KDS 설계기준 진동기계기초 설계기준 KDS 11 50 30 :2021

 

진동기계기초 설계기준

안녕하세요

이번에 다룰 주제는 연약지반 설계 기준 입니다.

 

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시방서 요약

연약지반 설계 기준

• 목적: 안정성이 미흡한 연약지반에 건설되는 구조물의 설계 기준 제공
• 적용 범위: 연약지반 보강이나 대책 공법 설계에 적용
• 참고 기준: KDS 11 10 05 지반설계 일반사항
• 연약지반 정의: 충분한 지지력과 침하 안정성 없어 지반 개량이나 보강 필요한 지반
• 연약지반 판정: 표준관입시험, 콘관입시험 등의 원위치 조사 기준 사용
• 조사 및 계획: 지반 특성 평가를 위한 상세한 지반조사 수행

진동기계 기초 설계 기준

• 목적: 진동기계와 기초 구조물의 피해를 허용 범위 내로 유지하는 설계 요구 사항 규정
• 적용 범위: 진동기계를 지지하는 기초구조물 설계
• 설계 요구 사항:
  • 정하중 조건 안정성
  • 공진 방지
  • 기계기초의 진동 해석
• 허용 진폭:
  • 일반적으로 변위 기준 사용
  • 기계제작사 기준 없으면 표 5-1 및 표 5-2의 값 사용

 

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1. 일반사항

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1. 일반사항

 

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1.1 목적

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(1) 이 기준은 지반에 건설되는 구조물에 대하여 안정성을 확보하지 못하는 연약지반의

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설계기준을 제시하는 것을 목적으로 한다.

 

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1.2 적용범위

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(1) 이 기준은 지반에 건설되는 구조물에 대하여 안정성을 확보하지 못하는 연약지반의 보강이나 대책공법 설계에 적용된다.

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(2) 연약지반은 쌓기 규모나 구조물 목적에 따라 상대적인 의미로 평가되며, 원지반이 건설되는 구조물에 대해 안정성을 만족하지 못할 경우 연약지반으로 취급하여 지반보강이나 대책을 강구하여야 한다.

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(3) 연약지반 대책공법으로서 지반개량을 시행할 경우 기초지반의 특성, 구조물의 종류와 크기, 시공기간과 난이도, 경제성, 환경영향 등을 고려하여 적합한 개량공법을 선정하여야 한다.

 

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1.3 참고 기준

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1.3.1 관련 법규

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내용 없음

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1.3.2 관련 기준

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·KDS 11 10 05 지반설계 일반사항

 

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1.4 용어의 정의

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·모르타르 : 시멘트, 잔골재, 물 및 필요에 따라 첨가하는 혼화 재료를 구성재료로 하여, 이들을 비벼서 만든 것, 또는 경화된 것

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·연약지반 : 구조물의 기초 지반으로서 충분한 지지력과 침하에 대한 안정성을 갖지 못하여 지반 개량 또는 보강 등의 대책이 필요한 지반

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·연직배수공법 : 점토층 중에 투수층에 연결된 연직한 배수로를 형성하여 압밀을 촉진하는 공법. 배수재로서 모래를 쓰는 샌드드레인, 모래를 자루에 담은 팩드레인, 플라스틱 제품을 사용하는 PVD(Prefabricated Vertical Drain)공법이 있다.

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·전기비저항탐사 : 물리탐사법의 일종으로 지반 내 전류를 흘려보냄으로써 비저항을 측정하여 지반의 지질구조 및 지하수 분포구간 확인 등을 조사하는 방법

 

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1.5 기호의 정의

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·선행압밀하중() : 과거에 점토가 받았던 최대유효연직응력

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·압축지수() : 압밀시험 결과 얻어진 관계곡선에서 직선 부분(원시 압축)의 기울기

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·재압축지수() : 압밀시험 결과 얻어진 관계곡선에서 재압축 곡선(과압밀영역)의 기울기

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·초기간극비() : 압밀시험 시작 전 시료의 초기 간극비

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·압밀계수() : 지반의 압밀속도 즉, 지반의 압밀침하가 진행되는데 걸리는 시간을 계산하기 위해 필요한 값. 압밀시험 결과 얻어진 시간-압축량 관계곡선으로부터 구할 수 있음.

 

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1.6 연약지반의 판정

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(1) 연약지반 유무 판단은 시추조사와 병행하여 실시하는 원위치 조사인 표준관입시험, 콘관입시험 등을 통해 판단하여야 한다.

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(2) 연약지반의 잠재성을 내포하고 있는 지반의 판정은 점성토 지반과 사질토 지반으로 나누어 판단한다.

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(3) 판정기준

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① 절대적 판정기준은 곤란하나 실무적 견지에서 판정기준은 필요하며, 일반적인 경우 연약지반의 판정은 표 1.6-1에 따라 연약지반을 판정하며, 구조물에 대해 안정성을 만족하지 못하는 경우에는 연약지반으로 판정한다.

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② 점성토 및 이탄질 지반에서의 N값을 이용한 연약지반 판정은 신중하게 적용하여야 한다.

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③ 표 1.6-1은 최소 기준이며, 액상화 검토 유무 및 구조물의 허용침하량 기준을

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고려하여 연약지반을 판정하여야 한다.

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표 1.6-1 연약지반 판정기준

 

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2. 조사 및 계획

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2. 조사 및 계획

 

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2.1 조사 및 계획 일반

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(1) 연약지반 특성 평가를 위한 조사 및 시험 계획 수립 시 다음 사항에 유의하여야 한다.

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① 지반조건에 적합한 조사항목과 시험을 계획하여야 한다.

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② 심도별 응력이력과 전단강도 분포의 추이를 구하기 위해서는 동일 지반정수에 대해 최소한 회귀분석이 가능한 수량이 확보되도록 하여야 한다.

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(2) 지반개량을 실시한 후의 지반에 대하여는 개량 효과 확인을 위해 지반조건에 적합한 시험 계획을 수립하여야 한다.

 

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2.2 연약지반 확인조사

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(1) 표 2.2-1과 같은 상세한 지반조사를 통하여 연약지반의 특성을 확인하여야 한다.

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(2) 연약지반의 침하 문제는 원위치조사에서 확인되지 않는 지형에서 주로 발생할 가능성이 있으므로, 전체노선에 대한 국부적인 연약지반 평가가 필요한 구간에 대해 탄성파탐사나 전기비저항탐사를 적용할 수 있다.

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(3) 연약지반의 전단변형특성을 파악할 필요가 있을 경우에는 공내재하시험을 적용할 수 있다.

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표 2.2-1 연약지반 조사항목

 

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1. 일반사항

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1. 일반사항

 

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1.1 목적

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(1) 이 기준은 기계의 원활한 가동과 기계진동에 의해 진동기계 및 기계기초 구조물이 입는 피해와 기초진동으로 인한 주변구조물과 작업자의 피해를 허용기준 이하로 유지하는데 필요한 최소 설계요구조건을 규정한다.

 

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1.2 적용범위

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(1) 이 기준은 진동기계를 지지하는 기초구조물 설계에 적용한다.

 

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1.3 참고기준

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내용 없음

 

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1.4 용어의 정의

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내용 없음

 

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1.5 기초의 정의

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내용 없음

 

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2. 조사 및 계획

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2. 조사 및 계획

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(1) 진동기계기초의 설계를 위해 필요한 기계관련 자료는 다음과 같다.

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① 정하중의 크기, 작용점 위치 등

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② 진동하중의 특성, 크기, 가동 진동수 등

 

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3. 재료

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3. 재료

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내용 없음

 

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4. 설계

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4. 설계

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4.1 일반 사항

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(1) 진동을 받는 기초의 설계는 작은 변형률의 지반특성, 동하중 특성 및 지반-기초의 상호 작용의 영향을 동시에 고려한 동적거동해석을 바탕으로 한다.

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(2) 기초의 형식은 구조물의 특성, 기계의 정하중과 동하중 특성, 지층의 구성 상태, 지지층까지의 깊이 등을 고려하여 선정한다.

 

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4.2 정하중 조건

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(1) 진동기계기초는 기계 진동으로 발생하는 하중이외의 정하중과 지진하중 등 일반 기초에 작용하는 하중에 대하여 우선 안정하여야 한다.

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(2) 부등침하를 방지하기 위하여 모든 정하중의 무게중심을 통과하는 연직선은 기초 바닥면의 중심과 일치하거나 편심이 기초 평면치수의 5% 이내로 한다.

 

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4.3 동하중에 의한 공진 방지

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(1) 진동기계기초는 기계진동으로 발생할 수 있는 공진의 영향이 최소화하도록 설계하여야 하며, 공진상태를 파악하기 위해서 기계-기초-지반계의 고유 진동수를 결정한다.

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(2) 작동속도가 1,000 rpm 이상인 기계에 대한 기초는 일반적으로 고유 진동수가 작동 진동수의 1/2 이하가 되도록 설계한다.

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(3) 작동속도가 300rpm 이하인 기계에 대한 기초는 일반적으로 작동속도의 2배 이상인 고유 진동수를 갖도록 설계한다.

 

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4.4 기계기초의 진동해석

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(1) 기초지반에 상응하는 강성계수와 감쇠계수를 사용하여 진동해석을 실시하며, 해석결과 기계 작동 중 진폭은 허용기준치 이내여야 한다.

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(2) 진동형태가 독립적이지 못하고 다른 진동형태에 영향을 받아 합성진동을 하는 경우 상호 영향을 고려하여 진동해석을 실시한다.

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(3) 기초의 근입깊이가 증가함에 따라 강성계수 및 감쇠계수가 증가하므로 근입깊이를 고려하여 보정된 강성계수 및 감쇠계수를 사용하여 진동해석을 실시한다.

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(4) 강성이 큰 암반이 지표에서 비교적 얕은 깊이에 있을 경우 강성계수는 증가하고 감쇠계수는 감소하므로 강성지반의 깊이를 고려하여 보정된 강성계수 및 감쇠계수를 사용하여 진동해석을 실시한다.

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(5) 기계기초를 지지하는 지반이 연약한 경우 지반을 보강하거나 말뚝기초를 사용하며, 말뚝기초는 말뚝-지반 체계의 고유 진동수를 평가하여 설계하여야 한다.

 

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5. 허용진폭

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5. 허용진폭

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(1) 허용진폭은 일반적으로 변위를 기준으로 적용하나, 속도 또는 가속도를 적용할 수도 있다.

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(2) 허용진폭은 기계제작사의 기준을 따른다. 기계제작사가 제시한 기준이 없으면 일반적으로 그림 5-1 및 그림 5-2의 값을 이용한다. 충격형 및 고속회전형 기계의 변위 허용진폭은 표 5-1과 표 5-2를 따른다.

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출처

국가건설기준센터