에 적용 가능하다.
도 1은 본 발명의 제1 구현예에 따른 바닥 구조를 보여주는 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 제진 연결재를 마운트형으로 설치한 경우 위치를 보여주는 정면도이다.
도 3은 본 발명의 제2 구현예에 따른 바닥 구조를 보여주는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제3 구현예에 따른 바닥 구조를 보여주는 단면도이다.
도 5의 (a)는 본 발명의 제4구현예에 따른 바닥 구조를 보여주는 단면도이고, (b)는 (a)의 확대 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제5 구현예에 따른 바닥 구조를 보여주는 단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 제진 연결재를 격자형으로 설치한 경우 위치를 보여주는 정면도이다.
도 8은 실시예 1에 따른 바닥 구조 시공시 제진 연결재를 마운트형으로 시공한 바닥 구조의 시공 사진이다.
도 9의 (a) 및 (b)는 실시예 2에 따른 바닥 구조 시공시 제진 연결재를 격자형으로 시공한 바닥 구조의 시공 사진이다.
본 발명자들은 경량 및 중량 충격음을 동시에 저감하기 위해 바닥재의 구조 및 재질에 대해 연구하여 신규한 제진 조성물을 발명하고, 이를 바닥 구조에 적용하여 특허출원하여 등록받은 바 있다(특허등록 제10-0734945호, 제10-0732469호).
상기 특허에서 제시하는 바닥 구조를 비롯한 통상의 건물 바닥 구조는 콘크리트 슬라브/완충층/마감 몰탈층을 기본으로 하고, 여기에 각 층 사이에 경량 기포 콘크리트층이나 제진층 등의 특정 기능을 하는 층이 삽입된 구조를 갖는다. 이때 완충층으로 완충재가 패널 형태로 적용되고 있으며, 이러한 구조의 바닥 구조는 상부의 마감 몰탈층이 강체 진동과 유사한 진동을 하여 바닥 구조의 고유 진동수가 낮아지며, 이러한 낮은 고유 진동수는 저주파수 대역에서 증폭되어 공진이 발생하기 때문에, 경량 및 중량 충격음에 대한 충분한 차폐가 이루어질 수 없다.
이에 본 발명자들은 이에 대한 연구를 지속한 결과, 바닥 구조의 굽힘 모드에서 노드가 되는 위치에 별도의 제진 조성물을 이용한 제진 연결재를 적용하고, 상기 제진 연결재를 통해 콘크리트 슬라브와 마감 몰탈층을 연결하여 저주파 대역의 강체모드를 피함으로써를 갖는다.
이하 본 발명을 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.
<제1 구현예>
도 1 내지 도 7은 본 발명의 제1 내지 제5 구현예에 따른 바닥 구조를 보여주는 단면도로, 이때 바닥 구조는 벽식 구조 방식을 따른다. 상기 벽식 구조는 기둥이나 보 없이 바닥, 지붕, 벽 등의 면이 하중을 지지하거나 전달하는 기능을 하는 구조로, 벽과 바닥의 콘크리트 슬라브가 일체화된 구조를 갖는다.
도 1은 본 발명의 제1 구현예에 따른 바닥 구조를 보여주는 단면도이다.
본 발명은 상층과 하층을 구획하는 콘크리트 슬라브(1);
상기 콘크리트 슬라브의 상부에 위치한 완충층(2); 및
상기 완충층(2) 상에 위치하며 배관재가 시공된 마감 몰탈층(3);으로 구성하고,
상기 완충층(2)과 마감 몰탈층(3)이 서로 연통되도록 콘크리트 슬라브(1)면과 수직으로 천공이 형성되고, 이때 상기 천공에 제진 연결재(4)가 삽입된 구조를 갖는다.
본 발명의 제1 구현예에 따른 바닥 구조는
S1) 콘크리트를 타설 및 양생하여 콘크리트 슬라브(1)를 시공하고,
S2) 상기 콘크리트 슬라브(1) 상에 완충층(2)을 형성하고, 이때 상기 완충층(2)은 원형 또는 정방형으로 천공하고,
S3) 상기 완충층(2)의 천공 부위에 실린더 또는 사각 기둥 형태의 제진 연결재(4)를 삽입하여 밀실 시공하고,
S4) 상기 완충층(2) 상에 배관재를 설치 및 고정한 후 이를 덮도록 마감 몰탈을 타설한 후 양생하여 바닥을 시공한다.
먼저, 단계 S1)에서는 콘크리트를 타설 및 양생하여 콘크리트 슬라브(1)를 시공한다. 상기 콘크리트 슬라브(1)는 통상적으로 사용되는 콘크리트 재질로 시공되며, 상층과 하층을 구획한다. 이때 필요에 따라 본 단계를 수행한 후 벽체 둘레에 압축 스티로폼 등의 단열재를 설치한다.
다음으로, 단계 S2)에서는 상기 콘크리트 슬라브(1) 상에 완충층(2)을 시공한다.
상기 완충층(2)은 현장에서 천공하거나 완충 패널을 모듈화하여 현장 시공 전에 미리 천공된 부재를 사용하는데, 상기 천공의 직경 또는 한변의 길이는 50∼200mm의 크기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 제진 연결재를 마운트형으로 설치한 경우 위치를 보여주는 정면도로, 이때 천공(A)의 위치는 바닥판에서 발생하는 저차의 굽힘 모드 노드에 해당하는 지점에 설치하고, 이때 중앙점을 포함하여 대칭되는 주변지점 등 최소 9개 지점에 설치한다.
완충층(2)에 적용하는 완충재의 재질은 동탄성 계수가 40MN/㎥ 이하인 것을 시공하며, 대표적으로 EPS(발포 폴리스티렌), EPP(발포 폴리프로필렌), EPE(발포 폴리에틸렌), EVA(발포 비닐 아세테이트) 등의 발포 단열재로 두께가 10∼40mm 인 것을 사용한다.
필요한 경우 완충층(2)은 바닥의 콘크리트 슬라브(1)와의 접촉면에 굴곡 형상을 주어 공기층을 더욱 포함할 수 있으며, 이때 콘크리트 슬라브(1)에 대한 공기층의 최대 높이(굴곡 높이)는 10mm 이하로 한다.
다음으로, 단계 S3)에서는 상기 완충층(2)의 천공 부위에 실린더 또는 사각 기둥 형태의 제진 연결재(4)를 밀실 시공한다.
제진 연결재(4)는 완충층(2)의 천공에 밀실 시공이 가능하게 상기 천공의 크기 및 형태에 대응하도록 지름 또는 한 변의 길이는 50∼200mm인 실린더 또는 사각 기둥 형태로 제작한다. 이때 제진 연결재(4)의 높이는 완충층(2)보다 5mm 이상 높게 하여 상부 마감층인 마감 몰탈층(3)과 연결될 수 있도록 한다.
이러한 제진 연결재(4)는 바닥면에 밀착이 될 수 있도록 면을 고르게 하고 바닥면에 부착하는데, 필요한 경우, 완충층(2)의 천공 부위에 관통하여 시공할 때에 밀실하게 시공될 수 있도록 제진 연결재(4) 또는 완충층(2)의 천공 부위에 면처리를 수행할 수 있다.
상기 제진 연결재(4)로는 아스팔트, 합성고무, 무기 충전제, 프로세싱 오일, 파라핀계 오일 및 소포제를 포함하는 조성물[특허등록 제10-0734945호, 제10-0732469호 참조]을 사용하고, 이러한 조성물은 손실계수가 1.0 이상, 동탄성 계수가 10MPa 이상 되는 점탄성 재료를 사용한다.
다음으로, 단계 S4)에서는 상기 완충층(2) 상에 배관재를 설치 및 고정한 후 이를 덮도록 마감 몰탈을 타설한 후 양생하여 바닥을 시공한다.
난방 파이프 등의 배관재를 수평이 되도록 설치하고 철크립과 같은 부재로 고정한다. 이어서 마감 몰탈을 타설한 후 양생하여 마감 몰탈층(3)을 형성한다. 상기 마감 몰탈층(3)은 바닥면의 수평을 유지하며, 재질 및 두께는 통상의 범위에서 사용가능하나, 최소 40mm 이상인 것이 바람직하며, 건축물의 종류에 따라 적절히 변경하여 사용한다.
상기 마감 몰탈이 치밀하게 형성하도록 최소 3회 이상 타설 작업을 수행하고, 표면의 급격한 건조를 피하도록 적어도 8일 동안 표면이 습윤한 상태를 유지하도록 양생 시트를 깔거나 습기를 제공하고 0℃ 이상의 온도가 되도록 한다. 또한, 상기 마감 몰탈층(3)은 균열을 방지하기 위해 수축이 적은 보강재를 설치할 수 있으며, 상기 보강재로는 와이어 매쉬, 메탈라스, 약액 몰탈, 및 섬유 보강재로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이 가능하다.
이러한 구조를 포함하는 본 발명에 따른 건축물의 바닥 구조는 시멘트 몰탈층이 완전히 건조된 후 그 위에 통상의 장판이나 마루 등의 표면 마감층을 형성하여 바닥을 완성한다.
또한, 본 발명에 따른 건축물의 바닥 구조는 추가로 경량 기포 콘크리트층(5)과 제진층(6)을 더욱 구비할 수 있다.
<제2 구현예>
도 3은 본 발명의 제2구현예에 따른 바닥 구조를 보여주는 단면도로, 완충층(2)과 마감 몰탈층(3) 사이에 경량 기포 콘크리트층(5)이 형성된 구조를 갖는다.
도 3에서 제시하는 바닥 구조는
상층과 하층을 구획하는 콘크리트 슬라브(1);
상기 콘크리트 슬라브(1)의 상부에 위치한 완충층(2);
상기 완충층(2) 상에 위치한 경량 기포 콘크리트층(5); 및
상기 경량 기포 콘크리트층(5) 상에 위치하며 배관재가 시공된 마감 몰탈층(3);으로 구성하고,
상기 완충층(2)과 마감 몰탈층(3)이 서로 연통되도록 콘크리트 슬라브(1)면과 수직으로 천공이 형성되고, 이때 상기 천공에 제진 연결재(4)가 삽입된 구조를 갖는다.
도 3의 바닥 구조는
S1) 콘크리트를 타설 및 양생하여 콘크리트 슬라브(1)를 시공하고,
S2) 상기 콘크리트 슬라브(1) 상에 완충층(2)을 형성하고, 이때 상기 완충층(2)은 원형 또는 정방형으로 천공하고,
S3) 상기 완충층(2)의 천공 부위에 실린더 또는 사각 기둥 형태의 제진 연결재(4)를 밀실 시공하고,
S4) 상기 완충층(2) 상에 경량 기포 콘크리트를 타설 및 양생하여 경량 기포 콘크리트층(5)을 시공하고,
S5) 상기 경량 기포 콘크리트층(5) 상에 배관재를 설치 및 고정한 후 이를 덮도록 마감 몰탈을 타설한 후 양생하여 바닥을 시공한다.
도 3의 바닥 구조는 제1 구현예에서 설명한 바의 방법 및 재질을 따른다. 다만, 이때 제진 연결재(4)가 마감 몰탈층(3)까지 충분히 연결될 수 있도록 한다.
상기 경량 기포 콘크리트층(5)은 다량의 기포를 포함시키거나 경량의 골재를 사용함으로써 콘크리트 무게를 가볍게 만든 것으로, 물과 기포제가 50:1로 혼합된 기포액을 에어 컴프레서를 이용하여 기포를 발생시키고, 콘크리트 슬러리와 혼합한다. 이때 혼수량은 50 내지 60%의 표준 혼수량 범위 내에서 조절한다.
상기 경량 기포 콘크리트층(5)은 후속의 배관 작업을 위해 수평을 철저히 유지하며, 이렇게 제조된 경량 기포 콘크리트층(5)의 재질 및 두께는 통상의 범위에서 사용가능하며, 건축물의 종류에 따라 적절히 변경하여 사용한다. 또한 필요에 따라 균열을 방지하기 위해 혼화재를 사용할 수 있다.
<제3 구현예>
도 4는 본 발명의 제3구현예에 따른 바닥 구조를 보여주는 단면도로, 경량 기포콘크리트층과 마감 몰탈층(3) 사이에 제진층(6)이 형성된 구조를 갖는다.
도 4에서 제시하는 바닥 구조는
상층과 하층을 구획하는 콘크리트 슬라브(1);
상기 콘크리트 슬라브(1)의 상부에 위치한 완충층(2);
상기 완충층(2) 상에 위치한 경량 기포 콘크리트층(5);
상기 경량 기포 콘크리트층(5) 상에 위치한 제진층(6); 및
상기 제진층(6) 상에 위치하며 배관재가 시공된 마감 몰탈층(3);으로 구성하고,
상기 완충층(2)과 마감 몰탈층(3)이 서로 연통되도록 콘크리트 슬라브(1)면과 수직으로 천공이 형성되고, 이때 상기 천공에 제진 연결재(4)가 삽입된 구조를 갖는다.
도 4의 바닥 구조는
S1) 콘크리트를 타설 및 양생하여 콘크리트 슬라브(1)를 시공하고,
S2) 상기 콘크리트 슬라브(1) 상에 완충층(2)을 형성하고, 이때 상기 완충층(2)은 원형 또는 정방형으로 천공하고,
S3) 상기 완충층(2)의 천공 부위에 실린더 또는 사각 기둥 형태의 제진 연결재(4)를 밀실 시공하고,
S4) 상기 완충층(2) 상에 경량 기포 콘크리트를 타설 및 양생하여 경량 기포 콘크리트층(5)을 시공하고,
S5) 상기 경량 기포 콘크리트층(5) 상에 제진 재료를 적층하여 제진층(6)을 형성하고,
S6) 상기 제진층(6) 상에 배관재를 설치 및 고정한 후 이를 덮도록 마감 몰탈을 타설한 후 양생하여 바닥을 시공한다.
도 4의 바닥 구조는 제1 구현예에서 설명한 바의 방법 및 재질을 따른다. 다만, 이때 제진 연결재(4)가 마감 몰탈층(3)까지 충분히 연결될 수 있도록 한다.
상기 제진층(6)은 마감 몰탈층(3)과 콘크리트 슬라브(1)가 직접 연결되어 음교(sound bridge) 현상을 방지하기 위한 것으로, 본 발명에서 제시하는 제진 연결재(4)의 재질과 동일 또는 유사한 것을 사용하거나, 종래 공지된 바의 재질을 사용한다.
바람직하기로, 본 발명에서 제시하는 제진 연결재(4)의 재질과 동일한 조성을 사용하여 충분한 차음 및 제진 효과를 얻기 위해 4∼20mm, 바람직하기로 10∼15mm의 두께로 시공한다.
<제4 구현예>
도 5의 (a)는 본 발명의 제4구현예에 따른 바닥 구조를 보여주는 단면도이고, (b)는 (a)의 확대 단면도로, 제진 연결재(4)에 요철(돌기, 44)을 부착하여 경량 기포 콘크리트층(5)과 마감 몰탈층(3)과의 부착강성 및 마찰력을 증가시킨다.
구체적으로, 도 5에서 제시하는 바닥 구조는
상층과 하층을 구획하는 콘크리트 슬라브(1);
상기 콘크리트 슬라브(1)의 상부에 위치한 완충층(2);
상기 완충층(2) 상에 위치한 경량 기포 콘크리트층(5);
상기 경량 기포 콘크리트층(5) 상에 위치한 제진층(6); 및
상기 제진층(6) 상에 위치하며 배관재가 시공된 마감 몰탈층(3);으로 구성하고,
상기 완충층(2)과 마감 몰탈층(3)이 서로 연통되도록 콘크리트 슬라브(1)면과 수직으로 천공이 형성되고, 이때 상기 천공에 측면에 요철(44)이 부착된 제진 연결재(4)가 삽입된 구조를 갖는다.
상기 요철(44)이 부착된 제진 연결재(4)에 의해 경량 기포 콘크리트층(5)과 마감 몰탈층(3)과의 일체화하여 거동이 가능하여 충격음 저감성능을 보다 효과적으로 향상시킬 수 있다.
이러한 요철(44)은 제진 연결재(4)의 표면에서부터 5∼20mm 까지 돌출되도록 하며, 그 형태는 본 발명에서 특별히 한정하지 않으며, 도 5에 나타낸 바와 같은 원 기둥 형상뿐만 아니라 사각 기둥, 원뿔 기둥 등 다양한 형상으로 단일부재 또는 메쉬 형태의 연속부재 형태로 구현될 수 있다.
또한, 상기 요철(44)의 재질로는 강성이 있는 것이면 어느 것이든 가능하며, 일례로, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리우레탄 등의 고분자; 실리콘, 부틸 고무, 부타디엔 고무, 아크릴 고무 등의 합성 고무; 폴리에스터 등의 인조 섬유; 및 비금속류 등의 재질이 가능하며, 공지된 바의 성형 방법을 통해 제작할 수 있다.
이와 같이 다양한 재질로 소정 형상을 갖도록 제작된 요철(44)은 제진 연결재(4)의 측면에 부착하며, 상기 요철(44)의 재질에 따라 접착제 또는 별도의 연결 부재를 사용하여 부착한다. 이때, 상기 요철(44)은 도 5의 확대도에 나타낸 것과 같이, 제진 연결재(4) 측면에 규칙적으로 부착하거나 랜덤 형태로 부착할 수 있다.
특히, 본 구현예에 따른 제진 연결재(4)는 완충층(2)의 상부 영역 이상에서만 요철(44)을 형성한다.
도 5의 바닥 구조는
S1) 콘크리트를 타설 및 양생하여 콘크리트 슬라브(1)를 시공하고,
S2) 상기 콘크리트 슬라브(1) 상에 완충층(2)을 형성하고, 이때 상기 완충층(2)은 원형 또는 정방형으로 천공하고,
S3) 측면에 요철(44)이 형성된 실린더 또는 사각 기둥 형태의 제진 연결재(4)를 준비하고,
S4) 상기 완충층(2)의 천공 부위에 상기 S3)에서 제공되는 제진 연결재(4)를 밀실 시공하고,
S5) 상기 완충층(2) 상에 경량 기포 콘크리트를 타설 및 양생하여 경량 기포 콘크리트층(5)을 시공하고,
S6) 상기 경량 기포 콘크리트층(5) 상에 제진 재료를 적층하여 제진층(6)을 형성하고,
S7) 상기 제진층(6) 상에 배관재를 설치 및 고정한 후 이를 덮도록 마감 몰탈을 타설한 후 양생하여 바닥을 시공한다.
도 5의 바닥 구조는 제1 구현예에서 설명한 바의 방법 및 재질을 따른다. 다만, 이때 제진 연결재(4)가 마감 몰탈층(3)까지 충분히 연결될 수 있도록 한다.
<제5 구현예>
도 6은 완충층(2)과 제진 연결재(4)를 격자형으로 시공한 바닥 구조를 보여주는 단면도로, 본 발명의 제4 구현예에 따른 바닥 구조를 보여주는 단면도이다.
도 6에서 제시하는 바닥 구조는
상층과 하층을 구획하는 콘크리트 슬라브(1);
상기 콘크리트 슬라브(1)의 상부에 위치한 완충층(2);
상기 완충층(2) 상에 위치한 경량 기포 콘크리트층(5); 및
상기 경량 기포 콘크리트층(5) 상에 위치하며 배관재가 시공된 마감 몰탈층(3);으로 구성하고,
상기 완충층(2)은 격자형으로 타공되고, 상기 타공된 면에 제진 연결재(4)가 삽입된 구조를 갖는다.
본 발명의 제5 구현예에 따른 바닥 구조는
S1) 콘크리트를 타설 및 양생하여 콘크리트 슬라브(1)를 시공하고,
S2) 상기 콘크리트 슬라브(1) 상에 완충층(2)을 형성하되, 이때 상기 완충층(2)은 선형으로 격자 형태의 완충층(2)을 형성하고,
S3) 상기 완충층(2)의 천공 부위에 패드 형태의 제진 연결재(4)를 삽입하여 콘크리트 슬라브(1)와 밀착되도록 시공하고,
S4) 상기 완충층(2) 상에 배관재를 설치 및 고정한 후 이를 덮도록 마감 몰탈을 타설한 후 양생하여 바닥을 시공한다.
도 6의 바닥 구조는 제1 구현예에서 설명한 바의 방법 및 재질을 따른다. 다만, 이때 제진 연결재(4)는 완충층(2)과 동일한 면 상에 형성된다.
도 7은 본 발명에 따른 제진 연결재(4)를 격자형으로 설치한 경우 위치를 보여주는 정면도로, 천공(A)의 위치는 바닥판의 저차 굽힘 모드 노드에 해당하는 지점을 가로지르도록 설치한다. 이때 패드 형태의 제진 연결재(4)를 바닥 슬라브와 밀착하여 시공한다. 이때 제진 연결재(4)의 두께는 50∼200mm으로 하며 폭은 100mm 이하로 한다.
필요한 경우 완충층(2) 천공 부위와 제진 연결재(4) 사이에 C형 채널과 같은 형태의 강성이 높은 재료로 이격하며 상부 타설되는 층과 일체화될 수 있도록 CLD(constrained layer damping)에 의한 제진 효과를 더욱 높일 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 바닥 구조는 완충층 및 제진 연결재를 마운트형 및 격자형 두 가지 방법으로 시공이 가능하며, 이때 완충층에 의한 천공 부위의 총 면적은 전체 바닥 면적의 20%를 넘지 않도록 한다.
본 발명에 따른 바닥 구조는 건축물의 층간에서 발생되는 경량 및 중량 충격음을 동시에 감쇄하여 층간 차음 및 제진 효과가 우수하고, 벽식 구조, 라멘 구조를 포함하는 SRC 구조(철골철근콘크리트) 및 할로우 코어 구조 등 주상복합구조 등에 현행 시공되는 모든 바닥 구조에 적용 가능하다.
특히, 일정 간격으로 설치된 제진 연결재에 의해 중량 충격음이 저감되고, 완충재에 의해 경량 충격음이 저감시켜 중량 및 정량 충격음을 동시에 저감시킬 수 있다.
일예로, 공동주택, 층간 소음, 상하층간 구조물이 연결되어 상부에서 발생하는 충격으로 다른 공간에 전달되는 소음을 저감하는 바닥 충격음 구조로, 일반적으로 많이 사용하는 완충재를 이용한 뜬 바닥 구조의 성능을 보완할 수 있는 기술로, 이외에 공장 및 사무실의 바닥 진동 저감 및 건축물의 벽체에 적용하여 실간 소음 전달을 효과적으로 줄일 수 있다.
이하 본 발명을 실시예를 참조하여 더욱 상세히 설명한다. 이러한 실시예는 본 발명의 예시일 뿐, 본 발명이 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
실시예 1∼2 및 비교예 1의 바닥 구조 시공
(1) 제진 연결재의 제조
하기 표 1에 나타낸 바의 조성을 이용하여 제진 연결재를 제조하였다.
먼저, 교반기에 스트레이트 아스팔트를 첨가 후 180 ℃로 가열하여 용융시킨 다음, 동일 온도를 유지하면서 SBS(스티렌-부타디엔-스티렌 러버), 프로세스 오일, 파라핀계 오일을 첨가하고 2 시간 동안 균일하게 혼합하고, 동일 온도를 유지하면서 탄산칼슘과 소포제를 첨가하여 1 시간 동안 균일하게 혼합하여 액상 형태로 제조하였다.
상기 액상 형태의 조성물을 성형기에 부은 후 경화시켜 시트 형태(1mㅧ10m, 두께 4mm)로 제작한 다음 충분한 양생기간을 가졌다. 그리고 이 시트를 재단하여 블록 (10×10×10cm3)의 형태로 제진 연결재를 제조하였다.
조성 함량 비고
아스팔트 71 중량% 침입도 90-100, 연화점 40-50
SBS 7 중량% 스티렌-부타디엔-스티렌 러버
프로세스 오일 5 중량% P-1
파라핀계 오일 3 중량% Kaprosin-25
탄산칼슘 12 중량% 무기 충전제, 0.05 ㎛
소포제 2 중량% Natric-1
(2) 바닥 시공
하기 표 2의 바닥 구조를 갖도록 바닥을 시공하였다.
바닥 구조
비교예 1 슬래브(210㎜)
실시예 1 슬래브(210㎜)+완충층(EPS, 20mm)+제진연결재(마운트 배치)+경량기포콘크리트(40㎜)+마감몰탈층(40㎜)
실시예 2 슬래브(210㎜)+완충층(EPS, 20mm)/제진연결재(격자형 배치)+제진층(4㎜)+경량기포콘크리트(40㎜)+마감몰탈층(40㎜)
(2-1) 비교예 1
비교예 1로 사용한 바닥 구조는 210mm 두께의 맨슬래브를 대상으로 하였다.
시험 시공한 현장 구조는 바닥충격음 평가에 일반적으로 활용되는 벽식구조 시험동에서 실시하였으며 바닥면적은 4.6m×5.1m (23.5m2)이다. 콘크리트 슬래브의 두께가 210mm인 바닥구조를 대상으로 충격음 차단성능 실험을 하였다. 시공 전에 콘크리트 슬라브 바닥면 정리 및 이물질 제거를 먼저 실시하였다.
(2-2) 실시예 1 : 마운트 시공
실시예 1의 바닥 구조는 도 3의 구조로 수행하였으며, 도 8에 시공 사진을 나타내었다.
콘크리트 슬라브 상에 EPS 단열재(스티로폼)를 사용하여 20mm 두께의 완충층을 시공하고, 점선으로 표기한 부위에 20개의 천공(10×10cm2)을 뚫었다. 상기 천공 크기에 적합하도록 하기 표 1의 조성물을 이용하여 블록 형태의 제진 연결재를 제작한 다음, 면처리를 수행하고 상기 완충층의 천공에 삽입하여 밀실 시공하였다. 그리고 경량 기포 콘크리트층은 마감 몰탈층 시공 전 밀도 0.65와 강도 85 kg/㎠ 이상의 경량 기포 콘크리트를 40mm 두께로 타설하고 10일 동안 양생하여 시공하였다. 이어 40mm 두께로 마감 몰탈층을 시공하였다. 그리고 20일 동안 양생한 다음 바닥충격음 현장측정을 실시하였다.
(2-3) 실시예 2: 격자형 시공
실시예 2의 바닥 구조는 도 6의 구조로 수행하였으며, 도 9의 (a) 및 (b)에 시공 사진을 나타내었다.
콘크리트 슬라브 상에 EPS 단열재(스티로폼)를 패드 형태로 완충층을 격자형으로 시공하였다. 완충층(0.77×0.87m2) 시공으로 형성된 천공 부위에 적합하도록 하기 표 1의 조성물을 이용하여 패드 형태의 제진 연결재(두께 4mm)를 제작한 다음, 면처리를 수행하고 상기 완충층의 천공(폭 20cm)에 삽입하여 밀실 시공하였다. 그리고 완충층 상부에 제진시트(두께 4mm)를 부착하였다. 그리고 경량 기포 콘크리트층은 마감 몰탈층 시공 전 밀도 0.65와 강도 85kg/㎠ 이상의 경량 기포 콘크리트를 40mm 두께로 타설하고 10일 동안 양생하여 시공하였다. 이어 40mm 두께로 마감 몰탈층을 시공하였다. 그리고 20일 동안 양생한 다음 바닥충격음 현장측정을 실시하였다.
위와 같이 제진 연결재를 활용한 마운트 및 격자형 시공법에 따라 2가지 종류 바닥구조를 시공하고 맨슬래브에 대한 시공 바닥구조의 층간소음 저감성능, 주파수 대역별 충격음 저감특성을 비교, 평가하였다.
실험예 1: 중량 충격음 평가 (뱅머신)
상기 실시예 및 비교예의 바닥 구조에 대해 뱅 머신을 이용하여 중량 충격음 레벨을 측정하였으며, 얻어진 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
주파수에 따른 중량 충격음 레벨 dB 단일수치값 (Li,Fmax,AW)
63 Hz 125 Hz 250 Hz 500 Hz
비교예 1 75.1 71.5 61.8 49.6 54
실시예 1 74.3 64.1 61.4 45.0 51
실시예 2 72.3 68.6 59.4 39.6 50
상기 표 3을 참조하면, 실시예 1에서 125Hz와 500Hz에서 음압레벨이 4dB 이상 저감되었으며 실시예 2의 경우에는 63∼250Hz에서 음압레벨이 0.9dB 이상 저감되었으며 500Hz의 경우는 9.7dB 저감되었다. 단일수치평가값으로는 실시예 1에서는 비교예1에 비해 2dB 저감되었으며 실시예 2는 3dB 저감는 것으로 나타났다. 모두 음압레벨이 감소하는 것으로 나타났으며 마운트형 배치가 125Hz 대역의 충격음 저감에 효과적인 것으로 나타났고 격자형 배치는 63Hz 음압레벨이 저감에 따라 단일수치값이 3dB 저감되는 효과가 있었다.
실험예 2: 중량 충격음 평가 (임팩트볼)
상기 실시예 및 비교예의 바닥 구조에 대해 임팩트볼을 이용하여 중량 충격음 레벨을 측정하였으며, 얻어진 결과를 하기 표 4에 나타내었다.
주파수에 따른 중량 충격음 레벨 dB 단일수치값 (Li,Fmax,AW)
63 Hz 125 Hz 250 Hz 500 Hz
비교예 1 67.4 74.1 67.8 54.5 58
실시예 1 66.2 68.1 54.1 50.0 56
실시예 2 63.5 71.2 66.5 44.0 55
상기 표 4를 보면, 임팩트볼을 이용한 중량 충격음 평가는 뱅머신을 이용한 중량 충격음 측정결과와 유사한 결과를 나타내었으며, 주파수별 저감특성, 단일수치값 저감특성도 구조별로 유사하게 나타났다.
실험예 3: 경량 충격음 평가
상기 실시예 및 비교예의 바닥 구조에 대해 경량 충격음 차단 성능을 수행하였으며, 얻어진 결과를 하기 표 5에 나타내었다. 이때 경량 충격음 차단 성능은 태핑 머신(tapping machine)을 이용하여 수행하였다.
주파수에 따른 경량 충격음 레벨 dB 단일수치값 (Ln,AW)
125 Hz 250 Hz 500 Hz 1000 Hz 2000 Hz
비교예 1 68.3 71.7 71.7 72.2 72.6 72
실시예 1 66.3 67.0 58.9 49.6 43.8 55
실시예 2 61.9 65.7 69.3 70.6 70.3 70
상기 표 5를 참조하면, 실시예 1의 경우, 500Hz 이상의 고주파수 대역에서 13dB 이상이 저감되는 것으로 나타났다. 실시예 2의 경우, 500Hz 이하의 저주파수 대역에서 저감효과가 비교적 크게 나타났다. 단일수치값의 경우 모두 2dB 이상의 저감되었다. 특히, 실시예 1의 마운트형 시공방법은 17dB의 저감되어 탁월한 저감효과가 있는 것으로 나타났다.
전술한 바의 실험결과를 통해 제진 연결재를 사용한 바닥구조의 경우, 중량 및 경량 충격음 저감에 효과가 있는 것으로 나타났으며 제진 연결재의 시공방법에 따라서 중량 및 경량 충격음 차단에 효과적인 주파수 대역이 달라질 수 있음을 확인할 수 있었다. 따라서 이와 같은 제진 연결재의 활용함에 있어 맨슬래브의 주파수 대역별 특성과 요구 성능에 따라 적절한 시공방법을 선택하여 시공할 수 있는 효과가 있다.
1: 콘크리트 슬래브 2: 타공 완충층
3: 마감 몰탈층 4: 제진 연결재
5: 경량 기포 콘크리트층 6: 제진층
A: 천공 11: 측면 절연재
44: 요철

Claims (14)

  1. 상층과 하층을 구획하는 콘크리트 슬라브;
    상기 콘크리트 슬라브의 상부에 위치한 완충층; ; 및
    상기 완충층 상부에 위치하며 배관재가 시공된 마감 몰탈층;을 포함하고,
    상기 완충층과 마감 몰탈층은 서로 연통되도록 콘크리트 슬라브면과 수직으로 천공이 형성되고, 이때 상기 천공에 제진 연결재가 삽입된 구조를 갖는 건축물의 바닥 구조.
  2. 상층과 하층을 구획하는 콘크리트 슬라브;
    상기 콘크리트 슬라브의 상부에 위치한 완충층;
    상기 완충층 상부에 위치한 경량 기포 콘크리트층; 및
    상기 경량 기포 콘크리트층 상부에 위치하며 배관재가 시공된 마감 몰탈층;을 포함하고,
    상기 완충층과 마감 몰탈층은 서로 연통되도록 콘크리트 슬라브면과 수직으로 천공이 형성되고, 이때 상기 천공에 제진 연결재가 삽입된 구조를 갖는 건축물의 바닥 구조.
  3. 상층과 하층을 구획하는 콘크리트 슬라브;
    상기 콘크리트 슬라브의 상부에 위치한 완충층;
    상기 완충층 상부에 위치한 경량 기포 콘크리트층;
    상기 경량 기포 콘크리트층 상부에 위치한 제진층; 및
    상기 제진층 상에 위치하며 배관재가 시공된 마감 몰탈층;을 포함하고,
    상기 완충층과 마감 몰탈층은 서로 연통되도록 콘크리트 슬라브면과 수직으로 천공이 형성되고, 이때 상기 천공에 제진 연결재가 삽입된 구조를 갖는 건축물의 바닥 구조.
  4. 상층과 하층을 구획하는 콘크리트 슬라브;
    상기 콘크리트 슬라브의 상부에 위치한 완충층;
    상기 완충층 상에 위치한 경량 기포 콘크리트층;
    상기 경량 기포 콘크리트층 상에 위치하며 배관재가 시공된 마감 몰탈층;으로 구성하고,
    상기 완충층과 마감 몰탈층이 서로 연통되도록 콘크리트 슬라브 면과 수직으로 천공이 형성되고, 이때 상기 천공에 측면에 요철이 부착된 제진 연결재가 삽입된 구조를 갖는 건축물의 바닥 구조.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제진 연결재는 직경이 50∼200mm인 실린더 또는 한 변의 길이가 50∼200mm인 사각 기둥 형태를 갖는 것인 바닥 구조.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 요철은 제진 연결재의 표면에서부터 5∼20mm 까지 돌출되도록 돌출 높이를 갖는 것인 바닥 구조.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 요철은 원 기둥, 사각 기둥, 또는 원뿔 기둥의 형상을 갖는 것인 바닥 구조.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 요철은 완충층 이상의 높이에서 제진 연결재에 부착되는 것인 바닥 구조.
  9. 상층과 하층을 구획하는 콘크리트 슬라브;
    상기 콘크리트 슬라브의 상부에 위치한 완충층;
    상기 완충층 상부에 위치한 경량 기포 콘크리트층; 및
    상기 경량 기포 콘크리트층 상부에 위치하며 배관재가 시공된 마감 몰탈층;을 포함하고,
    상기 완충층은 격자형 천공이 형성되고, 이때 상기 천공에 제진 연결재가 삽입된 구조를 갖는 건축물의 바닥 구조.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제진 연결재는 5∼20mm의 두께, 100mm이하의 폭을 갖는 패드 형태를 갖는 것인 바닥 구조.
  11. 제1항 내지 제4항 및 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 완충층은 현장에서 직접 천공하거나, 현장 시공 전에 완충 패널을 모듈화하여 천공된 구조를 가지며, 동탄성 계수가 40MN/㎥ 이하의 재질을 사용하는 것인 바닥 구조.
  12. 제1항 내지 제4항 및 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 완충층은 플랫형, 또는 굴곡을 갖는 패널을 사용하는 것인 바닥 구조.
  13. 제1항 내지 제4항 및 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제진 연결재는 아스팔트 50 내지 80 중량%, 합성 고무 5 내지 40 중량%, 무기 충전제 0.5 내지 15 중량%, 프로세싱 오일 3 내지 20 중량%, 파라핀계 오일 1 내지 10 중량%, 및 소포제 0.01 내지 1.0 중량%를 포함하는 것인 바닥 구조.
  14. 제1항 내지 제4항 및 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 바닥 구조는 벽식 구조, 라멘식 구조를 포함하는 철근 콘크리트 구조(SRC), 또는 할로우 코어 구조 중 어느 하나의 바닥 구조인 것인 바닥 구조.
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