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건설 시방서 – 기계설비 장비 방진 설계 기준
1. 일반사항
1.1 목적
본 기준은 장비 가동으로 인한 기계 설비 장비, 재실자 피해 방지 및 건축 구조물 진동 전달 방지를 위한 설계 기준 제시를 목적으로 한다.
1.2 적용 범위
본 기준은 건축물 및 시설물에 장착된 기계 설비 장비, 배관, 덕트 및 관련 방진 공사 설계에 적용한다.
1.3 설계 시 고려사항
- 방진 장치 산정 시 다음 사항을 고려한다.
- 방진 효율은 80% 이상이면 유효하며, 해당 장비에 대한 효율은 %로 저감 효율을 나타낸다. 진동 감쇠량은 진동 가속도 레벨인 dB 값으로 표시한다.
- 장비의 강제 진동수, 운전 중량, 제조사 지지 수량, 설치 위치는 중요한 방진 설계 요소이며, 사전 자료를 입수하여 설계해야 한다.
- 스프링 방진기의 경우 스프링 권선이 서로 맞닿지 않도록 방진기 하중의 80% 이내에서 설치될 수 있도록 설계한다.
1.4 용어의 정의
- 진동 가속도 레벨: 진동의 물리량을 인간이 느끼는 자극의 정도와 상응하는 dB로 환산한 값이다.
- 진동 레벨: 진동 레벨의 감각 보정 회로를 통하여 측정한 진동 가속도 레벨의 지시치를 말하며, 수평 진동 레벨은 dB(H), 수직 진동 레벨은 dB(V)로 표시한다.
- 실효치 (RMS): 진동의 에너지를 표현하는데 적합한 값으로 편진폭(peak) x 0.707의 값을 말한다.
- 진동원: 진동을 발생하는 기계, 기구 시설 및 기타 물체를 말한다.
- 수진점 (Receive Room): 진동이 전달되는 장소를 의미하며, 방진 대책의 기준이 되는 위치를 말한다.
1.5 기호의 정의
(내용 없음)
2. 조사 및 계획
(내용 없음)
3. 재료
KCS 31 50 10 (2. 자재)에 따른다.
4. 설계
4.1 방진 설비 설계 절차
(그림 4.1-1 방진 설비 설계 절차)
4.2 장비 강제 진동수 산정
- 장비의 강제 진동수 및 장비 발생 진동 레벨은 제조사의 자료를 기준으로 설계한다.
- 제조사 자료를 얻을 수 없는 경우, BS EN ISO 1683: Acoustics Preferred Reference Values for Acoustical and Vibratory Levels의 진동 레벨 장비 발생 진동 계산식을 참조한다.
- 장비의 강제 진동수 (f)는 장비의 분당 회전수 (rpm)로부터 다음 식에 의해 구한다.
- (4.2-1)
- 장비 발생 진동 레벨 (VAL)은 다음 식을 이용하거나 설계자의 계산 방식에 따라 산출한다.
- (4.2-2)
4.3 장비 운전 하중 산정
- 장비의 운전 하중 및 지지 수량은 장비 제조사 자료를 근거로 설계하며, 다음의 추가 하중이 적용되는 장비는 장비 운전 하중에 추가 적용하여 설계할 수 있다.
- 장비에 추가 설치되는 부가 베이스
- 배관 및 수직 배관의 보유 수량
- 엘보 및 레듀셔 등 배관 부속 자재의 중량
- 기타 고려하지 못한 부분에 대한 안전 하중 ()은 상기 추가 하중이 고려된 운전 하중 합에 30%를 적용하여 설계한다.
4.4 방진기 수량 및 위치 선정
- 방진기의 수량은 장비의 설치 형상, 무게 중심 위치 등에 따라 다르므로, 제조사의 고정 위치 및 수량 자료를 근거로 편심이 최소화되도록 적용한다.
- 장비 형식별 지지 바닥 구조에 따른 방진기 산정은 장비의 특성과 방진 효율을 고려하여 설계한다.
4.5 방진기의 운전 변위량 및 고유 진동수 산정
- 산정된 방진기의 운전 변위량 ()은 다음 식에 의해 구한다.
- (4.5-1)
- 식 4.5-1에 의해 구한 운전 변위량을 이용하여 다음 식으로 방진기의 고유 진동수 ()를 산출한다.
- (4.5-2)
- 방진기는 장비의 강제 진동수 / 방진기의 고유 진동수 비 가 되도록 설계하거나 가 되도록 설계한다.
4.6 진동 전달율 산정
- 상기 식 4.5-2에 의해 산출된 방진기의 고유 진동수를 가지고 바닥으로 전달되는 진동 전달율을 다음 식에 의해 구한다.
- (4.6-1)
4.7 방진 효율 산정
- 상기 식 4.6-1에 의해 산출된 진동 전달율에 의하여 방진 효율을 다음 식으로 구한다.
- (4.7-1)
4.8 진동 감쇠량 산출
- 상기 식 4.6-1에 의해 산출된 진동 전달율에 의하여 진동 감쇠량 ()을 다음 식으로 구한다.
- (4.8-1)
4.9 수진점 바닥의 진동 레벨 예측
- 바닥의 진동 레벨은 식 4.2-2에 의해 산출된 장비의 진동 가속도 레벨에서 방진기를 적용한 후 식 4.8-1에 산출된 진동 감쇠량의 차를 구하며 계산한다.
- 추가 수진점까지의 거리가 존재한다면, 다음의 식 4.9-1을 이용하여 수진점에서 예상되는 바닥 진동 레벨을 계산한다.
- (4.9-1)
4.10 방진 설계 시 유의사항
- 방진용 코일 스프링은 안정성을 보장하기 위해 수직 강성 (kx/ky)의 최소 80%의 수평 강성으로 설계된 제품을 적용해야 한다.
- 방진 스프링 행거는 격리된 장비 또는 천정 설치형 장비의 움직임을 최소화하기 위해 천정면에 가깝게 설치하고, 사전 스프링을 압축하고 전산 로드를 고정할 수 있도록 설계 적용한다.
- 펌프용 방진 베이스는 높이는 장비 장변의 1/10의 두께와 배관 엘보 지지대를 포함하는 직사각형 또는 T자형 모양으로 구성하며, 150~300mm로 적용한다.
- 입상 배관의 방진 앵커, 방진 가이드들은 배관의 좌굴을 방지하고 진동으로 발생한 구조체 전달음 저감하기 위해 적절하게 설치층을 배분하고 방진 스프링과 조합하여 적용한다.
- 입상 배관의 열팽창 및 수축으로 인한 변형량은 방진 스프링 지지에서 추가 변위량을 수용할 수 있도록 설계하며, 다음 식으로 구한다.
- (4.10-1)
- 덕트가 소음과 진동에 민감한 영역 하부 천장에 설계되면 방진 스프링 또는 스프링 방진 고무 행거를 설계 적용한다.
- 고도의 정숙한 실내를 유지하기 위해서는 건축 설비뿐만 아니라 건축적으로 충분한 방진 구조를 형성하기 위해 잭업 이중 바닥 시스템 또는 방진 방음 매트 시스템을 설계 적용한다.
- 장비에 의해 발생된 기계적 진동과 유체 유동 진동 및 소음이 배관을 통해 전달되지 않도록 장비 최근접 위치에 플렉시블 커넥터를 설계 적용한다.
- 배관의 진동은 유연한 배관 플렉시블 커넥터와 방진 행거, 입상 방진 스프링에서 진동을 제어할 수 있도록 설계 적용해야 한다.
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