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

327

8.1 적용

이 장은 강구조와 콘크리트구조의 복합구조에 관한 일반적 기본사항을 나타낸 것이다. 다만, 강구조와

콘크리트구조의 특성을 적절히 평가하여 기술적으로 확인되지 않은 사항에 대해서는 필요에 따라 해

석 및 실험을 통하여 검증하는 것으로 한다.

복합구조는 두 가지 이상의 재료를 혼합하여 적용함으로써 단일재료가 갖는 단점을 보완하고

장점이 최대로 발휘될 수 있도록 유도한 구조를 말한다. 가장 일반적인 복합구조는 강재와 콘크리

트를 조합한 단면으로 설계하거나 강 부재, 콘크리트 부재, 혹은 프리스트레스 콘크리트 부재

를 접합하여 하나의 구조부재로 설계 및 시공하고자 하는 시도이며 최근에는 특수한 신소재

를 이용한 복합구조까지 등장하고 있다. 이와 같이 강재와 콘크리트를 적절하게 배치함으로 경

제성과 안전성은 물론 시공성과 미관, 유지관리 측면에서 극대화한 구조라 할 수 있다.

따라서 이 장에서는 설계상 기본적인 표준을 기술한 것으로 구체적인 설계는 각종 관련된

시방서를 따른다.

8.2 일반사항

8.2.1 일반

(1) 복합구조는 힘의 전달이 확실히 행하여지는 접합부의 강도, 강성, 연성 및 내구성에 관하여 필요

한 성능을 갖는 것이어야 한다.

(2) 설계 시 시공방법 및 유지관리 방법을 검토해야 한다.

(1) 복합구조물의 설계에 있어서 그 사용 재료는 구조물의 각 부재 또는 각 부분별로 가장 적합

한 것을 선택 및 조합하여 이용하도록 한다. 또 구조물의 각종 성능이 요구되기 때문에 구조

물을 구성하는 각 부재나 그것들의 접합부는 필요한 모든 성능(강도, 강성, 연성, 내구성 등)

8. 복합구조

제2권 교량

328

을 갖는 것 이여야 한다.

(2) 지금까지 교량형식의 가설방법에 대하여는 많은 검토가 이루어져 있으나 강과 콘크리트 각

각의 분야로 독자적으로 검토되어 복합구조교량의 경제성이 발휘되지 못하는 시공방법의 경

우가 생길 수 있으므로 설계 시 고려할 필요가 있다. 또한 복합구조 교량에 의한 새로운 구조

형식에는 지금까지 공용되고 있는 교량에서 축적된 강재 방식방법, 강결부 처리방법 등 중점

점검방법 및 손상이 생기는 경우의 대처법 등 유지관리에 대하여 검토 하지 않으면 안 된다.

8.2.2 종류

복합구조는 단면구성에서 다른 종류의 재료가 조합된 합성구조와 부재구성에서 다른 종류의 재료가

조합된 혼합구조로 구분한다.

복합구조는 크게 합성구조와 혼합구조로 구별되며 합성구조는 단면 구성에서 다른 종류의

재료가 조합된 것을, 혼합구조는 부재 구성에서 다른 종류의 재료가 조합된 것을 말하고,

이것들의 총칭으로 복합구조라 하고 있다. 이러한 복합구조 교량은 강구조와 콘크리트 구조라

고 하는 단일재료로는 얻을 수 없는 경제적, 합리적 구조를 자유로이 조합함에 따라 구축되는

것이다. 복합구조 교량의 종류는 아래와 같이 구분한다.

① 상부구조의 복합단면 구조

종래 강형 또는 콘크리트 형으로서 단면구성 되어있는 것을 강-콘크리트를 조합하여 합성

구조로 한 것. 가장 일반적인 합성형 거더교에서부터 국내에서도 많이 적용된 프리플렉스

빔교는 물론 합성 라멘교 등 많은 형태의 교량들로 발전하고 있다 이와 함께 PSC 박스거

더의 복부인 콘크리트 부재를 강 부재로 사용한 파형구조 및 복합 트러스 구조가 이 그룹

에 해당한다. 종래 PC교의 30% 정도를 점유하는 복부를 경량의 파형강판 및 트러스 구조

로 한 것으로 자중의 경감을 도모하고 경간장의 장대화와 시공의 성력화, 경제성을 증진시

킨 혼합거더교가 발전하고 있다.

② 상부구조의 혼합구조

중앙경간에 강재를 쓰고 측경간에 콘크리트부재를 사용하는 등, 교량 종단방향에 다른 종

류의 부재를 접합한 합성구조로 한 것, 연속화하는 것으로 주행성이 개선되었을 뿐 아니라

부등경간을 갖는 교량에 대하여 경제성이 기대된다. 근래 사장교 등 특수교량을 중심으로

제8-2편 교량 상부 구조물

329

활발하게 논의되어 오고 있다.

③ 상ㆍ하부 구조의 강결구조

강 상부구조와 RC 하부구조를 접합하여 라멘구조에 의하여 상하부 일체의 합성구조로 하

는 것으로 받침이 필요 없게 되어 유지관리의 경감이 되는 동시에 내진성이 우수한 구조

가 된다.

이러한 복합구조는 설계에 대하여는 아래에 기록한 항목에 대하여 고려할 필요가 있다.

(a) 다습기후이고 강재에 대하여 혹독한 부식환경인 점

(b) 대형차량의 점유율이 높고, 큰 반복 하중을 받는 점

(c) 지진발생빈도가 많으며 내진설계가 필요한 점

특히 강과 콘크리트의 강결부에 대하여 확실히 힘을 전달하는 구조로 하지 않으면 안

되지만, 강성이 다른 부재를 접합하는 부분으로 국부적인 응력이 발생하고, 피로에 의

하여 손상 등의 염려가 있다. 그렇기 때문에 복합구조의 교량을 설계하는 경우에서는

이러한 불명확한 점이 있는 것에 대하여 충분한 해석 및 실험을 하고, 검증함과 동시

에 강결부에 물의 침입대책 등 장기적인 내구성의 확보가 필요하다.

<표 8.1> 토목분야에 있어서의 복합구조의 정의 및 분류 사례

분류 내용

1. 합성구조

Composite Structure

부재단면이 서로 다른 재료와 조합에 의하여 구성되어, 일체로 거

동하는 구조

1) 합성거더

Composite Beam and Girder

강거더와 철근 콘크리트 바닥판을 전단연결재로 결합한 구조

2) H강 매립거더 또는 SRC거더

Concrete encased steel beam

H형강, 또는 용접I단면 강거더 등을 철근 콘크리트 보 속에 매립

하여 일체로서 작용시킨 거더

3) 합성기둥 및 SRC기둥

Concrete encased steel column

철골을 철근 콘크리트 속에 매립하여, 일체로서 작용시킨 기둥

4) 강관 콘크리트 기둥

Concrete-filled tubular steel column

강관이나 장방형 단면의 강 기둥 속에 콘크리트를 충전한 것

5) 합성벽

Composite Wall

흙막이나 기초 등을 위해 연속한 강기둥 열을 콘크리트로 피복한

벽체구조

6) 합성상판

Composite Slab

강재 상판구조를 콘크리트에 매립한 상판, 강판과 콘크리트를 합성

한 상판, 박스단면의 강바닥판에 콘크리트를 충전한 상판 등

7) 합성 쉘

Composite Shall

곡면 강판과 콘크리트를 복층으로 연결한 구조

2. 혼합구조

Mixed Structure System

서로 다른 재료로 구성되는 부재를 조합한 구조시스템으로 연결거

더, 라멘교, 사장교 등의 다양한 구조형식에 적용