바닥판의 진동

START 서브노트 문제:

바닥판의 진동현상과 검토방법에 대해 설명하시오.

정답:

바닥판의 진동

요약

1. 공진현상 : 구조체의 진동수와 하중의 진동수가 일치할 때 진폭이 계속해서 커지는 현상이다. 그러나 실제 구조물에서는 감쇠가 존재하므로 진폭의 증가는 계속되지 않고 자유진동의 형태로 운동한다.
2. 맥놀이 현상 : 구조체의 진동수와 하중의 진동수가 비슷할 때 진폭이 변화하는 현상. 실제구조물에서는 공진현상보다 맥놀이 현상이 주로 발생한다.
3. 진동제한 : 바닥판의 진동제한은 최소 고유진동수를 통해 제한하며 용도별진동평가 곡선을 사용하여 진동에 대한 사용성을 검토한다.

바닥판의 진동현상

1. 구조물의 진동수와 작용하는 하중의 진동수가 정확하게 일치할 경우에 공진형상이 발생한다.
2. 감쇠가 없는 경우 시간 증가에 따라 구조물의 진폭은 계속하여 증가한다.
3. 실제 구조물에서는 감쇠가 존재하므로 진폭의 증가는 계속되는 것이 아니고 일정시간 이후에는 구조물의 자유진동의 형태로 운동한다.
4. 공진현상이 발생될 경우 진폭이 크게 증가하므로 구조물 설계시 반드시 공진현상이 발생하지 않도록 고려해야 한다.

바닥판의 진동제한

‘강구조 구조설계 예제집 - 대한건축학회(2002)’

1. CEN EC 3/1 에서는 바닥진동의 제한값을 아래 표와 같이 규정하고 있다. 이때 고유진동수는 다음 식에 의해 산정한다.$f_o=\frac{1}{2\pi }\frac{\alpha }{L^2}\sqrt{\frac{E_{s}I}{m}}$
   • $\alpha$ : 기본 진동모드의 진동수 계수 (단순지지보 = 9.869 / 양단고정보 = 22.37 / 캔틸레버보 = 3.516 / 1단고정,타단 힌지보 = 15.418)\
2. 
3. AISC 특별보고서에서는 바닥구조의 고유진동수가 9Hz 이하이면 공진에 의해 9~18Hz 이면 충격응답거동에 의해 18Hz 이상이면 정역학적 강성에 의해 설계되어야 한다고 기술하고 있다.
4. 국제규격에서는 용도별진동평가곡선 사용

바닥판의 맥놀이현상

1. 구조물의 진동수와 하중의 진동수가 미세한 차이가 있을 경우 발생한다.
2. 주로 음향학에서 주파수가 약간 다른 두 개의 음파가 서로 간섭하여 진폭이 변화하는 현상으로 맥놀이 현상이라고 한다.
3. 실제 구조물에서도 구조물의 진동수와 하중의 진동수의 미세한 차이에 의해 공진현상보다 맥놀이 현상이 주로 발생하게 된다.

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