건물 진동 측정
건물 진동 측정: 방법, 평가 기준, 사용 장비 및 결과 제시 방법.
건물 진동 측정: 방법, 평가 기준, 사용 장비 및 결과 제시 방법.
건물 진동을 측정하는 과정은 국가별로 다양한 규정에 따라 관리됩니다. 독일에서는 건물 진동 측정에 가장 일반적으로 사용되는 표준은 DIN 4150-3입니다. 한편 폴란드에서는 지반에서 건물로 전달되는 진동에 대한 표준이 PN-B-02170:2016-12입니다. 두 표준 모두 건물 진동을 측정하는 방법, 영향 정도를 판단하는 데 사용되는 지표 또는 척도, 사용할 적절한 장비, 측정 결과를 표시하는 형식에 대해 설명합니다.
건물 진동의 측정에는 속도, 가속도 또는 변위 매개변수의 사용이 포함됩니다. 적절한 매개변수의 선택은 건물 구조에 대한 철저한 분석에 따라 달라집니다. 각 매개변수에 대해 진동의 주파수도 고려합니다. 테스트를 위한 표준 주파수 범위는 일반적으로 0.5Hz ~ 100Hz이며, 속도 범위는 0.0001m/s ~ 1m/s입니다. 단주기 진동을 측정하려면 1/3 옥타브 밴드 또는 최대 100Hz의 고속 푸리에 변환 (FFT) 분석을 사용하는 것이 좋습니다.
건물 진동 측정은 진동 가속도계 또는 지오폰이 부착된 미터 또는 분석기를 사용하여 수행합니다. 지오폰의 감도는 15V/ms-1 이상이어야 하며, 변환기(트랜스듀서)의 권장 감도는 10V/g입니다. 공인된 방법의 경우 판독값의 불확실성을 결정해야 합니다. 목표 불확도는 20% 미만이어야 합니다. 측정값을 바탕으로 진동 지속 시간을 결정할 수 있어야 합니다.
사용되는 측정 방법을 고려하여 측정 지점을 배치해야 합니다. 이 점들은 직사각형 시스템의 좌표에 따라 세 가지 측정 방향 , 즉 두 개의 수평 x와 y, 수직 z를 결정해야 합니다. 변환기(트랜스듀서)는 구조물의 단단한 노드에 배치해야 하며 건물 구조에 직접 부착해야 합니다.
잘 작성된 진동 측정 보고서에는 측정 목적을 명확하게 설명하고, 사용된 표준(예: 독일 DIN 4150-3 또는 폴란드 PN-B-02170:2016-12)을 명시하고, 선택한 측정 방법을 자세히 설명하고, 진동원을 설명하고, 사용된 장비 및 측정 대상을나열해야 합니다. 결과는 바이브로그램으로 제시해야 합니다. 보고서에는 측정 지점의 위치가 표시되어야 하며 진동 시간 코스의 표현이 포함되어야 합니다. 또한 보고서에는 기상 조건과 측정 결과에 영향을 미칠 수 있는 교란 요인에 대한 정확한 정보가 제공되어야 합니다.
진동은 물질적 경로를 통해 지반과 구조물을 통해 건물에 전달될 수 있습니다. 이러한 진동은 지나가는 기차, 대형 차량, 건설 및 유지보수 작업과 같이 사람이 유발하는 원인으로 인해 발생할 수 있습니다. 또한 환기 시스템과 같은 건물 내부의 기술 장비의 영향도 고려해야 하는데, 이러한 장비는 구조를 통해 상층 또는 하층으로 진동을 전달할 수 있습니다.
건물에 작용하는 진동의 강도에 따라 구조물에 심각한 손상을 입힐 수 있습니다. 예를 들어 석고에 균열이 생기는 등 파괴가 나타날 수 있습니다. 물질 소리는 궁극적으로 공기 중 소리로 건물 내부의 방으로 방출됩니다. 건물 내부의 사람과 기계 에 대한 진동의 유해 성은 구조물에 대한 진동의 유해성 외에도 고려해야 합니다.
바이브로그램은 주어진 지점과 방향에서 진동의 속도, 가속도 또는 변위 변화를 시간의 함수로 나타낸 기록입니다. 따라서 특정 진동 방향과 시간에 대해 주어진 측정 지점에서 발생하는 진동 파라미터의 기록입니다. 건물의 진동 측정은 수행된 진동 측정 또는 측정 모델에 대한 보고서에서 진동 스펙트럼을 사용합니다.
폴란드 표준에서 단기 진동은 하루에 3분 이상 지속되지 않는 진동을 말합니다. 장기 진동은 하루에 3분에서 30분까지 지속되는 진동을 말합니다. 세 번째 유형의 진동은 연속 진동으로, 하루에 30분 이상 지속되는 진동입니다. 독일 DIN에서는 단기 진동의정의를 구조적 피로를 유발할 만큼 자주 발생하지 않고 평가 대상 구조물에 공진을 일으키지 않는진동으로 제한합니다 .
모달 응답 스펙트럼 분석(MRSA) 및 시간 이력 분석(THA ) 방법은 운동학적 강제력에 대한 건물 모델의 응답을 결정하는 데 사용됩니다. MRSA 방법은 응답 스펙트럼을 사용하는 반면, THA 방법은 시간에 따른 운동 방정식의 적분을 사용합니다. MRSA 방법에서는 속도 응답 스펙트럼을 사용할 수 있습니다.
운동력이란 기초의 움직임으로 인해 발생하는 건물의 진동을 말합니다. 힘은 x, y, z 축의 진동 그래프 형태로 표시됩니다. 힘의 결정은 MRSA 또는 THA 방법을 사용하여 수행됩니다. 측정 지점은 진동원 측면에 있는 구조물의 강성 노드에 있어야 합니다. 힘은 이미 운영 중인 건물이나 설계 단계에서 결정할 수 있습니다. 건물의 설계만 가능한 경우 유사한 사례를 바탕으로 힘을 예측할 수 있습니다.
진동의 영향을 무시하기위한 첫 번째 조건은 건물 부지에서 수평 지반 운동의 가속 진폭 값이며 0.05ms2 미만이어야합니다. 이 조건을 충족하려면 철도 선로 축으로부터 25m 이상, 전차 선로 축 또는 가장 가까운 도로 차선 축으로부터 15m 이상, 건설 작업과 관련된 진동 발생원으로부터 20m 이상, 도로 진동 롤러의 경로로부터 60m 이상 떨어진 곳에 건물을 배치해야합니다. 또한 건물은 지진 영향권 밖에 있어야 합니다.
측정 기준에 따라 손상에는 비구조적 손상과 하중지지 요소의 손상 두 가지 유형이 있습니다. 첫 번째 유형의 손상은 주로 석고의 긁힘과 균열, 문과 창문의 고정 장치가 느슨해지는 것으로 구성됩니다. 또한 벽 타일과 클래딩이 떨어지는 것을 발견할 수도 있습니다. 하중 지지 요소의 손상은 기초, 내력벽, 상인방, 기둥의 균열과 골절이 특징입니다. 이러한 손상은 건물 구조의 강도를 심각하게 약화시킵니다.
건물을 손상시킬 수 있는 진동 원인은 예를 들어 주변 부동산의 건설 작업으로 인한 움직임, 광산 운영과 관련된 지진 진동으로 인한 지반 움직임, 대형 차량, 전차 또는 기차의 통과와 관련된 지속적인 진동 등이 있습니다.
이러한 경우 SVANTEK 테스트 실험실에서는 건물 이외의 구조물에 대한 진동 영향을 측정할 수 있는 DIN 4150-3, “건물의 진동, 파트 3: 구조물에 대한 영향”을 사용합니다.
