이동하중에 의해 가진되는 방진복합구조물의 진동 및 음향방사 예측

Abstract

본 논문에서는 복합구조물의 진동특성 및 소음방사특성 해석을 위한 이론적 모델을 제시하고, 구조물과 저감재, 가해지는 하중에 따른 특성변화를 살펴보았다. 다양한 복합구조물 중 두 가지 복합구조물에 대해 해석을 수행하였으며, 철도궤도 구조를 위한 보-평판 모델과 공동주택의 바닥구조 구조를 위한 평판-평판 모델의 진동특성 및 소음방사특성 해석을 실시하였다. 구조물의 강성이 저감재의 강성에 비해 상당히 클 경우 구조물은 저감재에 대한 병진운동이 지배적으로 나타나게 된다. 따라서 두 구조물에 대하여 저감재에 의해 두 구조물의 병진운동이 지배적으로 나타난다고 가정하는 병진변형모델(Compressional Damping Model)을 적용하였다. 보-평판 모델의 경우, 철도 바퀴가 일정 속도로 이동을 하며 레일을 가진 할 때의 보와 평판의 거동특성을 해석하기 위해 일정한 속도로 이동하는 이동하중의 상호상관함수를 계산하고 이론적 모델에 적용하였다. 움직이는 하중을 적용한 보-평판의 경우, 하중의 속도가 증가할수록 진동량과 소음발생량이 커지며, 가진되는 주파수대역이 일정한 기울기로 높아지는 것을 확인하였다. 복합구조물에 가해지는 주파수 대역은 하중이 가해지는 길이와 속도에 의해 결정된다. 두 가지 해석모델에 대하여 저감재에 의한 영향에 대해 해석을 실시하였으며, 복합구조물의 진동 및 소음 저감을 위한 저감재의 감쇠성능은 보-평판 모델의 경우, 질량-강성 공진주파수에서 그리고 평판-평판 모델의 경우, 질량-강성-질량 공진주파수에서 크게 나타나는 것을 확인하였다. 복합구조물의 해석을 위해 가정된 병진변형모델에 대한 이론적 검증을 위해 공동주택의 바닥구조의 모달테스트 실시하였다. 그리고 제안된 이론적 모델이 바닥구조의 특성을 충분히 반영하는 것을 알 수 있었다.