진동기계기초 설계기준 KDS 11 50 30 :2021 건설 설계기준

진동기계기초 설계기준 KDS 11 50 30 :2021란?

KDS 11 50 30:2021 "진동기계기초 설계기준"은 건설 분야에서 진동을 발생시키는 기계(예: 압축기, 펌프, 발전기 등)의 기초를 안전하고 효율적으로 설계하기 위한 기준을 제시합니다. 이 기준은 기초의 종류, 크기, 재료 선정, 지지방법 등을 포함하여 진동에 의한 기계의 손상 및 주변 환경에 미치는 영향을 최소화하는 데 필요한 설계 요구사항과 계산 방법, 검토 절차 등을 상세하게 규정하고 있습니다. 즉, 진동기계의 안정적인 운전과 주변 환경 보호를 위한 기계기초 설계의 전반적인 가이드라인을 제공하는 문서입니다.

진동기계기초 설계기준 KDS 11 50 30 :2021 건설 설계기준

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1. 일반사항

1.1 목적

(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.

1.2 적용범위

(1) 이 기준은 진동기계를 지지하는 기초구조물 설계에 적용한다.

1.3 참고기준

내용 없음

1.4 용어의 정의

내용 없음

1.5 기초의 정의

내용 없음

2. 조사 및 계획

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

① 정하중의 크기, 작용점 위치 등

② 진동하중의 특성, 크기, 가동 진동수 등

3. 재료

내용 없음

4. 설계

4.1 일반 사항

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

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

4.2 정하중 조건

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

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

4.3 동하중에 의한 공진 방지

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

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

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

4.4 기계기초의 진동해석

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

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

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

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

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

진동기계기초 설계기준 KDS 11 50 30 :2021 건설 설계기준

5. 허용진폭

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

(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.

표 5-1 충격형 기계기초의 변위 허용진폭

해머무게	허용진폭(mm)
	모루(anvil)	기초블럭
9.8 kN (1 tonf) 이하	1.0	1.2
19.6 kN (2 tonf)	2.0	1.2
29.4 kN (3 tonf) 이상	4.0	1.2

표 5-2 고속회전형 기계기초에 대한 변위 허용진폭

기계속도(rpm)	허용진폭(10 m)
	연직	수평
3,000	20～30	40～50
1,500	40～60	70～90

그림 5-1 진동수별 연직변위에 대한 허용진폭

그림 5-2 진동수에 따른 회전기계의 수평변위 허용진폭

(A영역 : 정상, 설치초기의 일반적인 상태, B 영역 : 가벼운 결함, 보수 불필요, C 영역 : 결함, 유지비를 절약하기 위해 10일 이내 보수필요, D 영역 : 파괴가 임박, 2일 이내에 보수하여야 파손방지 가능, E 영역 : 위험, 설비작동 즉각 중지 필요)

6. 동적지지력 및 침하

(1) 진동기계기초의 침하는 기초의 일반적인 허용 침하기준과 기계제작사의 허용 침하기준 이하가 되도록 설계한다.

(2) 심각한 진동조건에 대해서는 지반의 허용지지력을 정하중에 대한 허용지지력의 1/2로 감소하여 적용한다.

(3) 느슨한 조립토는 진동에 의해 침하가 발생하므로 진동기계를 지지하기 위해서는 다짐을 하거나 다른 방법에 의해 보강한다.

7. 진동, 충격 그리고 소음 차단

(1) 진동설비 내외에 발생하는 진동, 충격, 소음 등으로 인해 진동설비 구조물, 인접 시설물 또는 사람에게 피해가 발생하지 않도록 설계한다.

(2) 필요한 경우 진동, 충격, 소음 등을 차단할 수 있는 시설물을 설계하고 계측계획도 수립한다.

 

자료출처 :국가건설기준센터(KCSC)

 

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