2020

도 로 설 계 요 령

AN01145-000145-12

발 간 등 록 번 호

제3권 교량

 

교 량

제8편 교량

제8-1편 교량 계획

제8-2편 교량 상부 구조물

제8-3편 교량 하부 구조물

제8-4편 내진 설계

제8-5편 교량 부대시설물

제8-6편 교량의 확폭

제8-7편 옹벽

제8-8편 가설 구조물

제3권

 

제 8-2 편 교량 상부 구조물

 

제8-2편 교량 상부 구조물

233

6.1 일반사항

6.1.1 적용범위

여기에 적용하는 사항은 일반 프리스트레스트 콘크리트교의 설계에 적용한다. 또 여기에 규정되어 있

지 않은 사항은 모두 KDS 24 14 21 콘크리트교 설계기준(한계상태설계법)에 따른다.

이 설계요령은 일반적인 프리스트레스트 콘크리트교에 적용하는 것이다. 따라서 특수한 경

우 이 요령의 적용이 부적합할 수가 있으므로 이 요령과 별도로 설계요령을 정하든가 또는

수정하여 활용하도록 한다. 단 이 경우에는 별도로 충분한 조사연구검토를 실시하고, 설계

시공에 있어 신중을 기해야 한다. 이 설계요령은 KDS 24 14 21 콘크리트교 설계기준(한계

상태설계법)에 기초해서 작성한 것이므로 이 요령에 기재되어 있지 않은 사항에 대해서는

KDS 24 14 21 콘크리트교 설계기준(한계상태설계법)에 따르도록 한다.

이 요령에 기재되어 있지 않은 사항은 국가건설기준센터의 기준에 따른다.

6.1.2 설계 순서

PSC교의 설계는 그림 6.1의 흐름도에 나타낸 항목에 대하여 검토해야 한다.

6. 프리스트레스트 콘크리트교

제2권 교량

234

시작 관련규정 및 특이사항

.

단계1

설계조건 결정 및

단면가정

1. 적용하중 선정

2. 환경조건에 따른 노출등급 결정

1) 최소 콘크리트 강도 및 최소피복두께

2) 단면크기 및 철근 및 PS강재 배치 영향

.

단계2 PSC 교량 설계

1. 하중산정

1) 고정하중: DC, DW 구분

2) 활하중: 횡분배 계수 적용

3) 기타 관련하중

2. 사용한계상태 검토

1) 설계 등급에 따른 검토

2) 응력/균열/처짐 검토

3. 극한한계상태검토

1) 휨강도 검토

2) 전단강도 검토

.

단계3 바닥판 설계

외측부: 차량충돌에 의한 극단한계상태 제외

내측부: 전통적 설계법(설계처-1418, 2015.5)

.

단계4 가로보 검토 RC부재 휨/전단설계

.

단계5 반력산정 하중조합별 반력산정

.

끝

<그림 6.1> 설계순서

제8-2편 교량 상부 구조물

235

6.1.3 형식선정

단면형상을 선정할 때에는 입체조건, 경제성, 시공성, 미관 등을 충분히 검토하여 가장 합리적인 단면

형상을 선정하도록 한다.

단면형상의 일반적 특징을 들면 다음과 같다.

(1) 속빈 슬래브교

(가) 다른 형식에 비하여 고정하중이 크므로 장경간에는 사용하지 않는다(단순슬래브 : 15.0

~ 30.0 m, 연속슬래브 : 20.0 ~ 30.0 m 정도).

(나) 형고를 낮게 할 수 있다(단순슬래브 : 경간장의 1/20 ~ 1/25, 연속슬래브 : 경간장의

1/20 ~ 1/30 정도).

(2) I형거더에 의한 합성교

(가) 슬래브를 현장타설 콘크리트로 시공하므로 평면선형, 종단선형, 횡단경사의 변화 등에

대하여 유연하게 대처할 수 있고, 또 횡방향 체결이 필요하지 않으므로 경제적으로 될

수 있다.

(나) 주거더가 I형의 프리캐스트 거더이므로 T형거더에 비해서 경량화 할 수 있다.

(다) 현장타설 콘크리트 바닥판에 요구되는 작업량이 프리캐스트 T형거더에 비하여 많으므로

공기면에서 불리하다.

(라) 횡방향 강성이 적은 I형 단면으로 하므로, 횡방향 전도와 좌굴 등 가설시의 안전도 검토

를 필요로 하는 경우가 많다.

(마) 거더높이가 다른형식에 비하여 가장 높으므로 거더높이에 제한을 받는 곳에서는 부적당

하다.

(3) T형거더교

(가) 비교적 장경간장의 단순보에 적합하다(20.0 ~ 50.0 m). 그러나 경간장이 45.0 m를 넘

을 경우 가설기계의 능력과 횡방향전도와 좌굴을 검토해야 한다.

(나) 보 상호간의 크리프 처짐 차이로 인하여, 횡방향의 평탄성을 상실하는 경우가 있다.

(다) 부의 휨모멘트에 대하여 불리하기 때문에 연속보나 겔버보에 적용하지 않는 것이 좋다.

제2권 교량

236

(라) 큰 값의 정의 휨모멘트에 대한 균열안전율이 불리하므로 경간장을 45.0 m 정도 이하로

하는 것이 좋다.

(마) 동일 형상의 보를 많이 사용하므로 프리캐스트화할 때 유리하다.

(4) 박스거더교

(가) T형거더교에 비하여 균열 안전율이 크므로 장경간장에 적합하고 형고를 낮출 수 있다.

(경간장의 1/18 ~ 1/25)

(나) 횡방향 휨강성이나 비틀림강성이 크므로 장대경간장의 교량이나 곡선교에 적합하다. 또

캔틸레버가설에 의한 블록공법에도 적합하다.

(다) 거푸집이 비교적 복잡하고 현장작업량이 많다. 또 콘크리트 타설도 다른 형식에 비하여

어렵다.

6.2 프리스트레스트 재료

6.2.1 콘크리트

PS용 콘크리트의 종류와 사용구분은 표 6.1을 최소 강도 권장사항으로 한다.

<표 6.1>

설계기준강도 사 용 구 분

... = 45MPa 거더높이의 제한을 받는 프리캐스트 포스트텐션 거더

... = 40MPa 프리캐스트 포스트텐션 거더 및 현장타설 포스트텐션 거더

... = 35MPa

현장타설 포스트텐션 거더 및 프리캐스트 구조부재의 접합부에 프리스트레스를 도입

하는 부재, 연속합성보의 1차 바닥판

... = 27MPa PSC단순, 연결, 합성보의 철근콘크리트 바닥판, 연속 합성보의 2차 바닥판

콘크리트교 설계기준에 의하면 표 6.1의 강도를 지키는 것이 어렵지 않으므로 특별한 사유

가 없는 한 표 6.1의 요구사항을 따르도록 권장한다.

6.2.2 PS강재

PS강선, PS강연선 및 PS강봉의 품질규격 등은 KDS 24 14 21의 3.3 프리스트레스 강재에 따른다.

제8-2편 교량 상부 구조물

237

PS강재의 기계적 성질, 공칭단면적, 단위중량 등은 KS D 7002(PC 강선 및 PC 강연선)

및 KS D 3505(PC 강봉)을 따른다. 일반적으로 PS강재는 고강도 강재를 사용하는 편이 경

제적으로 유리한 경우가 많지만 응력부식, 지연파괴 등의 문제가 있으므로 강도 선정에 주

의를 기하도록 한다. 고속국도 건설재료 품질기준 구조물공 9. PS 강선과 10. PS 강봉을

참고한다.

6.2.3 정착장치 및 접속장치

정착장치 및 접속장치는 PS강재가 보증 인장강도를 발휘할 수 있는 구조 및 강도를 갖는 것이어야

한다.

PS공법 중 사용실적이 있는 공법은 안전성이 확인되었으므로 시험을 필요로 하지 않지만

새로운 공법이나 사용실적이 없는 경우에는 시험을 통하여 안전성을 확인해야 한다.

현재 도입 또는 개발되고 있는 PS공법의 종류가 많으며, 동일한 PS공법에 대해서도 사용하

는 PS강재의 종류가 다양하다. 따라서 새로 시도하는 정착장치, 접속장치 및 PS강재 등에

대해서는 시험을 통하여 그 특징을 충분히 파악하여, 각각의 공법이 갖는 특징을 충분히

살리도록 고려해서 사용해야 한다. 고속국도 건설재료 품질기준 구조물공 6. 지압판 및 앵

커캐스팅, 7. 앵커헤드, 8. 정착쐐기를 참고한다.

6.2.4 덕트

덕트의 크기는 PS강재와 시공조건에 대하여 가장 적합한 단면인 것을 선택해야 한다.

일반적으로 덕트는 제조업자가 제출한 제품자료를 만족해야 하며, PS 강선이나 PS 강봉을

사용할 때 덕트의 내경은 적어도 PS 강선이나 PS 강봉의 직경보다 6.35 mm(1/4 in)이상

커야 한다. 또한 덕트의 내부 단면적은 긴장재 단면적의 2배 이상이어야 한다. 또 여기에

없는 것 및 특수한 시공조건에 대해서는 과거의 실적을 참고로 하되 다음 사항을 고려하여

결정해야 한다.

(가) 그라우트의 주입을 충분하고 확실히 할 수 있을 것

(나) 긴장 시 마찰저항을 증대시키지 않을 것

제2권 교량

238

(다) 덕트 내에서 PS강재의 편심이 크게 되지 않을 것

(라) 부재단면에 대하여 여유를 갖고 배치할 수 있을 것

(마) 덕트 내의 PS강재 삽입이 용이할 것

고속국도 건설재료 품질기준 구조물공 5. 덕트를 참고한다.

6.2.5 그라우트

그라우트 재령 28일 압축강도가 비팽창 그라우트의 경우 30MPa 이상이고, 팽창성 그라우트의 경우

20MPa 이상으로 하며 PS강재가 콘크리트 부재와 충분히 부착할 수 있는 것이어야 한다.

그라우트는 일반적으로 강도발현보다 덕트 속을 완전히 충전할 수 있고, PS강재의 녹 발생

을 방지하며, PS강재와의 부착에 치중하게 된다.

따라서 설계에서는 그라우트 해야 할 단면(덕트)을 계산에 포함시키지 않는 것을 원칙으로

한다. 고속국도 건설재료 품질기준 혼화재료 12. PSC 그라우트를 참고한다.

6.3 구조해석

6.3.1 단면검토를 필요로 하는 부재의 상태

콘크리트 및 PS강재의 응력검토는 각각 다음에 기술한 상태 중 가장 불리한 영향을 미치는 하중조합

에 대해서 행한다.

(1) 프리스트레스 도입 직후

(2) PS강재의 릴랙세이션, 콘크리트의 크리프 및 건조수축을 끝낸 후의 상태

(3) 특수하중이 작용한 상태

(3) 여기서 특수하중이 작용한 상태라고 함은 주로 시공 중의 하중상태를 의미하며, 다음과 같은

경우를 일컫는다.

(가) 1차긴장, 2차긴장으로 나누어 프리스트레스를 주는 경우

(나) 시공 시의 구조형식과 완성시의 구조형식이 다른 경우

(예 : 프리캐스트 단순거더를 가설하고, 후에 지점 위에서 이것을 결합하여 연속거더로

하는 경우, 캔틸레버식 가설을 하고 마지막에 선단을 폐합하여 연속거더를 형성하는 경

제8-2편 교량 상부 구조물

239

우, 연속거더를 1경간 마다, 동바리공을 운용하면서 시공하는 경우)

(다) 프리캐스트거더를 가설하고 그 위에 가설용 레일을 깔아 거더를 이동시키거나 가설용

기재를 운반하는 경우에는 시공의 순서에 따라 가장 불리한 영향을 주는 하중조합에 대

해서, 응력계산을 해야 한다.

(4) 하중에 의한 PS 강재 응력

각각의 하중에 대하여 PS강재의 응력증가량을 계산하고, 각 재하단계마다 설계한계이내임을 확인

해야 한다.

도로교의 경우 하중에 의한 PS강재 응력의 증가량은 일반적으로 크지 않지만, PS강재의 허

용응력 가까이까지 긴장하는 경우에는 하중에 의한 PS강재의 응력증가에 따라 허용응력을

초과할 우려가 있다. 거더 자중에 의한 PS강재의 응력증가량이 비교적 큰 경우에는 긴장 시

에 이 증가량을 고려해야 한다. 또 응력변동이 큰 PS강재는 피로강도를 저하시키게 되므로,

활하중에 의한 PS강재의 응력증가량은 100MPa로 하고, 이 값을 넘지 않도록 설계한다.

도입 프리스트레스량은 마찰계수 등이 설계 시와 달라질 가능성이 있고 설계대로 프리스트레

스량을 도입할 수 있다고 볼 수 없으므로 설계 시 대개 2 ~ 3%의 여유를 예상하여도 좋다.

부착이 있는 경우 하중에 의한 증가량은 PS강재 도심위치에 있는 하중에 의한 콘크리트 응력

에 n(탄성계수 비)을 곱하여 구한다.

6.3.2 단면검토위치

지점부근, 단면력 최대 · 최소위치, 단면변화위치 등 필요한 곳에 대하여 단면을 검토해야 한다.

전단응력의 검토는 지점에서 복부높이의 1/2인 곳과 기둥과 바닥판이 접속하는 곳은 바닥

판 두께의 1/2 단면위치 외에도 복부 확폭 시점이 위험하게 되는 수가 자주 있으므로 이

부분에 대해서도 충분히 검토해야 한다(그림 6.2의 b-b 단면).

또, PS강재를 절곡시켜 플랜지 상면에 정착하는 경우에는 이 정착위치에 대해서도 사인장

응력의 검토를 해야 한다(그림 6.3의 a-a 단면).

제2권 교량

240

<그림 6.2> 복부확폭에 따른 위험단면 <그림 6.3> PS정착에 따른 위험단면

6.3.3 프리스트레스의 손실 계산

(1) 콘크리트 탄성변형

PS강재 인장에 의한 콘크리트 탄성변형 및 탄성변형에 의한 PS강재 인장응력 감소량을 구할 때

의 콘크리트 탄성계수는 프리스트레스 도입시의 콘크리트 압축강도에 대한 탄성계수를 사용한다.

프리스트레스 도입시의 콘크리트 탄성계수는 KSD 24 14 21 콘크리트교 설계기준(한계상

태설계법) 3.1.2.2 (1)을 참조한다.

(2) PS강재와 덕트와의 마찰계수에 대한 정확한 자료 없는 경우 파상마찰계수는 단위M당 일반적인

범위인 0.001 ~ 0.007을 사용할 수 있으며 곡률마찰계수는 아래의 표를 따른다.

<표 6.2> 곡률마찰계수(μ)

포스트텐션

긴장재

비부착 외부 긴장재

강재덕트/

윤활유 주입안함

폴리에틸렌덕트/

윤활류 주입안함

강재덕트/

윤활유 주입

폴리에틸렌덕트/

윤활류 주입

냉간압연강선 0.17 0.25 0.14 0.18 0.12

강연선 0.19 0.24 0.12 0.16 0.10

이형강봉 0.65 - - - -

원형강봉 0.33 - - - -

표 6.2는 PS강재와 덕트의 마찰계수에 대하여 일반적인 경우의 값을 나타낸 것이다. 따라서

시험 등에 의하여 신뢰할 수 있는 마찰계수를 알고 있는 경우에는 그 값을 써도 좋다.

제8-2편 교량 상부 구조물

241

PS강재와 덕트의 마찰계수는, 사용하는 덕트의 직경 및 PS강재 지지간격 등에 따라 크게

다르므로 마찰계수의 결정에 대해서는 직경 및 PS강재 지지간격을 동시에 고려하여 결정한다.

(3) PS강재 정착 시 정착장치의 활동량은 제조사의 자료를 사용한다.

설계 시 PS강재 정착 시의 셋트량을 고려해야 한다.

(4) 콘크리트 크리프 및 건조수축

콘크리트의 크리프 및 건조수축에 의한 프리스트레스의 감소를 계산하는 경우 KSD 24 14 21

의 1.5.7.4 프리스트레스의 손실을 참조한다.

조기에 또는 장기재령에서 프리스트레스를 주는 경우 크리프계수, 건조수축율의 값을 보정

해야 한다. 장기재령의 경우 크리프계수 및 건조수축율은 KDS 24 14 21의 3.1.2.3 크리프

및 3.1.2.4 건조수축의 식에 의하고, 조기재령의 경우는 과거의 실적, 실험 등에 따라 크리

프계수 및 건조수축율을 보정해야 한다.

(5) PS강재의 릴랙세이션

KSD 24 14 21의 3.3.2 재료특성에 따라 PS강재의 릴랙세이션에 의한 손실량을 산정한다.

6.3.4 부정정력 계산

(1) 일반

부정정구조물에 있어서는 정정구조물의 경우에 쓰는 하중 외에 다음의 하중상태에 대하여 단면검

토를 해야 한다.

(가) 온도변화에 의한 영향

(나) 바닥판과 그 밖의 부분과의 온도차에 의한 영향

(다) 건조수축에 의한 영향

(라) 크리프에 의한 영향

(마) 프리스트레스에 의한 2차응력의 영향

(바) 콘크리트의 재령 차에 의한 영향

(사) 지진의 영향

(아) 지점이동에 의한 영향

(사) 구조계 변화 (부정정차수의 변화)에 따른 영향

제2권 교량

242

부정정구조물은, 정정구조물의 경우에 거의 문제시 할 필요가 없는 하중도 큰 영향을 미치

는 경우가 있다. 여기에 언급한 하중의 종류는 부정정 구조물인 경우에 고려해야 할 하중을

열거한 것이다. 그러나 구조형식이나 단면형상 등에 따라서는 여기에 언급한 하중이라도 검

토를 생략하거나 또는 검토할 필요가 없는 것이 있다. 따라서 부정정구조물을 설계하는 경

우에는 여기에 언급한 하중에 대해서 검토할 필요가 있는가를 신중히 판단해야 한다.

(2) 온도변화 및 온도차

(가) 온도변화의 범위는 KDS 24 12 21 4.11.1.1 온도범위를 따른다.

(나) 온도경사는 KDS 24 12 21 4.11.1.2 온도경사를 따른다

바닥판과 그 밖의 부분과의 온도차에 의한 응력은, 부정정 구조물만이 아니고 단순거더 등

의 정정구조물에도 생기지만 이 경우는 안전 측에 작용하는 것이 일반적이므로 단순거더의

경우에는 일반적으로 고려하지 않아도 좋다. 그러나 연속거더 등의 부정정구조물 등에서는

이 온도차에 의하여 비교적 큰 2차응력이 생기고 더욱이 단면 내 위험측에 작용하므로, T형

단면이나 박스형 단면의 경우에는 반드시 고려해야 한다.

속빈단면의 경우에는 복부의 단면적이 T형단면이나 박스형단면에 비하여 크므로 이 경우에는

바닥판과 복부 부분과의 겉보기 온도차가 적으므로 속빈단면인 경우에는 이 온도차 응력은 고려

하지 않는다.

(3) 건조수축

시공 중 또는 완공 후 구조계의 변화가 없는 경우에 건조수축의 영향에 의한 부정정력을 산출할

때에는 콘크리트의 건조수축률을  ×   으로 한다. 다만, 축방향 철근량이 부재의 콘크리트

단면적의 0.5% 미만인 경우에는 건조수축률을  ×   으로 한다.

라멘이나 아치 등에 있어서는 건조수축 및 크리프 영향이 문제시 되지만, 이들은 단면의

크기나 구조물이 놓이는 환경, 콘크리트의 배합 등에 따라 다르므로 각각에 대하여 일률적

으로 규정할 수 없다. 또 이 두 영향을 각각 계산하는 것이 의미가 없을 뿐 아니라 계산을

복잡하게 할 뿐이다.

따라서 이 양자를 합한 것이 15.C의 온도 강하에 상당하는 것으로 한 것이다. 구조물을

분할시공하는 경우에는 각각의 부재의 재령차를 고려해야 하므로, 이 수치를 그대로 적용할

수는 없다.

건조수축은 온도하중으로 다음과 같이 변환하여 설계하여도 좋다.

제8-2편 교량 상부 구조물

243

건조수축율 : .   ×  

온도 선팽창 지수 :    ×  

Δ  

.

 

 ×  

 ×  

 ℃

(4) 크리프

부정정구조물이 시공 중 또는 완성 후 구조계가 변하는 경우 콘크리트의 크리프에 의한 영향을

고려해야 한다.

부정정구조물이 시공중 또는 완성 후에 구조계가 변하는 경우 콘크리트 크리프에 의하여

부정정력이 생기므로 재령차를 고려한 후 크리프에 의한 영향을 계산해야 한다.

(5) 재령 차에 의한 2차 단면력

(가) 콘크리트의 재령차를 고려하는 경우의 크리프, 건조수축의 진행도는 KDS 24 14 21

3.1.2.3 크리프 및 3.1.2.4 건조수축에서 구한 값을 쓴다.

(나) 콘크리트 재령 차는 미리 교량마다 시공공정을 가정하고 이에 기초하여 산출한다.

(가) 정정구조물에 있어서도 분리되어 타설된 콘크리트간의 재령차가 있는 경우에는 이에

의한 응력이 발생하므로 고려하지만, 부정정구조물에서 이 재령 차에 의한 2차응력이

비교적 크게 생기는 경우는 주의해야 한다. 콘크리트의 크리프, 건조수축은 골재종류,

시멘트종류, 배합, 기온이나 습도 등의 기상조건, 부재의 형상치수나 입지조건 등 다양

한 조건에 따라 좌우된다. 크리프 및 건조수축의 영향을 추정하는 경우에는 정도의 차

이를 피할 수 없으므로, 이 크리프 및 건조수축의 영향이 매우 클 경우에는, 그 취급에

대하여 변동범위를 고려하여 단면응력을 검토하든가, 단면 구성을 재검토하는 등의

충분한 주의가 필요하다. 이 변동을 고려하는 경우에는 ±30% 정도를 변동범위로 고

려한다.

(나) 재령차는 설계계산에 앞서 미리 그 교량의 공정을 가정하고, 이에 기초하여 산출해야

하지만, 상세설계 시에 가정한 공정과 실제 공정의 차이가 날 경우에는 공정의 차이를

고려하여 단면응력을 검토할 필요가 있다. 예를 들어, 설계 계산 시 고려한 공정과 1개

월의 차이가 예상될 경우 3개월의 공정차이에 대하여 단면응력을 산출하고, 실제 시공

시의 자료도 제시하여 둘 필요가 있다.

제2권 교량

244

(6) 지점이동에 의한 영향

지점이동이 예상되는 경우에는 재하시험 또는 계산에 따라 구한 변위량보다 부등침하량 또는 지

점의 변위량을 추정하여 이에 따라 단면검토를 해야 한다.

연속거더에 있어서는 지점의 부등침하에 의하여 문형라멘, 사재가 있는 π형 라멘, 아치라멘

등의 경우 지점의 침하와 함께 수평방향의 변위나 기초의 회전에 의해서 2차응력을 일으키

므로, 이러한 지점이동이 예상되는 경우 충분한 검토가 요구된다.

특히 문형 라멘이나 사재가 있는 π형 라멘처럼 평상시에 비교적 큰 수평력이 생기는 형식을

연약지반에 설치하는 경우에는 기초의 허용 수평변위량과 평상 시 수평력에 의한 기초의

변위에 기인한 상부공의 응력을 검토할 필요가 있다.

지점 변위가 매우 느리게 발생하는 경우의 응력 취급에 대해서는 KDS 24 12 21 교량 설계

하중(한계상태설계법)의 4.14 지반변동 및 지점이동의 영향에 따르고, 그 1/2을 설계계산

에 고려한다.

제8-2편 교량 상부 구조물

245

6.4 설계

6.4.1 극한한계상태

6.4.1.1 휨과 축력

(1) 프리스트레스트 부재의 단면 강도를 산정할 때 평면 보존 가정과 함께 다음의 가정을 적용한다.

(가) 콘크리트에 부착된 철근과 프리스트레싱 긴장재의 변형률은 인장 상태나 압축 상태에서 주변

콘크리트의 변형률과 같다.

(나) 콘크리트의 인장강도는 무시한다.

(다) 콘크리트의 압축응력분포는 규정된 응력-변형률 관계로부터 얻는다.

(라) 철근의 응력은 규정한 응력-변형률 관계로 부터 얻는다.

(마) 프리스트레싱 강재의 응력은 규정한 응력-변형률 관계로부터 얻는다. 프리스트레싱 긴장재의

응력은 긴장재의 초기 변형률을 고려하여 결정한다.

(2) 휨과 축력이 동시에 작용하는 부재에서 중립축이 단면 내에 있을 경우에는 콘크리트 압축 연단의

변형률은 KDS 24 14 21의 3.1.2.5 콘크리트 강도에 따라 규정된 한계변형률 이하이어야 하며,

철근과 프리스트레스 강재의 극한한계변형률은 KDS 24 14 21의 3.2와 3.3에서 규정된 설계한

계변형률 이하이어야 한다.

(3) 휨또는 축력이 작용하는 부재는 힘의 평형조건과 변형적합조건을 만족시켜야 하며, KDS 24 14

21의 4.1.1.1 (2)의 가정을 적용하여 강도를 산정해야 한다.

(4) 프리스트레스트 콘크리트 구조물은 취성파괴를 방지하기 위해 KDS 24 14 21의 4.1.1.2 (7)의

규정을 따라야 한다.

(4)에 대하여

교량의 정상 운용 상태에서 설계 수명동안 종종 발생가능한 조합인 사용하중조합Ⅲ에 대하

여, PS강재의 수를 가상으로 감소시켜 남아 있는 긴장재가 발생하는 휨모멘트에 저항하도도

록 하거나 프리스트레스의 영향을 무시한 상태에서 최소철근량을 배근하는 방법이다.

6.4.1.2 전단

(1) 전단설계는 KDS 24 14 21의 4.1.2 전단을 따른다.

(2) 전단철근이 없는 프리스트레스트 부재에서 휨균열이 발생한 구간에 대한 콘크리트의 설계전단강

도는 KDS 24 14 21의 4.1.2.2 (1)을 따르나 전단설계를 위한 하중배치에서 계수하중에 의한

휨모멘트가 균열모멘트보다 작아서 휨균열이 발생하지 않는 구간의 전단강도는 KDS 24 14 21

의 4.1.2.2 (2)를 따라 산정한다.

전단에 대한 계산순서를 흐름도로 나타낸 것이 그림 6.4이다.

제2권 교량

246

단면크기 조정

끝

계수하중에 의한 단면 전단력 계산

시 작

콘크리트의 설계전단강도 결정

최대허용 전단철근량 검토

합성보인가?

YES

YES

NO

휨균열이 발생하지 않는 구간의

설계전단강도계산

휨균열이 발생할 때의

콘크리트의 설계전단강도 계산

재령이 다른 콘크리트의 계면전단 검토

전단보강철근 배치

전단철근이 부담해야 할

전단강도의 계산

NO

<그림 6.4> 전단설계 흐름도

제8-2편 교량 상부 구조물

247

6.4.1.3 전단보강철근 산정

(1) 전단보강 철근은 KDS 24 14 21의 4.1.2.3 따라 철근량을 계산한다.

(2) 프리스트레스가 작용하는 경우의 수직 스터럽 또는 경사 스터럽이 배치된 부재의 설계전단강도는

KDS 24 14 21의 4.1.2.3 (4)를 따라 설계한다.

(3) 복부에 지름이 복부폭/8이상인 덕트가 있는 부재는 KDS 24 14 21의 4.1.2.3 (6)과 같이 그라

우트 여부에 따라 복부폭을 감소하여 전단강도를 산정해야 한다.

(4) 설계하중 작용시의 배근은 사인장철근의 작용전단력이 콘크리트가 부담하는 저항전단력을 넘는

구간 및 그 구간에 형고 만큼 더한 구간을 범위로 한다.

(2) 계산에 따라 구한 전단보강철근을 배치하는 구간은 그림 6.5대로 하여도 좋다. 또, 사인장

응력은 원칙적으로 스터럽이 부담하게 하며 절곡철근을 쓰는 경우에도 최소한 사인장응력의

1/2 이상은 스터럽으로 받게 하는 것이 좋다.

지점으로부터 거더높이의 1.5배 범위는 기타 구간보다 더 보강해야 한다.

저항전단력

설계단면

배치구간 배치구간

설계하중 시 전단력

보높이h

<그림 6.5> 전단보강철근 배치구간

제2권 교량

248

6.4.1.4 비틀림모멘트가 작용하는 부재의 응력계산

(1) 구조물에서 비틀림에 대해 정역학적 평형 확보가 구조 요소의 안정성에 필수적인 경우에는 극한한

계상태와 사용한계상태에서 비틀림에 대한 검증을 수행해야 한다. 반면에 비틀림이 구조물의 안정

성을 지배하지 않는 부정정 구조물의 요소 부재는 극한한계상태에서 비틀림에 관한 검증이 필요하

지 않다. 그러나 비틀림에 관한 검증이 불필요한 경우에도 균열이 과도하게 발생하는 것을 방지하

기 위해서 KDS 24 14 21의 4.2.3 및 4.6.2에 규정된 최소철근량과 부재 상세를 따라야 한다.

(2) 비틀림모멘트에 의한 전단력과 전단력에 의한 전단력의 조합은 조합응력이 최대가 되는 재하상태

를 고려해야 하지만, 각각의 힘이 최대인 경우를 중첩하여 계산하여도 좋다.

(3) 부착된 프리스트레스 강재가 없는 프리캐스트 박스형 세그멘탈 공법으로 시공된 거더의 각 세그먼

트 이음부에서 비틀림에 의해 발생되는 국부적 전단력을 저항하는 적절한 전단키가 설치되어 있지

않는 경우, 인장 영역에서 큰 이음부 열림은 거더의 실질적 비틀림 저항 기구를 닫힌 단면에서 열

린 단면 저항기구로 근본적으로 변화시킨다. 이러한 상황의 간단한 극한한계상태 검증은 휨, 전단

및 비틀림의 조합을 고려하여 가장 큰 응력이 발생하는 복부에 대하여 수행해야 한다.

6.4.2 사용한계상태

6.4.2.1 응력한계

(1) 유효 프리스트레스와 KDS 24 12 11의 사용한계상태 하중조합-V에 의한 콘크리트 압축응력은

... 를 초과하지 않아야 하며, PS강재의 응력은 ... 를 초과하지 않아야 한다.

(2) 유효 프리스트레스와 KDS 24 12 11의 사용하중조합-I에 의한 콘크리트 압축응력이 ... 를

초과하지 않아야한다. 또한 부재를 제작하고 운반하는 시공 상황에서도 콘크리트 압축응력은

... 를 초과하지 않아야 한다.

(1) 지속적으로 작용하는 하중에 대한 응력한계와 모든 표준하중을 조합하는 응력에 대한 응력

한계를 다르게 설정한 것이다.

6.4.2.2 균열한계

(1) 부식성 환경과 고부식성 환경에 노출된 프리스트레스트 부재의 인장 연단에서 균열 발생을 허용하

지 않는다.

(2) 비부착 긴장재만이 배치된 프리스트레스트 부재에는 철근콘크리트 부재의 요구조건을 적용하며,

비부착 긴장재와 부착 긴장재가 혼합되어 배치된 부재는 부착 프리스트레스트 부재의 요구조건을

적용해야 한다.

제8-2편 교량 상부 구조물

249

간접적으로 균열폭을 제한하기 위한 기준은 프리스트레스트 부재에서는 0.2 mm의 한계균

열폭을 만족시키기 위한 기준이다.

6.4.2.3 처짐한계

(1) 설계 계산 시 각종 하중에 의한 처짐을 반드시 고려한다. 이 처짐에 의하여 교면에 유해한 경사의

변화가 일어나지 않도록 검토해야 한다.

(2) 프리텐션거더의 경우 고정하중, 프리스트레스 및 크리프에 의한 처짐을 고려하고 받침 거치높이

또는 거더 상부면의 형상치수 등을 검토하여, 교량 완공 후 자동차 주행에 유해한 영향을 주지 않

도록 설계 계산 시에 검토해야 한다.

(3) 단순교 및 연속교에 있어서 충격을 포함한 활하중으로 인한 처짐은 보행자도 이용하는 교량은 ℓ

/1000 보행자가 이용하지 않는 교량은 ℓ/800 이하로 한다.

(4) 캔틸레버의 경우 사용하중과 충격에 의한 처짐은 지간의 1/300로 제한하며, 보행자의 이용이 고

려되는 경우의 처짐은 지간의 1/375로 제한한다.

(5) 처짐 한계 상태는 KDS 24 14 21 4.2.4.2에 의해 지간/깊이-비를 제한하는 방법 또는 KDS 24

14 21 4.2.4.3의 직접 계산 처짐량을 한계값과 비교하는 방법 중의 하나로 검증할 수 있다.

활하중에 의한 처짐은 (3) ~ (4)와 같은 제한 규정에 의해 검토되지만, 교량이 완성되고 장기

적으로 발생하여 유지되는 크리프와 건조수축에 의한 처짐은 설계단계에서 검토할 필요가

있다. 장기거동에 의한 교축직각방향의 변형은 PS강재의 배치를 통하여 제한되도록 하며,

장기거동에 의한 상하처짐은 (1)에서 규정한 바와 같이 교면의 유해한 변화가 일어나지 않

도록 설계단계에서 검토하여 필요시 거푸집에 솟음을 두어 그 영향을 고려해야 한다. 프리

텐션방식인 경우(고정하중 + 프리스트레스 + 크리프)에 의한 처짐량( )이 30 mm 이상이

되는 경우에는 그림 6.6 (a)에 나타낸 바와 같이 거더 제작을 하는 것이 좋다. 30 mm 미만

인 경우에는 계획고와의 차이가  /2이 되도록 받침높이를 결정하는 것이 좋다. 또 밴드업

보에서  이 30 mm 이상 또는 제작개수가 100개를 넘는 경우는 아래 플랜지의 하측도 포

물선 형상으로 하여, 포장하중 작용 시 종단선형에 평행하게 설계해야 한다.

(3) 유효 프리스트레스와 사용하중조합-I에 의해 콘크리트가 압축 상태에 있으면, 프리스트레스트 부

재의 단면에는 최소 철근량이 필요하지 않다.

(4) 인장응력이 유발되는 영역에는 KDS 24 14 21의 4.2.3.2와 4.2.3.3에 따라 최소철근을 배치

한다.

제2권 교량

250

크리프에 의한 처짐을 산정하는 경우 크리프계수 · 탄성계수는 시험에 의하여 구하든가, 혹

은 과거의 실적 등을 참고로 검토하여 구한다.

<그림 6.6> 처짐량에 따른 거더 제작방안

(3) 중앙에 힌지를 두는 형식인 경우에는 중앙 힌지부의 꺾이는 각이 문제가 되지만, 이 꺾이는

각은 고정하중 · 활하중 · 온도차 · 크리프 등이 작용하는 경우 4/1000를 넘어서는 안 된다

(그림 6.7).

그림 6.7과 같은 캔틸레버거더인 경우 처짐곡선은 근사적으로 포물선이 되고, 중앙 힌지 부

근의 크리프 처짐이 특히 큰 문제가 되므로, 이러한 경우에는 선단부근의 단면응력분포는

가능한 거더 분포에 가까운 상태가 되도록 PS 강재 배치를 검토하는 것이 좋다.

<그림 6.7> 중앙힌지부 꺾임각의 한계

RC 및 PSC교량의 경우 .콘크리트 교량 가설특수공법 설계시공 · 유지관리지침.의 각 교량

별 처짐관리 항을 참조로 한다.

제8-2편 교량 상부 구조물

251

6.4.3 피로한계상태

6.4.3.1 일반

(1) 고정하중과 프리스트레스에 의한 압축 영역의 압축응력이 KDS 24 12 11에 명시된 피로하중과

피로하중조합으로 계산한 최대 활하중 인장응력의 두 배 미만인 경우에만 피로한계상태를 검증해

야 한다.

(2) 사용하중조합-III에 의한 인장 연단의 인장응력이 KDS 24 12 11의 4.3.2에 명시된 인장응력 한

계를 만족하는 프리스트레스트 부재는 피로한계상태를 검증하지 않아도 된다.

(3) 하중계수를 곱하지 않은 고정하중 및 프리스트레스 및 피로하중의 1.5배가 조합된 하중에 의해

유발된 응력이 인장이면서 그 크기가 . .. 를 초과하는 경우에는 균열단면 성질을 사용하

여 피로한계상태를 검증해야 한다.

6.4.3.2 PS 긴장재

(1) 프리스트레싱 긴장재에서 피로응력범위는 다음 크기를 초과해서는 안 된다.

(가) 125 MPa : 곡률 반경이 9,000 mm 이상인 긴장재

(나) 70 MPa : 곡률 반경이 3,600 mm를 넘지 않은 긴장재

(2) 곡률 반경이 3,600 mm 과 9,000 mm 사이의 값을 갖는 긴장재에서 선형보간법을 이용하여도

좋다.

6.4.4 내구성 및 피복두께

6.4.4.1 일반사항

(1) 철근 및 PS강재의 부식방지를 위해서 피복 콘크리트의 밀도와 품질, 두께를 확보해야 하며, 균열

폭 기준을 만족해야 한다. 콘크리트의 밀도와 품질을 얻기 위해서는 KDS 24 14 21의 4.4.1에서

규정하는 환경조건에 따른 최소 콘크리트 기준압축강도 이상의 압축강도를 적용해야 한다.

(2) 이 절은 설계내구수명 확보를 위한 최소한의 요구조건이다. 그러나 가설 혹은 기념비적인 구조물,

극한 혹은 비정상적 하중을 받는 구조물의 경우는 이 절의 요구조건을 수정할 수 있다. 또한, 신

뢰할 수 있는 특별한 방법으로 내구성을 검증할 수 있다면 이 절의 요구조건을 수정할 수 있다.

제2권 교량

252

6.4.4.2 피복두께

(1) 콘크리트 피복두께는 철근(횡방향 철근, 표피철근 포함)의 표면과 그와 가장 가까운 콘크리트 표

면 사이의 거리이다.

(2) 공칭피복두께 .. ... 는 도면에 명시해야 하며, 최소피복두께 .. min 와 설계 편차 허용량 .. ...

의 합으로 구한다.

.. ...  .. min  .. ...

(3) 최소피복두께는 아래의 식으로 산정할 수 있다.

.. min  max.. min .  .. min .. .  .. .. .    .. .. .  . .  .. .. .  ...   mm

여기서, ..min. : 부착에 대한 요구사항을 만족하는 최소피복두께(mm)

..min... : 환경조건에 대한 요구사항을 만족하는 최소피복두께(mm)

..... : 고부식성 노출환경에서 피복두께 증가값(mm)

....... : 스테인리스 철근을 사용할 때 피복두께 감소값(mm)

........ : 코팅과 같은 추가 보호 조치를 취한 경우 피복두께 감소값(mm)

(4) 콘크리트의 강도, 철근 위치의 변동, 품질관리방안에 따라 최소피복두께를 각각 5 mm씩 최대 15

mm를 감소시킬 수 있다.

강재의 종류 최소피복두께1 (..min.)

포스트텐션부재

. 원형 덕트 경우 : 덕트의 지름 . 직사각형 덕트 경우 : 작은 치수 혹은 큰 치수의 1/2배 중 큰 값으로서 50 mm 이상인 값

단, 두 종류의 덕트에 대하여 피복두께가 80 mm 보다 큰 경우는 없음.

프리텐션부재 . 강연선 및 원형 강선 경우 : 지름의 2배 . 이형 강선 경우 : 지름의 3배

주 1) 공칭 최대 골재 치수가 32 mm 보다 크다면 ..m in.은 다짐을 위해 5 mm 증가시켜야 한다.

<표 6.3> 부착에 대한 요구사항을 고려한 최소피복두께 .. min .

<표 6.4> 철근 및 프리스트레싱 강재의 내구성을 고려한 최소피복두께, .. min .. . (mm)

강재 종류

노출등급

E0 EC1

EC2 /

EC3

EC4

ED1 /

ES1

ED2 /

ES2

ED3 /

ES3

철근 20 25 35 40 45 50 55

프리스트레싱 강재 20 35 45 50 55 60 65

설계처 -454(2015.03.02.)에 의하면 .....의 경우 PS강재가 철근 안쪽에 배치됨으로 적

용하지 않아도 무방한 것으로 판단하고 있으며, PSC거더를 설계하는 경우에 대해 최소피복

제8-2편 교량 상부 구조물

253

감소가 가능한 방법과 이유를 설명하고 있다. 이에 따르면 PS강재의 배치에 따라 철근의

변동이 없고, 공급원 승인제도에 의해 레미콘 공장을 관리함으로 콘크리트 강도를 기준에

맞게 상향시키는 경우에는 최소피복을 15 mm감소시킬 수 있게 규정하고 있다.

설계 편차 허용량 .. .. . 은 현장에서 피복을 검측하는 경우 5 mm감소하여 적용하는 것을

권고하고 있다.

6.4.5 철근 및 PS강재 상세

6.4.5.1 철근의 배치

(1) 철근의 최소간격, 덮개, 갈고리 및 이음에 대해서는 KDS 24 14 21의 4.4와 KDS 24 14 21의

4.5에 의한다. 발주자 결정사항에 대해서는 설계실무 자료집을 참고해야 한다.

(2) PS부재의 철근은 조립철근을 제외하고 모두 이형철근(SD300 이상)으로 하고 최소직경은 10

mm 이상으로 한다.

(3) 콘크리트의 응력집중 또는 단면이 급변하는 곳, 단면이 얇은 곳에는 충분한 보강철근을 배치해야

한다.

한계상태 설계법에서는 발주자가 결정하도록 하는 부분이 많이 있다.

게르버거더의 힌지부처럼 철근이 많이 배근되는 경우에는 원도 또는 1/5 ~ 1/10 정도의 축

척도를 작성하여 콘크리트를 잘 타설할 수 있는 지를 검토해야 한다.

콘크리트의 건조수축에 의한 균열이나 기타 예측할 수 없는 응력에 대처하기 위해서도 철근

을 그 표면 가까이에 어느 정도 배치하여 둘 필요가 있는데, 특히 포스트텐션 방식의 보에서

는 축방향 철근이 적으므로 가외철근의 배치를 검토해야 한다. 또한 프리캐스트 부재의 경

우에는 표면 가까이에 적어도 D13 mm 이상의 철근을 300 mm 이하의 격자망이 되도록

배치한다.

6.4.5.2 PS강재의 배치

(1) PS강재의 간격

KDS 24 14 21의 4.5.3.3에 따른다. 또한 봉 바이브레이터 삽입을 위한 간격을 1개소 이상 두

는 것을 원칙으로 한다.

(2) 프리캐스트 슬래브의 프리텐션 강연선은 합성슬래브 총 두께의 1.5배 이하, 450 mm 이하의 간

격으로 대칭으로 등분포 배치되어야 하며, 슬래브의 포스트텐션 긴장재는 중심간의 간격이 합성슬

래브 최소두께의 4배 이하이어야 한다.

제2권 교량

254

콘크리트가 덕트를 충분히 감싸고 다져지도록 하기 위한 배려로 규정한 것이다. 따라서 PS

강재의 중간부에 있어서는 일반적인 경우 그림 6.8처럼 덕트를 배치해야 한다. 단, 부득이

한 경우에는 콘크리트 다짐이가능하고 PS강재에 인장력을 줄 때에 덕트가 변형, 또는 파괴

되지 않는다는 것이 확인된 경우에 덕트를 연직방향 또는 수평방향으로 접촉시켜서 배치하

여도 좋다.

<그림 6.8> 덕트의 배치

포스트텐션 강재가 늘어지거나 편향되는 경우 포스트텐션 덕트는 최대 3개의 다발로 묶어

도 되나, 이 때 규정된 강재의 최소간격을 정착부로부터 900 mm 내에서는 유지되어야 한다.

또, 거푸집 바이브레이터 등으로 충분히 다짐할 수 있는 경우는 봉 바이브레이터 삽입 간격

을 설정하지 않아도 좋다.

또 이음위치의 경우 덕트 형상은 PS강봉에 대하여 아래의 식에 의하여도 좋으나, 각 제품

규격에 맞도록 사용하는 것이 좋다.

<그림 6.9> PS강봉의 이음

L = mL + Δ  + Δ  +   +  

여기서, L : 커플러 덕트의 길이 ≥ 250 mm

제8-2편 교량 상부 구조물

255

mL : 커플러의 길이

Δ  , Δ  : 강봉의 신장에 의한 커플러의 이동량

  ,   : 안전을 위한 여유길이, 각각 ΔL1, ΔL2 의 15%로 함.

(3) PS강재의 유지

PS강재는 시공 시 변위를 일으키지 않도록 충분히 고정시켜야 한다.

PS강재의 유지 간격은 원칙적으로 표 6.5의 값으로 한다.

<표 6.5> PS강재의 유지 간격

PS강재의 종류 유지 간격(m)

P S 강 선 1.0 ~ 1.5

P S 강 연 선 1.0 이하

P S 강 봉 1.5 ~ 2.0

PS강재의 유지간격은 PS강재 긴장시의 마찰저항 및 도입 프리스트레스량에 크게 영향을

미치므로 표준 값을 정한 것이다. 스터럽이 유지재를 겸하는 경우, 일반적으로 표 6.5에 따

라도 좋지만, PS강재의 경사배치 시에는 간격을 조밀하게 하는 등 PS강재를 유지하는데 충

분한 강도를 갖게 하고, 심한 변형을 일으키지 않도록 설계한다.

6.4.5.3 정착부

(1) 정착부의 설계는 KDS 24 14 21의 4.5.8.2와 4.6.12 및 4.6.13을 따른다.

(2) 정착장치의 위치

(가) 정착장치의 위치는 각 설계단면에 소요 프리스트레스가 충분히 분포되어 도입 될 수 있도록

택해야 한다. 이때의 프리스트레스의 분포는 정착장치에서 33.40'의 방향으로 분포하는 것으

로 한다.

(나) 부재의 중간부에 정착장치를 설치하는 경우는 원칙적으로 활하중에 의한 응력변동이 작은 곳

으로서 중립축에 가까운 위치로 함과 동시에 가능한 한 중간가로보의 위치를 택해야 한다.

(다) 정착장치는 거더의 복부에 두는 것을 원칙으로 하고, 부득이 상부플랜지, 하부플랜지 혹은 복

부단면에 붙여서 정착하는 경우에는 정착장치부근에 생기는 인장응력에 대하여 충분히 보강

함과 동시에 방청처리가 필요하다.

그리고 포스트텐션 방식의 프리캐스트거더 등으로서 PS강재를 구부려 올려 상부 플랜지 상단

에 정착하는 경우 구부려 올린 PS강재는 전 PS강재의 1/3 이하의 개수로 한다.

또한 거더 단부에 있어서의 정착장치는 거더 단부의 도심선과 프리스트레스의 합력이 될 수

제2권 교량

256

(1) (가)에 대하여

정착장치와 설계단면이 너무 가까우면 보통의 계산에 의한 프리스트레스는 작용하지 않으므

로, 위험하게 되는 경우가 있어 정착장치와 설계단면을 일정한 거리로 떨어뜨릴 필요가 있다.

정착장치의 프리스트레스의 분포는 시험결과에 의하면 거의 45. 전후이지만 안전을 감안하

여 tan  



, 즉   °′ 으로 한다. 33. 40′분포의 범위 내에 설계단면이 있는 경우에

는 이 구간을 철근으로 충분히 보강해야 한다. 또한, 경우에 따라서는 철근콘크리트 구조로

설계하는 것이 좋다.

<그림 6.10> 프리스트레스의 분포범위

여기서, β : 프리스트레스의 분포 각도 tanβ = 2/3

h : 거더 높이(mm)

α : PS강재의 경사배치각도

P : 상부 플랜지 도심에서 PS강재 정착장치까지의 거리(mm)

.. : 상부플랜지 두께(mm)

.. : 상부플랜지 폭(mm)

.. : 복부 두께(mm)

있는 한 일치되도록 그 도심선에 대해서 균등하게 배치해야 한다.

(라) 정착장치의 배치간격은 각종 PS공법 설계시공지침에 따른다.

(마) 정착부에서의 힘의 흐름은 스트럿-타이 모델에 의하여 단순화시켜도 좋다.

제8-2편 교량 상부 구조물

257

(2) (나)에 대하여

거더의 중간에서 정착하는 경우, 가능한 한 중간가로보 또는 칸막이의 위치로 한다. 이러한

경우 정착장치 부근에는 비교적 큰 인장응력이 생기므로 이에 대하여 충분한 보강콘크리트를

타설한다.

PS강재

<그림 6.11> 중간정착부 보강콘크리트

(3) (다)에 대하여

거더 단부에서 정착장치가 도심선에 대하여 극단적으로 편심되어 있는 경우에는, 항상 지점

부에 인장응력이 생기게 되어 좋지 않으므로, 거더 단부의 정착장치는 가능한 편심시키지 않

도록 도심선에 대하여 균등하게 분산시켜 배치하는 것이 바람직하다.

(4) (마)에 대하여

정착부에 작용하는 모든 힘은 정착부로부터 정착구역의 단부까지의 하중경로를 따르는 스트

럿-타이모델을 적용하여 결정하여도 좋다.

포스트 텐션 정착부의 검토는 KDS 24 14 21의 4.6.12에 따른다.

(3) 지점에서 거더단부까지의 거리

지점에서 거더 단부까지의 거리는 일반적인 경우 표 6.6에 나타낸 값을 표준으로 한다.

<표 6.6> 지점에서 거더 단부까지의 거리 단위 : mm

지간 ℓ(m) ℓ ≤ 10 10 ＜ ℓ ≤ 15 15 ＜ ℓ ≤ 20 20 ＜ ℓ ≤ 25 25 ＜ ℓ ≤ 50

포스트텐션거더 300 350 400

프리텐션거더 200 300 350

(주) 사교의 경우 사각의 정도에 따라 거더 중심선에서 50 mm 정도 늘려 잡는다.

제2권 교량

258

6.4.5.4 인장철근의 산정

(1) 인장철근의 산정은 KDS 24 14 21의 4.2.3.2를 따른다.

(2) 유효 프리스트레스와 사용하중조합-I에 의해 콘크리트가 압축상태에 있으면, 프리스트레스트 부재

의 단면에는 최소철근량이 필요하지 않다. 이 때 유효프리스트레스는 표6.7의 인장력을 감소하여

검토한다. 또한 프리캐스트 부재의 경우에는 표면 가까이에 적어도 D13 mm 이상의 철근을 300

mm 이하의 격자망이 되도록 배치한다.

<표 6.7> 인장력의 감소량

PS강재의 종류 감 소 량

강 선 5 %

강 연 선 5 %

강 봉 3 %

KDS 규정에는 유효프리스트레스의 감소량이 규정되어 있지 않지만, 실제 시공에 있어서 프리

스트레스의 오차를 어느 정도까지는 피할 수 없다. 따라서 이 프리스트레스의 오차를 설계 시

에 있어서 반드시 고려하여 두어야 한다.

또 부재의 인장부에에는 철근을 배치함으로써 인성이 확보한 부재가 되게 하는 것이 좋다. 이

러한 점을 고려해서 인장철근의 산정법과 최소철근량을 정한 것이다

인장철근의 산정은 일반적으로 설계단면에 대해서만 고려하여도 되지만 PS강재의 배치 또는

부재단면이 급변하는 장소에 있어서는 계산을 하여 두는 것이 좋다.

또 인장철근은 부재의 인장부에 분포시키고 또 인장영역의 전장에 걸쳐서 배치하는 것이 좋다.

6.4.6 부재상세

6.4.6.1 외부 긴장재(external tendon)의 구조

(1) 외부 긴장재 정착부의 설계

(가) 외부 긴장재의 정착부는 PS강재의 긴장력을 주거더에 전체에 영향을 미치도록 주거더에 배

치된 외부 긴장재의 제원 및 본수를 고려하여 적절한 구조를 선정해야 한다. 정착부의 설계에

있어서는 텐던 긴장력 등에 의하여 각 부재에 발생되는 응력을 적절한 방법에 따라 평가한

후 필요한 내하력 및 내구성을 확보해야 한다.

(나) 외부 긴장재는 지점 지점격벽 혹은 격벽(다이아프램, 리브)을 설치하고 정착하는 것을 표준으

로 한다. FCM 등에 있어 웹과 상 · 하판 등에 돌기를 설치하고 정착한 경우에는 텐던 긴장력

을 거더 콘크리트 전체에 미칠 수 있는 구조로 하고 또한, 돌기 및 돌기주변의 거더 본체를

충분히 보강해야 한다.

(다) 정착부 부근에서 긴장재를 곡선으로 배치한 경우의 구조는 (2)에 나타낸 편향부 설계에 따라

설계해야 한다.

(라) 정착부 부근의 보강은 KDS 24 14 21의 4.6.12에 따라 보강한다.

제8-2편 교량 상부 구조물

259

(가) 외부 긴장재의 확실한 정착을 위해서는 지점 격벽이나 중간부 격벽(다이아프램, 리브)

등의 두꺼운 부분에 정착할 필요가 있다. 외부 긴장재의 부착방식은 그라우팅을 한 내

부텐던과 달라서 장력 변동이 직접 정착부에 전달되는 등, 일반적으로 도입 긴장력이

크기 때문에 정착부에 작용한 프리스트레스력을 분산시키고 거더콘크리트에 프리스트

레스력을 확실히 전달시킬 수 있는 구조를 적용해야 한다. 또한 지압 · 할렬 · 배면의

인장 등의 국부응력이나 국부적인 휨 또는 전단력에 대해서도 안전성을 확보해야 한다.

외부 긴장재 구조에 의한 PSC교량의 내하력이 정착부나 편향부의 강도에 의존하고 정

착부나 편향부의 파괴가 구조물 전체의 붕괴에 연결된 위험성도 있기 때문에 다른 부위

보다 먼저 붕괴되는 일이 없도록 해야 한다.

(나) 외부 긴장재의 정착부는 정착반력을 철근둘레에 분산되어 전 거더 콘크리트에 미칠 수

있는 구조를 채용함과 동시에 지압 · 할렬 · 파열 등의 국부응력이나 국부적인 휨과 전

단에 대하여도 충분한 안전성의 확보가 필요하다. 외부 긴장재의 정착은 일반적으로

다수의 PS강재가 집중하여 좁은 범위에 정착되기 때문에 단체로의 정착부 보강 외에

정착군으로서도 충분히 보강해야 한다. 외부 긴장재 방식의 긴장재를 정착한 지점격벽,

격벽 및 정착돌기는 긴장재에 작용한 인장력을 구조부재에 충분히 전달할 수 있어야

한다. 이들에 작용한 긴장재의 인장력에 의하여 생기는 휨모멘트 및 축방향력, 전단력,

압발전단력, 할렬력, 경우에 따라서는 비틀림 모멘트에 대하여 안전하도록 충분히 보강

해야 한다.

(다) 극한하중 작용 시 정착부의 검토에 이용한 장력은 텐던의 인장강도에 이른 장력으로 한다.

(라) 정착부에는 장래 예상된 보수 또는 보강에 대하여 예비공을 설치해야 한다. 그 경우

예비공 부근에 미리 필요한 보강을 수행해야 한다.

(2) 편향부(deviation block)의 설계

(가) 외부 긴장재의 편향부는 구조전체의 기능이 충분히 발휘되는 구조로 해야 한다. 편향부의 설계에

있어서는 외부 긴장재에 의하여 각 부재에 발생시키는 응력에 대하여 적절한 방법으로 필요한 내하력

및 내구성을 확보해야 한다.

(나) 편향부 및 편향부 부근은 긴장재에 가능한 한 부가응력이 발생하지 않는 구조이어야 한다.

(다) 편향부에는 예비공을 설치해야 한다.

(가) 외부 긴장재의 배치형상을 유지하고 편향력을 거더에 전달하는 편향부는 모든 작용에

대하여 편향구의 변형이나 분리 등이 있기 때문에 거더 콘크리트와 일체화해야 한다.

제2권 교량

260

그 형태는 격벽, 리브, 돌기형식이 일반적이다. 이중 돌기형식에 관해서는 거더 콘크리

트의 중량을 줄일 수 있다는 점에서 유리한 형식이지만 다른 두 형식과 비교하여 편향

력을 거더에 원활하게 전달하는 관점에서 그다지 바람직하지 않은 형식이므로 ① 외부

긴장재의 용량이 작은 경우나 ② 외부 긴장재 각도가 작아서 편향력이 작은 경우 이외

에는 이용하지 않는 것이 좋다. 격벽, 리브, 돌기형식의 편향부 형태를 그림 6.12에 나

타냈다.

격벽형식 리브형식 돌기형식

<그림 6.12> 편향부의 형식

외부 긴장재 구조의 콘크리트 거더가 극한하중 작용 시까지 내하성능을 지지한 것을

보증하기 위해서는 정착부와 편향부가 외부 긴장재 파단 이전에 파괴되지 않아야 한다.

편향부의 설계에는 긴장재의 장력변동이나 작용방향의 변화에 대하여 편향부의 유해한

변형이나 거더 콘크리트로부터의 분리가 없어야 하므로 긴장재의 인장강도에 준하는

하중에 대하여도 안정성을 검토해야 한다. 편향부에는 그림 6.13에 나타낸 것과 같은

편향력이 작용하므로 편향부는 그림 6.14에 나타낸 것처럼 가로보나 격벽의 강성이 큰

부재에 설치하는 것이 좋다. 웹이나 플랜지에 돌기를 설치하여 편향부로 한 경우에는

플랜지에 지점격벽을 설치하거나 강성이 큰 부재 중간에 돌기를 설치하는 등의 방법으

로 편향부 부근의 구조부재에 불리한 영향을 미치지 않는 구조로 하는 것이 좋다.

편향부 뿐만 아니라 편향부 부근에도 충분한 보강을 해야 한다.

<그림 6.13> 편향부에 작용하는 힘

편향부의 설계 시에는 FEM 해석 등을 실시하여 보강량을 산출하는 것이 바람직하다.

단, 표 6.8에 나타내는 간이 설계법을 이용하여도 좋다.

제8-2편 교량 상부 구조물

261

<그림 6.14> 횡거더와 격벽을 편향부로 한 예

<그림 6.15> 편향부에 발생하는 단면력

<표 6.8> 편향부의 간이 설계법

편향구에 발생하는 단면력 간이해석모델

T1

편향구 외측에

발생하는 국부인장력

격벽 형식과 리브 형식은 연직분력의 50%의 하중으로 설계하고 돌기형식은

100%의 하중으로 설계한다.

T2

편향구 내측에

발생하는 할렬력

할렬인장력 T2에 대하여 보강한다. T2는 아래 식에 따라 산출된다.

T   . Pv .  ds

d 

여기서 T2 : 할렬인장력(N)

Pv : PS강재 1본당 프리스트레스 힘(N)

d1 : 외부 긴장재가 통과한 구멍의 지름(mm)

ds : 외부 긴장재가 통과한 구멍의 중심간격(mm)

T3

편향구 격벽부에

발생하는 수평방향의

인장력

인장력(T3, T4), 전단력(T5)에 대하여 보강한다. 아래 그림에 나타낸 것과 같이

웹에 지지된 단순지지의 모델에 초기응력의 연직분력을 하중으로 대치하고 산출

한다. T3, T4를 산출한 경우는 초기장력의 연직분력을 분포하중에, T5를 산출

한 경우는 집중하중으로 재하한다. 또한 이때, 상판에 배치된 횡방향 프리스트

레스의 영향을 고려하여 설계해야 한다.

T4

상판에 발생하는

인장력

T5

편향구 격벽에

발생하는 전단응력

(사인장응력)

제2권 교량

262

외부 긴장재를 다단배치로 한 경우의 편향부의 간이계산방법은 아래와 같다.

T1 : 모든 외부 긴장재에 대하여 국부인장력을 계산한다.

T2 : 모든 외부 긴장재에 대하여 할렬력을 계산한다. 단, 상하의 PS강재 공간에도 각각의

외부 외부 긴장재에 의한 할렬력을 1단으로 누적되어지는 것으로 한다.

T3 : 모든 외부 긴장재에 대하여 격벽 또는 리브에 발생되는 인장력을 계산한다.

T4 : 모든 외부 긴장재에 대하여 상판(바닥판)에 발생되는 인장력을 계산한다.

T5 : 모든 외부 긴장재에 대하여 격벽 또는 리브에 발생되는 전단력을 계산하고 검토한다.

이상 T1 ~ T5에 대하여 모든 텐던의 보강을 행한다. 단 T2는 텐던 구멍사이에도 1단으로

누적하여 할렬력에 대한 보강근을 배치한 것으로 한다. 그 경우 텐던 구멍의 간격 부분을

확보할 필요가 있지만, 간격에 따라서 구멍의 직경 d이상 취한 것을 원칙으로 하고, 2단의

텐던 구멍 사이에 배치한 T2용 철근과 텐던 구멍 여백은 굵은골재 최대치수의 4/3 이상

확보한 것으로 한다(그림 6.16).

편향부에 다단 배치된 경우의 T2에 대하여 고려된 방법 편향부에 다단 배치된 경우의 구조세목

<그림 6.16> 외부 긴장재를 다단 배치한 경우의 PS강재 간격

제8-2편 교량 상부 구조물

263

또 T3, T4를 산출한 경우는 상판에 배치된 횡방향 초기응력의 영향을 고려하여 해석한

것이 바람직하지만, 간편한 방법으로서 간이 계산법으로 산출된 단면력의 2배로 설계

하여도 좋다. 단. 상판 횡방향 프리스트레스가 없는 경우 2배의 보정은 필요 없다. 외부

긴장재의 연직분력은 프리스트레스 중 긴장력이 가장 큰 값을 이용하는 것이 좋다.

(나) 편향부에 배치된 긴장재에 작용한 부가응력으로서는 배치오차나 긴장재의 진동에 의한

국부적인 변형이나 휨반지름이 작아지는 것에 의한 부가적인 휨응력, 긴장재의 장력변

동에 수반된 긴장재와 충전재 혹은 덕트와의 마찰응력 등이 고려된다. 긴장재의 선형과

최소 휨반지름을 확보하기 위해서는 부가응력이 발생할 것 같은 시공오차를 흡수하는

구조로 해야 한다. 관구에 넓은 거더 편향관을 채용한 경우에는 설치위치의 정밀도가

현장에서 확인할 수 있도록 도면에 정확한 치수를 표현해야 한다.

(다) 정착부에 장래 예상된 보수 또는 보강에 대비하여 예비공을 설치한 것과 같은 모양의

예비공을 편향부에도 마련하여 둘 필요가 있으며 예비공 부근에도 미리 필요한 보강을

수행해야 한다.

(3) 구조세목

(가) 최소강재량

최소강재량은 KDS 24 14 21의 4.1.1.2 (7)에 의한다.

(나) 긴장재

긴장재의 배치는 KDS 24 14 21의 4.5.3과 제조회사의 규격을 고려해야 한다.

(다) 단부가로보나 거더에 외부긴장재를 정착하는 경우에는 정착구 등의 점검작업 등을 실시할 수

있는 공간을 거더 사이에 마련하는 등, 점검할 수 있도록 해야 한다.

(라) 외부 긴장재의 정착부 및 편향부(deviation block)는 PS강재에 국부적인 휨이 생기지 않는

구조로 해야 한다.

(마) 방진장치

(a) 외부 긴장재는 유해한 진동이 생기지 않도록 해야 한다.

(b) 진동의 가능성이 있는 경우는 공진이 발생하지 않게 방진대책을 검토해야 한다.

(c) 동적해석에 의하여 입증되지 않는 한, 외부긴장재 지지점 사이의 거리는 7,500 mm를 초

과해서는 안 된다.

(1) (나) 긴장재에 대하여

(가) 정착구 부근의 긴장재에 축방향 이외의 힘이 작용하지 않도록, 정착구의 지압면으로부터

제2권 교량

264

소정의 구간을 직선으로 배치해야 한다. 외부 긴장재 방식의 긴장재의 곡률반지름은 각

회사별로 정하여진 규격을 따라야 한다. 최소 곡률반지름의 설정 이유가 중심 방향력에

의한 국부적인 콘크리트응력 발생과 강재 자체의 부가응력인 점을 고려하여 다음 사항을

확인하는 것이 바람직하다.

(a) 중심 방향 작용력이나 지압응력이 허용치 이하이어야 하고, 긴장재를 거듭하여 배치하

는 경우에는 긴장재 사이의 부재가 충분한 내력을 확보.

(b) 긴장재는 충분한 내하성능을 확보.

이 요령에서는 긴장재의 최소 곡률반지름을 규정하고 있지 않지만, 강재보다 강선량

이 증가하는데 따라 곡률반지름을 크게 해야 한다.

(나) 긴장재 정착구에는 큰 힘이 작용하기 때문에, 구조 부재에 대하여 영향이 가장 작다고

생각되는 지점 격벽이나 격벽에 정착하는 것으로 한다. 그림 6.17 다른 부재에 정착구를

설치하는 경우에는 구조적으로 압축영역이 되는 위치에서 구조부재에 불리하게 작용하

지 않는 위치에 정착 블럭을 설치하고 정착하는 것이 좋다.

<그림 6.17> 지점 격벽에 정착한 예

(2) (라)에 대하여

(가) 외부 긴장재의 정착부 및 편향부에서는 시공 오차 등에 의한 텐던의 국부적인 휨에 의하

여 부식이 발생하지 않도록 덕트의 양단부를 가능한 한 확대하는 형태로 하는 등의 방법

이 필요하다.

(나) 관구에 넓은 편향관을 채용한 경우에는 설치위치의 정밀도가 현장에서 확인할 수 있도록

도면에 정확한 치수를 표현해야 한다.

(3) (마) 방진장치

(가) 긴장재의 자유장부 그림 6.18의 진동수가 구조계의 진동수에 가까우면, 차량통행 등에

의해서 생기는 구조물의 진동에 의하여 긴장재가 진동하여 반복 휨응력이 발생하게 된

제8-2편 교량 상부 구조물

265

다. 이 때문에 긴장재 자유장부와 차량주행 등에 의하여 생기는 구조물의 진동수에 대해

서는 방진장치 등을 이용하여 자유장부의 진동 지간장을 작게 하거나, 적절한 감쇠 성능

을 부여 하는 등 긴장재에 유해한 진동이 발생 하지 않도록 해야 한다. 진동해석을 하지

않는 경우에 방진장치의 간격은 지간장의 1/4 이내로 하는 것이 좋다.

<그림 6.18> 긴장재의 자유장부

(참고) 진동해석을 하지 않는 경우의 방진장치 간격은 KDS 24 14 21과 AASHTO LRFD(미

국) 5.10.5에 의하면 7.5 m를 넘지 않도록 하고 있고 DMRB Vol.1 Section3 Part9

BD 58/94(영국)에서는 12.0 m를 넘지 않도록 하고 있다.

6.4.6.2 지진시 발생하는 고정받침 부근의 응력 검토

(1) 고정받침이 지점 중간에 있는 경우

지진 시에는 고정받침 위에 생기는 응력을 주거더의 도심위치와 받침과의 사이에 작용하는 휨모

멘트에 대하여 계산하고, 보강철근을 구한다.

위에 따라 구한 보강철근을 주거더의 아래 플랜지 하측에 배치하며 그 배치 범위는 그림 6.19에

따른다.

<그림 6.19> 고정 중간지점의 보강철근

보강철근 A의 계산은 다음과 같이 한다.

지진력 Rh에 의한 모멘트 Mh는

제2권 교량

266

Mh  e × Rh

주거더 콘크리트의 단면적을  .라고 할 때 지진력 . 에 의한 응력 .. , ..′은

..′

A

c

Rh

± Ic

Mh

× y

..

가 된다.

이 응력과 (고정하중) + (프리스트레스)에 의한 응력 .. , ..′과를 합성한 응력 .. , ..′을

구하고, .. 가 인장응력으로 되는 경우에는 전인장력  . 는 아래의 식으로 구한다.

Pr  



× fc × B × 

여기서, x  fc  f ′c

fc

× H

B : 거더의 하측면의 폭

보강철근 A는

A = Pr / fsa

여기서, .. . : 철근의 허용응력

지 진진력력에에 의의한한 응응력력 사하중 + 프리스트레스 하연 합성응력

<그림 6.20> 지진 시 합성응력

제8-2편 교량 상부 구조물

267

(2) 고정받침이 단부에 있는 경우

받침에 의한 수평력 Ho에 의해서 거더에 생기는 전단파괴면을 45.라 가정하고 응력을 검토한다.

단, 직교 단순거더로 지점에서 보까지의 거리를 표 6.6에 나타낸 값으로 한 경우는 D16의 철근

을 교축방향에 150 mm 이하의 간격으로 보강철근을 배치하여 놓으면 좋다.

응력의 검토는 다음에 나타낸 방법으로 할 수도 있다.

(1) RC 구조의 경우

받침에 의한 수평력 Ho에 의해서 거더 단부에 생기는 전단파괴면을 그림 6.22 ~ 23으로 가

정한다. 그림 6.22는 프리캐스트거더, 그림 6.23은 현장타설거더의 경우이다.

현장타설거더의 경우는 단부받침부를 검토한다. 전단파괴면은 계산을 간략화하기 위해 그림

6.21 ~ 6.23과 같이 가정하며, 안전을 위해 측면부의 저항은 무시한다. 그림에서 파괴면의

면적은 다음과 같다.

(a) 프리캐스트거더의 경우

A   × E × b

(b) 현장타설거더의 경우

A   × E 

E

 a  c

이 되고, 수평력 Ho에 의해서 생기는 전단응력은 다음 식을 써서 계산한다.

v  HoA

이때 υ가 허용전단응력 이내인 경우는 이 규정에 따라 철근을 배치한다.

한편, 허용치를 넘는 경우는 아래의 식에 의한 철근을 배치하도록 한다.

단, 허용전단응력의 지진 시 할증은 하지 않는다.

 .   . .. .

여기서, υ : 전단응력(MPa)

A : 수평력에 의하여 생기는 전단파괴면 면적(mm2)

Ho : 받침에 작용하는 수평력(N)

제2권 교량

268

b : 플랜지 폭(mm)

 , a, c : 그림 6,22, 23 참조

 . : 철근량(mm2)

.. . : 철근의 허용응력(MPa)

<그림 6.21> 전단파괴면 <그림 6.22> 프리캐스트거더

<그림 6.23> 현장타설거더

(2) PSC구조의 경우

전단파괴면의 가정은 RC구조인 경우와 같다.

전단파괴면에 작용하는 N, H, M 그림 6.24는 다음 식에 따라 구한다.

제8-2편 교량 상부 구조물

269

N  



nPe  No  Ho 

H  



nPe  No  Ho 

M  



 nPeyP  h nPe  No  Ho   Nod  Hoh 

여기서 구한 N, H, M을 써서 휨응력(.. ) 및 사인장응력(. ) 의 검토를 한다.

이때 설계단면 A에 상당하는 단면으로 한다.

(주) RC구조란 전단파괴면의 45.내에 PS를 정착하지 않고, 철근만으로 보강 하는 경우를

말하며, PS구조는 전단파괴면의 45.이내에 PS를 정착하든가 또는 PS강재로 보강하는

경우이다. 단 프리스트레스의 분포영역이 전단파괴면 45.이내에 들어 있어야 한다.

<그림 6.24> PSC구조의 전단파괴면

6.4.6.3 지진 시 단부 가로보의 설계

상부구조물의 지진 시 수평력을 그림 6.25처럼 교대에 전달하는 가로보 단면은 휨모멘트, 전단력에

대하여 안전하게 해야 한다. 또 프리캐스트 등에서 주거더와 가로보가 연결되는 경우는, 이음면의 프

리스트레스에 의한 마찰력과 전단철근으로 저항할 수 있게 해야 한다.

제2권 교량

270

프리캐스트 부재에서 거더와 가로보의 이음은 아래를 만족하도록 설계해야 한다.

AS × a  Pe ×  sin ≥ H  Pecos 

여기서,  . : 전단철근단면적(mm )

.. : 철근의 허용전단응력(υa : 80MPa)

 . : 단부가로보의 유효프리스트레스력(N)

H : 지진 시 수평력(N)

μ : 단부가로보와 거더의 마찰계수 (μ = 0.5)

F : 엇갈림에 대한 안전율(F = 1.5)

α : 경사각

단, D13을 중심간격 300 mm로 배치하는 최소량의 전단철근을 배치한다.

<그림 6.25> 지진 시 교대부 가로보의 전단파괴

제8-2편 교량 상부 구조물

271

6.5 구조형식에 따른 추가규정

6.5.1 PSC 슬래브교

6.5.1.1 직판

(1) 휨모멘트의 계산은 KDS 24 10 11의 4.6.2에 따라 구하고 단면력은 판이론에 의한 실용적 방법

을 이용하여 프레임 해석을 실시하여 계산한다. 단 연속슬래브, 라멘슬래브교와 같이 지지조건이

복잡한 경우 또는 곡선교와 사교 같은 경우에는 격자이론과 유한요소법에 의하여 해석할 수 있다.

캔틸레버부를 갖는 슬래브교의 경우는 판이론에 의한 간이방법인 Olsen의 방법에 의하여 그 영

향을 가산한다. 그러나 아래와 같이 고려하는 것이 좋다.

(가) 등방성판의 경우 : Olsen의 방법에 의한다.

(나) 이방성판의 경우 : 격자구조 이론에 따른다.

(2) Olsen의 방법으로 지간 방향의 휨모멘트를 구하는 경우, PS강재의 배치는 Olsen의 방법에 의해

서 얻어진 하중분배계수를 축방향으로 평균한 평균분배계수를 써서 보로 본 경우에 얻어진 프리스

트레스량을 축방향의 각각의 분배율에 따라 분배시키도록 한다. 다만, PS강재의 분산은 엄밀히

분배율에 일치시킬 필요는 없다.

(3) 횡방향에 프리스트레스를 도입하는 경우에는 프리스트레스 합력의 작용선을 단면 도심선에 일치

시키도록 해야 한다.

(1) 등방성판이란 교축방향 · 교축직각방향의 휨강성 및 비틀림강성이 같은 판이지만, 교축방향

으로는 프리스트레스트 콘크리트 구조로 하고, 횡방향으로는 철근콘크리트구조로 한 판으로

서 한 번에 콘크리트를 타설한 경우에도 등방성판으로 생각하여도 좋다. 또, 프리캐스트

PSC거더를 가설하고, 거더의 상면과 하면 사이에 콘크리트를 타설하여 횡방향으로 프리스

트레스를 주는 경우는 등방성으로 생각하여도 좋다. 단, 철근콘크리트구조로 한 경우에는 이

방성판으로 취급한다. 이 경우 횡방향 단면2차모멘트는 전단면을 유효한 것으로 본다. 보도,

차도 구별이 없고 차도 폭 캔틸레버 부분의 내민길이가 0.25 m 이하인 슬래브교는 캔틸레버

부분이 없는 슬래브교처럼 단면력을 산정하여도 좋으며 캔틸레버 부분이 있는 슬래브교의

구조해석은 캔틸레버 부분에 작용하는 하중 및 강성의 영향을 고려하여 설계해야 한다.

(2) 지간방향의 응력계산은 바닥판을 하나의 보로 생각하여 아래에 의하여 휨모멘트를 계산한다.

M  Md  J × M  i

여기서, Md : 고정하중에 의한 보의 휨모멘트

제2권 교량

272

M  i : (활하중 + 충격)에 의한 보로서의 휨모멘트

J : Olsen의 방법에 의한 평균분배계수

J = 

KA   KA   KA  (그림 6.26 참조)

하중분배계수

프리스트레스의 분산

Δ .   ×  

Δ .

여기서, Δ . : 구분 An 구간에 배치하는 프리스트레스량

P : 보로 가정하고 구한 필요 프리스트레스량

또 PS강재의 배치방법에 대해서도 그림 6.26을 참조한다.

(3) 슬래브가 변형되어 불균일한 반력분포가 되지 않도록 할 필요가 있다. 프리스트레스 힘의

합력이 작용하는 위치와 단면의 도심이 일치하지 않으면 슬래브에 변형이 생기고 받침반력

이 불균일하게 되고 2차적 휨모멘트 및 전단력이 생기기 때문에 주의해야 한다.

6.5.1.2 경사(skew)슬래브교

(1) 경사슬래브의 휨모멘트 및 받침반력에 대해서는 ℓ/b ≤ 1.5일 때 강받침 혹은 선받침을 사용하는

경우 PSC · RC 속빈 슬래브 모두 Olsen의 방법 및 Vogt의 표를 이용하여도 좋다.

ℓ/b ≤ 1.5인 경우로 탄성받침을 사용하는 경우는 격자구조이론에 따라 구한다. ℓ/b ＞ 1.5인

경우는 격자구조이론에 따라 구한다. 또 곡률이 큰 곡선교나 사각 30.이상의 교량인 경우는 격자

구조이론에 따라 구하는 것이 바람직하다.

(2) 교축방향 및 교축직각방향의 PS강재의 배치는 관련항목에 따른다.

(3) 연속 경사슬래브교 교축방향의 PS강재는 콘코던트(concordant)로 배치하는 것이 바람직하다.

제8-2편 교량 상부 구조물

273

(1) 경사슬래브에 대해서는 많은 사람들이 연구하고 발표하여 왔으나 휨모멘트, 전단력의 영향

에 대해서는 지금도 잘 알려져 있지 않다.

Nielsen(Rusch Fahrbahnplatten von Straβenbruchen)은 포아슨 비를 0으로 한 등방성

판에 대하여 발표한 바 있다. 이에 의하면 사판의 교축방향 주모멘트(  ) 및 이와 직교하는

방향의 모멘트(  )는 교축방향의 지간장(ℓ)을 지간으로 하는 직판의 교축방향 휨모멘트

( ) 및 직각방향 휨모멘트( . )에 각각 표 6.9, 표 6.10의 계수   ,  를 곱한 것으로

하여도 된다. 그리고   ,   의 방향은 각각 그림 6.27과 같이 구한다.

b/ℓ 계수

경사각

β = 90.β = 75.β = 60.β = 45.β = 30.

0.5 K

K

0.125

0

0.118

- 0.003

0.096

- 0.011

0.068

- 0.015

0.040

- 0.009

1.0 K

K

0.125

0

0.118

- 0.002

0.095

- 0.004

0.067

- 0.006

0.039

- 0.003

2.0 K

K

0.125

0

0.117

0

0.094

- 0.001

0.065

- 0.001

0.036

- 0.001

<표 6.9> (a) 등분포하중

M  Kq M  Kq

b/ℓ 계수

경사각

β=90.β=75.β=60.β=45.β=30.

0.5 C

C

1.00

1.00

0.98

0.85

0.93

0.33

0.81

-0.04

0.61

-0.30

1.0 ~ 2.0 C

C

1.00

1.00

0.98

0.88

0.93

0.56

0.81

0.27

0.61

0.14

(b) 집중하중에 의한 판 중앙점 모멘트

M  C Mxm

p 여기서 Mxm

p : 직판으로 보고 계산한 중앙점 교축방향 모멘트

M  C Mxm

p 여기서 Mxm

p : 직판으로 보고 계산한 중앙점 교축직각방향 모멘트

<표 6.10> (a) 등분포하중 q에 의한 자유단 중앙점 모멘트

Zb/ℓ 계 수

경 사 각

β = 90.β = 75.β = 60.β = 45.β = 30.

0.5 ~ 2.0 



0.125

0

0.118

- 0.006

0.095

- 0.018

0.067

- 0.024

0.035

- 0.019

    .     .

제2권 교량

274

(b) 집중하중에 의한 자유단 중앙점 모멘트

b/ℓ 계 수

경 사 각

β = 90.β = 75.β = 60.β = 45.β = 30.

0.5 ~ 2.0 C

C

1.0

0

0.99

- 0.06

0.93

- 0.16

0.80

- 0.29

0.56

- 0.29

M  C Mxm

p 여기서 Mxm

p : 직판으로 보고 계산한 중앙점 교축방향 모멘트

M  C Mxm

p 여기서 Mxm

p : 직판으로 보고 계산한 중앙점 교축직각방향 모멘트

M2의 방향

자유단

1.0

(a) 등분포하중인 경우 M1의 방향

(판의 중심위치)

(b) 집중하중인 경우 M1의 방향

(판의 중심위치)

(c) 등분포하중인 경우 M1의 방향

(자유단 중앙점)

(d) 집중하중인 경우 M1의 방향

(자유단 중앙점)

<그림 6.28> 사각에 따른 모멘트의 방향

제8-2편 교량 상부 구조물

275

따라서 Olsen의 방법에 따라 직판으로 할 때 판 중앙 및 자유단 중앙의 휨모멘트를 구하게

되면, 이에 의해서 M , M 및 그 방향을 구할 수가 있다.

또한 교축방향의 PS강재는 교폭방향으로 배치되므로 프리스트레스의 방향과 주모멘트의 방

향이 일치되지 않아 이 경우 프리스트레스의 방향으로 주모멘트를 환산해서 응력을 검토하면

된다.

(3)에 대하여

사교의 경우는 지점반력이 불균일하지만 PS강재를 포물선 형태로 배치하여 하중과 역방향의

반력을 작용시키게 되어 어느 정도 지점반력의 불균일은 완화된다. 연속보인 경우 컨코던트

긴장재 배치(연속보의 중간지점에 2차 모멘트나 반력이 발생하지 않도록 PS 부재의 압력선

과 긴장재의 도심선이 일치하도록 배치한 긴장재)로 하지 않으면 프리스트레스에 의한 2차응

력이 단부지점에서 하중에 의한 반력과 같은 방향으로 작용하므로 응력분포를 균일화 시킨다

고 하는 점에서 좋지 않다고 생각된다.

그런데 Homberg의 실험에 의하면 경사슬래브에 탄성받침을 쓰면 지점반력을 평균화 할 수

있고 또 둔각부의 부모멘트를 감소시킬 수 있다. 그리고 이때 중앙점의 주휨모멘트는 거의

변하지 않는다. 따라서 소규모 경사슬래브에는 고무받침 등의 탄성받침을 쓰는 것이 좋다.

6.5.1.3 속빈슬래브교

(1) 속빈슬래브교란 그림 6.29와 같은 원형구멍을 가진 슬래브교를 말하며 중공면적비가 40%이하

일 경우 등방성판으로 해석할 수 있다. 또한 KDS 24 10 11에 4.6.2.3에 따라 해석하고,

중공면적비가 40% 이상일 경우 다중구조로 취급하며 KDS 24 10 11의 4.6.2.2에 따라 해석

해야 한다.

a) 속빈 슬래브교의 단면형상

b) 가상 T형단면

<그림 6.29> 속빈슬래브교

제2권 교량

276

속빈슬래브교에 격자구조이론을 사용하는 경우 격자구조의 구성은 다음과 같이 한다.

(1) 교축방향부재

(가) 거더는 구멍 사이의 중심위치로 한다.

(나) 양측 단부의 거더는 슬래브 연단과 연단구멍과의 중심위치로 한다.

(다) 전단면의 중심축 위치를 계산하고, 중심축에 관한 각 거더의 단면2차모멘트를 계산한다.

(라) 원형구멍을 같은 면적의 구형구멍으로 치환하고 속빈슬래브 전단면의 회복강성을 계산

하여 거더 개수로 등분하여 이것을 각 거더의 회복강성으로 한다.

(마) 캔틸레버부는 하중으로 생각하여도 좋다. 속빈슬래브 전단면의 회복강성은 아래의 식으

로 구한다.

<그림 6.31> 속빈 슬래브교의 주형과 가로보

GJ = G×



t

w

h

 tu

b

 t

b

bh

(2) 구조세목

(가) 일반적인 경우 그림 6.30 에서 일반적인 경우 . ≥ 700 mm, . ≥ 200 mm,

. ≥ 100 mm, . ≥ 300 mm, . ≥ 250 mm 또는 . /5를 기준으로 한다.

(나) 받침부는 속채움(충복) 단면으로 하고, 그 폭은 그림 6.30을 표준으로 한다.

<그림 6.30> 속빈슬래브교 표준상세

제8-2편 교량 상부 구조물

277

여기서, b = B - tw

. = 

D 

h = H - 

..  . 

D : 원통거푸집의 직경

주판폭

(2) 교축직각방향부재

(가) 가로보는 거더와 직교하도록 배치하기로 하고, 부재의 간격은 지간의 1/10 등분으로 한다.

(나) 각 부재의 유효 폭은 분할 폭으로 한다.

(다) 각 부재의 회복 정수는 아래의 식에 따라 구하여진다.

. 복부를 무시할 때

J = β × B × (.

 + .

 )

. 복부를 고려할 때

J = β × B × (.

 + .

) + β(D - . - . ) ..

β는 표 6.11를 참조할 것

<횡방향 치수>

제2권 교량

278

a / b β

<그림 6.33> β의 산정을 위한 치수 정의

1.0

1.1

1.2

1.3

1.4

1.5

1.7

2.0

2.5

3.0

4.0

5.0

7.0

10.0

∞

0.1406

0.1540

0.1661

0.1771

0.1869

0.1958

0.2108

0.2287

0.2494

0.2633

0.2808

0.2913

0.3033

0.3123

0.3333

<표 6.11>

6.5.2 PSC π형라멘교

6.5.2.1 일반사항

PSC π형라멘교(이하 π라멘교)는 (1), (2)에 나타낸 단면 및 구조형식의 교량을 말한다.

(1) 속빈슬래브 단면 (현장타설공법)

(a) 횡단면도 (b) 종단면도

(2) T형단면 (프리캐스트 블록공법)

(a) 횡단면도 (b) 종단면도

6.5.2.2 단면력 산정

(1) 단면력의 산정은 임의 평면골조구조를 이용하는 것을 원칙으로 하고 폭원이 8 m를 넘는 경우는

하중분배를 고려한다.

(2) 기초의 수평변위 δ = 10 mm(편측 δ‘ = 5 mm)를 고려해서 설계한다.

(3) 사재는 설계 하중 시에는 어떠한 하중조합에 대해서도 콘크리트 단면에 인장응력을 생기게 하여서

는 안 된다.

제8-2편 교량 상부 구조물

279

(2)에 대하여

기초의 수평변위는 10 mm를 고려하는 것으로 하지만 크리프의 영향을 기대할 수 있으므로

실제 계산에서는 1/2를 고려하면 좋다. 단, 직접기초의 경우 풀 프리스트레싱으로 설계한

경우는 기초의 변위를 고려하지 않아도 좋다.

(3)에 대하여

사재는 π라멘교의 구조형식 성립상 가장 중요한 부재이므로, 안전을 고려하여 본문과 같이

정했다.

6.5.2.3 구조세목

(1) 현장타설공법의 π라멘교에서 사재단부의 절단치수는 그림 6.34에 따른다.

(2) 현장타설공법의 π라멘교에는 그림 6.35와 같이 소교대를 사용해도 좋다.

<그림 6.34> π라멘교에서 사재단부

<그림 6.35> π라멘교의 소교대 상세

또 아래의 식)으로 구한 인장력 중 불리한 값을 써서 안전성을 검토해야 한다.

T =    . +  . +  

 .

, T =  . + 

 .

+ 

여기서, T : 사재에 생기는 인장력

   . : 충격을 포함한 활하중에 의한 최대인장력

 . : 사재에 인장력이 생기게 하는 부분에 더해지는 고정하중에 의한 인장력

 . : 사재에 압축력이 생기게 하는 부분에 더해지는 고정하중에 의한 압축력

 : 지진에 의한 최대인장력

제2권 교량

280

(2)에 대하여

흙쌓기부 또는 간선도로에 사용하는 경우 설치부 침하에 의하여 발생하는 불연속성을 막고

차량의 충격력으로 교량단부(PS강재 정착부 부근)를 보호하기 위해 기초말뚝이 있는 소교대

등을 고려한다.

6.5.3 T형거더교

6.5.3.1 T형거더교의 구분

T형거더교란 그림 6.36과 같은 형식의 교량을 말한다.

(a) 교체 전폭을 일체로 해서

콘크리트를 타설한 것.

(b) 프리캐스트 PSC T형보를 배열하고

채움 콘크리트를 현장 타설한 것.

<그림 6.36> T형거더교

6.5.3.2 단면력의 계산

(1) 주거더 및 가로보의 단면력은 격자 구조이론에 따라 계산하는 것을 원칙으로 한다. 단, 직교로서

바닥판의 경간이 짧고 판구조로 볼 수 있을 때에는 직교이방성 판이론에 따라 단면력을 계산하여

도 된다.

(2) 사각 20. 이하인 교량의 경우에 격자구조이론에 따라 단면력을 계산할 때에는 비틀림 강성을 무

시하여도 좋다. 사각이 20. 이상인 경우에는 비틀림의 영향이 크게 나타나므로 비틀림 강성을

고려하여 격자구조이론에 따라 해석을 수행하고 비틀림에 대하여 검토를 하는 것이 좋다.

(1) T형거더교는 주거더와 가로보로 이루어진 격자구조로 볼 수 있기 때문에 격자이론에 따라

단면력을 계산하는 것을 원칙으로 한다. 다만, 직교 또는 사각이 20.보다 작은 사교에서 바

닥판의 경간이 짧고 판구조로 볼 수 있는 단면 형상의 교량에 대하여는 직교이방성 판이론에

따라 단면력을 계산하여도 무방한 것으로 하였다.

(2) T형거더교를 격자이론에 따라 해석하기 위해서는 실제 교량의 거동을 반영할 수 있는 적절

한 구조모델의 설정이 필요하다. 일반적으로 격자구조에서 거더의 단면력에 대하여 유효단

제8-2편 교량 상부 구조물

281

면과 비틀림 강성의 차이에 따른 영향은 크지 않다. 또한 비틀림에 의한 균열이 발생된 후

비틀림강성은 발생전의 1/10 정도로 저하되는 것으로 알려져 있다. 이러한 점을 고려하여

사각이 20. 미만인 교량의 경우 격자구조이론에 따라 T형거더교의 단면력을 계산한 경우에

는 주거더 및 가로보의 비틀림강성을 무시하고 해석하여도 좋은 것으로 하였다. 그러나 사

각이 20. 이상인 사교의 경우에는 비틀림의 영향이 크게 나타나므로 비틀림 강성을 고려하

여 격자구조이론에 따라 해석을 수행하고 비틀림에 대하여 검토하는 것이 좋다. 또한 단면력

을 계산할 때 가로보 플랜지의 유효폭은 전단면이 유효한 것으로 보며, 응력계산을 할 때

가로보 플랜지의 유효폭은 설계기준의 플랜지 유효폭에 대한 별도 규정을 따른다. 격자구조

해석에 따라 단면력을 산출하는 경우에는 일반적으로 부재의 비틀림강성을 무시하고 구할

수 있지만 주거더가 비틀림 모멘트에 의하여 항복하면 전단파괴로 연결될 우려가 있으므로

비틀림강성을 고려하여 해석해야 한다.

6.5.3.3 바닥판의 휨모멘트

(1) 바닥판의 휨모멘트는 .KDS 24 14 21의 4.6.5.에 따른다.

(2) 가로보상의 슬래브 교축방향 휨모멘트의 산정은 .KDS 24 10 11의 4.6.2.에 따른다.

6.5.3.4 바닥판의 구조세목

(1) 바닥판을 횡방향 체결하는 PSC구조인 경우 최소 바닥판 두께는 200 mm 이상으로 한다.

(2) PSC구조의 바닥판으로 하는 경우는 유효프리스트레스와 사용한계상태 하중조합-V에 의하여 인

장응력이 생기지 않도록 한다.

(3) 바닥판을 현장타설로 시공할 경우 그 폭은 750 mm 이하로 하는 것이 바람직하다. 현장타설로

시공되는 바닥판의 폭은 일반적으로 750 mm 이하이며 프리캐스트 보의 플랜지로부터 겹이음길

이 이상 내민 철근에 의하여 결합하는 것이 좋다. 횡방향으로 연결되는 PS강재가 배치된 바닥판

이 현장타설로 시공될 때 그 폭이 300 mm 이하인 경우 철근을 내밀지 않아도 좋다.

(4) 바닥판 채움 콘크리트부에는 교축방향으로 D13 이상의 철근을 250 mm 이하의 간격으로 바닥판

의 상하에 배치해야 한다.

(5) 바닥판 횡방향 체결 PS강재의 배치는 그림 6.38과 같이 한다.

짧은 횡방향 체결을 하는 강선의 경우는 정착장치 손실을 고려한 유효인장력과 강봉을 사용한 경

우의 유효인장력을 비교하여 유리한 장치를 사용하는 것으로 한다.

제2권 교량

282

<그림 6.37> T형거더교 현장타설 상세

<그림 6.38> 횡방향 체결 PS강재의 배치

<그림 6.39> 바닥판 철근의 배근

제8-2편 교량 상부 구조물

283

(2)에 대하여

바닥판은 다른 부재에 비하여 활하중에 의한 응력변동이 크므로 피로에 대한 안전도를 고려

하여 균열발생을 가능한 한 억제하려는 것이다.

가령 얼마간의 인장응력을 인정한다 하더라도 실제 인장응력이 생기는 범위에 인장철근을

유효하게 배치한다는 것은 곤란하다.

(6)에 대하여

바닥판 횡방향 체결 PS강재와 철근의 배근을 그림과 같이 한다(그림 6.38 참조).

횡방향 체결 PS강재 및 철근을 받침선에 평행으로 배치한 경우에는 교축직각방향으로 환산

해서 응력의 검토를 실시할 필요가 있다. 또한 이 경우에는 플랜지 측면에 작용하는 활동력

을 고려해서 충분히 거칠게 해야 한다.

6.5.3.5 거더의 구조세목

(1) 프리텐션보인 경우

상부플랜지 · 하부플랜지 저면은 모두 교면 횡단경사에 평행하게 하고, 복부는 상하플랜지에 직각

으로 한다.

(2) 포스트텐션보인 경우

(가) 거더의 상부플랜지는 교면횡단경사와 평행으로 하고, 하부플랜지 저면은 수평으로 한다.

(나) PS강선의 정착

PS강선의 정착위치는 보의 단부를 원칙으로 하지만 응력 상 여유가 있는 경우는 상부플랜지

에 정착시켜도 좋다. 이때 상부플랜지 상면에 정착시키는 PS강재 개수는 전체 PS강재의

1/3 이하로 한다.

(3) 거더는 가설시의 경사, 횡방향전도, 좌굴 등에 대해서 충분히 검토해야 한다.

(1) 복부는 원칙적으로 수직으로 해야 하지만 프리텐션인 경우에는 거푸집의 전용을 고려하여

본문과 같이 규정하였는데 교면의 횡단경사가 커지면 상부플랜지 단부에 큰 응력이 생기거

나 횡방향 좌굴, 가설시의 전도 등 위험이 생기므로 충분히 검토할 필요가 있다. 교면경사가

큰 경우(4% 정도 이상)에는 포스트텐션의 경우와 같이 복부는 수직으로 하는 것이 좋다.

(2) 거더의 단면도는 그림 6.41을 기준으로 한다.

(가)에 대하여 횡단경사가 변화하는 구간에서는 상부플랜지 경사는 교면에 근사한 단일평면

의 횡단경사로 하면 좋다.

제2권 교량

284

(3) 6.5.5 합성거더의 구조세목 (3)을 참조한다.

수평 수평

1%

1%

1%

90°

a) 포스트텐션 b) 프리텐션

<그림 6.40> 거더제작 상세

<그림 6.41> 표준단면

지간 t B 강선

20 m 미만 160 400 12 ø 7

20 m 이상 200 500 12ø7 또는 12ø12.4

바닥판의 지간 h

1,800 미만 200

1,800 이상 210

제8-2편 교량 상부 구조물

285

6.5.3.6 가로보의 구조세목

(1) 거더의 지점에는 반드시 가로보를 설치해야 한다.

특히 하나의 지간 당 한곳 이상 중간가로보를 설치하며, 그 간격은 15.0 m 이하로 한다.

(2) 가로보의 복부최소두께는 200 mm로 한다.

(3) 중간 가로보의 배치는 일반적으로 받침선과 평행하게 배치하여도 좋다.

(0.≤ θ ≤ 45.)

<그림 6.42> 중간가로보 배치

(4) 단부 가로보는 축방향 하중 및 지진 시 수평력에 대해서 안전해야 한다.

(1) 지간 중앙에 중간가로보가 놓이도록 배치하는 것이 바람직하다.

(2) 중간가로보를 받침선에 평행하게 배치할 것인가 거더에 직각으로 배치할 것인가를 일반적으

로 규정하는 것은 곤란하지만 사각 θ와 ℓ/B 과의 관계에 의하여 결정해야 할 것이다. 일반

적으로 가로보를 직각으로 배치하면 사교의 특징인 부반력이나 비틀림이 현저히 나타나므로,

45.까지는 평행하게 배치하는 것으로 한다. 단, 바닥판에 대해서는 경사바닥판이 되므로 이

영향을 고려한다. 사각이 θ ＞ 30.인 경우 거더 복부를 그림 6.43과 같은 형상으로 하여 가

로보를 직각으로 연결할 수 있도록 한다.

(3) 윤하중에 대해서는 단부 가로보를 받침으로 지지하는 단순 가로보로 설계하여도 좋다. 지진

시의 단부가로보 검토는 .6.4.6.3 지진 시 단부 가로보의 설계.에 준한다.

가로보 주형

<그림 6.43> 가로보 연결 상세

제2권 교량

286

6.5.4 박스거더교

6.5.4.1 단면력의 산정

거더 및 가로보의 단면력 계산은 다음에 따르는 것을 원칙으로 한다.

(1) 단일박스거더교의 경우 국부적 검토를 제외하고 보이론에 따라도 좋다.

(2) 다중박스거더교의 경우는 휨 비틀림이론 혹은 임의형 격자이론에 따른다.

(3) 다거더박스거더교의 경우 임의형 격자이론에 따른다.

(4) 사각 θ가 θ ＞ 30.인 경우 원칙적으로 사교로서 취급한다. 이때 단면력의 산정은 임의형 격자이

론에 따른다.

(5) 종방향 구조해석에 사용하는 바닥판 유효폭은 일반적인 바닥판 경간을 갖는 경우에는 바닥판 전폭

이 압축에 유효한 것으로 볼 수 있다. 그러나 일반적인 바닥판 경간 비율을 벗어나는 경우에는 전

단지연을 고려하여 바닥판 응력을 계산해야 한다.

박스거더교에는 그림 6.44와 같은 것이 있다.

단일박스거더교 다중박스거더교 다거더박스거더교

<그림 6.44> 박스거더의 종류

PSC 박스거더는 판구조 요소들의 복합체이므로 실제거동은 매우 복잡하고, 횡방향과 종방

향의 거동이 상호 연계되어 나타나지만 일반적으로는 종방향과 횡방향 거동을 분리시켜 구

조해석을 실시한다.

(1) 단일박스거더교는 비틀림강성이 크고 활하중에 대한 하중분배도 양호하므로 박스거더 전단

면을 하나의 거더로 보고 교축방향 단면력을 산출하며, 사각이 30. 이상인 경우는 단일박스

거더교에도 그림 6.45와 같이 격자구조이론을 이용하거나 판요소를 이용해서 단면력을 산출

하는 것이 좋다.

(2) 다중박스거더교는 교량의 전폭과 지간의 비(전폭/지간)가 0.5 이하의 경우 박스거더 전단면

을 하나의 보로 보고 교축방향 단면력을 산출할 수 있다. 그러나 0.5 이상의 비교적 폭이

큰 다중박스거더의 경우는 판요소를 사용하여 유한요소해석을 하든지 직교이방성 판이론 또

는 격자구조이론에 따라 단면력을 산출하는 것이 원칙이다.

제8-2편 교량 상부 구조물

287

(3) 다거더박스거더교는 판이론을 적용하지 않는다면 격자구조이론을 적용하여 주거더 단면력

을 산출하는 것이 원칙이다. 이 경우 각 박스거더를 하나의 거더로 하고 격벽이 각 박스거더

를 연결하는 격자 구조로 모델링하는 것이 일반적이다.

다주박스거더교의 경우 구조계산 후 필요 시 지간 내에 가로보를 설치해야 한다.

가로보가 없으면 주거더의 직각방향 강성이 작게 되어 하중분배가 나쁘고 주거더 상호의 처

짐차 및 비틀림에 의한 변형이 있을 수 있다.

단일박스거더교 및 다중박스거더교에서 사각이 30.보다 작으면 격자이론에 따르지 않고 보

이론에 따라 해석하는 것도 좋다.

임의형 격자이론으로 계산하는 경우 격자모델은 다음과 같이 한다.

(가) 단일박스거더교(θ ＞ 30.)

<그림 6.45> 단일박스거더의 격자모델

(나) 다중박스거더교(θ ＞ 30. or 전폭/경간 ＞ 0.5)

<그림 6.46> 다중 박스거더의 격자모델

제2권 교량

288

(다) 다거더박스거더교 (2거더의 경우)

<그림 6.47> 다거더박스거더의 격자모델

(4) 사교나 사다리꼴 모양의 교량인 경우에는 곡선 배치된 PS강재에 의한 프리스트레스의 영향

이 고정하중이나 활하중과는 역방향의 하중으로 작용하여 재분배되어 비교적 큰 2차응력을

일으키게 되므로 이에 대해서 충분히 고려해야 한다. 이 경우 프리스트레스의 영향은 프리스

트레스에 의한 모멘트에 가까운 모멘트를 일으키는 수직하중을 재하한 상태를 예상하여 이

때의 하중분배율을 이용한다. 일반적인 경우 이 분배율은 거더 자중의 분배율과 같다고 생각

하여도 좋다. 사다리꼴 모양의 교량은 그림 6.48에 보인 형상의 것을 말한다.

교 축 선

<그림 6.48> 사다리꼴 모양의 교량

6.5.4.2 횡방향 설계

(1) 횡방향설계는 바닥판을 포함하여 판이론에 근거한 정밀구조 해석을 하는 것이 좋다.

(2) 경사진 복부 및 보강리브가 있는 박스거더교의 하부플랜지 및 복부 단면력은 복부의 경사와 보강

리브의 영향을 고려하여 구하는 것을 원칙으로 한다.

(1) 횡방향 구조해석 시 온도하중과 교면 상에 방음벽 등 특수 가시설물이 영구적으로 설치되는

경우 이에 대한 하중을 고려하고 활하중은 일반적으로 특수한 경우를 제외하고는 표준트럭

하중에 대해서 검토한다. 정밀구조해석 시에는 .PSC 박스 거더교 설계 선진화를 통한 물량절

감, 품질향상 방안 수립 연구 보고서.에 따라 다음과 같이 하는 것이 좋다.

제8-2편 교량 상부 구조물

289

(가) 박스거더의 3차원 유한요소해석에서는 4절점의 쉘요소를 사용하고 그 요소망의 크기는

0.5 m 내외의 크기로 한다.

(나) 차륜하중은 차륜 접지폭은 물론, 바닥판 슬래브의 두께까지 고려하여 최대한 분포시킨다.

(다) 종방향으로는 차량1대를 모두 재하시킨다.

(라) 설계를 위한 모멘트 산정 시 받침에 가장 가까운 위치에서의 표준단면과 지간 중앙부에

서의 표준단면에 대하여 해석이 필요하다.

6.5.4.3 바닥판의 설계

(1) 특별히 요구되지 않는 한, 콘크리트 바닥판은 홈 또는 마모 방지 층의 두께를 뺀 판 최소 두께는

220 mm 보다 작아서는 안 된다. 프리스트레스트 콘크리트 바닥판의 최소두께는 200 mm 이상

이어야 한다.

(2) 바닥판의 휨모멘트는 KDS 24 14 21의 4.6.5에 따른다.

(3) PS강재를 바닥판 내에서 절곡하는 경우나 복부 측면에서 휘어 정착시키는 경우 이에 의하여 생기

는 프리스트레스의 분력을 가산하여서 응력을 검토해야 한다.

6.5.4.4 거더의 구조세목

(1) 상작박스형 거더의 단면치수는 KDS 24 14 21의 4.7.3.3 (10)에 따른다.

(2) 철근콘크리트 박스거더교의 주거더에 배치하는 주철근은 복부 및 헌치부 내에서 2단 이하로 배치

하는 것이 좋다. 부득이 플랜지 내에 배치할 경우에는 복부의 측면에서 주거더 경간의 1/10의 범

위 내에 배치하고, 철근중심간격의 최대값 250 mm로 하는 것이 좋다.

(3) 복부의 종방향 철근은 건조수축 및 온도철근(0.2%) 이상으로 전단면에 골고루 배치해야 한다.

(4) 바닥판의 횡방향 체결 PS강재는 캔틸레버시공, 이동지보공, 압출공법 등 그라우트가 늦어지는 경

우에는 강봉을 쓰는 것이 좋다.

(1) 플랜지 두께를 주거더 방향으로 변환시킬 경우에는 1/5보다 완만한 경사로 하는 것이 좋다.

부재의 두께 변화에서 1/5이상의 급한 경사로 설계하는 경우 1/5이하의 완만한 경사 내의

부분만 유효 단면적으로 고려한다.

6.5.4.5 캔틸레버공법의 기둥머리부 연결구조 검토

캔틸레버공법에서의 기둥머리부 강봉의 계산은 작업 차에 의

한 불균형모멘트에 대하여 허용응력 이내, 지진 시는 불균형

모멘트 및 그림 6.49에 나타낸 지진력에 대해서 파괴되지

않도록(... 이하) 설계해야 한다.

<그림 6.49> 기둥머리부 검토지진력

제2권 교량

290

6.5.5 합성거더교

6.5.5.1 합성거더교의 일반

이 규정은 프리스트레스트 콘크리트 거더와 현장타설 바닥판이 전단연결재에 의하여 결합되어 거더와

바닥판이 일체로 된 합성단면으로 하중에 저항하는 교량의 설계에 적용하며 KDS 24 14 21의 4.7.2

거더교량을 참고한다

여기서 말하는 합성거더교는 프리캐스트의 PSC거더와 현장타설 철근콘크리트 바닥판을 합

성한 형식의 것이다(그림 6.50). 따라서 통상의 채움 콘크리트도 관련 사항에 대해서는 여

기서 제시한 각 규정을 준용하여도 좋다. 바닥판을 현장타설 철근콘크리트 바닥판으로 한정

한 것은 바닥판의 캔틸레버길이를 변화시키는 것으로 평면선형상의 문제를 해소할 수 있고

또 바닥판의 헌치높이를 변화시킴으로써 횡단경사의 변화에 대처할 수 있기 때문에 복잡한

선형에 유연하게 적응할 수 있는 합성거더의 장점과 공사의 간소화 및 경제성 등을 고려한

것이다.

그러나 공사의 신속화나 간소화를 요하는 경우에는 바닥판을 프리캐스트로 하는 것도 생각

할 수 있지만 이로 인하여 생기는 문제점(바닥판의 이방성, 프리캐스트 부재의 접속방법 등)

에 대해서 검토한 후 실시할 필요가 있으므로 여기서는 취급하지 않기로 한다.

프리캐스트PSC보

프리캐스트PSC보

현장타설

콘크리트슬래브

현장타설

콘크리트슬래브

<그림 6.50> 합성거더교 단면

6.5.5.2 합성거더 단면의 구성

바닥판의 단면적( . )과 PSC거더의 단면적( . )의 비( . / . )는 0.6 ~ 1.2 정도의 범위가 되도록 하

는 것이 좋다.

제8-2편 교량 상부 구조물

291

PSC거더의 단면적에 비하여 바닥판의 단면적이 큰 경우에는 PSC거더와 바닥판의 콘크리

트 건조수축 차나 크리프 차에 의한 영향이 커지며, PSC거더에 대한 바닥판 자중의 영향이

커져 불리하게 된다. 이와는 반대로 PSC거더의 단면적에 비하여 바닥판의 단면적이 너무

작은 경우에는 합성거더로서의 유리한 점이 상실되는 것이다.

따라서 PSC거더는 바닥판과 적당히 균형된 단면을 유지하는 것이 바람직하다.

6.5.5.3 단면력 산정

(1) 거더 및 가로보의 단면력 산정은 이 설계요령 6.5.3.2 단면력의 계산에 따르기로 한다.

(2) 하중분배는 2차 고정하중과 활하중으로 하고, 2차고정하중은 바닥판 타설 후의 포장, 연석, 난간

및 첨가물로 한다.

(3) 합성거더교의 설계에서는 각 시공단계마다 응력을 산출하고 합성응력을 검토해야 한다.

합성응력을 검토하는 시공단계는 다음과 같다.

(가) 프리스트레스 도입 직후 : (합성 전 보단면에 대한 프리스트레스 + 보 자중)에 의한 응력

(나) 바닥판 합성 시 : (합성 전 보단면에 대한 프리스트레스 + 보, 바닥판 자중)에 의한 응력

(다) 합성 후 고정하중 작용 시 : (합성 후 보 및 플랜지 단면에 대한 프리스트레스 혹은 유효 프리

스트레스 + 보, 바닥판 자중 및 포장)에 의한 응력

(라) 활하중 작용 시 : [합성 후 보 및 플랜지 단면에 대한 상기의 응력 + 활하중(충격포함)]에 의한

응력

6.5.5.4 크리프 및 건조수축차에 의한 응력의 계산

KDS 24 14 21 3.1.2.3 크리프 및 3.1.2.4 건조수축에 따라 PSC거더와 바닥판의 크리프 및 건조

수축 차에 의한 영향을 고려해서 응력을 계산한다. 또 이들의 영향이 계산치의 70%인 상태로 한 경

우에 대해서도 응력을 검토해야 한다.

콘크리트의 온도는 평균기온과 같다고 생각하여 사용한다.

일반적으로 슬래브와 PSC거더와의 건조수축 차에 의한 영향은 PSC거더에 대하여 위험 측

으로 되지만 이 영향은 대단히 작은 것이다. 그러나 크리프에 의한 영향이 비교적 클 뿐만

아니라 PSC거더에 대하여 유리하게 작용하는 경우가 많으므로 콘크리트 합성거더의 특성

을 살리기 위해서도 이들의 내부응력을 고려하는 것을 원칙으로 했다. 표준공정에서는 프리

캐스트거더와 바닥판과의 재령 차는 90일, 바닥판 타설 후 30일로 전후 고정하중이 작용하

는 것으로 계산한다. 그러나 콘크리트의 크리프계수나 그 진행도는 콘크리트의 품질, 부재

제2권 교량

292

의 형상치수, 부재가 놓여져 있는 환경에 따라 크게 다르고 각 경우에 대해서 정확한 값을

추정하는 것은 곤란하다. 따라서 크리프, 건조수축의 변동이 ±30%인 상태에 대해서도 응

력을 검토하기로 한 것이다.

또한 재령 차에 의한 내부응력의 영향이 작다고 생각되는 경우에는 이 규정을 적용하지 않

아도 좋다. 연속합성거더교에 대해서는 내부응력에 의하여 재차 2차응력이 생기므로 고려

해야 한다.

6.5.5.5 PSC거더의 구조세목

(1) PSC거더의 구성요소의 두께는 KDS 24 14 21의 4.7.2.2를 따른다.

(2) PSC거더의 상하플랜지는 횡단경사에 관계없이 수평으로 한다.

(3) PSC거더의 상부플랜지에 가설시의 횡하중에 대한 가외철근을 각각의 우각부에 배치해야 한다.

또 거더에 대해서는 횡좌굴에 대한 검토, 가설시의 경사, 풍하중에 대한 안전성 및 수송 중의 충

격에 대해서도 충분히 검토해야 한다.

(4) PSC거더의 복부는 바닥판에서 분배되는 모멘트에 대하여 안전해야 한다.

(5) 설계 하중 시 인장철근 산정에는 온도차에 의한 응력은 무시한다.

(1) 보의 상부 플랜지의 일부를 바닥판에 매립하는 경우에는 바닥판의 최소두께는 150 mm로

한다.

(2) 횡단경사의 변화에 대해서는 현장타설 콘크리트 바닥판의 헌치 높이로 조정하기로 하고, PC

거더에 대해서는 제작상의 번잡함을 피하기 위해서 상 · 하연을 수평으로 하고 거더 중심축

에 대하여 대칭으로 하는 것이 좋다. 단, PSC거더 상단의 최소바닥판 두께는 바닥판 두께에

서 30 mm 뺀 값 이상으로 한다.

<그림 6.51> 횡경사에 따른 바닥판 두께

제8-2편 교량 상부 구조물

293

(3) PSC거더를 Ⅰ형단면으로 한 경우 가설 시 횡하중에 의하여 플랜지 단

부에 균열이 발생할 위험이 있으므로 횡하중에 대해서 그림 6.52와 같

은 가외철근을 배근하여 보강할 필요가 있다. 또 계산에 따라 가외철근

을 구하는 경우에는 가설 시 거더가 3.기우는 것으로 계산하지만 계산

에서 정하여진 보강철근 이상으로 여유를 두어 철근을 배치하는 것이

바람직하다. 또, 거더의 상부플랜지 폭이 지간에 비하여 적고, 복부가

얇으며 거더높이가 높은 경우에는 가설 시 횡방향좌굴에 대해서도 검

토해야 한다. 횡방향 좌굴의 검토에는 다음 2가지 방법이 제안되고

있다.

(가) 일반적으로 횡방향좌굴을 일으키는 한계등분포하중 wcr은 아래 식에 따라 구할 수

있다.

Wcr = 

 

mB × C

또, 안전율은 다음과 같이 구할 수 있다.

F = .

...

구한 안전율은 3단계로 나누어 판정한다.

F ≥ 4 횡방향좌굴에 대하여 안전하다.

4 ＞ F ≥ 2.5 가설작업시의 문제에 대해서 상세한 검토를 한다(시공오차, 경사각, 횡방향

휨모멘트, 휨응력).

2.5 ＞ F 이대로 가설해서는 안 되며, 거더 단면형상 · 가설방식을 변경한다.

여기서, m : 거더 단부의 받침조건에 따라 결정하는 정수로 거더 단부를 단순지지하고,

단부가 거더의 전도에 대해서 안전하게 지지되고 있는 경우에 m = 28.3으

로 한다. 매달아 올릴 때의 m 값은 그림 6.53에 따라 구한다.

B : 횡방향 휨강성 = EIy (Pa)

C : 비틀림강성 = GJ(Pa)

ℓ : 지간(m)

E : 콘크리트 탄성계수(Pa)

<그림 6.52>

가외철근배치

제2권 교량

294

매달음

장치핀

보의 도심

<그림 6.53> 매달아 올리는 경우 m값의 산정

제8-2편 교량 상부 구조물

295

Iy : Y축에 관한 단면 2차 모멘트(m )

G : 전단탄성계수 0.43E(Pa)

J : 비틀림 강도계수(m )

W : 거더의 단위길이 중량 (N/m)

RX : 스프링 정수 = Pdo × ℓ× e/2

e : 거더의 도심에서 매담장치의 핀까지의 거리(m)

(나) .P.C.I Journal (May-June. 1971).에 의한 방법

F = △.

.. ≥ 2

여기서, .. : 도심지에서 상연까지의 거리

△y :  E Iy

w 

(4) 일반적으로 거더가 병렬인 경우 구조에 따라 바닥판 하중이 거더로 분배된다. 거더 복부두께

는 통상 200 mm정도이고, 바닥판의 캔틸레버량 및 거더 중심간격도 일반 단순 T형거더 병

렬교에 비하여 크므로 거더 내의 스터럽이 바닥판에서 분배되는 하중에 대하여 충분한 지를

검토할 필요가 있다(그림 6.54).

검토는 다음 요령에 따른다.

(가) 지점위에는 강한 가로보가 있으므로 충분히 안전하다.

(나) 가로보에 의한 구속이 없다고 하면 개단면이 되어 거더에 대한 분배는 거의 무시할 수

있다. 따라서 다음과 같은 가정 하에 검토하면 충분하다. 검토하는 위치는 교축방향 지

간중앙 부근 및 지점부근 가로보부 2곳에 대해서 실시한다.

(다) 하중의 재하상태는 그림 6.55와 같은 2종류를 고려해서 큰 쪽의 휨모멘트를 설계휨모멘

트로 한다.

PSC거더에 분배되는 모멘트는 활하중에 의한 최대모멘트(바닥판 설계에 이용하는 모멘

트)에 난간, 연석의 하중 및 추력에 의한 모멘트를 가산한다. 또 이 하중을 검토하는 경

우는 바닥판, 포장의 하중은 고려하지 않아도 좋다.

제2권 교량

296

모멘트

설계단면

정착길이

<그림 6.54> 바닥판 하중의 전달 검토

활하중에 의한 최대

모멘트

활하중에 의한 최대 모멘트

난간 추력

난간 연석

<그림 6.55> 하중재하에 따른 설계상태

(5) 설계 하중 시 인장철근산정에는 온도차에 의한 응력은 안전 측이므로 무시하기로 한다.

6.5.5.6 가로보의 설계

(1) 가로보 설계에 사용하는 활하중은 KL-510으로 하고 충격계수는 주거더에 사용한 값으로 한다.

(2) 가로보의 간격, 두께, 배치에 대해서는 이 요령 .6.5.3.6 가로보의 구조세목.에 따르기로 한다.

(1) 하중분배는 활하중과 난간하중으로 하고 활하중은 가로보의 영향선에 대해서 휨모멘트 및

전단력이 최대가 되도록 재하한다.

제8-2편 교량 상부 구조물

297

6.5.5.7 보와 바닥판의 접합

보와 바닥판 접합면의 콘크리트 전단응력검토 및 전단연결재의 철근설계에 대해서는 KDS 24 14 21

의 4.1.2.5에 따른다.

6.5.5.8 바닥판의 설계

바닥판의 설계 및 구조세목은 KDS 24 14 21의 4.6.5에 따른다.

6.5.6 연속합성거더교

6.5.6.1 연속합성거더교 일반

연속합성거더교는 프리캐스트의 PSC단순보를 교각상의 가설받침위에 가설하고 가로보를 시공한 후

중간지점 상에서 단순보를 연결하여 연속거더로 변환한 후 바닥판을 시공해서 합성거더로 하는 것을

말한다.

연속합성거더의 일반적인 시공순서를 그림 6.56에 나타낸다.

① 프리캐스트 PSC단순보 가설받침 위 가설 ② 가로보의 시공

③ 1차 바닥판의 시공 ④ 2차 바닥판의 시공

바닥판 케이블의 긴장

<그림 6.56> 연속합성거더의 시공순서

6.5.6.2 거더 연결부의 구조

중간지점 상에서의 거더 연결방법은 프리캐스트 PSC거더 상부플랜지 또는 상부 플랜지 상의 바닥판

내에 배치된 PS강재에 의한 프리스트레스 및 프리캐스트 PSC거더의 철근에 의하는 것을 원칙으로

한다.

이 방법에 따른 경우 지점부 하연에 인장응력이 생기는 경우도 있으므로 이때는 철근에 의

제2권 교량

298

하여 충분히 보강한다. 또 연결부의 PSC거더 단부에 1/40 정도의 테이퍼를 붙임과 동시에

거더와 연결부의 타설이음에 대하여 전단을 충분히 보강해야 한다.

철근 PS강재

<그림 6.57> 거더연결부 보강

6.5.6.3 바닥판의 설계

연속합성거더교에 1차바닥판과 2차바닥판의 이음은 계산상 필요한 교축방향 철근량의 2배를 배치

한다.

타설이음의 균열에 대비하여 가외철근으로 삽입하는 것이며, 정착길이는 타설이음 보다 적

어도 1/2 이상 길게 하는 것이 좋다.

6.5.6.4 응력 검토

응력의 검토는 시공순서에 따른 하중상태, 구조형식에 의하여 단면의 각부에 대해서 검토해야 하고,

PSC거더와 바닥판의 건조수축 차, 크리프 계수 차, 온도 차 및 이들에 의한 2차응력에 대해서도 충

분히 검토해야 한다.

연속합성거더교에 있어서 구조계는 단순거더에서 연속거더로, 단면형상은 프리캐스트거더

에서 바닥판 합성단면으로 각각 이행한다. 따라서 응력의 검토도 각 시공단계에 맞는 상태

에서 실시해야 한다.

표 6.12에 일반적 시공순서와 그 시점의 경우 작용하중, 저항단면 등에 대해서 나타냈다.

제8-2편 교량 상부 구조물

299

시공순서 작용응력 하중의 취급 저항단면

응 력 상 태

④⑮ ⑩

1

프리캐스트보 콘크

리트 타설

2 거더 PS강재 긴장 .프리스트레스에 의한 응력 .프리캐스트보 자중

단순보로 한다. 순단면

3

·

4

프리캐스트보 가설

가로보와 거더 연결

콘크리트의 타설

횡조임 케이블 긴장

.가로보 자중 단순보로 한다. 환산단면

5

1차슬래브 콘크리트

(지점상)의 타설 .1차슬래브 자중

부재, 단부, 확폭

을 고려한 변단면

의 연속보로 한다.

④⑮ 환 산

⑩총 단 면

6

슬래브 케이블의

긴장

.프리스트레스에 의한 응력 .프리스트레스에 의한 2차

응력

"

④⑮ 환 산

⑩순 단 면

슬래브환산

7

2차슬래브 콘크리트

타설 .2차슬래브 자중

1차슬래브를 포함

한 변단면의 연속

보로 한다.

④⑮ 환 산

⑩환산단면

8

연석, 난간, 포장의

시공 .연석, 난간, 포장, 하중

1차, 2차슬래브가

합성된 연속보로

한다.

④⑮슬래브환산

⑩환 산 단 면

9

.활하중(크리프, 건조수축,

온도차) .내부 응력

④⑮슬래브환산

⑩환 산 단 면

<표 6.12> PSC 연속합성거더의 시공순서에 따른 작용하중과 발생응력

④, ⑮는 span 중심으로 1차슬래브를 치지 않는 부분

⑩은 지점 상에서 1차슬래브를 치는 부분

연속합성거더에 있어서는 PSC거더와 바닥판의 건조수축 차 · 크리프계수 차 · 온도 차에 의

한 영향을 검토함과 동시에, 프리캐스트거더 · 1차바닥판 · 2차바닥판의 시공 등 점차로 구

제2권 교량

300

조계가 변화하므로 건조수축 · 크리프 · 온도 차에 의한 2차응력에 대해서도 검토해야 한다.

또 PSC거더와 바닥판의 온도차는 5℃로 한다.

바닥판에 배치하는 케이블은 바닥판에 프리스트레스가 일정하게 분포하도록 배치하는 것이

좋다.

(1) 슬래브의 PS강재 긴장 시, 저항단면 중 슬래브 환산으로 프리캐스트보의 PS강재환산단면에

현장타설 슬래브 콘크리트 단면을 탄성계수 비에 따라 환산한 단면. 단, 슬래브 PS강재 덕트

는 뺀다.

(2) 2차슬래브 콘크리트 타설 시의 환산단면에는 슬래브 PS강재로 환산한다.

정착부도 가능한 한 분산시켜서 응력집중과 급변을 피하도록 배치하며 특히 1차바닥판의 단

부에 집중시켜 정착하는 것을 피하고 1차바닥판 내에 분산하여 정착해야 한다.

6.5.7 연결거더교

6.5.7.1 연결거더교 일반

PSC 연결거더교란 프리캐스트 PSC 단순보를 가설 후 교각위의 보 접합 구간을 현장타설 콘크리트로

연결하는 구조를 말한다.

PSC 연결거더교는 연결부를 2개의 받침으로 지지하는 형식으로 하며 다음 조건을 만족하

는 것을 원칙으로 한다. 또 고무받침 사용 시에는 고무 물성에 의한 오차, 다층고무의 피로

특성의 문제를 검토해야 한다.

(1) 지간분할은 동경간으로 간주될 정도의 것일 것

(2) 직교로 간주되는 직선교일 것(사각 0 ~ 10.정도까지)

그림 6.58은 PSC 연결거더교의 일반적인 시공순서를 나타낸 것이다.

연결부에서 2점 받침형식을 원칙으로 한 것은 각 보를 양단 2개의 받침으로 지지하는 것이

안전한 구조가 되기 때문이다. 과거 피로시험결과에 의하면 강도가 현저히 다른 거더와 연결

가로보의 접합점에 초기균열이 발생하지만 이 균열폭은 그다지 크지 않고 연결부 중앙 부근

에 발생하는 균열이 점차 지배적으로 되어 거더의 연속성이 없어진다.

제8-2편 교량 상부 구조물

301

연결부가 기능을 상실하는 경우 낙교방지 또는 보수공사를 용이하게 하기 위해서도 2점받침

형식이 바람직하다.

위와 같은 적용조건을 정한 것은 이 구조계를 선정하기 위해서는 어떤 일정한 스프링정수의

받침이 필요하며, 거더의 휨모멘트와 전단력에는 받침의 스프링계수의 대소가 그다지 영향이

없지만 받침반력에는 상당히 민감한 영향이 있으므로 받침설계가 곤란하게 되는 경우가 있기

때문이다.

① 프리캐스트 PSC 단순보를 받침 위에 가설

② 중간가로보의 시공 ③ 중간가로보 및 보간의 시공

④ 중간바닥판의 시공

⑤ 연결부(바닥판, 가로보)의 시공

<그림 6.58> 시공순서

받침

연결부 인장철근(정)

연결부 인장철근(부)

<그림 6.59> 연결구조

제2권 교량

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6.5.7.2 설계단면의 단면력

(1) 연결부 설계단면에 작용하는 단면력은 거더 연결 후에 작용하는 하중에 의한 단면력을 사용하기로

한다. 단 고정하중 작용 시 원칙적으로 정의 휨모멘트가 작용하지 않는 상태로 하는 것이 바람직

하다.

(2) 거더단면은 거더 연결 전에는 단순보로서, 연결 후에는 탄성받침을 갖는 연속보로서 구한 단면력

을 사용하여 산정한다.

(3) 콘크리트 크리프 및 건조수축에 의하여 거더 연결 후에 생기는 2차응력은 단면에 불리하게 작용

하는 경우에 대해서만 고려한다.

(4) 거더와 지점상의 가로보의 접합면은 어긋나는 일이 없도록 검토할 필요가 있다.

(1), (2)에 대하여

거더 연결 후에 작용하는 하중은 교면고정하중, 활하중 및 콘크리트의 크리프, 건조수축에

의하여 생기는 2차응력이다. 연결부 단면에서 교면고정하중과 2차응력이 작용했을 때 정의

휨모멘트가 생기면 프리캐스트거더 단부 사이의 줄눈에 휨인장응력이 작용하여 바람직하지

않으므로 본문과 같이 규정하였다.

거더 연결 전에 작용하는 하중은 프리캐스트거더의 자중, 가로보, 바닥판 및 프리스트레싱력이

며, 이들은 모두 단순보로서 작용한다. 거더 연결 후에 작용하는 하중은 연속보로 받게 된다.

거더 연결 후의 단면력 산정은 그림 6.60과 같이 탄성받침을 갖는 연속보로서 구하는 것을

원칙으로 한다. 이상과 같은 하중조건 외에 온도변화, 받침조건 등에 따라 단면력이 생기지만

필요에 따라 고려하기로 한다.

<그림 6.60> 거더 연결후 단면력 산정을 위한 지점조건

(3) 2차단면력은 콘크리트 크리프, 건조수축의 크기 및 시공시기에 따라 실제 수치는 변동하리라

생각되므로 안전을 위해 본문과 같이 규정했다.

(4) 거더와 가로보의 결합은 주로 횡방향 체결에 의하여 이루어지므로 지진에 의한 수평력을 받

을 경우 접합면이 어긋나지 않도록 검토한다.

제8-2편 교량 상부 구조물

303

6.5.7.3 연결부의 단면산정상의 가정

(1) 연결부에 작용하는 부의 휨모멘트에 대한 설계단면은 그림 6.61과 같이 연결부 단면 A-A로 하고

단면형상은 그림 6.62와 같이 한다.

단면 A-A는 철근콘크리트 단면으로 계산한다.

PSC보

(중간지점)

연결부 인장철근

주행연속철근

연결부 인장철근

유효폭 B

현장타설

슬래브

A-A단면

PSC보의 폭

<그림 6.61> 설계단면 <그림 6.62> 단면형상

(2) 연결부에 작용하는 정의 휨모멘트에 대한 설계단면은 부의 경우와 같게 하고 프리스트레스, 가로

보의 영향을 무시하고 철근콘크리트 단면으로 계산한다.

(1) 가로보 연결부 단면에 생기는 철근 및 콘크리트의 응력을 정확하게 구하는 것은 구조상 곤란

하다. 본문의 (1), (2)에 기술한 것처럼 가정하여 간단히 구하는 것으로 충분히 안전한 것으로

판단했다.

연결부 인장철근은 바닥판의 유효폭 내에 균등하게 배치하는 것으로 하지만 바닥판과 보의

접합면 부근에는 약간 넉넉하게 배치하는 것이 좋다. 유효폭 외의 바닥판에도 같은 양의 철

근을 배치한다. 바닥판 단면에는 연결부 인장주철근 외 바닥판의 배력철근 및 가로보 위에

배치하는 가외철근을 같은 방향으로 배치해야만 하므로 주의가 필요하다.

6.5.7.4 연결철근의 겹이음길이 및 매입철근의 부착길이

(1) 연결부 주철근의 겹이음길이는 철근직경의 25배 이상으로 한다.

(2) T형보인 경우 매입철근은 압축부에 정착해야 한다.

(1) 연결부에 주철근의 겹이음을 하는 경우 작용응력이 거의 활하중에 의한 것이고 작용응력의

진폭이 클 뿐만 아니라 이음장소가 동일단면에 위치하게 되는 등의 이유로 안전을 위해 본문

과 같이 규정하였다.

제2권 교량

304

6.5.7.5 받침

(1) 연결거더교에 사용하는 받침은 통상의 받침기능 외에 소정의 압축스프링정수를 만족하는 받침(고

무받침)을 사용하는 것으로 한다.

(2) 설계에 이용하는 반력은 연결 전 하중에 대해서는 단순보로서 산출한 반력으로 하고, 연결 후 하

중에 대해서는 탄성받침을 갖는 연속보로서 산출한 반력을 가산하여 구하는 것으로 한다.

(3) 받침의 스프링정수는 계산으로 구하거나 실험에 의한 수치를 사용해야 한다.

(1) 고무받침의 경우는 아래의 식으로 스프링정수를 산정하여 이 값이 반력을 구하기 위해 가정

하여 사용한 스프링정수 이하로 되어야 한다.

스프링정수의 계산식

b/a ≤ 2일 때 K = Σte

   S  Go A

단, S =  a  b te

A

≥ 3.0

b/a ＞ 2일 때 K = Σte

   S  Go A

단, S =  ..

.

≥ 3.0

여기서, a : 받침의 폭(mm) b : 받침의 길이(mm)

K : 스프링 정수(kN/mm) A : 받침의 지압면적(a × b mm )

S : 형상계수 Go : 전단탄성계수(kN/mm )

te : 고무 한 층의 두께(mm)

가정한 탄성받침의 목표치는 지간의 대소에 따라 다르지만 통상 1,200 kN/mm 이하로 하는

것이 좋다.

(2) 연속거더(2점받침)의 경우 압축스프링정수의 대소는 보의 단면력에 대하여 그다지 큰 영향은

없지만 연결부 받침반력에는 상당히 현저한 영향을 주므로 격자구조이론에 의한 탄성받침을

갖는 5경간 연속보로서의 반력과 가설 시 단순보의 반력을 조합시켜 받침설계에 사용하는

반력으로 이용하기로 한다. 또 시공상 동일 교량에서는 동종동형의 받침을 사용하는 것이 바

람직하다. 이를 위해서는 고무받침의 경우 최대반력과 최소반력의 비를 허용압축응력 비

50/15 이하로 할 필요가 있다. 지간 30 m인 경우 이를 만족하는 압축스프링정수는 1,200

kN/mm 이하로 된다.

(3) 받침의 스프링정수 산정식은 위에 나타나 있지만 과거의 실측 예(그림 6.63)에서는 계산치와

실측치가 상당히 차이가 있다. 따라서 설계 시에 가정한 정수를 시공 시에 실측하여 확인해

야 한다.

제8-2편 교량 상부 구조물

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(FKK part)

. : K2/K0

● : K1/K0

(DSF part)

△ : K2/K0

▲ : K1/K0

하중

kN

하중

kN

δ0

압축변형량

δ2-δ1

압축변형량

mm

mm

50

50

20

형상계수

5

<그림 6.63> 실측 스프링정수와 계산 스프링정수의 비교

6.5.7.6 구조

(1) 연결부의 구조

(가) 연결부 거더 단부 간격은 인장철근(정)을 겹이음할 수 있는 정도의 폭으로 한다.

(나) 가로보의 폭은 그림 6.64를 표준으로 한다.

(다) 연결부 바닥판 콘크리트는 가로보 부분과 동시에 타설하지만 그 시공이음은 가능한 한 바닥판

두께가 두꺼운 부분에 설치하는 것으로 하며 시공이음이 약점으로 되지 않도록 주의해야 한다.

(라) T형보의 주거더 연결 홈 길이는 철근 이음길이를 고려하여 최소 500 mm로 한다.

연결 홈두께는 125 mm 이상으로 하고 모서리에 30×30 mm 정도의 헌치를 만드는 것

으로 한다.

<그림 6.64> 연결부

제2권 교량

306

(가) 거더단부의 간격은 콘크리트 타설, 체결, 기타 조건으로 정해지나 하측 철근의 겹이음

길이로 간격을 정할 필요가 있다.

(나) 과거 실적과 실험거더의 형상비율에 맞추었다. T형보의 가로보 폭은 바닥판 연결 홈을

포함하는 정도의 크기로 하고 그 양단은 50 mm 이상으로 한다.

(다) 바닥판의 연결 홈 길이는 주철근의 겹이음 길이로 하고 연결홈 두께는 상하의 철근 덮

개로부터 정하는 것이다.

(2) 연결부 철근

(가) 바닥판 철근

(a) 연결부 철근은 덮개가 30 mm되게 배치해야 한다. 철근간격은 100 mm 정도 확보해야 한다.

(b) 연결부 인장철근은 전체를 휨모멘트의 반곡점 부근까지 연장하여 배치해야 한다.

철근량은 휨모멘트에 따라 줄여도 좋다.

(c) T형보 절단부의 어긋남 방지 철근은 D13로 하고 간격은 150 mm 이하로 한다.

(d) 합성거더, 연결거더의 어긋남 방지 철근은 단순합성거더로서 어긋남 방지 철근을 그대로 방

치하여도 좋다.

(나) 가로보

(a) 교축방향에는 거더의 정모멘트에 대한 주철근으로서 하측에 D16, 간격 200 mm의 철근량

이상을 배치해야 한다.

(가) T형보 연결거더의 매입철근은 거더 플랜지 내에 배치되어 있으므로 그 연장은 횡방향

체결용 덕트에 닿지 않게 배치해야 한다. 또한 매입철근과 연결철근을 수평으로 늘어놓

을 경우에는 최소 철근간격을 확보함과 동시에 시공 시 철근 하측에 콘크리트가 충전되

도록 충분히 주의해야 한다. 연결부 인장철근 간격은 바닥판의 배근상태에 맞추면 된

다. 또, 연결부 인장철근의 직경은 D19 이하로 정하는 것이 바람직하나 부득이한 경우

D25까지로 한정하는 것이 좋다.

(나) 가로보에 주철근을 D16 이상으로 하고 200 mm 간격 이내로 한 것은 거더의 정모멘트

에 대하여 계산상 가로보에 들어가는 철근이 적으면 하부공의 부등침하에 의하여 일어

나는 과대한 정모멘트에 대하여 저항할 수 없기 때문이다. 또 보와 보 사이는 축방향

배력철근을 길게 늘여 연결하는 것으로 한다.

제8-2편 교량 상부 구조물

307

(a) 바닥판 절단부 측면도

(b) 바닥판 단면도

<그림 6.65> T형 연결부의 바닥판 철근 배치 예

제2권 교량

308

D16 이상 ctc200 이하

ctc300

이하

(a) 측면도

D16 이상 ctc200 이하

주형연결철근

전단철근

PC강재

(b) 단면도 A-A

<그림 6.66> 가로보 배치 예

제8-2편 교량 상부 구조물

309

6.5.8 더블-T 빔

6.5.8.1 개요

더블-T 빔 교량은 이동식비계(MSS : Movable Scaffoiding System)를 이용하여 시공 시 외부거

푸집과 내부거푸집 동시 이동 및 거푸집 조립 · 해체를 자동화하여 공사기간 단축으로 시공성과 경제

성을 향상시킨 공법이다.

6.5.8.2 형상

700

2,575 1,100 1,400 1,000 6,075

12,150

2

、

800

(H × B = 2.8 × 0.7 m)

<그림 6.67> 더블-T 빔 형상

이 설계 공법은 기존 공법이 빔두께가 과다(H × B = 2 × 1.2 m)하여 수화열 발생이 크고

강관동바리를 적용함으로써 안정성 저하 · 공사비 증가 등의 문제 발생과 일시에 많은 콘크

리트 타설로 인한 cold jont가 발생하는 문제점이 있다. 따라서 그림 6.67의 예와 같이 단

면축소(H × B = 2.8 × 0.7 m) 시공 시에는 수화열감소와 기존 MSS 거푸집 개선을 통해 시

공성을 개선할 수 있으며, 그 외에도 철근 배근의 단순함 · 콘크리트 타설의 용이 · 평면계획

(분기, 확폭)이 용이한 장점이 있다.

제2권 교량

310

6.5.8.3 개선 거푸집 및 설계 적용

<그림 6.68> 더블-T 빔 용 거푸집

. Full staging 공법을 MSS 공법으로 변경 개선

. 철근을 사전 조립하여 거치

. 거푸집 설치 · 해체 자동화로 공기 단축 · 상부 슬래브 Hole 발생 억제로 내구성 증대

. 교량 형식 선정 시 하부조건 제약해소

. PSC 적용하여 하천통과 장대교량(경간장 50 m)에 적용 가능