진동기계 기초 설계 기준
1. 일반사항
1.1 목적
- 기계의 원활한 가동 및 진동기계 및 기초 구조물의 피해 최소화
- 주변 구조물 및 작업자의 피해를 허용 기준 이하로 유지하기 위한 최소 설계 요구 조건 규정
1.2 적용범위
- 진동기계를 지지하는 기초 구조물 설계
2. 조사 및 계획
- 진동기계 기초 설계에 필요한 기계 관련 자료:
- 정하중의 크기, 작용점 위치 등
- 진동하중의 특성, 크기, 가동 진동수 등
4. 설계
4.1 일반 사항
- 진동을 받는 기초 설계는 지반 특성, 동하중 특성, 지반-기초 상호 작용 고려한 동적 거동 해석을 바탕으로 함
- 기초 형식은 구조물 특성, 기계 하중 특성, 지층 구성 상태, 지지층 깊이 등을 고려하여 선정
4.2 정하중 조건
- 진동기계 기초는 일반 기초에 작용하는 하중에 대해 안정해야 함
- 부등 침하 방지를 위해 모든 정하중 무게중심은 기초 바닥면 중심과 일치하거나 편심이 기초 평면 치수의 5% 이내로 함
4.3 동하중에 의한 공진 방지
- 기계 진동으로 발생할 수 있는 공진 영향 최소화 설계
- 기계-기초-지반계 고유 진동수 결정
- 1,000 rpm 이상 기계 기초는 일반적으로 고유 진동수가 작동 진동수의 1/2 이하가 되도록 설계
- 300 rpm 이하 기계 기초는 일반적으로 작동 속도의 2배 이상인 고유 진동수를 갖도록 설계
4.4 기계 기초의 진동 해석
- 지반 강성 계수 및 감쇠 계수 사용하여 진동 해석 실시
- 작동 중 진폭은 허용 기준치 이내여야 함
- 진동 형태가 독립적이지 못하고 다른 진동 형태에 영향을 받아 합성 진동을 하는 경우 상호 영향 고려
- 근입 깊이 증가에 따라 강성 계수 및 감쇠 계수가 증가하므로 근입 깊이를 고려하여 보정된 값 사용
- 강성이 큰 암반이 지표에서 얕은 깊이에 있을 경우 강성 지반 깊이를 고려하여 보정된 값 사용
- 연약 지반의 경우 지반 보강 또는 말뚝 기초 사용
- 말뚝 기초는 말뚝-지반 체계의 고유 진동수 평가하여 설계
5. 허용 진폭
- 일반적으로 변위를 기준으로 적용, 속도 또는 가속도 적용 가능
- 기계 제작사 기준 따름
- 기준 없을 경우 그림 5-1 및 그림 5-2 값 이용
- 충격형 및 고속 회전형 기계의 변위 허용 진폭은 표 5-1 및 표 5-2 따름
6. 동적 지지력 및 침하
- 진동기계 기초의 침하는 일반적인 허용 침하기준과 기계 제작사 허용 침하기준 이하가 되도록 설계
- 심각한 진동 조건에 대해서는 지반의 허용 지지력을 정하중에 대한 허용 지지력의 1/2로 감소하여 적용
- 느슨한 조립토는 진동에 의해 침하 발생, 다짐 또는 다른 방법으로 보강
7. 진동, 충격 그리고 소음 차단
- 진동 설비 내외에 발생하는 진동, 충격, 소음 등으로 인한 피해 방지 설계
- 필요한 경우 진동, 충격, 소음 차단 시설물 설계 및 계측 계획 수립
표 5-1 충격형 기계 기초의 변위 허용 진폭
| 해머 무게 | 허용 진폭(mm) | |—|—| | 9.8 kN (1 tonf) 이하 | 1.0 | | 19.6 kN (2 tonf) | 2.0 | | 29.4 kN (3 tonf) 이상 | 4.0 |
표 5-2 고속 회전형 기계 기초에 대한 변위 허용 진폭
| 기계 속도(rpm) | 허용 진폭(10-6 m) | |—|—| | 3,000 | 20～30 | | 1,500 | 40～60 |
그림 5-1 진동수별 연직 변위에 대한 허용 진폭
(그림은 마크다운으로 표현 불가능)
그림 5-2 진동수에 따른 회전 기계의 수평 변위 허용 진폭
(그림은 마크다운으로 표현 불가능)
A 영역: 정상, 설치 초기의 일반적인 상태
B 영역: 가벼운 결함, 보수 불필요
C 영역: 결함, 유지비를 절약하기 위해 10일 이내 보수 필요
D 영역: 파괴가 임박, 2일 이내에 보수하여야 파손 방지 가능
E 영역: 위험, 설비 작동 즉각 중지 필요
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