수직 진동평가 방법 개발을 위한 인간의 인지 실험 계획

1. 수직 진동평가 방법 개발을 위한 인간의 인지 실험 계획 한 양 대 학 교 내진 진동 연구실 김 도 훈

2. 연구 목적

3. 주거용 건물에서 보행을 가진원으로 한 수직진동에 대한 인간의 응답을 구조체의 진동수, 최대 가속도, 감쇠에 따라 측정. 1974년Wiss & Parmelee에 의한 평가를 기본으로 본 연구를 수행하며 이를 AISC 규준에서 제시하는 제한치와 비교하여 새로운 우리나라 규준을 제시 하고자 한다. 추가적으로 실제 구조물의 응답과 임의로 만든 사인파에 대해 사람들이 느끼는 정도의 차이를 비교할 것이며 인간의 인지에 의한 측정과 심전도 검사에 의한 보다 과학적인 측정을 동시에 시행하여 그 차이도 비교할 예정이다.

4. 2. Floor Vibration

5. Floor vibration (1/5) Floor Vibration

6. Floor vibration (2/5) AISC Design Guide

7. Floor vibration (3/5)

8. Floor vibration (4/5) 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.25 0.1 1 3 4 5 6 10 25 Hz Ex) 7 * 7 = 49 point

9. Floor vibration (5/5) sensor f1 f2 Walking line a a p * α1 = (0.1g) a p * α2 = (0.25g) a p * α3 = (0.5g) . . Shaking Table Test Input t Response Time history Response Calibration Sensitivity check

10. 3. 기존 연구

11. 기존 연구 (1/8) Reiher & Meister의 제한치 20세에서 37세의 서로 다른 배경의 10명의 사람을 대상으로 서있는 자세와 누워있는 자세로 진동의 인지에 대한 연구를 수행. 수직 진동의 진동수는 5Hz-70Hz ,진폭은 0.001-0.040 in(0.0254 - 1.02 mm) 각각의 사람을 진동에 약 5분 동안 노출. 느낀 진동의 수준을 다음의 5가지 중의 하나로 답하게 하였다. (1)약하게 인지함 (slightly perceptible), (2)분명히 인지함 (distinctively perceptible), (3) 강하게 인지함 (strongly perceptible), (4) 참기 힘듬 (disturbing), (5) 매우 참기 힘듬 (strongly disturbing)

12. 기존 연구 (2/8) 수정 Meister 곡선 적용 범위 : 5% 이하의 감쇠비를 갖는 바닥 시스템에서의 단일 보행에 의한 진동 평가 개요: Lenzen(1966)은 데크플레이트와 RC의 합성바닥에 있어서의 [발꿈치 충격]진동실험 결과를 마이스타 곡선과 비교했다. 이 결과를 기초로 마이스타 곡선을 약 10배한 것이다.

13. 기존 연구 (3/8)

14. 기존 연구 (4/8) Wiss & Parmelee(1974) 실험 개요 Reiher-Meister의 연구를 기본으로 진행하였다. 40명의 사람을 대상으로 5단계로 진동에 대한 인지를 측정. 보행을 가진원으로 한 소멸성 수직진동에 대한 인간의 응답과 구조 체의 진동수, 응답, 감쇠를 측정. 이 연구에서는 Reiher-Meister 연구에 추가로 감쇠항을 고려하였으나 감쇠의 영향이 아주 작게 나타나고 있다. : 변위진폭 (in), D : 감쇠비, f : 진동수 진동인지단계: Rl - Imperceptible R2 - Barely perceptible R3 - Distinctly perceptibleR4 - Srongly perceptible R5 - Severe

15. 기존 연구 (5/8) Wiss & Parmelee(1974) Equipment and Test Room Test room에 두벽을 설치 바닥에는 카페트를 깔았다. 음향적으로 큰 사무소 소음 규준치를 적용하였다.

16. 기존 연구 (6/8) Wiss & Parmelee(1974) Test Signal ⅰ Frequency : 2.5, 4, 6, 9, 14, 25 cps ⅱ Peak Displacement : 0.0001, 0.0003, 0.001, 0.003, 0.01, 0.03, 0.1 in ⅲ Damping : 0.01, 0.02, 0.04, 0.08, 0.16 of critical ㆍ이 연구의 결과는 단지 아래 그림에서와 같은 파의 형태에만 적용 가능 ㆍ아주 낮거나 높은 변위와 주파수 신호는 생략 ㆍ신호의 지속 시간은 최대 5초 ㆍ각 사람당 202의 신호를 측정 ㆍ신호는 불규칙적으로 측정

17. 기존 연구 (7/8) Wiss & Parmelee(1974) 실험 대상 ㆍ남자 20명, 여자 20명 ㆍ연령층은 35세 이상이 50%, 35세 이하가 50% ㆍ사람당 측정 시간은 40분씩이며, 피로를 피하기위해 20분씩 나누어서 측정 ㆍ20분 측정후 최소 30분 휴식한다.

18. 기존 연구 (8/8) CSA: Canadian Standards Association 평가 곡선의근거 Allen & Reiner의 연구 결과를 기본으로 40개 이상의 슬래브에 대하여 힐드롭 충격 실험을 실시하여 보행진동에 대한 평가곡선을 제안.

19. 4. 실험 계획

20. 실험계획 (1/4) 입력파의 형태 본 연구에서는 Wiss & Parmelee의 실험에서 사용한 신호를 기본적인 입력파로 하여 수직 진동에 의한 바닥판 진동의 평가 곡선을 한다.

21. 실험계획 (2/4) 실험 장비 1.2m 2.5m 1.2m 3.6m

22. 실험계획 (3/4) 측정 범위 Frequency : 2.5, 4, 6, 8, 14, 25, 30 Hz Damping : 0.01, 0.02, 0.03, 0.05, 0.1, 0.2 Peak Acceleration : 0.3, 0.4, 0.5, 0.7, 1.0, 2.0, 3.0, 5.0, 7.0, 10, 20, ( %Gravity )

23. 실험계획 (4/4) 실험 대상 총 인원은 20대 남자 40명으로 한다. 주거환경적인 면으로는 아파트 거주자와 일반 주택, 기타 이렇게 3가지로 분류한다. 한사람 당 총 실험 시간은 48분이며, 25분 실험 후 최소 30분의 휴식을 가진 후 나머지 23분을 실험 할 것이다 총 40명은 인간의 인지에 의한 테스트를 시행하고 이중 10명은 심전도 검사에 의한 측정할 할 예정이다. 인간의 인지에 의한 단계는 총 4단계 (1)인지하지 못함, (2) 약하게 인지함, (3) 분명히 인지함, (4) 강하게 인지함

24. 수직진동의 인지 평가표

25. 5. 추가 실험

26. 추가실험 (1/3) 입력파의 형태 추가 실험에서는 본 실험에서 사용한 기본적인 입력파인 사인파와 추가적으로 사인파의 사용성 여부를 평가할 목적으로 실제 보행시 발생하는 응답에서 나오는 실제파를 동일 사람에게 측정하여 비교할 것이다. 사인파 실제 응답파

27. 추가실험 (2/3) 측정 범위 Frequency : 2.08, 6.05, 19.24 Hz Damping : 0.05, Peak Acceleration : 0.2, 0.3, 0.5, 0.7, 1.0, 2.0, 3.0, 5.0, 7.0, 10, 15, 20, 30, 50( %Gravity )

28. 추가실험 (3/3) 실험 대상 본 예비 실험은 총 10명을 실험 대상으로 한다. 각 사람은 사인파와 실제 바닥판 응답에 대한 실험을 하게 된다. 한번의 측정에 두 사람씩 5분 정도의 사인파에 의한 인지를 측정 한 후 30분 정도의 휴식 후 실제 바닥판 응답파에 의한 인지 실험을 하게 된다. 실험에 소요되는 총 시간은 1시간 정도로 예상된다.