KR20220051573A

KR20220051573A - 건물 기계실의 방진구조

Info

Publication number: KR20220051573A
Application number: KR1020200135143A
Authority: KR
Inventors: 석원균; 김정진; 위준우; 최경석; 안상기
Original assignee: 롯데건설 주식회사; (주) 엔브이시스
Priority date: 2020-10-19
Filing date: 2020-10-19
Publication date: 2022-04-26
Also published as: KR102436683B1

Abstract

본 발명은 콘크리트슬래브 위에 기계설비가 정착 설치되는 건물의 기계실에 관한 것으로, 기계설비의 작동에 따른 진동이 콘크리트슬래브를 통해 건물 다른 공간으로 전달되는 것을 억제하여 방진성능을 향상시킨 건물 기계실의 방진구조에 관한 것이다.
본 발명에 따른 건물 기계실의 방진구조는, 바닥 콘크리트슬래브 위에 기계설비가 설치되는 건물의 기계실에서, 기계실 바닥의 콘크리트슬래브 위의 기계설비 설치위치에 폴리머콘크리트가 소정 두께로 시공되고, 폴리머콘크리트 위에 시멘트콘크리트가 시공되고, 기계설비가 상기 시멘트콘크리트에 정착 설치되는 것을 특징으로 한다.

Description

건물 기계실의 방진구조{Vibration Isolation Structure of the Machinery Room}

본 발명은 콘크리트슬래브 위에 기계설비가 정착 설치되는 건물의 기계실에 관한 것으로, 기계설비의 작동에 따른 진동이 콘크리트슬래브를 통해 건물 다른 공간으로 전달되는 것을 억제하여 방진성능을 향상시킨 건물 기계실의 방진구조에 관한 것이다.

건물에는 냉난방, 공조, 엘리베이터 등 각종 기계설비가 설치되는데, 건물 내부에는 각종 기계설비가 설치되는 기계실이 설계되기 마련이다. 보통 냉난방, 공조 등의 기계설비는 보통 건물 지하에 별도 마련된 기계실에 설치되고, 엘리베이터의 권상기는 엘리베이터실 상부에 마련된 기계실에 설치된다.

도 1은 종래 건물 지하의 기계실을 보여준다. 보는 바와 같이 종래에는 기계실은 기계설비 설치위치에 바닥 콘크리트슬래브 위로 소정 두께의 베이스콘크리트를 시공하고 베이스콘크리트에 기계설비를 정착시키면서 고정 설치했다. 이때 베이스콘크리트는 시멘트 기반의 시멘트콘크리트(20)로 시공했다. 경우에 따라서는 베이스콘크리트를 생략하고 바닥 콘크리트슬래브 위에 바로 기계설비를 설치하기도 했는데, 엘리베이터의 기계실이 대표적이다.

도 2는 도 1와 같은 기계실의 진동 전달 현상을 도시한다. 기계설비(10)가 작동하면 기계설비(10)에 구조적 진동이 발생하고, 이때의 진동은 앵커를 통해 기계실 바닥의 콘크리트슬래브(S)로 전달되고 다시 건물 골조를 통해 건물의 다른 공간으로 전달되면서 진동소음으로 유발된다. 이러한 진동소음 억제하는 방법으로는 도 3과 같이 시멘트콘크리트(20)와 콘크리트슬래브(S) 사이에 방진패드(21), 방진마운트 등을 더 설치하는 방법이 대표적이다. 그러나 방진패드(21)를 더 설치하는 방법은 방진패드 상부의 시멘트콘크리트(20) 및 기계설비(10)의 하중변화에 따라 방진패드(21)에 변형이 발생할 우려가 있고, 또한 방진패드와 기계설비의 진동 패턴(고유진동수 Hz)과의 차이가 발생하여 진동저감 성능이 크게 떨어지거나 고유진동수(Hz) 대역에 변화가 생겨 진동소음 억제에 큰 효과가 없다.

KR 20-1999-0035947 U KR 10-0538817 B1

본 발명은 기계실에서 기계설비의 작동에 따른 진동의 전달을 억제할 수 있는 새로운 방진구조를 제안하기 위해 개발된 것으로, 폴리머콘크리트의 진동감쇠 특성을 적용하여 방진성능을 향상시킨 건물 기계실의 방진구조를 제공하는데 기술적 과제가 있다.

상기한 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 바닥 콘크리트슬래브 위에 기계설비가 설치되는 건물의 기계실에서, 기계실 바닥의 콘크리트슬래브 위의 기계설비 설치위치에 폴리머콘크리트가 소정 두께로 시공되고, 폴리머콘크리트 위에 시멘트콘크리트가 시공되고, 기계설비가 시멘트콘크리트에 정착 설치되는 것을 특징으로 하는 건물 기계실의 방진구조를 제공한다.

본 발명에 따르면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.

첫째, 건물의 기계실에서 기계설비가 정착 설치되는 시멘트콘크리트 받침 부분 아래에 폴리머콘크리트를 시공하기 때문에, 기계설비의 작동으로 발생하는 진동이 시멘트콘크리트를 통해 기계실 바닥의 콘크리트슬래브로 전달될 때 폴리머콘크리트에 의한 감쇠가 가능해져 기계실의 방진성능을 향상시킬 수 있다.

둘째, 기존 기계실의 설계를 크게 변경하지 않아도 되기 때문에 적용성이 우수하고, 시멘트콘크리트와의 부착력이 우수한 폴리머콘크리트를 이용하기 때문에 시공품질도 우수하다.

도 1은 일반적인 건물 기계실에서 기계설비 설치 사진이다.
도 2는 기계실에서 기계설비를 통한 진동 전달 현상에 대한 개요도이다.
도 3은 종래 방진패드에 의한 건물 기계실의 방진구조에 대한 개요도이다.
도 4는 본 발명에 따른 건물 기계실의 방진구조에 대한 개요도이다.
도 5는 본 발명에 따른 건물 기계실의 방진구조에 대한 시험예에서 시험체의 개요도이다.

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

도 4는 본 발명에 따른 건물 기계실의 방진구조에 대한 개요도이다. 본 발명은 바닥 콘크리트슬래브 위에 기계설비가 설치되는 건물의 기계실에서, 기계설비의 작동에 따라 발생하는 진동이 기계실의 콘크리트슬래브(S)로 전달되는 것을 억제하기 위해 기계실의 콘크리트슬래브(S)와 기계설비(10) 사이에 폴리머콘크리트(20)를 시공한다는데 특징이 있다. 구체적으로 본 발명은 기계실에서 기계설비(10)가 기계실의 콘크리트슬래브(S)에 정착 설치될 때, 기계실 바닥의 콘크리트슬래브(W) 위의 기계설비(10) 설치위치에 폴리머콘크리트(20)가 소정 두께로 시공되고, 폴리머콘크리트(20) 위에 시멘트콘크리트(30)가 시공되고, 기계설비(10)가 시멘트콘크리트(10)에 정착되도록 설치된다. 이로써 기계설비의 작동에 따른 기계설비의 진동이 앵커 등의 정착구(11)를 통해 전달될 때, 정착구(11)가 정착된 시멘트콘크리트 아래에 진동감쇠 성능이 우수한 폴리머콘크리트(20)가 적층됨으로써 폴리머콘크리트(10)에 의한 진동감쇠가 구현된다.

본 발명에서 폴리머콘크리트(10)는 폴리머 수지(주제+경화제)와 잔골재만으로 조성하여 적용하는 것이 진동감쇠에 유리하며, 폴리머 수지는 에폭시 수지, 페놀 수지, 아크릴 수지, 메틸메타크릴레이트 수지, 불포화폴리에스테르 수지 중에서 하나 이상 적절히 선택하여 적용하면 적당하다. 특히 폴리머콘크리트(20)는 폴리머 수지 15~25중량% 및 잔골재 75~85중량%로 조성하는 것이 강도 확보, 경제성, 작업성 등을 고려할 때 바람직하고, 더불어 잔골재는 0.85~1.2mm의 규사 30~40중량%와 0.25~0.6mm 규사 60~70중량%로 조성된 혼합골재로 적용하는 것이 치밀한 단면 형성을 위해 바람직하다. 이러한 폴리머콘크리트(20)는 강도뿐만 아니라 내구성, 내후성면에서 우수한 성능을 나타내고, 특히 댐핑성능은 일반 시멘트콘크리트는 물론 방진패드에 높은 것으로 확인되었다(시험예 참고).

본 발명에 따른 건물 기계실의 방진구조는, 건물 기계실 바닥의 콘크리트슬래브(W) 위에서 기계설비(10) 설치위치에 폴리머콘크리트(20)를 소정 두께로 도포하여 경화시키는 제1단계; 폴리머콘크리트(20) 위에 소정 두께로 시멘트콘크리트(30)를 도포하여 경화시키는 제2단계; 시멘트콘크리트에 기계설비(10)를 정착 설치하는 제3단계;를 통해 시공할 수 있다.

[시험예]

1. 시험체 제작

아래 [표 1과 같은 재료를 사용하여 도 5과 같이 시험체를 제작하였다.

시험재료

구분	시멘트	에폭시 수지	골재			Water
			모래	규사(#4)	규사(#6)
시멘트콘크리트	200	-	600	-	-	130
폴리머콘크리트	-	125	-	150	300	-
- 시멘트: 분말도 3,318cm²/g, 밀도 3.15 g/cm³ - 에폭시 수지: 밀도 1.03 g/cm³, 부착강도 3.7 N/mm², 압축강도 4.1N/mm² - 모래: 강모래, 밀도 2.60 g/cm³, 크기 5mm, 흡수율 0.8%, F.M 3.09 - 규사(#4): 밀도 2.64 g/cm³, 크기 0.85~1.2mm, 흡수율 0.4%, F.M 3.48 - 규사(#6): 밀도 2.60 g/cm³, 크기 0.25~0.6mm, 흡수율 0.5%, F.M 1.71
방진패드		밀도 2.00 g/cm³, 탄성계수 1.0e7Pa

2. 진동저감 성능 평가

도 5와 같이 제작한 시험체에 대해 진동저감 성능을 평가하였다. 진동저감 성능 평가는 시험체의 한쪽 끝단에서 300mm 정도 위치에 임팩트 해머(Impact Hammer)를 이용하여 진동을 인가하고, 14, 15번 가속도계 위치의 데이터를 기반으로 측정하는 방법으로 실시했다. 구체적으로 임팩트 해머의 신호와 가속도계 센서의 신호를 동시에 기록하고, 임팩트 해머의 신호가 처음 나타나는 부분의 데이터와 동일한 시간 지점을 시작점으로 하여, 센서의 신호를 커팅(cutting)하고 각각 시편들의 응답신호를 기반으로 감쇠되는 정도의 추세를 비교하였다. 그 결과는 아래 [표 2]와 같이 나타냈다.

진동저감 성능

구분	공진주파수(Hz)	응답함수(m/s²/N)	감쇠비(%)
시험체1	483.5	16.2	2.99
시험체2	350.3	9.4	7.25
시험체3	474.6	5.6	10.40

위의 [표 2]와 같이 시멘트콘크리트 단독으로 이루어진 시험체1에 비해 시멘트콘크리트 아래에 폴리머콘크리트가 적층된 시험체3은 비슷한 대역의 고유주파수을 나타내면서도 응답함수는 1/3수준, 감쇠비(댐핑성능)는 3배 이상 수준을 나타냈다.

한편 시멘트콘크리트 아래에 방진패드가 적층된 시험체2는 시험체1,2와 비교할 때 낮은 고유주파수 대역을 나타냈는데 이는 방진패드의 강성이 매우 낮은 것 때문으로 파악된다. 보통 기계실의 기계설비에서 발생하는 진동이 저주파 대역인 것을 감안하면, 시험체2의 낮은 고유주파수 대역은 시험체1,2에 비해 진동에 취약하다고 할 수 있다. 시험체2의 공진수파수 대역을 시험체1,3 수준으로 높이기 위해서는 방진패드의 강성을 높이거나 두께를 키워야 하므로 경제성 문제가 뒤따른다.

이상에서 본 발명은 구체적인 실시예와 시험예를 참조하여 상세히 설명되었으나, 실시예와 시험예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐이므로, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 치환, 부가 및 변형된 실시 형태들 역시 아래에 첨부한 청구범위에 의하여 정하여지는 본 발명의 보호범위에 속한다고 할 것이다.

10: 기계설비
11: 정착구
20: 시멘트콘크리트(베이스콘크리트)
21: 방진패드
30: 폴리머콘크리트
S: 슬래브

Claims

바닥 콘크리트슬래브 위에 기계설비가 설치되는 건물의 기계실에서,
기계실 바닥의 콘크리트슬래브(S) 위의 기계설비 설치위치에 폴리머콘크리트가 시공되고, 폴리머콘크리트(30) 위에 시멘트콘크리트(20)가 시공되고, 기계설비(10)가 상기 시멘트콘크리트(20)에 정착 설치되는 것을 특징으로 하는 건물 기계실의 방진구조.
제1항에서,
상기 폴리머콘크리트(30)는, 에폭시 수지, 페놀 수지, 아크릴 수지, 메틸메타크릴레이트 수지, 불포화폴리에스테르 수지 중 어느 하나 이상에 의한 폴리머 수지 15~25중량%와 잔골재 75~85중량%로 조성된 폴리머콘크리트인 것임을 특징으로 하는 건물 기계실의 방진구조.
제2항에서,
상기 잔골재, 0.85~1.2mm의 규사 30~40중량%와 0.25~0.6mm 규사 60~70중량%로 조성된 혼합골재인 것임을 특징으로 하는 건물 기계실의 방진구조.