구조재료의 고강도화와 건축물의 사용 환경의 변화에 따라 건축물은 경량화, 대공간화 되고 더욱이 인간 활동의 다양화와 정밀장비의 사용 증가로 합성바닥구조의 설계에서 진동평가는 과거에 비해 더욱 중요하게 되었다.
그러나 바닥진동은 다양하고 복잡한 건축물의 동적 특성과 인간의 활동으로 인해 일반 동역학 이론만으로 평가하기 쉽지 않다. 또한 국내의 기존 상용컴퓨터프로그램들은 설계실무에 적용하기에는 아직 미흡한 부분이 너무 많다.
여기에 소개하는 ComFloorVib은 다양한 바닥구조의 조건과 인간의 활동을 고려하여 진동에 대한 사용성을 평가할 수 있도록 개발된 컴퓨터 프로그램으로 구조엔지니어가 설계실무에 쉽게 사용할 수 있다.
ComFloorVib의 합성바닥구조에 대한 진동 평가 방법 및 적용 범위
| 구분 | 평가 방법 및 적용 범위 | |||||
| 진동 가속도 a | 진동 속도 v | |||||
| 일반보행 | 달리기 | 리듬활동 | 보행 (아주 느리게,느리게, 보통, 빠르게) |
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| 보행 | 1 | 종이 사무실 | ● | |||
| 2 | 전자 사무실 | ● | ||||
| 3 | 주거 | ● | ||||
| 4 | 교회, 학교, 조용한공간 | ● | ||||
| 5 | 쇼핑몰 | ● | ||||
| 리듬 활동 |
6 | 식사/댄싱 | ● | |||
| 7 | 에어로빅 | ● | ||||
| 8 | 콘서트(고정좌석) | ● | ||||
| 다리 | 9 | 옥내 보행교 | ● | ● | ||
| 10 | 옥외 보행교 | ● | ● | |||
| 민감 | 11 | 병원(환자실/수술실) | ● | |||
| 12 | 민감 장비 설치 바닥 | ● | ||||
| 고유진동수(Hz) 적용범위 | 3~9, 9~15 | 4~80, 3~80 | ||||
※ 선형 강재계단에 대한 진동 평가 방법 및 적용 범위는 SteelExpert의 SteelStairVib 참조
AISC Steel Design Guide 11에서 제시하고 있는 해석 및 평가방법에 의한 바닥구조의 진동평가는 실제 여러 건물에서의 측정결과(Brad Davis)와 비교할 때 약 96% 이상 높은 확률로 일치하고 있어 “ComFloorVib”의 개발에 SDG-11(2016)에 제시된 방법과 기준을 적용하였다. SDG-11에서 다루고 있는 모든 바닥용도들과 구조조건들을 “ComFloorVib”에 모두 포함시켰다. 다만, 국내에서 사용하지 않는 웨브개방형 합성조이스트와 합성바닥이 아닌 강재계단에 대한 진동설계는 포함하지 않았다. 선형 강재계단에 대한 진동설계는 SteelExpert에 포함된 SteelStairVib를 사용할 수 있다.
ComFloorVib의 일반보행, 달리기와 리듬활동에 의한 바닥진동은 수직가속도, 민감 대상(장비 또는 사람)에 대한 바닥진동은 일반화한 수직 속도를 기준하여 평가하도록 하였다.
- 바닥 진동 해석 및 평가 방법 : Steel Design Guide 11(Second Edition, 2016), AISC
- SDG-11(2016)에 따른 매우 정확한 해석 및 평가
- 다양한 바닥용도 적용 : 사무실, 주거, 교회, 쇼핑몰, 리듬활동, 병원, 정밀장비사용, 실내/외 보행교 등
- 일반 보행 및 달리기(보행교에 해당)에 대한 영향 평가
- 리듬활동(댄싱, 에어로빅, 라이브 콘서트)에 대한 영향 평가
- 진동에 민감한 대상(환자실, 수술실, 장비 등)에 대한 영향 평가
- 민감대상은 보행속도(아주 느리게, 느리게, 보통, 빠르게), 대상 및 보행자 위치를 고려한 영향평가
- 다양한 바닥 위치, 벽 위치 및 구조시스템 적용 : 내부 베이, 보외곽 베이, 거더외곽 베이, 모서리 베이, 보행다리 등
- 구조 시스템모드로 평가 : 바닥 (슬래브, 보 및 거더 패널의 조합모드) 및 기둥
- 에어로빅 등의 리듬활동 바닥은 기둥모드를 포함한 조합모드로 평가
- 인접 바닥구조 조건 고려 : 전체 바닥의 폭, 길이 및 주변 베이 바닥구조의 연속성 등
- 벽의 위치 영향을 고려
- 낮은 진동수(9Hz 이하) 및 높은 진동수(9Hz 초과)를 갖는 바닥구조에 대한 평가
- 다양한 동적 변수 내장
- 각종 그래픽, 요약표 및 상세계산서 출력