제 5 편 구 조 물 공

 

 

제 1 장 총 칙

제 2 장 교량계획

제 3 장 설계일반사항

제 4 장 구조해석

제 5 장 강 교

제 6 장 프리스트레스트 콘크리트교

제 7 장 철근콘크리트교

제 8 장 바닥판과 바닥틀

제 9 장 교량 부대시설

제10장 하부구조 및 기초

제11장 내진설계

제12장 가설구조물

제13장 옹 벽

제14장 암 거

 

 

 

제 1 장 총 칙

 

 

1.1 일반사항

 

1.1.1 적용범위

(1) 본 장은 교량의 계획에 필요한 기본적인 사항 또는 고려해야 할 제조건을 제시한 것이다.

(2) 본 지침서는 고속도로 상에 건설되는 지간 200m 이하의 교량에 적용하는 것을 원칙으로 한다.

(3) 지간이 200m를 넘는 경우에도 장대교량의 종류, 구조형식, 가설지점의 상황 등에 따라 적절

    한 보정을 해야 하는 사항을 제외하고는 이 설계실무지침서를 준용한다.

 

1.1.2 교량의 등급

(1) DB-24로 설계하는 교량을 1등교, DB-18로 설계하는 교량을 2등교, DB-13.5로 설계하는

    교량을 3등교로 한다.

(2) 설계실무지침서는 고속도로를 대상으로 하며 고속도로상의 교량은 1등교로 한다.

 

1.1.3 설계기본원칙

(1) 구조물의 설계와 시공은 전 과정에 걸쳐 구조물의 안전성, 사용목적에 대한 적합성, 시공 및

    유지관리의 용이성, 경제성, 환경과의 조화 등을 고려하여야 한다.

(2) 구조물의 설계계산은 가장 불리하게 재하된 정적 하중 및 동적 하중으로 인한 구조물의 응력,

    변형, 안정, 피로 등의 제반 구조거동을 검토하여 적정한 안전도를 확보하여야 한다.

 

 

1.2 설계도서 작성기준

 

1.2.1 설계도 작성기준1)

(1) 설계도에는 다음 사항을 기재하여야 한다.

① 구조물 부재의 형상 및 치수

② 구조물의 명칭, 형식 및 도면의 축척

③ 설계에 사용한 주하중

④ 설계 년 월 일

⑤ 재료표

⑥ 재료의 품질, 강도

⑦ 노선명 및 가설위치

⑧ 교량명

    1) 설계도면 작성기준 개선 (설계기 16210-76, 1997.3.19)

⑨ 책임기술자, 참여기술자

⑩ 주된 설계조건 및 설계변경기록

⑪ 내진기준

⑫ NOTE

 

가. 구조물 시공시 유의 및 특기사항

나. 각종 시방서상의 중요사항 요약

다. 교량제원, 허용오차 범위, 주요재료 및 강도 기준

 

⑬ 시공상 기타 필요한 사항

 

(2) 주의사항

모든 설계도서에 특정제품 명기를 삭제하여야 한다.

 

1.2.2 구조계산서 작성기준2)

(1) 교량 안전율의 대상이라고 생각되는 구성요소는 원칙적으로 설계계산에 포함시킨다.

(2) 구조계산서 작성순서 통일

 

(3) 구조계산서 활용

① 철근량 산정시 배근도의 철근번호와 상호 연계성 확보토록 작성

② 계산서 내 입출력 데이터의 별책 관리

 

(4) 필수 수록항목

① 설계 흐름도

② 각 계산 항목별 관련시방규정 및 설계기준 등 적용기준 명기

③ 시행착오에 의한 단면검토결과 및 재료의 최적사용량 산정결과 요약

④ 참여자 서명날인

⑤ 설계의견 및 결과 요약

⑥ Input Data (전산파일)

 

(5) 계산 프로그램의 검증방안

    국제적으로 공인된 구조계산용 또는 터널계산용 범용프로그램이 아닌 경우에는 정보통신부 등

    록 또는 범용 프로그램과 비교․결과를 제시하여 신뢰성을 검증할 수 있는 프로그램을 사용한다.

 

1.3 관련기준

    본 지침에 나타나 있지 않은 사항에 대해서는 다음 시방서 및 기준을 따르기로 한다.

 

(1) 도로교 설계기준, 국토해양부

(2) 도로교 표준시방서, 국토해양부

(3) 콘크리트구조설계기준, 국토해양부

(4) 토목공사 일반 표준시방서, 국토해양부

(5) 도로포장설계․시공지침, 국토해양부

    2) 교량구조계산서 작성기준 (설계이 13201-1113, 1999.12.23)

(6) 도로교 하부구조 설계지침(Ⅰ,Ⅱ), 국토해양부

(7) 구조물 기초 설계기준, 국토해양부

(8) 도로시설기준, 국토해양부

(9) 철근콘크리트 설계편람, 국토해양부

(10) 하천공사 표준시방서, 국토해양부

(11) 하천설계기준, 국토해양부

(12) 도로설계기준, 국토해양부

(13) 주요시설물내진설계기준

(14) 강도로교상세부설계지침

(15) 콘크리트교량 특수공법 및 설계지침

 

 

 

제 2 장 교 량 계 획

 

 

2.1 기본사항

    교량계획에서는 다음 각 요건을 종합적으로 고려하여 결정하여야 한다.

 

(1) 교량의 적정한 위치 및 노선 선형을 고려할 것

(2) 교량계획의 외부적 제요건을 만족할 것

(3) 시공의 확실성, 용이성, 급속성을 고려할 것

(4) 경제적이면서 시공성이 양호할 것

(5) 구조물의 표준화를 도모할 것

(6) 주행상의 안전성, 쾌적성을 고려할 것

(7) 유지관리가 용이한 형식을 고려할 것

(8) 구조물 자체 및 주변 경관에 대해 심미적으로 배려할 것

 

 

2.2 교량계획시 고려사항

 

2.2.1 토공구간 교량화 검토1)

       토공구간을 교량화 할 경우 다음 각 요건을 종합적으로 고려하여 결정하여야 한다.

 

구 분 검 토 사 항 비 고

고성토

구간

․ 성토고 20m 이상 + 마을과의 이격거리가 50m 이내

- 보상 및 이주 또는 교량화 적극 검토

  통행권

․ 도시계획 변경, 하부도로 확장 등 요구시 관계기관 업무협의

- 사안별 사업시행 및 비용 부담 주체 검토

․ 통행인의 편리성 및 안전성 확보를 위한 도로계획의 적정성 검토

- 통행거리 최소화

- 통행인의 안전성 확보여부

․ 통행권 확보를 위한 고속도로 시설물의 적정성 검토

- 기존도로의 등급 및 차로수 확보성

- 장래 지역발전으로 인한 기존도로의 확장 및 이설 가능성

- 보도의 필요성

- 주변여건 및 주된 통행수단

- 우회도로 개설(예정) 여부

    1) 토공구간 교량화 검토 방안 (건설관리처 3308, 2006.12.29)

 

구 분 검 토 사 항 비 고

일조권

․ 고속도로 시설물로 인한 일조피해 검토

- 관련 기준 검토 및 전문가의 현장조사

․ 일조권 피해방지를 위한 방안 검토

- 시설물의 변경 가능성(토공 ⇒ 교량화) 여부

- 시설물 설계변경시 일조 피해 방지 또는 경감정도

- 경제성을 고려한 이주 또는 보상 가능성여부

   조망권

․ 조망권 피해정도 검토

- 수인한도 초과 여부

- 고속도로와 이격거리 및 경관도 정도

- 조망권 피해로 인한 재산가치 하락 가능성

- 주변에 조망할 특별한 가치의 시설물 존재여부

․ 조망권 피해 해소를 위한 방안 검토

- 기술적 검토 수행으로 해소 가능성

- 이주 또는 보상을 고려한 경제성 비교분석

  (가구수, 이격거리, 피해정도를 고려한 보상 등)

  마을

  고립

․ 마을고립의 행태 검토

- 마을고립의 형상 및 고속도로와 이격거리

- 마을 주변 여건

  (마을 후방이 가파른 산, 강 등으로 확장 불가 상태 등)

- 고속도로와의 상대적 높이

․ 고속도로가 장래 마을 발전가능성의 제약 정도 검토

- 주변 경제활동과의 상관관계

- 지가 등 재산가치 하락 가능성

․ 마을 고립 해소를 위한 방안

- 통로암거 추가설치 또는 계획고 조정등 기술적 검토

- 이주 또는 보상시와 경제성 비교 검토

  마을

  양분/

  분리

․ 마을 양분/분리로 인한 주민 피해정도 검토

- 양분/분리로 인한 경제활동 위축 및 장애정도

- 통행로의 규격 적정성

- 분리로인한 주민간 동질감 상실정도 및 재산상 손실 등

․ 마을 양분/분리 해소방안

- 통로암거, 교량화 검토

- 노선변경 및 이주 등 경제성 비교 검토

  통풍

  장애

․ 통풍장애로 인한 피해

- 풍력에 의존하는 수입원, 에너지원 여부

- 쓰레기 소각장, 화장장 등 바람영향에 민감한 지역여부

- 피해 예측치

․ 통풍장애 해소방안

- 도로시설물 설계변경 가능성 및 개선후 효과 정도

- 이주 등 행정처리시 필요성

 

 

 

2.2.2 확폭 교량2)

(1) 교량 확폭 시공을 위한 설계

① 적용범위

    본 지침서는 기설부 교량에 인접해서 신설부 교량을 나란히 맞대어 시공하여 교량을 확폭

    시공하는 경우에 적용한다.

② 확폭 교량의 설계

    교량을 확폭 시공할 경우에 기설부 교량과 신설부 교량은 서로 독립된 교량으로 설계하여야

    한다.

③ 교량 확폭 시공 중의 교통처리

    강교를 제외한 경간장 30m 이내의 콘크리트 교량에 대해서는 기설부 교량으로 차량을 통

    행시키면서 신설부 확폭할 수 있다.

④ 중간 콘크리트, 거푸집, 철근 겹이음 상세

 

가. 중간 콘크리트로는 초기 30일 이내에 최대한 팽창효과가 큰 팽창콘크리트를 사용한다.

나. 중간 콘크리트의 폭은 시방서의 규정을 근거로 계산한 겹이음 길이와 500㎜중 큰 값으

    로 한다.

다. 중간 콘크리트의 슬럼프는 25~75㎜ 이내로 하며, 최소시멘트양은 335㎏/㎥, 최대 물-

    시멘트비는 0.45로 한다.

라. 거푸집은 기설부 및 신설부 교량의 하면을 따라 폭방향으로 300㎜이상 더 연장하여 설

    치해야 하며, 콘크리트 타설 후에도 콘크리트 하면에 완전히 밀착되어 콘크리트의 새어

    나감을 방지하여야 한다.

마. 기설부와 신설부와 콘크리트 접합면과 철근은 완전히 이물질이 제거된 상태에서 콘크리

    트가 타설되어야 한다.

바. 겹이음 철근은 적어도 철근의 양끝과 중간에서 용접이음하여야 한다.

 

(2) 확폭 시공구간 교대 벽체 접속 방안

① 스티로폼 분리시공

    기초가 풍화암이상 양호한 지반(N치 50/15이상)에 지지되는 경우 적용

② 앵커바 연결시공

 

가. 토사지반에 기초가 설치되어 잔류침하나 부등침하가 우려될 경우 적용

나. 분리시공 가능 구간이라도 현장실정, 미관 등을 고려하여 필요시 앵커바 연결시공 가능

 

2.2.3 교량 슬래브 이격거리3)

 

(1) 교좌장치 설치교량 (ILM 교량 제외)

    상 ․하행선 이격거리를 일률적으로 20㎜ 적용한다.

(2) R.C 라멘교와 일반교대

    상 ․하행선 접속부 이격거리를 10㎜ 적용한다.

    2) 기존교량 확폭시공 구간 교대 벽체 접속 방안검토 (설계이 13201-953, 1999.11.8)

    3) 교량슬래브 행선별 이격거리 검토 (설계이 16210-165, 1997. 5.20)

 

2.2.4 농어촌 도로 횡단구조물 설치기준4)

 

(1) 면도, 리도 및 농도

구 분 차로수

표 준

횡단폭원

적 용

비고

구조물형식 연장 통과높이

면 도 2 8.0~9.0 라멘교 10m이상 4.8(4.2)

( )는

부득이한 경우,

특이한 경우

리 도 1 6.5~7.5 라멘교, 암거 등 8m 이상 4.8(4.2)

농 도 1 4.0 BOX 4.5×4.5 (4.0×4.0)

주) 1. 농어촌도로의 구조, 시설기준에 관한 규칙상의 기하구조기준을 만족시킬것

     2. 표준횡단폭원 이상의 도로에 대해서는 별도 검토

     3. 통과높이는 4.5m로 규정되어 있으나 포장덧씌우기 등을 감안 4.8m 적용

     4. 수로와 병행하는 경우는 별도 검토

 

(2) 기타 새마을 도로 등 비법정 도로

구조물 규격 적 용 기 준

4.5 × 4.5 ․ 현재 대형 차량이 통행하고 있거니 장차 통행가능성이 있는 곳

4.0 × 4.0 ․ 위의 규정에서 부득이 축소해야 할 경우

3.5 × 3.5 ․ 산간지대에서 차량의 통행이 없는 곳 또는 위의 기준에 만족하는 우회도로가

있는 곳

3.0 × 3.0 ․ 위의 기준외에 부득이한 곳

 

2.2.5 지중강판을 이용한 합성형 통로암거5)

(1) 고속도로 하부를 횡단하는 통로암거 설계시 내공단면의 효율성, 경제성 및 구조적 안정성에

    대한 검토가 필요하다.

(2) 비대칭 토압을 받는 지형에서는 가급적 사용을 자제하며, 좌․우 대칭으로 다짐을 실시하도록

    현장관리를 하여야 한다.

 

2.2.6 동물이동통로6)
(1) 설치방안

① 산간 능선 절개지를 터널 또는 육교형식으로 연결

② 성토로 단절되는 지역 : BOX형, 아치라멘교형, 횡배수관 등으로 연결

③ 암거 또는 횡배수관을 도로 밑으로 설치하고 또한 관거의 밑면을 원지반의 표토로 복원(바

    닥면 Concrete 노출 회피)하여 주변 환경의 특성에 맞게 수목 및 지형 조성

④ 굴곡이 심한 계곡부는 가능한 교량으로 설계

    4) 농어촌도로 횡단구조물 설치기준 검토 (설계기 16203-87, 1994. 6.15)

    5) 지중강판을 이용한 합성형 통로암거 개선 (기술의 10410-49, 03.3.29)

    6) 고속도로 건설로 인한 생태계 보전방안 검토(동물이동통로) (설계개 16210-339, 97.9.12)

⑤ 터널, 육교, BOX, 횡배수관 등으로 연결시 이동통로 바닥은 원지반 표토로 복원하고 주변지

    형에 있는 수목 식재

 

2.2.7 기존 교량 철거7)

(1) 교량 철거공 설계기준

① 기존 교량의 철거공 설계기준 선정은 현장여건, 단계별 시공 및 교통처리, 교하여건, 교량

    형식, 장비기종, 경제성, 시공성 등의 제반조건을 감안하여야 하므로 명확한 기준 수립은 어

    려운 실정이다.

② 아래 [표 2.2.1]에서 제시된 기준을 바탕으로 현지여건에 따라 가장 적합한 공법을 선정하

    여 적용하여야 한다.

 

[표 2.2.1] 교량 철거공 설계기준

 

교차조건 작 업 여 건 철 거 공 법 비 고

철도 횡단 -

․상부 : 다이아몬드 와이어 소, 휠소

․하부 : 다이아몬드 와이어 소, 휠소

도로 횡단

․ 교통우회가 불가능한 경우

․상부 : 다이아몬드 와이어 소, 휠소

․하부 : 다이아몬드 와이어 소, 휠소

*환경

제약조건이

있는 경우 :

브레커 공법

적용 지양

․ 교통우회가 가능한 경우

․상부 : 다이아몬드 와이어 소,

휠소, 브레커, 워터 제트

․하부 : 브레커, 크러셔

하천 횡단

․ 경간장이 길거나 교고가

높은 경우 (장대하천 횡단)

․ 수심이 깊은 하천, 호소(湖沼)

․상부 : 다이아몬드 와이어 소, 휠소

․하부 : 다이아몬드 와이어 소,

휠소, 수중 발파

*환경

제약조건이

있는 경우 :

브레커 공법

적용 지양

․ 경간장이 짧은 소하천

․ 수심이 얕은 하천횡단 교량

․ 수질오염이 문제되지 않는곳

․상부 : 브레커, 휠 소

․하부 : 브레커, 크러셔, 수중 발파

계곡 횡단

․ 교통우회가 불가능한 경우

․상부 : 다이아몬드 와이어 소, 휠소

․하부 : 다이아몬드 와이어 소, 휠소

*환경

제약조건이

있는 경우 :

브레커 공법

적용 지양

․ 교통우회가 가능한 경우

․상부 : 다이아몬드 와이어 소,

휠소, 브레커

․하부 : 브레커, 크레셔

․ 기존교통과 환경 제약

조건이 없는 경우

․상 · 하부 : 발파공법

고속도로상

육 교

․ 교통 처리용 가도를

설치하지 않는 경우

․상부 : 다이아몬드 와이어 소, 휠소

․하부 : 다이아몬드 와이어 소, 휠소

*환경

제약조건이

있는 경우 :

브레커 공법

적용 지양

․ 교통 처리용 가도를

설치한 경우

․상부 : 다이아몬드 와이어 소,

휠소, 브레커

․하부 : 브레커, 크러셔

7) 교량 철거공 설계기준 (설계기 13201-240, 99.3.4)

 

 

2.3 조사 및 협의

 

2.3.1 조사

(1) 조사는 계획, 설계, 시공 및 재료 등의 조사목적에 따라 광역적인 전체조사 또는 집중적인 정

    밀조사, 재료조사 등이 있다.

 

(2) 교량의 계획에서 시공까지 각 단계별로 크게 계획조사, 설계조사, 시공조사를 해야 하며 계획,

    설계, 시공의 각 단계에 관련된 조사는 다음과 같다.

① 계획단계 : 가교지점, 교장, 형하공간과 구조형식 등을 결정하기 위해 필요한 조사이다.

② 설계단계 : 계획조사의 결과를 바탕으로 결정된 조건 아래의 공사 발주에 필요한 교량의 설

    계도를 작성하기 위한 조사이다.

③ 시공단계 : 상세설계된 결과를 가지고 시공에 앞서 행하는 조사로 설계에 적용된 조건이 현

    장에 적합한지를 조사 확인하기 위한 결과 시공상 문제점을 공사에 앞서 미리

    파악하기 위한 것이 있다.

 

2.3.2 협 의

 

(1) 일 반

① 도로, 철도, 하천 등의 교차를 교량에서 계획할 경우 협의에 필요한 조사를 충분히 하여 관

    리자와 협의하여야 한다.

② 국립공원, 문화재 매장지구 내를 통과하는 교량에서는 법률에 의해 허가가 필요한 경우가

    있으므로 관리자와 협의하여야 한다.

③ 협의의 일반적인 흐름은 다음과 같다.

    계획협의 ⇒ 교차협의 ⇒ 실시협의 ⇒ 공사협정 ⇒ 관리협정

 

(2) 도 로

    도로와 교차하는 교량은 도로관리자와 협의하여 필요조건을 충족시켜야 하는데 사전에 확인해

    야 할 주요 사항은 다음과 같다.

① 도로 현황(도로규격, 도로폭원, 건축한계, 종․횡단 등)

② 도로 장래계획(도시계획 결정의 유무, 보도의 유무 등)

③ 매설물

 

(3) 철 도

    철도와 교차하는 경우 철도관리자와 협의하여 필요조건을 충족시켜야 하는데 사전에 확인해야

    할 사항은 다음과 같다.

① 철도 현황(노선종별, 선로등급, 궤도폭, 건축한계, 차량한계, 전철화 여부 등)

② 개량 또는 증선계획

 

(4) 하 천8)

① 하천을 횡단하는 교량은 하천관리자와 협의하여 필요조건을 충족시키고 구조상 안전하고 경

    제적이며 시공성이 용이한 것이어야 한다.

② 하천점용 협의에 앞서 확인해야 할 주된 사항은 다음과 같다.

 

가. 하천현황(횡단형상치수, 높이, 홍수량, 홍수위 등)

나. 하천개수계획 유무

다. 유수방향, 계획단면치수, 높이, 계획홍수량, 계획홍수위, 하상구배, 관리용 도로 등

라. 시공 가능기간 등의 시공조건

 

③ 협의시 검토사항

 

가. 연장 및 경간장

(가) 연장

- 연장이란 교량 양측 교대 흉벽사이를 교량 중심축에 따라 측정한 거리를 말한다

부재두께

연장

순경간

받침부 중심간 거리

 

<그림 2.3.1> 순경간 및 연장

 

<그림 2.3.2> 경간장

 

(나) 경간장

- 경간장이란 홍수가 유하하는 방향에 하천을 횡단하는 연직평면에 투영하여 서로 인

  접해 있는 하천 내의 교각 중심선간의 거리를 말한다.

∙ 경간장과 계획 홍수량간의 관계는 별도의 수리검토가 없는 경우 다음 [표 2.3.1]에 따

  르는 것으로 하며 10,000㎥/sec 이상의 하천은 별도로 검토한 후 결정하여야 한다.

∙ 단, 하천관련기관과의 협의가 필요한 경우는 다음 식의 값으로도 검토하여야 한다.

 

8) 구조물 종별 분류기준 통보 (구조점 09307-30077, 01.11.9)

L = 20 + 0.005Q < 70m

L : 경간장(m), Q = 계획홍수량(㎥/sec)

- 다음의 각 항목에 해당하는 교량의 경간장은 하천관리상 특별한 지장이 없는 한 상

  기 규정에 관계없이 다음의 값으로 한다.

∙ 계획홍수량이 500㎥/sec 미만이고 하천폭이 30m 미만인 하천일 경우 12.5m 이상

∙ 계획홍수량이 500㎥/sec 미만이고 하천폭이 30m 이상인 하천일 경우 15m 이상

∙ 계획홍수량이 500~2000㎥/sec 인 하천일 경우 20m 이상

∙ 주운을 고려해야 할 경우는 주운에 필요한 최소경간장 이상

- 지형여건상 위에서 제시된 경간장의 확보가 어려운 경우 교각설치에 따른 하천폭감

  소율(교각폭의 합계/하천의 폭)이 5%를 초과하지 않는 범위내에서 조정할 수 있다.

 

나. 교대 및 교각위치

(가) 교대 및 교각 위치는 제방의 제외지측 비탈끝으로부터 10m 이상 떨어져야한다,

(나) 단, 계획홍수량이 500㎥/sec 미만인 하천에서는 5m 이상 이격하여야한다.

 

다. 형하여유고

(가) 교량의 형하고는 계획홍수위에 여유고를 더한 높이 이상으로 한다.

(나) 단, 현재의 계획제방 높이 또는 현재의 제방 높이보다 낮아서는 안된다. 여유고는 계

      획홍수량에 따라 다음 [표 2.3.1]의 높이를 표준으로 한다.

(다) 단, 하한치보다 작아서는 안된다.

 

[표 2.3.1] 여유고와 계획홍수량과의 관계

 

계 획 홍 수 량 (㎥/sec) 여 유 고 (m) 계 획 홍 수 량 (㎥/sec) 여 유 고 (m)

200미만

200이상 ∼ 500미만

500이상 ∼ 2,000미만

0.6 이상

0.8 이상

1.0 이상

2,000이상 ∼ 5,000미만

5,000이상 ∼ 10,000미만

10,000이상

1.2 이상

1.5 이상

2.0 이상

(라) 제방도로의 구조는 원칙적으로 다음 [표 2.3.2]의 값을 기준으로 한다.

 

[표 2.3.2] 제방도로와 계획홍수량과의 관계

 

계 획 홍 수 량 (㎥/sec)

제 방 도 로

폭 원(m) 공간높이(m)

500 미만

500∼2,000

2,000이상

3.0

4.0

6.0

3.0 ∼ 4.5

3.5 ∼ 4.5

4.5

 

(마) 단, 2,000㎥/sec 이상의 하천에 대해서는 고속도로의 종단현상, 지형 등을 고려하여

      부득이한 경우에는 폭을 4.0m, 공간높이를 4.0m까지 축소할 수 있다.

 

 

라. 교각형상 및 기초근입깊이

(가) 단면 형상

- 하천내에 설치하는 교각, 기초부(저판 포함), 기타 유수가 작용할 우려가 없는 부분

  은 제외의 수평단면은 가능한 타원형이나 이와 유사한 형상으로 하고 교각의 긴 변

  방향은 유수방향과 동일하게 한다.

- 단, 교각의 수평단면이 극히 작고 유수가 유하하는 방향 및 직각방향으로 큰 하중이

  작용할 경우 또는 유수가 유하하는 방향이 일정하지 않은 장소에 교각을 설치할 때

  에는 교각의 수평단면을 원형, 기타 이와 유사한 형상으로 할 수 있다.

(나) 교각 기초근입깊이

- 직접기초

∙ 수평지반에 위치하는 경우 : 푸팅하단 심도 ≥ 동결심도 + 500㎜ 또는 세굴심도

∙ 경사지반에 위치하는 경우 : 푸팅하단 심도 ≥ 동결심도 + 500㎜

- 말뚝기초

∙ 수평지반에 위치하는 경우 : 푸팅하단 심도 ≥ 동결 및 세굴심도

∙ 경사지반에 위치하는 경우 : 푸팅하단 심도 ≥ 동결 및 세굴심도

 

고수부지 저수로부 고수부지

20m외

근입1m이상 근입 2m 이상 근입1m이상

H.W.L

≥20m ≥20m 20m외

 

<그림 2.3.3> 근입깊이

 

- 저수로의 하상표면 또는 고수부지 표면 이하의 부분에 근입할 수 있는 특례를 적용

  하는 경우는 다음과 같다.

∙ 하상의 변동이 극히 적은 경우로 암반으로 형성되어 있는 경우를 말한다.

∙ 해당하천의 상황 기타 특별한 이유로 하구언 부근과 같이 수심이 깊어 시공이 기

  술적으로 곤란하며 홍수시 유속도 완만하여 큰 국부세굴 등이 발생할 우려가 없는

  경우를 말한다.

- 근잎깊이의 결정시 세굴등에 의한 교량의 피해를 방지하는 관점에서 장래 하상저하

  의 가능성이 있는 곳은 근입깊이, 기초형식 등으로 방지하여야 한다. 또 세굴이 큰

  곳에서는 세굴방지공을 검토하도록 한다.

 

(다) 유수단면적의 감소율

- 유수단면적의 감소율은 유수방향에 직각으로 측정한 계획홍수 법선간의 거리(하폭)

  에 대한 교각두께를 합한 값의 비이다.

- 고속도로의 경우 유수단면적의 감소율은 7% 이내로 유지하도록 하고 교량의 구조상

  부득이 이 수치를 넘는 경우에도 8% 이내를 초과하지 않도록 한다.

 

 

2.4 기초계획

 

2.4.1 기초구조형식 분류9)

(1) 교량 기초형식의 분류

대분류 중분류 세분류 비고

얕은기초 직접기초 - -

깊은기초

말뚝기초

․ 기성말뚝기초

․ 현장타설말뚝기초

나무, RC, PSC, PHC, 강관 등

ALL CASING(BENOTO), RCD, EARTH DRILL 등

케이슨기초

․ OPEN 케이슨기초

․ 공기케이슨기초

-

특수기초

․ 강널말뚝기초

․ 지중연속벽기초

․ 다주식기초

․ 기타

-

 

(2) 교량 기초형식의 개요

대분류 장․단점 적용성 비고

직접기초

· 지지지반 확인 용이

· 시공 간단

· 연직하중 및 수평하중에 대한 지지력 큼

· Df≤5.0m

· 주변에 장애물이 없으며 시공중

배수처리가 용이한 지역

말

뚝

기

초

기성말뚝

기초

· 시공이 비교적 간단

· 품질관리가 용이

· 연직하중 및 수평하중에 대한 지지력

  작음

· 5.0<Df≤60.0m

· 연직하중 500 t 이내

  현장타설

  말뚝기초

· 시공이 다소 복잡

· 품질관리 다소 복잡

· 연직하중 및 수평하중에 대한 지지력

  보통

· 5.0<Df≤60.0m

· 연직하중 1,500 t 이내

케

이

슨

기

초

OPEN

케이슨

기초

· 시공이 다소 복잡

· 품질관리 다소 복잡

· 연직하중 및 수평하중에 대한 지지력 큼

· Df>5.0m

· 연직하중 1,500 t 이상

공기

케이슨

기초

· 지지지반 확인 용이

· 시공 매우복잡

· 연직하중 및 수평하중에 대한 지지력 큼

· 5.0<Df≤20.0m

· 연직하중 1,500 t 이상

  특수기초

· 일반적인 기초형식으로 적용하기 곤란한

  경우 특수 기초형식 적용 검토

9) 교량 기초형식 선정기준 (설계기 16210-211, 1993.12.30)

 

 

2.4.2 적용기준

(1) 교량기초 지반조사 기준10)

시험종류 암반 및 지형특성 기초형식 수량

시추조사 모든 지반 및 기초형식

실시설계시 미 시행한 기초갯수 및 기시행

기초갯수의 1/2

일축압축강도 시험 풍화암~경암

암반

근입말뚝

시추조사 시행시 암반근입말뚝의 주면 및

선단부 암반에서 각 1회

점하중시험 풍화암, 연암

시추조사 시행시 일축압축강도 시험을 위

한 시료채취가 불가한 경우에 암반근입말

뚝의 주면 및 선단부 암반에서 각 3회

*공내재하시험

(pressuremeter 시험)

풍화암 심도가 매우

깊어 심도결정시 침

하량이 푸팅심도 결

정 요소인 경우

직접기초

시추조사 시행시 직접기초 직하부 풍화암

에서 1회

*물리탐사(탄성파탐사

또는 전기비저항탐사)

급경사지 직접기초

실시설계시 직접기초 부근에서 시행한 측

선 길이의 1/2

시공영상촬영시험

급경사지의 연암 및

보통암

직접기초

급경사지 시추조사 시행시 직접기초위치에

서 실시설계시 수행한 평균 공당 조사깊이

*토모그래피 탐사

석회암 지역과 같이

공동이 발견된 경우

직접 및

말뚝기초

실시설계시 수행한 기초갯수의 1/10회

단,기초 1개소당 시추조사 4회 포함

(1회조사 깊이 : 실시설계시 수행한 평균

조사깊이 )

 

(2) 교량기초의 심도 기준11)

① 향후 교량 하부공간 활용이 예상되는 경우

 

가. 푸팅상단이 지표 아래에 위치하도록 설계

 

② 교량 하부공간 활용 계획이 없는 경우

 

가. 포장설계시의 동결깊이 산정법중 완전방지법으로 동결심도 산정

나. 직접기초

 

(가) 수평지반에 위치하는 경우

- 푸팅하단 심도≥동결 심도 + 500㎜ 또는 세굴 심도

- 침하량, 지지력에 대한 안정성 검토 수행

- 육상부 지표 노출 푸팅 주면에 성토(1: 2.2 이상)를 실시

 

(나) 경사지반에 위치하는 경우

- 푸팅하단 심도 ≥동결 심도 + 500㎜

- 침하량, 지지력, 활동, 전도에 대한 안정성 검토 수행

  10) 교량기초 확인지반조사 설계 반영기준 검토 (설계구 10201-31, 2004.3.3)

  11) 구조물 기초(푸팅)심도 기준 검토 (설계구 13202-507, 2000.11.27)

- 푸팅하중 작용하에서 푸팅 하․상부에 대한 사면 안정성 검토 수행

 

다. 말뚝기초

(가) 수평지반에 위치하는 경우

- 푸팅하단 심도≥동결 및 세굴 심도

- 연직 및 횡방향 변위 및 지지력 검토

- 가장 경제적인 심도 결정

 

(나) 경사지반에 위치하는 경우

- 푸팅하단 심도≥동결 및 세굴 심도

- 연직 및 횡방향 변위 및 지지력 검토

- 푸팅 하부 및 상부에 대한 사면 안정성 검토 수행

 

 

2.4.3 기초 구조형식 선정

(1) 기초 구조형식은 상부구조조건, 지반조건, 시공조건 등을 충분히 조사, 검토하여 가장 안전하

    고 경제적인 형식으로 하여야 한다.

① 상부구조조건 : 형식, 규모, 허용변위량

② 지반조건 : 지형, 지질, 토질, 지하수, 지반변동

③ 시공조건 : 기존 구조물에 미치는 영향, 수송, 소음․진동의 규제, 용지, 안전성

④ 공기

⑤ 공사비

 

(2) 사면상의 기초의 형식선정이 있어서는 시공에 수반하는 영구 경사면이 가능한 한 축소되도록

    배려해야 한다.

(3) 하나의 기초구조에서는 다른 종류의 형식을 병용하지 않는 것을 원칙으로 한다.

 

[표 2.4.1] 각 기초 구조형식의 시공깊이

 

심 도

공 종

시 공 깊 이 (m)

10 20 30 40 50 60 70 80 90

직 접 기 초

RC 말 뚝

PC 말 뚝

강 말 뚝

베노트 말뚝

RCD 말뚝

오픈 케이슨

공기 케이슨

 

(4) 기초구조의 근접시공

① 기존 교량에 근접해서 교량을 설치하는 경우 기초가 근접되어 있으므로 계획, 설계시 기존

    기초에 영향을 주지 않도록 충분히 검토하여야 한다.

 

 

2.5 하부구조 계획

 

2.5.1 교대 및 교각형식 분류

교대 및 교각은 상부구조와의 결합조건으로부터 다음과 같이 분류한다.

 

(1) 분류

① 가동 ② 고정 ③ 탄성지지 ④ 강결

(2) 가동, 고정의 위치선정은 상부구조의 규모나 형식, 지형조건, 지질조건에 따라 다르지만 일반

    적으로 종단이 낮은 쪽, 교각높이가 낮은 것, 기초지반 조건이 좋은 지점을 고정으로 하는 것

    이 좋다.

 

2.5.2 교 대

(1) 교대의 형식과 구조는 시공성, 경제성, 유지관리, 경관을 고려하여 종합적인 판단을 해야한다.

(2) 성토상의 소교대는 양호한 지반에 충분히 안정한 성토지반을 조성하고 계획해야 한다. 그리고

    성토상의 소교대는 말뚝기초를 설치하는 것을 원칙으로 한다.

(3) 일반적인 교대형식 선정기준은 다음과 같다

[표 2.5.1] 교대의 선정기준

교대형식

높 이(m)

비 고

1 0 2 0 3 0이상

중 력 식

4

RC슬래브인 경우

반중력식

6

역T형식

6 12

뒷부벽식

라 멘

15

박 스 형

12

속빈벽식포함

중간이음식

15

 

2.5.3 교 각

교각의 형식과 구조는 시공성, 경제성, 유지관리, 경관을 고려하여 종합적인 판단을 해야 한다.

 

 

2.6 상부구조 계획

 

2.6.1 기본방침

       상부 구조 형식의 선정은, ʻ2.1 교량계획의 기본 사항ʼ 을 기초로 하여 시공성, 경제성, 유지관리

       및 경관을 고려해 종합적으로 판단하여야 한다.

 

2.6.2 강 교

(1) 강교의 형식은 가설조건, 수송조건, 환경조건, 장래유지관리 등을 종합적으로 판단하여 선정하

     여야 한다.

(2) 형식선정시 가설공법, 가설기계 능력에 대해서도 검토해야 한다.

 

2.6.3 콘크리트교

(1) 캔틸레버공으로 시공하는 PSC 박스거더는 원칙적으로 연속보로 하고, 장대하천 교량처럼 고정

    교각 설치가 곤란하거나 비경제적인 경우에는 지간 중앙에 힌지를 설치해도 좋다

(2) 이동식 지보공에 의한 시공, 연속 압출공법(ILM)에 의한 시공을 고려하는 경우 미리 선형조건,

    시공규모, 가설상의 제약조건에 대해 충분히 검토하여야 한다.

 

2.6.4 신형식 교량12)

(1) 소수주형 판형교

① 개요

    소수주형 판형교는 후판강재와 장지간 바닥판을 사용하여 주형의 수를 최소화하고, 가로보,

    수평브레이싱 등의 구조를 단순화 또는 생략하여 사용강재량, 용접량을 줄여서 경제성과 시

    공 및 유지관리 면에서 합리화를 도출한 강교량 형식을 말한다.

    12) 강재트러스 합성거더교 적용성 검토 (설계처-2627, 05.9.12)

    (a) 일반 판형교 (b) 소수주형 판형교

 

② 특징

 

가. 장지간 바닥판 사용

    - PSC 바닥판 사용 및 내구성 향상

나. 부부재 합리화

    - 가로보 배치간격 확대 및 브레이싱 생략

다. 주형 개수 최소화

    - 부재수 감소로 용접량 및 도장면적 감소

라. 주형 개수 최소화

    - 보강재사용 최소화 및 고성능 강재 사용

 

(2) 개구제형 강합성교

① 개요

 

가. 개구제형 강합성교

     직사각형이 아닌 사다리꼴 형태로 강상자형 단면을 만들어 상부 플랜지 폭을 넓히고, 구조

     적으로 불필요한 정모멘트 구간의 상부 플랜지를 생략한 구조의 개단면 강합성 형식.

나. 단면 형태

구분 평 면 단 면

현

황

다. 개구제형 강합성교의 특징

    - 정모멘트 구간 상부 플랜지 생략 ⇒ 강재 중량 감소

    - 사다리꼴 형태로 상부 플랜지 폭 확대 ⇒ 스트링거 생략 가능

    - K형 중간 다이아프램 적용 ⇒ 유지관리 유리

 

(3) 강재트러스 합성거더교

① 개요

    합성거더는 ⅰ)콘크리트 하현재, ⅱ)강재 복부재, ⅲ)합성구조 상현재로 이루어지는 복합트러

    스 거더로서, 강교의 시공성과 콘크리트교의 내구성 및 경제성을 동시에 갖고 있어 장경간

    교량건설에 적합한 새로운 개념의 복합트러스 거더이다.

 

② 합성거더 구성

구 분 내 용

개요도

구

성

요

소

상현재 강재와 콘크리트로 이루어지는 합성부재

복부재 강관 또는 구조용 압연형강

하현재 프리스트레스트 콘크리트 부재

주요특징

· 거더복부를 트러스 구조로 치환

거더

자중 감소로 장경간화 가능

부재

요소간 상호 구속작용으로 균열발생 문제 해소

설계극한하중까지의

구조 안전성 확보 용이

· 상현재에 합성구조를 적용

트러스

복부재 경사각 60도로 제작 가능

중간지점부에서의

거더 구조적 연속화 용이

공기단축

용이 가설시

거더자중 크게 경감

· 각 부재요소를 분리제작

평면

및 종단상으로 임의의 곡선형상을 갖는 부재 제작 가능

제품

표준화 용이, 공장화를 통한 품질 향상 및 제작 단가 절감

 

③ 가설공법

공 법 가 설 전 경 개 요

크레인

(가설벤트)

· 대상지역 : 시가지, 평지

· 세그먼트제작(공장) → 현장운반 → 지상조립

→ 거치→ 상부슬래브 시공

· 주거더 중량 : 2.5∼5.0t/m

· 크레인 용량 : 150∼300ton

I.L.M.

· 대상지역 : 하천횡단, 산악지역

· 강재제작(공장) → 현장운반 → 세그먼트제작

  (제작장) → 압출 → 상부슬래브 시공

· 압출 중 단면보강

상현재

: 강재(보강재無)

하현재

: PSC(PS강재)

· 압출 후 바닥판 시공 : 장경간화(L=100m)

F.C.M.

· 대상지역 : 하천횡단, 계곡부

· 세그먼트제작(제작장) → 현장운반 → 인양

→ 결합 → 상부슬래브 시공

· 시공 중 단면력(-M)

상현재

: 강재(인장)

하현재

: PSC(압축)

· 연속화 후 바닥판 시공 : 장경간화(L=200m)

※ 세그먼트 제작공정(표준길이 : Lseg=10~15m)

가. 강부재(상현재 및 복부재)제작 → 나. 강부재 도장 → 다. 하현재 철근조립 → 라. 기제

작된 강부재 셋팅 → 마. 하현재 콘크리트 타설 및 양생

 

(4) 엑스트라도즈드교

① 정의

 

가. 거더교의 부모멘트 구간에 내부 또는 외부 긴장재를 배치하고 긴장력을 도입하여 주거더

    의 강성을 증가시키는 교량형식

나. 일반적으로 낮은 주탑의`정부에 외부긴장재를 사장교와 같이 사재로 배치하는 교량형식

 

② 구조개념

    엑스트라도즈드교는 사재에 의해 보강된 교량이라는 점에서 사장교와 유사하나, 주거더의

    강성으로 단면력에 저항하고 사재에 의한 대편심 모멘트를 도입, 거동을 개선한 구조형식이

    므로 엑스트라도즈드교의 주거더는 거더교에 가까운 특징을 갖는다.

 

③ 특징

 

가. 주탑과 External Tendon의 배치로 거더교에 비해 상징성이 부각

나. 상부하중의 대부분을 거더가 분담하나 형고축소가 가능하며 지점부 L/30~L/35, 지간부

     L/50~L/60의 형고비를 필요

다. 가설공법은 PSC 박스거더교에 적용하는 모든 가설공법의 적용이 가능

라. 경간장에 있어서 엑스트라도즈드교는 PSC 박스거더교와 사장교의 중간형태의 교량으로

     200 m이상의 장지간 형성이 가능하면서 경관성도 우수할 뿐만 아니라 주탑과 케이블에

     소모되는 비용이 사장교에 비해 저렴하고, 형고 또한 최소화가 가능하므로 경제성 측면

     에서도 우수

 

 

(5) 아치교

 

① 정의

 

가. 곡형 또는 곡트러스를 상향으로 하여 양단을 수평방향으로 이동할 수 없게 지지한 아치

     를 주형 또는 주트러스로 이용한 교량

나. 아치교는 부재 내에 압축력만 발생케하는 아치 구조의 성질을 이용한 교량 형식

 

② 종류

 

가. 아치리브에 따른 구분

종 류 형 태 개 요

Solid Rib

Arch

· Solid Rib Arch는 단일한 부재로 아치

리브를 구성한 것으로 보통 지간 200

m 이하에 적용

Braced Rib

Arch

· Braced Rib Arch는 Solid Rib Arch

에 비해 미관이 떨어진다. 그러나, 경

제성과 강도가 크기 때문에 지간 200

m가 넘는 강아치교에 많이 적용

Spandrel

Braced Rib

Arch

· 아치교에서는 일반적으로 전단력이 작

  기 때문에 Braced Spandrel은 구조

  적으로 큰 의미가 없다. 이런 종류의

  아치는 지간 100 m 이상에서는 거의

  이용되지 않음

 

나. 구조계에 따른 구분

종 류 개 요

2-Hinged

Arch

· 2-Hinge Arch System은 아치이론에 가장 접근한 형식으로 널리 채용되

  고 있는 형식이다. 200 m정도까지는 Solid Rib Arch가 경제적이며 그 이

  상의 지간에 대해서는 일반적으로 트러스형태의 Braced Rib Arch가 일반

  적이다.

3-Hinged

Arch

· 3-Hinge Arch System은 가설위치의 지반 조건이 나쁜 경우와 같이, 부정

  정력에 의해 구조물이 크게 영향을 받을 가능성이 있는 지역에 주로 가설

  된다.

Fixed Arch

· 구조적으로는 가장 경제적이다. 그러나 양단의 고정 모멘트가 크므로 지반

  이 양호해야 하며 따라서 그 적용범위가 한정된다.

 

다. 타이드아치교(Tied Arch Bridge)

종 류 형 태 개 요

타이형

(Tied

Girder)

 · 리브 강성이 보강형의 강성보다 커서 리브가 축

   력과 휨모멘트에 대해 주로 저항하며 보강형에는

   축력이 주로 발생하는 구조이다.(예: 한강대교)

   랭거형

(Langer

Girder)

 · 보강형의 강성이 리브의 강성보다 커서 보강형

   이 축력과 휨모멘트에 대해 주로 저항하며 리브

   에는 축력이 주로 발생하는 구조. 라이즈비는

   1/7 ~ 1/8정도, 보강형 높이는 L/30 ~ L/50정

   도, 아치 리브의 높이는 L/100 ~ L/200정도가

   적당 (예 : 동작대교)

로제형

(Lohse

Girder)

· 리브와 보강형의 강성이 엇비슷하여 리브와 보

  강형이 축력과 휨모멘트에 대해 같이 분담하는

구조

닐센계

(Nielsen

System)

· 수직의 행어 대신 Cable이나 Rod와 같은 보다

  Flexible한 소재로 경사지게 설치한 구조로, 자

  체의 부정정 차수가 커서 널리 사용되지 못하고

  있다가 구조해석 프로그램의 발전으로 일반적인

  적용이 가능 (예 : 서강대교)

 

 

(6) 사장교

 

① 정의

    사장교는 사장재 케이블의 인장강도와 주탑 및 보강형의 휨․압축강도를 효과적으로 결합시

    켜 구조적 효율성을 높인 교량형식

② 구조개념

 

가. 상판에 작용하는 하중이 보강형과 사각을 이루는 사장재의 인장력에 의해 보강형과 주

     탑에 압축력으로 전달되며, 보강형은 케이블에 작용하는 인장력으로 인하여 휨과 축압

     축력을 받는 구조

나. 보강형은 사장재 정착점에서 탄성지지된 구조물로서 거동하게 되며, 사장재 프리스트레

     스에 의해 보강형 및 주탑의 응력을 설계자 의도대로 조정가능

다. 사장교에서는 일반적으로 프리스트레스를 도입하므로 완성시의 단면력은 고정하중에 의

     한 단면력과 프리스트레스에 의한 단면력을 중첩한 값이 됨

 

(7) 현수교

① 정의

    현수교는 고정하중 작용 시 주케이블이 전체하중을 지지하여 보강형은 무응력 상태가 되며 추

    가고정하중과 활하중 등의 부가하중은 보강형과 주케이블 시스템이 부담하도록 한 교량형식

② 구조개념

 

가. 현수교의 주요 부재인 주케이블은 현수재를 포함한 케이블의 자중과 보강형의 자중, 이

     에 지지되는 상판, 포장 등의 자중을 주탑, 앵커리지에 전달하며, 완성 후에 작용하는

     외력을 보강형과 함께 분담 지지하여 하중을 앵커리지로 전달

나. 보강형은 케이블과 함께 교체에 연직 및 수평방향 강성을 부여하고, 완성 후 보강형에

     작용하는 하중을 분산시키며, 그 하중을 행어를 통해 주케이블로 전달시키는 역할을 함

다. 현수교는 주로 케이블에 의해 강성이 확보되는 구조물로 타형식의 교량에 비해 변위 및

     유연성이 큰 교량형식

 

<그림 2.6.5> 현수교의 개념도

 

 

2.7 환경 및 경관

2.7.1 환 경

    교량형식 선정시에는 다음 사항에 대한 가설지점이 주위 환경에 미치는 영향을 충분히 검토한 후

     형식을 결정하여야 한다.

(1) 공사중 진동, 소음, 수질오염 등에 관한 영향

(2) 완성 후 교량이 주위환경에 미치는 진동, 소음 등의 영향

2.7.2 경 관13)

(1) 경관설계 추진방향

① 목 표

    자연, 지역, 인간이 조화되는 경관설계를 통하여

    도로경쟁력 향상 및 지속적인 부가가치 창출

     지역개발 복합기능도로 지역명소화 지역활성화

 

도로경쟁력

강화

부가가치 창출

 

13) 교량 경관설계 적용방안 (설계처 791, 2008.3.26)

 

② 추진절차

구 분 주 요 내 용 비고

 

Ⅰ. 지역 특성화

자원 추출

․ 지역의 자연, 입지, 역사, 문화환경 분석 ․ 지역 이미지, 미래상 분석(지자체 의견조회) ․ 국내․외 사례분석, 제약조건(보존대상 등) 검토

  경관

 

설계상시

자문

 

Ⅱ. 테마설정 및

경관전략 구상

․ 노선의 성격을 대표할수 있는 테마 설정

  예) 동해-삼척 : 일출, 울산-포항 : 전통기와 ․ 경관설계 가이드라인 설정

 

Ⅲ. 조망점 및

조망대상 설정

․ 경관자원을 조망할 조망점과 경관설계를 시행할 조망

  대상 선정

   예) 조망점 : 휴게소, 마을입구 등,

  조망대상 : 교량, 비탈면, 인터체인지 등

 

Ⅳ. 최적(안) 선정 ․ 조망대상별로 다수의 비교(안)을 설정하고 최적(안) 선정

- 스케치, 일러스트레이션, 3D 프로그램 등

 

Ⅴ. 세부경관설계 ․ 선정된 적정(안)을 토대로 공종별 세부 경관설계 시행 ․ 경관설계보고서 작성

 

(2) 교량 경관설계 적용방안

 

① 추진방향

경 관 성

(Harmoney of

Nature)

기존 경관을 최대한 보전하고 주변 자연경관과 조화하는 교량설계

정 체 성

(Identity of

Image)

지역의 미래상, 역사, 문화특성을 반영 테마있는 명소 교량 설계

쾌 적 성

(Amenity of

Human)

쾌적하고(개방감) 아름다운(디자인) 인간중심적인 교량경관 조성

 

② 추진내용

    교량 설계절차 단계별 주요내용

    경관설계 수준평가

 

교량특성, 입지특성, 경관특성에 대한 평가 표에 의한 경관설계

수준평가(3등급)

구 분 점 수 비 고

경관특화 교량 80점∼100점

경관고려 교량 60점∼80점

일반 교량 60점 미만

경관 및 형식 설계

․ 경관설계 수준에 따른 교량분석에 의한 형식 선정 및 교량상부, 하부

경관설계

구 분 내 용

경관특화 교량

- 노선 특화 교량형식

- 경관 · 디자인 전문가 합동 설계(3D)

   경관고려 교량

- 지역 특화 교량형식

- 경관 · 디자인 전문가 자문 설계(3D)

  일반 교량 - 자체 경관 및 형식 설계

  경관 평가

․ 경관설계 평가위원 구성․운영

구 분 내 용

대 상 경관특화 및 경관고려 교량

구성

(7명)

- 내부(5) : 설계(2), 환경(1), 건설(1), 유지(1)

- 외부(2) : 경관 또는 디자인 전문가(2)

    운 영 교량형식 및 경관표에 의한 평가

경관 및 형식 VE

․ 경관평가를 반영한 경관자문 및 형식 VE

형식 방침

방침

상세 gudtlr

계

-

성과품 심의

-

설계 완료 -

※ 3D은 상부 및 하부형식, 시점장별 원경, 근경 등 다양하게 제작

 

 

 

제 3 장 설계일반사항

 

 

3.1 하 중1)

 

3.1.1 설계 하중

(1) 교량의 설계하중은 ʻ도로교설계기준 제1장 총칙 1.3 교량의 등급ʼ에 의하여 설계활하중 등급을

    정하고, 그 적용은 같은 설계기준 ʻ제2장 설계일반사항 2.1 하중ʼ에 따른다.

(2) ‘사용하중은 정부 및 시설물의 관리 주체가 제정한 관리규정에 따라야 한다’라는 콘크리트

     구조설계기준에 의거 한국도로공사에서 시행하는 구조물의 균열검토에 적용하는 사용하중은

     아래와 같다.

     사용하중 = (주하중 + 주하중에 상당하는 특수하중 + 온도의 영향 + 0.3*풍하중)*1.0

     ※ 단, 적용범위는 도로교 설계기준에 따름

(3) 본 지침에 나타나 있지 않는 사항에 대해서는 아래의 시방서 등에 따르기로 한다.

    ∙ 도로교 설계기준 ········································································한국도로교통협회(2005 개정)

    ∙ 도로교 설계기준 해설 ·······························대한토목학회, 교량설계핵심기술연구단(2008 개정)

    ∙ 콘크리트 구조설계기준 ······························································한국콘크리트학회(2007 개정)

    ∙ 콘크리트 구조설계기준 해설 ······················································한국콘크리트학회(2007 개정)

    ∙ 강도로교 상세부 설계지침 ···································································국토해양부(2006 개정)

    ∙ 교량설계기준 ····················································································한국도로공사(2000 개정)

  v ∙ 도로의 구조․설계기준에 관한 규정 ·······················································국토해양부(2003 개정)

∙기타 국토해양부에서 제정된 관련시방서 ································································국토해양부

 

3.1.2 활하중의 재하방법

    중앙분리대가 교면상에 있는 경우 활하중은 다음과 같이 재하한다.

    (1) 중앙분리대에는 활하중을 재하하지 않는다.

    (2) 중앙분리대 폭이 1m 이하인 경우에는 중앙분리대를 교면으로 보고 설계해도 좋다.

 

 

3.1.3 기타 하중

(1) 교량에 쓰이는 방호책의 설계하중은 철근콘크리트 벽식 방호책의 중량을 고려하는 것을 원칙

    으로 한다.

(2) 낙하물 방지책을 설치하는 경우, 그 고정하중을 [표 3.1.1]에 나타낸 값으로 하여도 좋다.

1) 구조물 사용성 검토시 적용하는 사용하중의 적정성 검토 (기술사 10410-106 ,02.7.23)

 

[표 3.1.1] 낙하물 방지책의 고정하중

 

노면에서의 높이 고 정 하 중

3.8m

3.0m

2.0m

2.1 kN/m

1.6 kN/m

0.2 kN/m

 

(3) 합성보에 있어서, 바닥판 콘크리트용 거푸집의 고정하중은 1.0x10-3㎫, 박스거더에 매설해 사

    용하는 바닥판 거푸집의 고정하중은 0.5x10-3㎫로 해도 좋다.

(4) 고속도로의 교량(램프 포함)은 원칙적으로 설하중은 고려하지 않는다.

(5) 가설시 하중은 가설단계별 가설방법과 가설중의 구조를 고려하여 자중, 가설장비, 기자재, 바

    람, 지진의 영향 등 모든 재하조건 등을 고려하여 결정한다.

 

3.2 설계방법 및 안전율

    교량의 설계하중 및 증가계수는 허용응력 설계법으로 설계하는 경우에 ʻ도로교 설계기준 제2장 설

    계일반사항 2.2.2 허용응력 설계법ʼ에 따르도록 하고, 강도설계법에 의해 설계하는 경우에는 같은 설

    계기준의 2.2.3 강도설계법ʼ에 따르도록 한다.

 

 

3.3 사용재료

 

3.3.1 강 재

    강재는 [표 3.3.1]의 규격에 적합한 것을 표준으로 한다.

 

[표 3.3.1] 강재의 규격

 

강재의 종류 규 격 강재기호

 

1. 구조용

강재

KS D 3503 일반구조용 압연 강재 SS 400

KS D 3515 용접구조용 압연 강재

SM 400, SM 490, SM 490Y,SM

520, SM 570

KS D 3529 용접구조용 내후성 열간 압연 강재 SMA 400, SMA 490, SMA 570

KS D 3868 교량구조용 압연강재 HSB500, HSB600

 

2. 강관

KS D 3566 일반구조용 탄소 강관 STK 400, STK 490, STK 500

KS F 4602 강관말뚝 STK 400, STK 490, STK 500

KS F 4605 강관시트파일 SKY 41, SKY 50

 

3. 접합용

강재

KS B 1010

마찰 접합용 고장력 6각 볼트, 6각

너트, 평와셔의 세트

F8T, F10T, F13T

강재의 종류 규 격 강재기호

 

4. 용접재료

KS D 7004 연강용 피복 아크 용접봉

KS D 7006 고장력강용 피복 아크 용접

KS D 7024 서브머지드 아크 용접용 강선 및 용재

 

5. 주단조품

(鑄鍛造品)

KS D 3710 탄소강 단강품 SF 490A, SF 540A

KS D 4101 탄소강 주강품 SC 450

KS D 4106 용접구조용 주강품 SCW 410, SCW 480

KS D 4102

구조용 고장력 탄소강 및 저합금강 주

강품

LMnSC1A, LMnSC2A

KS D 3752 기계구조용 탄소 강재 SM 35C, SM 45C

KS D 4301 회주철품 GC 250

KS D 4302 구상 흑연주철품 GCD 400

 

6. 선재(線材)

선재2차

제품

KS D 3509 피아노 선재 PWR

KS D 3510 경강선

KS D 3514 와이어 로프

KS D 3566 피아노선

KS D 3559 경강선재 HSWR

KS D 7002 PS강선 및 PC 스트랜드

원형선 SWPC1, 이형선 SWPD1,

2연선 SWPC2, 7연선 SWPC7,

이형 3연선 SWPD3, 19연선

SWPC19

 

7. 강봉

KS D 3504 철근콘크리트용 봉강 SD 30, SD 35, SD 40

KS D 3505 PS강봉

A종 1호 SBPR 785 / 930

A종 2호 SBPR 785 / 1030

B종 1호 SBPR 930 / 1080

B종 2호 SBPR 930 / 1180

 

3.3.2 콘크리트

(1) 설계기준강도2)

콘크리트는 원칙적으로 [표 3.3.2]의 설계기준강도 이상의 것을 사용하는 것으로 한다.

 

[표 3.3.2] 콘크리트의 설계 기준강도 및 적용구조물

 

종 별

설계기준

강도

(㎫)

골재최대

치수

(㎜)

적용 구조물

고강도

45

13 PSM교 세그먼트

19 FCM교 세그먼트

40 19 PSC빔, PSC 박스거더 및 슬래브, Preflex 하부플랜지

1종

30 25 교량 노출바닥판

27 25

주형교량 슬래브, PSC빔교 바닥판, RC 슬래브,

Steel Box 거더교, 교각, 중분대기초

2종 24

25 터널라이닝 및 필요시

32

교량하부구조(교대, 우물통본체), 교량날개벽, RC옹벽, 연석, 암거,

암거접속슬래브, 방음벽 기초

2종(수중) 24 25 수중불분리성 콘크리트

3종 21

25

절성토부 도수로, 도수로 집수거, V․L․U형측구, 중분대 및 길어깨

집수정

40 중력식 옹벽, 매스콘크리트, 부대시설기초, 배수관기초

5종 15 50 레벨링 콘크리트, 속채움콘크리트(우물통기초)

기계

타설

소구

조물

특수

지역

30 25 중분대 구체, 난간, L형측구, 다이크

일반

지역

 

24 25 중분대 구체, 난간, L형측구, 다이크

 

포장 fbk=4.5 32 포장슬래브

빈배합 f7=5 40 포장중간층용 콘크리트

    주) 현장여건 및 사용장비에 따라 골재치수는 변경될 수 있다.

    2) 교대, 교각 재료강도 설계기준 검토 (기술심사실 2059, 2005.12.29)

 

(2) 구조물 덮개(피복) 기준3)

구분

시방규정

(㎜)

사용피복(㎜)

비고

개선적용(안)

슬래브

(바닥판)

상부 50

60 주철근 ∅22 이하

70 주철근 ∅22 이하

하부 25

40 주철근 ∅22 이하

50 주철근 ∅22 이하

교대

(교각)

구체 지중 : 80 100 무늬거푸집 사용시도 동일

파라페트,

날개벽

노출면 30 50 (70) ( )는 무늬거푸집 사용시

지중면 60 80

콘크리트 치기부터 구조물

수명까지 흙에 접해있을 때 기준

라멘

슬래브

상부

콘시 : 30

도시 : 60(50)

80 (70) ( )는 지상 노출 시

하부 40 60

벽체 60 80

날개벽

노출면 30 50 (70) ( )는 무늬거푸집 사용시

지중면 60 80

옹벽 구체

노출면 30 50 (70) ( )는 무늬거푸집 사용시

지중면 60 80

암거

통로

노출면 (내측) 30 45 (70) ( )는 무늬거푸집 사용시

지중면 (외측) 60 80

수로

노출면 (내측) 30 95

지중면 (외측) 60 75

기초

(footing)

직접기초 80 100

PILE 기초

상면,

측벽

80 100

하면 80 150 (200)i

파일두부근입길이(100)고려

( )는 무늬거푸집 사용시

 

* 슬래브의 마모층이 콘크리트일 경우 마모층 두께 40㎜ 별도 추가

* 침식 또는 화학작용을 받는 경우에는 현지여건에 따라 아래의 방법 중 적절한 방법을 선택하여

   철근을 보호하여야 한다.

 

① 최소덮개의 증가 (가급적 사용피복은 100㎜ 이상을 적용)

② 에폭시 도막철근의 사용

③ 특수콘크리트의 덧씌움 등

    3) 철근콘크리트 구조물 덮개(피복)기준 검토 (설계기 16210-48, 97.3.4)

(3) 구조물 모서리 처리 설계기준4)

 

① 모서리 구분

모서리

종류

외노출

모서리

응력이 집중되는 모서리 : 부재와 부재가 만나는 모서리

예) 라멘교 상판과 벽체가 만나는 부분

     교각의 코핑과 기둥이 만나는 부분

     응력과 무관한 모서리 : 동일 부재내 면과 면이 만나는 부분

예) 상판 슬라브 각 모서리 기둥의 모서리, 교대

앞면 모서리 등

지중

모서리

응력이 집중하는 모서리 : 부재와 부재가 만나는 모서리

    예) 기초와 벽체 또는 기둥이 만나는 모서리

응력과 무관한 모서리 : 동일 부재내 면과 면이 만나는 부분

    예) 지중에 묻힌 기초 혹은 기둥의 각 모서리 등

 

② 구조물 부위별 모서리 처리

    구조물의 미관과 안정성을 도모하고 모서리 파손을 방지할 수 있어야 하며, 상․하부 구조물과

    의 미적조화를 고려하여 슬래브, 교각의 모양과 모서리 처리 형상을 설계하여야 한다.

 

3.3.3 철근5)

(1) 겹이음 길이 적용기준

① 고속도로 설계의 철근 겹이음 길이 산정은 도로교 설계기준을 준용한다.

② 고속도로 설계의 철근 겹이음 길이 산정은 식에 의한 계산방법 적용을 원칙으로 한다.

(2) 철근길이

① 철근길이는 8m를 기준으로 설계한다

② 시공시 현장여건을 감안하여 철근손실이 최소화될 수 있도록 변경 가능하다.

(3) 철근가공조립 적용기준

 

구 분 적용방안 비 고

교대

일반형식 보통

기둥식 매우복잡

교각 매우복잡

터널

배수구, 옹벽 간단

난간, 공동구 복잡

라이닝, 벨마우스 매우복잡

4) 구조물 모서리처리에 따른 설계기준 및 시방서작성 (설계일 16210-166, 94.10.31)

5) 다발철근의 적용성 검토 (설계처-3600, 05.12.13)

 

(4) 다발철근 배치

2단 배근 이상이 필요한 교각의 시공시 다발철근으로 배치

 개 요 도 적 용 기 준

덮개

․ 피복두께

- 다발철근의 등가지름 이상이어야 하나 60㎜ 보다

  크게 할 필요는 없음 (흙에 접하거나 외기에 노출되는

  콘크리트의 경우 주철근에 대해 60㎜ 이상이어야 함)

․ 철근간격

- 기둥의 경우는 특별한 규정이 없으며, 보의 규정을

  준용할 때, 철근 순간격이 40㎜, 굵은골재 최대치수의

  1.5배, 철근등가 지름의 1.5배 중 가장 큰 값 이상이

  어야 하며, 다발철근의 지름은 등가단면적으로 환산된

  1개의 철근지름으로 보아야 함.

․ 정착길이

- 도로교설계기준 4.3.11에 따르며, 겹침이음 위치에서

   3개의 철근이 존재할 때 20% 증가 적용

․ 겹침이음

- 단철근의 경우와 동일하나 정착길이가 20% 증가되

  었으므로 겹침 길이도 20% 증가 적용

 

(5) 압축부재 축방향 철근

구 분 철근 및 유효단면적

 

4.3.7.1

    축방향 철근

    감소된 유효 콘크리트 단면적은 총단면적의 1/2 이상 이고, 축하중을

    지지하기 위해 1%의 축방향 철근을 요구하는 단면적 이상이어야 한다.

 

유효

단면적

산출식

․ 나선철근 또는 기계적 이음을 이용한 원형 띠철근 압축부재(  )

            

 

․ 띠철근 압축부재(  )             

 

여기서,    : 기둥의 유효단면적,

  : 축방향하중

단,       

단, 압축부재의 감소된 유효단면적은 축력이 주된 하중으로 작용하여 휨모멘트보다는 축력이 강도

를 지배하는 압축부재에 적용된다.

피복두께

 

 

 

제 4 장 구 조 해 석

 

 

4.1 적용범위

(1) 교량의 설계와 산정에 대한 적절한 해석 방법과 구조물의 모델링, 힘 영향의 결정 등을 설명

    한다.

(2) 제시된 재료 특성을 기초로 하고, 평형과 적합성을 만족하는 해석 방법들이 사용된다.

(3) 일반적으로, 교량 구조물은 탄성적으로 해석이 된다. 그러나 이 절에서는 연속보 상부 구조물

    에서 힘의 재분배 또는 비탄성 해석을 허용한다. 극한 한계 상태에 대한 대체이며, 비탄성적으

    로 거동하는 압축부재를 위해 비탄성 해석에 대해 설명한다.

 

4.2 구조해석법

    평형과 적합성을 만족하고 제시된 재료에 대한 응력-변형률 관계가 이용되는 해석의 방법들은 다

    음과 같다.

(1) 고전적인 하중과 변위 방법

(2) 유한차분법

(3) 유한요소법

(4) 절판법

(5) 유한대판법

(6) 격자해석법

(7) 일련의 또는 다른 조합 방법

(8) 항복선 이론

 

 

4.3 수학적 모델

 

4.3.1 일반

(1) 수학적 모델은 하중, 기하학 및 구조물의 재료적 거동 그리고 적절한 곳에 기초(footing)의 응

    답 특성을 포함해야 한다.

(2) 모델의 선택은 한계 상태 조사, 양적 힘의 영향 그리고 요구되는 정확도 등을 기초로 한다.

(3) 만일 허용되지 않는다면 연속 합성 방호벽의 고려는 사용성과 피로 한계 상태 그리고 구조적

    평가에 제한적이다.

(4) 구조적으로 불연속인 철도, 연석, 중앙 분리대 그리고 방호벽의 강성은 구조해석에서 고려되지

    는 않는다.

(5) 교량의 지점인 지반 또는 암반의 적절한 표시가 기초(footing)의 수치 모델에 표시되어야 한다.

(6) 지진설계의 경우, 전체 토양의 이동과 액상화 등이 고려되어야 한다.

 

4.3.2 구조적 재료의 거동

(1) 탄성과 비탄성 거동

① 구조 재료는 탄성 그리고 비탄성 한계까지 선형적으로 거동하는 것에 대해 고려한다.

② 극한 한계상태에서의 거동은 비탄성과 탄성 범위 모두에서 허용한다.

 

(2) 탄성 거동

    콘크리트의 성숙도와 환경적 영향에 의해 변하는 탄성 재료 특성과 속성들이 모델 내에 포함

    되어야 한다.

 

(3) 비탄성 거동

① 비탄성 변형이 발생하는 구조성분의 단면은 연성이거나 아니면 특별한 장치로 연성이 되도

    록 한다.

② 비탄성 해석이 사용되는 경우 적절한 설계 파괴 메커니즘 그리고 그것에 따르는 힌지의 위

    치가 결정되어야 한다.

③ 해석 시 구조성분 내에서 전단, 좌굴 그리고 부착파괴에서 휨 비탄성 메커니즘의 형태가 우

    월하게 발생되지 않음이 확인되어야 한다.

④ 힌지처리가 예상되는 구조성분의 뜻하지 않은 과강도에 대한 고려가 필요하다.

⑤ 대변형에 의한 구조물의 기하학적 원형이 노후화되는 것에 대해서도 고려해야 한다.

⑥ 비탄성 거동이 confinement(구속효과)에 의해 이루어지는 것이 기대되는 경우, 시험 공시

    체는 그런 confinement(구속효과)를 제공하는 요소를 포함하고 있어야 한다.

⑦ 극한 힘 효과가 반복되는 것이 예상되는 경우, 시험은 그들의 주기적 성질을 반영해야 한다.

⑧ 열거한 경우를 제외하고 응력과 변형은 다변적 요소의 종단면에서 변형률에 대한 선형 분배

    에 기초를 두고 있다.

 

 

4.3.3 기하학

(1) 미소변위 이론

    만약 구조물의 변형이 압축력 또는 인장력의 편심력 증가로 인한 힘 효과에 의해 심각한 변화

    를 초래하지 않는다면 그런 2차적인 힘 효과는 무시될 수도 있다.

(2) 대변위 이론

① 만약 힘 효과에 의해 구조물의 변형이 구조물 내에서 심각한 변화를 초래한다면, 변형의 영

    향은 평형 방정식에서 고려해야 되는 사항이다.

② 구성성분의 변형과 비 직선 형상의 영향은 안정도 해석과 대변위 해석에서 포함되어야 한다.

 

4.3.4 경계조건의 모델링

경계조건은 지점의 실제적인 특성과 연속성을 나타내어야 한다.

 

4.3.5 등가 부재

다변적이지 않은 구성성분은 요소의 위치에서 실제 구조물의 강성 특성을 취하는 다수의

프레임 요소로 성분을 이상화시켜 모델링할 수 있다.

다양한 종단면을 취하거나 그렇지 않은 교량의 구성성분들은 구성성분의 모든 강성 특성

2을 나타낼 수 있는 단일 등가 구성성분으로 모델링할 수 있다.

 

 

4.4 정적 해석

 

4.4.1 정밀한 해석 방법 (refined method of analysis)

(1) 일반

    지침서 4.2에 열거한 정밀한 방법은 교량 해석 시 사용된다. 그러한 해석에서, 고려사항은 해

    석 풀이법의 정확도에 영향을 주는 요소의 가로세로 비율, 절점의 위치와 개수 그리고 원형의

    또 다른 특징 등에 관한 것이다.

 

(2) 바닥판(deck)

① 일반

 

가. 명시되지 않았을 시, 바닥판의 휨과 뒤틀림 변형은 해석 시 고려되어야 한다.

나. 그러나 수직전단변형은 무시될 수 있다.

 

② 등방성 판 모델(isotropic plate model)

 

가. 이번 절의 목적에 있어, 고형체(solid)인 교량 바닥판은 균일하거나 또는 균일에 가까운

    깊이를 갖는다.

나. 그리고 모든 면내 방향에서 같은 값을 갖는 바닥판의 강성은 등방성으로 고려되어야 한다.

 

③ 직교 판 모델(orthotropic plate model)

 

가. 직교 판 모델에서, 요소의 휨 강성률은 바닥판의 종단면을 따라 균일 분포된다.

나. 바닥판의 비틀림 강성이 균일한 두께의 고형체 판에 의해 단독으로 영향을 끼치지 않는

    경우, 비틀림 강성률은 물리적 시험, 3차원 해석 또는 일반적으로 받아들여지고 근사해

    석법에 의해 산정되어야 한다.

 

(3) 보-슬래브 교량

① 유한요소와 격자 판넬의 가로세로 비율은 5.0을 넘어서는 안 된다. 뜻하지 않은 유한요소와

    격자 판넬의 크기나 형태의 변화는 피해야 한다.

② 절점 하중은 적용되는 실제 하중에 정적으로 등가여야 한다.

 

(4) 다실 · 박스 거더

① 다공질 교량의 정밀한 해석방법은 기준 4.2에서 소개된 해석방법들을 사용할 수 있다. 단,

    항복선 이론은 제외한다.

② 뒤틀림과 횡적 프레임 거동을 하려는 모델은 완전한 3차원 해석이 이루어져야 한다.

③ 단실 박스 종단면에 대해서, 상부구조는 휨과 뒤틀림 모두를 고려하는 spine beam처럼 해

    석할 수 있다.

 

(5) 트러스 교량

정밀한 평면 프레임 또는 공간 프레임 해석은 다음에 따르는 고려사항을 확인해야 한다.

① 바닥판 또는 바닥판 시스템을 가진 합성 거동

② 구성성분 사이의 연속성

③ 구성성분의 자중에 의한 힘 효과, 변형에 의한 기하학적 변화 그리고 판넬 점에서의 축방향

    오프셋(offset)

④ 원형을 포함하는 구성성분의 면내 · 면외 좌굴, 구성성분 사이의 연속성 그리고 구성성분에

    나타낸 유효 축력

 

(6) 아치교

    기준 4.4.1(5)의 조항이 적용된다.

    케이블 행거의 연장이 미치는 영향을 아치 타이의 해석에서 고려해야 한다.

    보다 상세히 조정되는 경우가 아니라면, 리브 수축에 관한 고려를 수행해야 한다.

 

(7) 사장교

    사장교의 구성성분에 대한 힘 효과의 분배가 주탑 기하학의 고려, 지주 평면의 수 그리고 바

    닥판 상부구조의 뒤틀림 강성에 의해 산정이 되는지를 공간이나 평면 구조 해석으로 결정되어

    야 한다.

    사장교는 다음으로부터 초래되는 비선형 효과에 대해 고려되어야 한다.

① 모든 한계 상태에서 케이블 새그의 변화

② 모든 한계 상태에서 바닥판 상부구조와 주탑의 변형

③ 극한 한계 상태에서 재료적 비선형성

 

(8) 현수교

현수교에서의 힘 효과는 수직하중에 대한 대변위 이론에 의해 해석되어야 한다. 케이블의 인

장 강성과 함께 풍하중의 영향이 해석에서 고려되어야 한다.

 

4.4.2 안정도

안정도에 대한 해석은 대변위 이론을 적용할 수 있다.

 

4.4.3 온도 구배에 대한 해석

수직 온도 구배에 의한 힘 효과를 결정하는 경우, 해석에서는 축방향 연장, 휨 변형 그리

고 내부 응력을 고려해야 한다.

 

 

4.5 동적 해석

 

4.5.1 동적 구조의 기본 사항

(1) 일반

① 교량의 동적 거동에 대한 해석을 하는 경우, 구조 성분의 강성, 질량 그리고 감쇠 특성에

    대해 설계하도록 한다.

② 해석에 포함되는 최소 자유도 수는 고유진동수와 가정된 모드 형상의 신뢰도에 기초한다.

    풀이 방법의 정확도에 따라 적합한 모델을 사용하도록 한다.

③ 동적 모델은 구조물과 활동에 관련된 상태를 나타낼 수 있어야 한다.

④ 구조물의 관련된 상태라 함은 다음과 같다.

 

가. 질량의 분배

나. 강성의 분배

다. 감쇠 특성

 

⑤ 활동과 관련된 상태는 다음과 같다.

 

가. 힘의 진동수

나. 재하 하중의 지속기간

다. 재하 하중의 방향

 

(2) 질량의 분배

    질량의 모델링은 모델과 예상된 움직임에서 이산도의 고려에 따라 수행된다.

(3) 강성

    교량은 진동수와 고유 모드를 나타내기 위해 선택된 자유도와 일치하도록 설계되어야 한다.

    모델 요소의 강성은 설계된 교량과 일치하도록 정의되도록 한다.

(4) 감쇠

    등가 점성 감쇠는 에너지 이산을 나타내는 데 사용된다.

(5) 고유진동수

    기준 4.5.2에 있어서, 탄성 감쇠고유 모드와 진동 주기수가 사용되어야 한다.

 

4.5.2 탄성 동적 응답

(1) 차량에 의한 진동

    교량과 활하중 사이의 동적인 상호관계에 대한 해석이 필요한 경우, 해석자는 표면의 조도, 속

    도 그리고 해석에 적용되는 차량의 동적인 특성을 파악하고 인지해야 한다.

 

(2) 바람에 의한 진동

① 풍속

    바람의 영향에 민감한 구조물인 경우, 그 구조물의 위치, 극한 압력의 크기 그리고 흡입력

    등이 모형화 된 터널 풍 시험을 통해 산정되어야 한다.

② 동적 효과

 

가. 바람에 민감한 구조물은 난류성 기류 또는 돌풍에 의한 난타와 같은 동적 효과 그리고

    급속도와 흔들림과 같은 바람에 불안정한 구조물의 상호관계에 대해 해석되어야 한다.

나. 날씬하고 휘기 쉬운 구조물은 측방의 좌굴, 과도한 추력 그리고 발산 등에 대하여 해석

    한다.

 

③ 설계 고려사항

 

가. 바람이 부는 조건에서 과도한 응력치, 구조적 피로 그리고 사용자의 불편함과 불안감 등

     을 야기하는 진동에 의한 변형은 피해야 한다.

나. 교량 바닥판, 케이블 지주 그리고 행거 케이블은 과도한 와류와 진동을 초래하는 비바람

     에 대해 보호되도록 한다.

 

4.5.3 비탄성 동적 응답

(1) 일반

    지진이나 선박이 충돌하면, 에너지는 다음에 따르는 메커니즘에 의해 소산될 수 있다.

① 구조물에 충돌할 수 있는 물체의 탄성 · 비탄성 변형

② 구조물과 그 부속장치의 비탄성 변형

③ 구조물과 그 부속장치의 영구적인 변위

④ 특별한 목적의 기계적 에너지 소산으로부터 발생되는 비탄성 변형

 

(2) 소성 힌지와 항복선

    해석에 있어서, 구조적 성분 내에 비탄성 변형에 의해 흡수된 에너지는 소성힌지와 항복선에

    집중된다고 가정할 수 있다. 이 단면들의 위치는 에너지 흡수에 대한 저차 경계 해를 얻기 위

    해 적절한 가정을 함으로써 설정할 수 있다. 이러한 단면들에 대해서, 검증된 해석적 재료 모

    델을 사용함으로써 모멘트-회전 이력곡선을 결정할 수 있다.

 

 

4.6 실험에 의한 해석

 

4.6.1 축소모형 시험

       구조적 거동을 정립하고 확인하기 위해서, 해석자는 구조물 전체나 일부분의 축소 모형 시험을 수

       행할 수 있다. 경계조건이나 하중뿐만 아니라, 구조물의 치수와 재료적 특성은 가능한 한 실제적으로

       설계되어야 할 것이다.

 

4.6.2 교량 시험

       존재하는 교량은 교량의 힘 효과와 내하력을 산정하기 위해 교통, 환경적 하중 또는 특별 목적의

       차량 하중 시험 등 다양한 조건 하에서 얻어진 결과를 산출하고 계측될 수 있도록 한다.

 

 

 

제 5 장 강 교

 

 

5.1 일반사항

 

5.1.1 강재의 선정

(1) 강판은 KS D3503(일반구조용 압연 강재), KS D 3515 (용접구조용 압연 강재), KS D 3529

    (용접구조용 내후성 열간 압연 강재) 및 KS D 3868(교량구조용 압연강재)의 규격에 적합한 것

    을 표준으로 하다. 단, 기온이 현저하게 낮은 지방에서는 강재 선정에 특별한 배려를 기울여야

    한다.

(2) 판의 두께에 따른 강재의 선정 기준은 다음 [표 5.1.1]에 따른다. 단, HSB500과 HSB600은

    100㎜ 이하의 강판에 적용가능하다.

 

[표 5.1.1] 판두께에 따른 강재의 선정기준

 

판두께(㎜)

종류

6 8 16 25 32 40 50 100

일 반

구조용강 SS400

용

접

구

조

용

강

SM400A

SM400B

SM400C

SM490A

SM490B

SM490C(TMC)

SM490YA

SM490YB

SM520B

SM520C(TMC)

SM570(TMC)

SMA400A

SMA400B

SMA400C

SMA490A

SMA490B

SMA490C

SMA570

(주) 1. 판두께가 8㎜ 미만의 강재에 대해서는 [도로교설계기준 3.6.2.7 구조세목]에 따른다.

      2. 판두께 40㎜를 초과하는 강재에 대해서는 허용응력 감소를 고려해야 한다.

      3. 판두께 25㎜로부터 32㎜ 사이의 SM 490YB 진정 강괴로 제조되어야 한다.

      4. TMC강재의 판두께 선정기준은 SM490C, SM520C 및 SM570에 준한다.

      5. 한냉지에 있어서는 강판의 두께에 관계없이 C재를 사용한다.

 

(3) 강종의 선정시 응력수준과 부재기능을 중요도에 따라 다음 표5.1.2를 참조하고 SM520,

    SM570, HSB500, HSB600 등을 비교 검토하여 경제성 있는 강종을 적용한다. 여기서, 주요부

    재는 주구조와 바닥틀을 말하며, 2차부재는 주요부재 이외의 2차적인 기능을 가진 부재를 말

    한다.1)

 

[표 5.1.2] 응력수준과 부재의 중요도에 따른 강종의 선정

 

구 분 대 상

주요부재

(주부재)

SM490

상 · 하플랜지, 복부, 종리브, 수평보강재, 주부재 연결판, 지점부 다이아프램, Sole

Plate, 교좌장치가 설치되는 횡빔 및 보강재, 지점부 수직보강재, 유지보수

Jack-up 수직보강재 등 응력수준이 높은 부재

2차 부재

(부부재)

SM400

횡리브, 수직보강재, 스트링거, 횡빔, 지점부 이외 다이아프램, 부부재 연결판, 횡빔

및 스트링거의 보강재, 주부재와 횡빔 연결부, 브라켓, Plate Girder교의 브레이싱

등 2차적 기능을 가진 보강 부재

 

(4) 무도장 내후성 강재는 상수원 보호구역, 재도장이 곤란한 위치 등에 우선 적용하고 그 이 외

    의 지역은 설계시 현장여건 등을 감안하여 기존 도장강교와 병행 적용한다.2)

 

[표 5.1.3] 무도장 내후성 강재 적용 기준

 

구 분 현 장 조 건 적 용 기 준

일반 도장용 강재

· 무도장 내후성강재 적용이 부

  적절한 현장 조건

· 미관 고려지역

· 내후성강 적용이 부적절한 환경 조건일

  경우(해안지역 등)

· 도시지역, 관광지등 주변경관에 따른 색

  체 고려 필요시

  무도장 내후성 강재

  (블라스팅 미실시)

-

· 초기 외관(흑피 탈리 정도 상이)과 제작

  상의 용이성 등을 고려하여 블라스팅

  실시를 원칙으로 함.

  무도장 내후성 강재

  (블라스팅 실시)

· 초기 미관 고려 지역

· 산악, 촌락, 전원 구간

· 하천, 상수도보호지역 등

  무도장 내후성 강재

  (녹 안정화 처리)

· 초기 미관이 중요한 지역

· 도심지, 본선횡단육교등

· 주요 간선도로에서 잘보이는 곳

 

(5) 무도장 내후성강 교량의 강재 표면에 안정 녹 층의 형성이 용이하도록 설계시 다음 사항을 고

    려하여야 한다. 3)

① 누수 및 체수(滯水)를 방지할 수 있도록 설계한다.

② 통풍이 양호하도록 설계한다.

③ 습기를 내포할 우려가 있는 흙먼지의 퇴적을 최소화 할 수 있도록 설계한다.

    1) 강교 강종선정 기준 검토(설계이 15212-124, 1998.9.18)

    2) 무도장 내후성 강교 적용검토(설계구 13201-760, 2001.12.29)

    3) 무도장 내후성 강교 적용검토(설계구 13201-760, 2001.12.29)

④ 정상적인 녹 안정화를 기대할 수 없는 부위는 부분도장을 고려한다.

⑤ 설계시 부식 두께는 원칙적으로 고려하지 않는 것으로 한다.

⑥ 신축이음부는 무도장 내후성강 교량에서 가장 신중을 기해야 하는 부분으로 특별히 다음 사

    항에 주의를 기울여야 한다.

 

가. 신축이음장치는 비배수 형식을 사용하여야 한다.

나. 신축이음부에서 주형의 양쪽은 일정 거리만큼 도장을 실시하는 것을 원칙으로 한다.

다. 신축이음부의 양쪽 주형 사이 또는 교대 벽면과 주형 사이는 양호한 통풍과 점검 및 보

    수를 위해 최소 400㎜의 공간을 확보하여야 한다.

 

5.1.2 강재의 허용응력

(1) 구조용 강재의 허용응력

① 구조용 강재의 허용축방향인장응력 및 허용휨인장응력은 [표 5.1.4]에 표시된 값으로 한다.

 

[표 5.1.4] 허용축방향인장응력 및 허용휨인장응력 (㎫)

 

강 종

강재

판두께 (㎜)

SS400

SM400

SMA400

SM490

SM490Y

SM520

SMA490

SM570

SMA570

40 이하 140 190 210 260

40 초과 75 이하

130 175 (190)주)

200 (210)주) 250 (260)주)

75 초과 100 이하 195 (210)주) 245 (260)주)

주) TMC 강재일 경우에는 ( )값을 적용한다.

 

② 구조용 강재의 허용 전단응력은 [표 5.1.5]에 표시된 값으로 한다.

 

[표 5.1.5] 허용전단응력 (㎫)

 

강 종

강재

판두께 (㎜)

SS400

SM400

SMA400

SM490

SM490Y

SM520

SMA490

SM570

SMA570

40 이하 80 110 120 150

40 초과 75 이하

75 100 (110)주)

115 (120)주) 145 (145)주)

75 초과 100 이하 110 (120)주) 140 (145)주)

주) TMC 강재일 경우에는 ( )의 값을 적용한다.

 

③ 국부좌굴을 고려하지 않는 허용축방향 압축응력 등 각종 구조용 강재의 허용응력은 도로교

    설계기준 3.3.2.1의 구조용 강재에 대한 허용응력을 참조한다.

 

(2) 주단조품의 허용응력

    도로교 설계기준 3.3.2.2의 주단조품의 허용응력을 참조한다.

 

(3) 용접부 및 이음용 강재의 허용응력

① 용접부의 허용응력은 도로교 설계기준 3.3.2.3의 [표3.3.7]과 같다. 강도가 서로 다른 강재

    를 이을 때는 강도가 작은 편의 강재에 대한 값을 취한다.

② 고장력 볼트의 허용력 및 허용응력

 

가. 마찰이음용 고장력 6각볼트 및 T/S볼트의 허용응력은 [표 5.1.6]에 표시한 값과 같다.

 

[표 5.1.6] 마찰이음용 고장력볼트의 허용력 (kN) (1볼트 1마찰면마다)

 

볼트의 등급

나사호칭

F 8 T F 10 T S 10 T

M 20 31 39 39

M 22 39 48 48

M 24 45 56 56

주) S10T : T/S볼트의 기계적 성질에 따른 등급을 나타내는 기호임

 

나. 지압이음용 고장력 볼트의 허용전단응력 및 모재의 허용지압응력은 도로교설계기준

 

3.3.2.3의 [표 3.3.9] 및 [표 3.3.10]에 표시한 값으로 한다.

③ 앵커볼트, 핀, 다듬 볼트의 허용응력은 도로교설계기준 3.3.2.3의 [표 3.3.11]에 표시한 값

    으로 한다.

 

(4) 반복하중 및 인성에 대한 고려

① 반복응력을 받는 부재와 이음부의 설계시 응력범위는 도로교설계기준 3.3.4.1의 허용피로응

    력범위를 참조한다.

② 강재의 인성에 대한 고려가 필요시 도로교설계기준 3.3.4.3의 인성요구조건을 참조한다.

 

 

5.2 주형 구조 계획

 

5.2.1 종횡단 경사에 따른 주형의 배치

(1) 교량구간에 종단경사(곡선 포함)가 있는 경우에는, 바닥판 헌치 높이가 가능한 한 균등하게 되

    도록 주형의 종단경사를 결정한다.

(2) 횡단경사에 따라 주형(또는 주구) 좌우의 기준 높이가 현저히 다른 경우에는 각 주형 상호의

    기준높이를 소정의 경사에 맞추는 것을 표준으로 한다.

i%

3@2,500=7,500

i%

Δh

(a) 플레이트 거더의 예

(b) 트러스교의 예

(c) 박스거더의 예

 

<그림 5.2.1> 주형의 횡단골조

 

(3) 곡선구간 등에서 노면이 곡면으로 되는 경우에 대해서는 주형 상면은 동일 평면에 있도록 배

    치하는 것을 표준으로 한다.

 

노면

헌치변화

주형상면

 

<그림 5.2.2> 주형상면과 헌치변화

 

5.2.2 부재의 분할 및 운반

(1) 공장에서 현장까지의 수송수단은 현장조사를 통하여 반입로의 차량통행제한과 관련규정을 확

    인하여 결정한다.

(2) 연결위치는 기본적으로 <그림 5.2.3>에 표시된 위치가 바람직하며, 천공에 의한 단면보강을

     하지 않아도 좋을 위치를 선정하여야 한다. 수직브레이싱 간격, 수평 브레이싱의 배치, 중간보

     강재 배치 등과의 중첩을 피하도록 한다.

 

저항휨모멘트도

휨모멘트도

연결위치

지 간

 

<그림 5.2.3> 연결 위치

 

(3) 연결부에서 천공에 의한 단면 손실을 보강하기 위하여 판두께의 증가를 검토하여야 한다.

(4) 주형의 크기는 차량의 운반을 고려하여 주형의 폭과 높이는 가급적 3.0m 이내, 제작길이는

    14.0m이내, 제작중량은 20ton 이내로 하는 것이 바람직하다.

 

5.2.3 곡선교의 구조계획

(1) 곡선거더는 직선거더에 비해 비틀림 모멘트가 크게 되므로, 주형을 비틀림 강성이 큰 박스 거

    더로 하는 것이 좋다. 그러나 지간이 작고 곡선반경이 큰 곡선거더에 대해서는 주형에 작용하

    는 비틀림 모멘트도 작으므로 경제성을 고려해서 병렬Ⅰ판형교를 사용할 수 있다.

(2) 주형의 선택은 폭원의 크기에도 관계가 있으나 중심각이 5~15°에서는 병렬 I 판형교가 유리하

    고, 15~20°에서는 2주 상자형교, 20~25°에서는 단일상자형교 유리하다.

 

교량가장자리

a

c

c

b

 

<그림 5.2.4> 곡선구간의 거더배치

 

(3) 중심각이 25°를 초과하면 설계에 상당히 무리가 있고, 중심부 5°이하에서는 직선교에 가까운

    성질을 나타낸다.

 

(4) 곡선구간의 거더배치

① 곡선반경이 비교적 큰 구간의 주형은 될 수 있는 한 직선거더로 검토함이 바람직하다. 또,

    직선거더의 경우에는 아래 수평 브레이싱을 설치하는 것을 원칙으로 한다.

② 곡선구간에서 교량이 연속하는 경우 가능한 한 직선거더로 검토하고, 교각상에서 절선이 되

    도록 배치하는 것이 바람직하다.<그림 5.2.5>(a) 그 경우 수직 브레이싱의 배치는 주형에

    직각방향으로 한다.

③ 곡선반경이 비교적 작은 구간에서 단순형식이 되는 경우, <그림 5.2.5>(b)처럼 단부 가로

    보를 평행(aa'//bb')으로 배치하는 것이 가능하나, 사교에서와 같이 교각 및 교대위의 공간

    이 충분한 경우 단부 가로보를 주형에 대하여 직각방향으로 배치하는 것이 좋다.

④ 연속트러스 등에서 교각 위만을 절선으로 곡선 형태를 처리할 수 없는 경우, 지간 중앙에서

    절선으로 한 예도 있지만, 이 경우는 충분히 설계단계에서 해석방법을 확인하고 진행해야

    한다. 인접거더와의 배치는 원칙적으로 교각선에서 외측거더의 연장선이 교차하도록 하는

    것이 좋다. (<그림 5.2.5>(c))

 

G 과 G' 의 선이 1 1 교차한다.

G 1

G 2

G 3

G'1

G'2

G'3

a b

a' b'

교량중심선

(a)

(b) (c)

 

<그림 5.2.5> 거더의 절곡

 

(5) 가로보의 설계

① 가로보의 강도는 통상의 직선거더 보다 큰 것으로 하는 것이 바람직하고, 가로보의 변형이

    주형의 하중분배에 미치는 영향을 적게 하는 강성이 큰 단면설계를 하는 것이 좋다.

② 곡선교의 가로보는 비틀림 전달기구 중 가장 중요한 역할을 하기 때문에 충복단면을 사용하

    여 충분한 강성을 갖도록 하고, 주형의 단면을 개략적으로 계산하여 가정하고자 하는 경우

    에는 다음식을 이용한다.

 

    × 



 

[식 5.2.1]

 

여기서,  :가로보에 작용하는 휨모멘트

  : 가로보 설치위치에서의 주형의 휨모멘트

 :가로보의 간격

 : 곡률반경

 

③ 가로보의 간격은 특히 Ⅰ거더 병렬교의 경우 직선교의 경우보다 좁게 설정하여 4~5m로 하

    는 것이 바람직하다.

 

(6) 수평브레이싱의 설계

① Ⅰ형 병렬의 곡선거더교는 상부와 하부에 수평브레이싱을 두는 것을 원칙으로 한다.

② 수평브레이싱의 설계에 있어서는 통상의 횡하중 외에 주형의 휨에 의해서 생기는 상 ․ 하플

    랜지의 법선방향 수평력과 수평브레이싱을 설치함으로써 생기는 비틀림 모멘트로 인한 전단

    력을 고려하고 1차부재로서 설계하여야 한다.

③ 수평브레이싱의 단면은 박스거더작용을 한다는 점을 고려해서 비틀림 모멘트에 의한 전단력

    을 가산하는 것으로 한다.

 

(7) 부반력 및 받침배치

① 곡선거더는 재하상태에 따라 내측거더 지점에 부반력이 생기는 경우가 있지만 가능한한

    내 · 외측 거더에 응력차가 생기지 않도록 주의해야 한다.

② 받침의 배치 및 구조에 대해서는 온도 변화 및 지진이나 바람 등에 의한 수평력이 임의의

    단면 또는 받침에 집중적으로 작용하지 않도록 계획하는 것이 바람직하다.

 

 

5.3 부재의 연결 및 이음

5.3.1 부재의 연결

(1) 부재의 연결은 작용응력에 대하여 설계하는 것을 원칙으로 한다.

(2) 주요 부재의 연결은 (1)의 규정을 따르는 외에 적어도 모재의 전 강도의 75% 이상의 강도를

    갖도록 설계하여야 한다. 다만, 전단력에 대해서는 작용응력을 사용하여 설계해도 좋다.

(3) 연결부에서 단면이 변하는 경우, 작은 단면을 기준으로 연결의 제 규정을 적용하여야한다.

 

(4) 부재의 연결에 용접과 고장력 볼트를 병용하는 경우에는 다음 규정을 따라야 한다.

① 홈용접을 사용한 맞대기이음과 고장력볼트 마찰이음의 병용 또는 응력방향에 평행한 필렛용

    접과 고장력볼트 마찰이음을 병용하는 경우에는 이들이 각각 응력을 분담하는 것으로 본다.

    다만, 이들의 분담 상태에 대해서는 충분히 검토를 하여야 한다.

② 응력방향과 직각을 이루는 필렛용접과 고장력볼트 마찰이음을 병용해서는 안 된다.

③ 용접과 고장력볼트 지압이음을 병용해서는 안 된다.

 

5.3.2 용접 이음

(1) 용접의 종류와 적용

① 응력을 전달하는 용접이음에는 전단면 용입홈용접, 부분 용입홈용접 또는 연속 필렛용접을

    쓰도록 한다.

② 용접선에 대해 직각 방향으로 인장응력을 받는 이음에는 전단면 용입홈용접을 사용함을 원

    칙으로 하며, 부분 용입홈용접을 써서는 안 된다.

③ 플러그용접과 슬롯용접은 주요 부재에 사용해서는 안 된다. 부득이 쓸 경우에는 응력의 전

    달을 고려하여야 한다.

 

(2) 용접부의 유효길이

① 용접부의 유효길이는 이론상의 목두께를 가지는 용접부의 길이로 한다. 다만, 전단면 용입홈

    용접에서 용접선이 응력방향에 직각이 아닌 경우에는 실제적인 유효길이를 응력에 직각인

    방향에 투영시킨 길이로 할 수 있다.

② 필렛용접에서 끝돌림 용접을 실시할 경우에는 끝돌림 용접부분은 유효길이에 포함시키지 않

    는다.

 

(3) 필렛용접의 치수

① 필렛용접은 등치수로 하는 것을 원칙으로 한다.

② 주요부재의 응력을 전달하는 필렛용접의 치수는 다음의 제한 내에 있는 것을 표준으로 한

    다. 다만, 최소 모재두께가 8㎜ 이상인 경우에는 필렛용접 치수를 6㎜ 이상으로 한다.

 

   ≧   [식 5.3.1]

여기서, t

1 :얇은 쪽의 모재의 두께 (㎜)

t2

:두꺼운 쪽의 모재의 두께 (㎜)

S :치수 (㎜)

(4) 필렛용접의 최소 유효길이

     주요 부재의 필렛용접의 유효길이는 치수의 10배 이상, 80㎜ 이상으로 하여야 한다.

 

(5) 맞대기 이음

    단면이 서로 다른 주요부재의 맞대기 이음에 있어서, 두께 및 폭을 서서히 변화시킨 길이 방

    향의 경사는 1:2.5 이하를 표준으로 한다.

 

(6) T이음

① T이음에 쓰이는 필렛용접 또는 부분 용입홈용접은 이음의 양쪽에 배치하여야 한다. 다만, 횡

    방향의 변형에 대해서 저항할 수 있는 구조일 때는 한 쪽만으로도 좋다.

② 재편의 교각(교각)이 60˚미만이거나 또는 l20˚를 초과하는 T이음에서는 전단면 용입홈용접을

    쓰는 것을 원칙으로 한다. 필렛용접 또는 부분용입홈용접을 사용하는 경우에는 응력의 전달

    을 기대할 수 없다.

 

5.3.3 고장력볼트 이음

(1) 일 반

① 고장력볼트 이음은 마찰이음, 지압이음 및 인장이음으로 하며 주요부재의 연결은 마찰이음

    을 원칙으로 한다.

② 고장력볼트 지압이음을 채용하는 경우에는 그 적용할 곳 시공성 등에 대한 충분한 검토를

    하여야 하며 압축부재 및 2차부재연결 등 부득이한 경우에 한한다.

③ 고장력볼트 인장이음을 채용하는 경우에는 볼트의 허용응력, 체결력 이음부의 강성 및 응

    력상태 등에 대한 충분한 검토를 하여야 한다.

 

(2) 볼트, 너트 및 와셔

① 마찰이음에 쓰이는 볼트, 너트 및 와셔는, KS B 1010에 규정된 제 1종 및 제 2종의 M20,

    M22 및 M24를 사용하는 것을 표준으로 한다.

② 지압이음에는 마찰이음용 제 1종, 제 2종의 고장력볼트 세트를 사용하거나, 다른 KS규격에

    따르고 강도가 ①의 고장력볼트와 같은 볼트세트를 사용할 수 있다.

 

(3) 볼트 간격

① 볼트의 최소 중심간격은 [표 5.3.1]에 표시한 값을 표준으로 한다. 다만, 부득이한 경우에는

    볼트지름의 3배까지 작게 할 수 있다.

 

[표 5.3.1] 볼트의 최소 중심간격 (㎜)

 

볼트의 호칭 최소중심간격

M24

M22

M20

85

75

65

 

② 볼트의 최대 중심간격은 [표 5.3.2]에 표시한 값 중에서 작은 것을 택하여야 한다.

 

[표 5.3.2] 볼트의 최대 중심간격 (㎜)

 

볼트의 호칭

최대중심간격

p g

M24 170 12t

지그재그인 경우 :   





다만, 12t 이하

24t

다만, 300이하

M22 150

M20 130

여기서, t :외측의 판 또는 형강의 두께 (㎜)

p :볼트의 응력방향의 간격 (㎜)

g :볼트의 응력에 직각방향의 간격 (㎜)

 

<그림 5.3.1> 볼트의 피치와 간격

 

③ 인장부재의 누빔볼트의 응력방향의 최대 중심간격은 24t로 한다. 그러나 300㎜를 초과해서

    는 안 된다.

④ 볼트구멍 중심으로부터 판의 연단까지의 최소거리는, [표 5.3.3]에 표시한 값으로 한다.

 

[표 5.3.3] 볼트구멍의 중심에서 판의 연단까지의 거리

 

볼트의 호칭

최소연단거리 (㎜)

전단연, 수동개스절단연 압연연, 다듬질연, 자동개스 절단연

M24

M22

M20

42

37

32

37

32

28

 

⑤ 볼트구멍 중심으로부터 연단까지의 최대거리는 표면의 판두께의 8배로 한다. 다만 l50㎜를

    넘어서는 안 된다.

 

(4) 고장력 볼트 체결을 위한 최소 이격거리

 

① 고장력 육각볼트의 경우

    복부판의 상․하면으로부터 첫 번째 볼트까지의 거리는 아래 값 이상을 표준으로 한다.

 

가. 한 쪽이 볼트 두부측 다른 쪽이 너트측인 경우

 

<그림 5.3.2> 고장력 육각볼트 체결을 위한 최소 이격거리(1)

 

나. 양 쪽이 모두 볼트 두부측인 경우

 

<그림 5.3.3> 고장력 육각볼트 체결을 위한 최소 이격거리(2)

 

다. 양 쪽이 모두 너트측인 경우

 

<그림 5.3.4> 고장력 육각볼트 체결을 위한 최소 이격거리(3)

 

② T/S 볼트의 경우

가. 단독 사용의 경우

 

<그림 5.3.5> T/S 볼트체결을 위한 최소이격거리(1)

 

나. 한 쪽이 볼트 두부측 다른 쪽이 너트측인 경우

 

<그림 5.3.6> T/S 볼트체결을 위한 최소이격거리(2)

 

다. 양 쪽이 모두 너트측인 경우

 

<그림 5.3.7> T/S 볼트체결을 위한 최소이격거리(3)

 

 

5.4 플레이트 거더

 

5.4.1 플레이트 거더의 평면배치

(1) 경사각이 70°이상인 교량에 대해서는 분배수직브레이싱(또는 분배가로보)배치는 경사각방향

    으로 하고 경사각 70°미만의 교량에 대해서는 주형의 직각방향으로 배치한다.

(2) 폭원이 일정하고 교량받침선이 사다리꼴로 되는 경우에 분배 수직브레이싱(또는 분배가로보)은

    주형의 직각방향으로 한다.

 

θ

(a) 경사각 θ ≥ 70°

n@λ

(b) 경사각 θ < 70°

n @ λ

(c) 임의형

(6m를 넘지 않을 것)

 

<그림 5.4.1> 분배 수직브레이싱의 배치

 

(3) <그림 5.4.2>는 수평브레이싱의 배치 예이다.

 

단부지점 지점

풍하중에 대한

인장재의 방향

3주형

4주형

5주형

6주형

이상

 

<그림 5.4.2> 수평브레이싱의 배치

 

(4) 폭원이 변화하는 경우에는 그 상황에 따라서 주형을 방사상으로 할 것인지 세로보(브라킷을

    포함함)를 추가할 것인지를 검토해야 한다. 단 Ⅰ형인 경우 비틀림 강성이 적고 브라킷을 설

    치하기 어려운 구조이므로 가능한 한 구조를 방사상으로 배치하는 것을 원칙으로 한다.

    브라킷 처리하는 경우

    주형을 방사상을 배치하는 경우

 

(각 주형의 강도(剛度)가 균등하게 배치함)

측종형(세로보)

3.0m를 넘지

않을 것

브라킷

 

<그림 5.4.3> 폭원이 변하는 경우

 

(5) 도로선형이 곡선인 경우 <그림 5.4.4>와 같이 S가 300㎜ 이하인 경우 바닥판의 캔틸레버부

    의 길이를 조정하여(+100~-200㎜) 처리할 수 있으므로 직교로 설계하여도 좋다. S가 300㎜

    를 초과하는 경우 곡선거더로 설계하여도 좋다. 그러나 곡률의 크기에 따라서 양단의 주거더

    만 곡선으로 하고 중간 주거더는 직선으로 하는 경우도 있다.

 

O

R

지간길이 L

S

 

<그림 5.4.4> 주거더 형상결정에 영향을 주는 도로선형(S)

 

5.4.2 주형단면 계획

(1) 플랜지에는 용접 커버플레이트를 쓰지 않는 것을 원칙으로 한다.

(2) 복부판 두께는 9㎜를 최소로 하는 범위에서 가능한 한 얇게 한다. 단 수평보강재를 2단 사용

    하는 경우는 10㎜를 최소로 한다.

(3) 플랜지의 최대폭은 보 높이의 1/3~1/4을 표준으로 한다.

(4) 플랜지의 최소폭은 200㎜ 또는 복부판 높이의 1/8 이상으로 한다.

(5) 압축응력 및 인장응력을 받는 플랜지의 자유돌출부 판두께는 강재의 종류에 관계없이 플랜지

    자유돌출부 폭의 1/16 이상으로 한다.

(6) 전단연결재를 설치하는 플랜지의 판두께는 10㎜ 이상으로 하여야 한다.

(7) 플랜지의 단면 변화시 플랜지 폭보다 판두께를 변화시키는 것을 표준으로 한다.

(8) 플랜지의 맞댐 용접부에서 부재의 판 두께의 차이는 두꺼운 쪽 판두께의 1/2이하로 한다.

(9) 단면변화부에서는 응력의 흐름을 원활하게 하기 위해 판폭, 판두께가 1:2.5보다 완만하게 단면

    변화(taper)를 시켜야 한다. 또한, 테이퍼 단부와 이음판은 20㎜ 이상 띄우는 것을 표준으로

    한다.

 

<그림 5.4.5> 플랜지 단면변화부와 이음판의 최소거리

 

(10) 플랜지 두께가 변화하는 경우 복부판과 접하는 면을 일치시키는 것을 원칙으로 한다. 또한

      복부판 두께가 변화하는 경우에는 판두께의 중심선을 일치시키는 것으로 한다.

 

5.4.3 주형의 현장이음

(1) 주형의 현장이음 위치는 중간수직보강재 사이에 배치하는 것을 원칙으로 한다. 다만, 플랜지

    이음판이 커서 수직보강재 위치에 이음을 설치하는 경우 <그림 5.4.6>과 같이 L-형강을 사

    용하여 복부판 이음판과 같은 길이로 보강한다.

 

<그림 5.4.6> 현장이음 위치 및 이음판의 보강

 

(2) 복부판의 이음은 <그림 5.4.7>와 같으며 <그림 5.4.7>(c)를 표준으로 한다. 부득이 <그림

    5.4.7>(a)의 방법을 사용할 경우 모멘트 이음판과 전단 이음판의 두께는 같은 두께로 한다.

 

(a) 분리형 휨 및 전단이음판 (b)통판 전단이음판 (c) 일체형 휨 및 전단이음판

 

<그림 5.4.7> 복부판의 이음

 

(3) 주형 이음 중심을 사이에 둔 볼트의 간격은 100㎜를 표준으로 한다. 플랜지의 복부판 양측의

    볼트 간격은 130㎜를 표준으로 한다.

 

<그림 5.4.8> 이음 중심의 볼트 간격

 

5.4.4 수직보강재

(1) 단부 수직보강재 및 수직브레이싱 설치부의 보강재 판두께는 9㎜ 이상으로 하고, 그 외는 8㎜

    이상으로 한다.

(2) 수직보강재의 돌출다리길이는 주로 보의 높이에 따라 결정되는데 복부판 높이의 1/30에 50㎜

    를 가산한 것보다 크게 잡는 것을 표준으로 한다. 판두께는 돌출부의 1/13 이상일 경우 최소

    두께를 쓰는 것으로 한다.

(3) 수직 보강재는 특별히 필요한 경우를 제외하고 거더의 내면(교량의 중심선방향)에 설치하는 것

    을 표준으로 한다.

 

<그림 5.4.9> 수직보강재의 배치

 

(4) 수직브레이싱이 사각이 되는 경우, 그 설치부의 보강재는 경사방향으로 설치하고 브레이싱 연

    결판은 절곡하지 않는 것을 표준으로 한다.

(5) 플레이트거더의 지점 및 가로보, 세로보, 수직브레이싱 등의 연결부와 같은 하중 집중점은 반

    드시 보강재를 설치하여야 한다.

(6) 수직보강재와 상 · 하부 플랜지의 연결

    상․하부 플랜지와 수직보강재 사이의 연결은 [표 5.4.1]을 원칙으로 한다. 교번응력을 받는 부

    분의 수직보강재와 상 · 하부플랜지의 접합부는 필릿용접하는 것을 원칙으로 한다.

 

[표 5.4.1] 상 ․ 하부 플랜지와 수직보강재 사이의 연결

 

(7) 지점 보강재

① 지점상의 보강재는 양쪽에 대칭으로 설치되도록 하고, 상하연 플랜지까지 연장시키는 것을

    원칙으로 한다.

② 지점반력이 큰 단부보강재는 가능한 한 좌굴에 강한 형태(예를 들어 일반 압축재에 준한 박

    스단면)로 하는 것이 좋다.

③ 수직보강재는 압축력을 받는 기둥이라보고 보강재 전단면과 복부판 가운데 보강재 양쪽으로

    각각 복부판 두께의 12배까지 유효한 단면으로 생각할 수 있으며 전체 유효단면은 보강재

    단면의 1.7배를 넘어서는 안된다.

 

12t 12t

t

12t 24t이하 12t

24t이상

12t 12t 12t 12t

 

<그림 5.4.10> 하중 집중점 보강재의 유효단면적

 

④ 단면의 회전반경은 복부판의 중심선에 대하여 구하고 유효좌굴길이는 플레이트 거더 높이의

    1/2로 한다.

 

5.4.5 수평보강재

(1) 수평보강재 1단을 사용할 경우에는 0.2b 부근, 2단을 사용할 경우에는 0.14b와 0.36b 부근

    으로 정하는 것을 원칙으로 한다. 단, b :상하플랜지의 순간격(㎜)

(2) 수직보강재와 수평보강재가 만나는 곳은 자동용접을 고려하여 수평보강재 끝단이 수직보강재

    에서 35㎜정도 떨어져 있게 한다.

 

5.4.6 수직브레이싱

(1) I형 단면 및 π형 단면의 플레이트 거더교에서는 수직 브레이싱 간격을 6m 이내로 설계하되,

    플랜지폭의 30배를 넘지 않는 간격으로 중간 수직브레이싱을 설계해야 한다. 상자형 단면의

    플레이트 거더교에서도 이에 준하는 것이 좋다.

(2) 바닥판이 3개 이상의 주거더로 지지되고 주거더의 지간이 10m를 넘을 경우에는 강성이 큰 하

    중 분배 가로보를 설치하여야 한다. 하중 분배 가로보의 설치간격은 20m를 넘지 않아야 한다.

(3) 중간 수직브레이싱의 구조 형식은 <그림 5.4.11>에 나타낸 트러스 구조로 하고 사재의 골조

    는 V형식을 표준으로 한다.

 

100mm 정도

300mm 정도를

표준으로 하지만

수평보강재와의

관계에 주의한다.

 

<그림 5.4.11> 수직브레이싱 구조

 

(4) 현재 및 사재는 주요부재(1차부재)로서 설계하여야 한다.

 

(5) 단부 수직 브레이싱

① 단부 수직 브레이싱은 <그림 5.4.12>에 나타낸 트러스형태로 하고 그 상현재에 바닥판을

    놓아 고정하는 것을 표준으로 한다.

② 단부 수직 브레이싱은 횡하중에 저항할 수 있는 단면으로 하고 연직하중에 단독으로 저항하

    는 것으로 한다.

③ 연직하중은 DB24 후륜하중으로 하며 충격도 고려한다.

④ 활하중(충격을 포함하지 않음)에 의한 단부 수직브레이싱 상현재 최대처짐은 ℓa / 4000 이

    하로 한다.

 

ℓa

P

H

 

<그림 5.4.12>

 

ℓa : 지간

P : 활하중 (DB24 후륜하중)

H : 지진하중 또는 수평하중

 

5.4.7 수평브레이싱

(1) 풍하중, 지진하중 등의 수평하중에 대해서는 바닥판과 수평브레이싱이 1/2씩 부담하는 것으로

    한다.

(2) 수평브레이싱의 각 부재는 횡하중에 대해서 수평브레이싱을 트러스로 보고 해석한 부재력에

    대해 설계한다.

(3) 지점상의 수평브레이싱의 연결판은 응력집중을 고려해 용접부의 응력조사를 행한다.

(4) 교축 직각방향 지진력은 단부 및 중간지점에 집중해서 작용한다.

 

5.4.8 전단연결재4)

(1) 전단연결재는 스터드를 표준으로 하고, 가능한 큰 직경을 사용하는 것이 바람직하다. 단, 스터

    드의 용접은 공장작업으로 한다.

(2) 스터드의 재질 및 규격은 ʻ도로교 설계기준 제3장 강교 3.9.5.11 스터드ʼ에 따른다.

(3) 전단연결재의 최대 간격은 바닥판 콘크리트의 두께의 3배로 하고 600㎜를 넘지 않도록 한다.

    또한 경간 중앙부의 배치간격은 600㎜를 표준으로 한다. 다만, 연속교의 내부지점부의 경우

    높은 인장응력이 발생되는 곳의 전단연결재 설치를 피하기 위해 이 간격을 넓힐 수도 있다.

(4) 교축방향의 최소 중심 간격은 5d 또는 100㎜로 하고 교축 직각방향의 최소 중심 간격은

    d+30㎜로 한다. 여기서 d는 스터드 줄기의 지름이다.

(5) 플랜지 연단과 최외측 스터드 중심사이의 거리는 도로교 설계기준 3.9.5.5의 규정(최소 순간격

    25㎜)에도 불구하고 φ19의 경우 40㎜, φ22의 경우 45㎜, φ25의 경우 50㎜로 하는 것으로

    한다.

    4) 전단연결재(스터드) 설계 최적화방안 검토(기술심사실-1579, 2008. 7.29)

 

<그림 5.4.13> 스터드의 가로 배치

 

(6) 스터드와 플랜지 용접이음위치의 간격에 대하여 용접이음에서 50㎜ 이상, 플랜지의 판두께 변

    화부 단부에서 20㎜ 이상 이격시켜 스터드를 설치하는 것을 원칙으로 한다.

 

<그림 5.4.14> 용접이음부의 스터드 세로 배치

 

(7) 현장이음부근에 설치되는 스터드는 이음판으로부터 교축방향으로 50㎜ 이상 이격시켜 설치하

    고 이음판 위에는 스터드를 설치하지 않는다.

 

<그림 5.4.15> 이음판 부근의 스터드 배치

(8) 콘크리트 바닥판과 접하는 플랜지에 전단연결재가 없을 경우에는 <그림 5.4.16>과 같은 바닥

    판 앵커를 1.0m 간격 이내로 붙여야 한다.

 

<그림 5.4.16> 바닥판 앵커

 

3.4.9 브레이싱 연결부 상세

주형과 수평 및 수직브레이싱의 연결부는 다음을 고려하여 설계한다.

(1) 부재는 가능한 한 축선의 교점 가까이까지 연결하여 연결판의 강성을 크게 한다.

(2) 부재축의 편심은 가능한 한 작게 한다.

(3) 브레이싱 연결판의 최소 판두께는 8㎜로 한다. 단, 분배수직브레이싱, 지점 위 수직브레이싱은

    1차 부재로 취급하므로 이 부분의 연결판의 최소 두께는 9㎜로 한다.

 

 

5.5 박스거더5)

 

5.5.1 박스거더 단면계획

(1) 50m 경간의 2차로 고속도로의 박스거더 배치는 다음 <그림 5.5.1>을 표준으로 한다.

 

450 1.500 7.200 3.000 450

12.600

2.500

1.200 2.500 2.600 2.600 2.500 1.200

12.600

 

<그림 5.5.1> 고속도로 표준횡단 구성

 

5) 강도로교 설계 합리화 방안(설계설10207-30683, 2004.10.29)

(2) 일반적으로 도로폭원(연석간의 거리) 8m 를 기준으로 하여 그 이하는 단일 박스거더교로 한다.

(3) 박스거더의 인장플랜지 두께는 복부판 중심간격의 1/80 이상으로 한다. 그러나 충분한 강성을

    가진 보강재가 있는 경우에는 복부판 중심 간격 대신 보강재 중심 간격을 사용해도 좋다.

(4) 플랜지와 복부의 판두께를 변화시키는 경우는 제작상의 편이를 고려하여 <그림 5.5.2>와 같

    이 박스 내면은 동일면으로 일치시키고 박스 외면을 변화시킨다.

 

외 면

내 면

 

<그림 5.5.2> 플랜지의 판두께 변화

 

(5) 박스거더 단면의 결정에 있어서 수송상의 제한을 고려하여야 한다. 특히 육상수송의 경우 다

    음 <그림 5.5.3>과 같이 일체로 수송하는 한계를 초과하는 경우 박스단면을 적당한 블록으로

    분할하여 수송하고 현장 이음할 수 있다.

 

<그림 5.5.3> 운송을 위한 단면분할 예

 

5.5.2 플레이트 거더교 규정 적용

(1) 5.4 플레이트 거더교 5.4.3 주형의 현장이음의 관련 규정을 준수해야 한다.

(2) 5.4 플레이트 거더교 5.4.8 전단연결재의 관련 규정을 준수해야 한다.

 

5.5.3 종리브 및 횡리브

(1) 종리브

① 종방향 보강재는 플랜지와 같은 재질로 하고 주형의 단면성능 계산시 포함한다.

② 종방향 보강재의 최소간격은 330㎜로 한다.

③ 압축부 종리브 수는 5개 이상 설치하는 것이 바람직하며, 종리브 소용응력비를 만족시키는

    범위에서 가능한 간격을 넓게 하고, 단면제원을 적게 하는 것이 유리하다.

 

(2) 횡리브

① 제작 가설시 단면변화를 방지하기 위하여 인장측 플랜지에 적당한 간격으로 횡리브를 설치

    해야 한다.

② 횡리브는 종리브의 제원을 증가시키지 않는 범위내에서 최소단면을 선택하고, 횡리브 간격

    을 증가시키는 것이 강중 감소에 유리하다.

 

(3) 종리브와 횡리브의 교차부는 다음 <그림 5.5.4>와 같은 구조로 한다.

 

<그림 5.5.4> 종리브와 횡리브의 교차부

 

[표 5.5.1] 교차부 치수표

 

5.5.4 다이아프램

(1) 중간 다이아프램 형식 및 설치 간격

① <그림 5.5.5>에 주어진 형식을 갖는 중간 다이어프램의 간격은 다음 식으로 구한다.

 

    ≦ 

 ≦        [식 5.5.1]

 

단,  ≦ 

 

여기서,  :중간다이아프램의 간격 (m),  :교량의 지간 길이 (m)

 

<그림 5.5.5> 중간 다이아프램의 형식

 

(2) 중간 다이아프램의 보강구조

① 중간 다이아프램의 치수가 통판방식(ρ≤0.4)(여기서 ρ는 개구율) 이거나, 통판방식과 라멘

    방식의 중간(0.4<ρ<0.8) 정도에서 결정되는 경우에는 다음 <그림 5.5.6>의 (a) 구조를

    적용하되 상,하 및 좌,우 플랜지들을 서로 배면에 배치하는 것을 표준으로 한다.

② 중간 다이아프램의 치수가 라멘방식(ρ≥0.8)에서 결정되는 경우에는 <그림 5.5.6 (b)>의

    구조를 표준으로 한다.

(a) 통판방식 (개구율 ρ < 0.8)

(b) 라멘방식 (개구율 ρ≥0.8)

 

<그림 5.5.6> 다이아프램 맨홀 보강부 처리

 

(3) 지점부 다이아프램

① 지점부 다이아프램은 받침 바로 위에 반드시 보강재를 설치하여야 한다.

② 지점부 다이아프램의 형식은 단면을 폐합시키는 것을 원칙으로 하고, <그림 5.5.7>과 같이

    맨홀을 설치하여 유지보수와 현장이음을 위한 출입이 가능토록 조치한다.

 

<그림 5.5.7> 지점부 다이아프램 맨홀 배치

 

(4) 다이아프램의 배치

① 사교의 경우 다이아프램은 지점을 제외하고 박스거더 직각으로 설치하는 것이 다이아프램의

    강성을 높이고 제작도 용이하다.

 

지점

박스거더

중간지점

 

<그림 5.5.8> 박스거더 다이아프램의 방향

 

5.5.5 분배가로보 및 중간 수직브레이싱

(1) 다주형 박스거더교의 경우는 20m 이하의 간격으로 강성이 큰 하중분배 가로보를 설치하는 것

    외에 6m 이하의 간격으로 중간 수직브레이싱을 설치하여야 한다.

 

5.5.6 받침의 배치

(1) 직교의 경우 가설시의 안정성과 시공성 등을 고려하여 2 받침형식을 표준으로 하고, 코핑 크

    기 제약 등 여건에 따라 1 받침 형식도 적용 가능하다.

(2) 사교와 곡선교의 경우 경제적인 면과 구조적인 면에서 1 받침 형식을 표준으로 한다.6)

 

5.5.7 구조세목

(1) 박스거더의 하부플랜지 돌출길이는 100~150㎜ 정도로 하는 것이 좋다. 이 경우 현장 이음부

    는 돌출부도 연결하여야 한다.

 

<지보공이 필요한 경우>

 

<지보공이 불필요한 경우>

 

<그림 5.5.9> 하부 플랜지의 돌출길이

 

(2) 가설치 박스 내외부에 부재와 공구들의 입출을 위해서 <그림 5.5.10>와 같이 작업구멍을 교

    대 전면 박스거더 하부에 설치한다.

 

<그림 5.5.10> 작업구멍 상세

 

(3) 박스거더 단부에 거더 내부 접근을 위한 출입시설(400㎜ 이상)을 9.3 교량점검시설 9.3.3 설

    치기준의 <그림 9.3.6-7>과 같이 확보해야 한다. 다만, 거더 블록아웃만으로 출입시설의 확

    보가 곤란한 경우 교대 흉벽부를 추가로 블록아웃 할 수 있다.

(4) 우수 침투 및 결로 등에 의한 배수를 고려하여 거더 하면에 다음 <그림 5.5.11>와 같이 배

    수구멍을 설치한다.

    6) Steel Box Girder교 받침 배치방법 검토(설계구 13201-649,,2002.11.26)

 

<그림 5.5.11> 배수구멍

 

(5) 박스거더 내부의 결로 방지를 위하여 20m이하의 간격으로 내측 복부판에 다음 <그림

    5.5.12>과 같이 환기구멍을 설치한다.

 

<그림 5.5.12> 환기구멍(20m 이하로 설치)

 

 

5.6 소수주거더교7)

 

5.6.1 주거더 단면계획

(1) 소수주거더교는 직선교(사각 15°이하의 사교와 중심각 0.06 rad 이하의 곡선교 포함)에 적용7) 소수주형 판형교 적용 검토(설계구 10201-10, 2003. 1.14)

    하는 것을 원칙으로 한다.

 

(2) 바닥판

① 소수주거더교에는 PSC(prestressed concrete) 바닥판 채용을 기본으로 한다.

② 바닥판의 두께와 설계 모멘트는 도로교설계기준을 따른다.

③ 헌치의 경사는 1:5로 완만하게 하는 것이 좋으며, 헌치는 상부 플랜지의 상면에서부터 시작

    한다.

 

(3) 주거더의 최대 간격은 7.0m로 한다. 그리고, 사교 또는 곡선교일 경우에도 주거더는 가능한

    한 직교로 배치한다.

(4) 주거더의 거더 높이/경간비는 강중량 뿐만 아니라 운송 및 현장 가설을 고려해 1/17~1/18로

    하는 것을 표준으로 한다.

(5) 플랜지 폭은 거더 높이의 1/3~1/8로 하는 것을 표준으로 한다.

(6) 상부 플랜지의 단면 변화 방향은 바닥판 시공성 및 현장 용접성을 고려하여 상부 플랜지 상면

    높이를 일정하게 하고, 복부판 높이를 변화시키는 것을 표준으로 한다.

(7) 복부판 두께는 도로교설계기준을 따른다.

(8) 지점부를 제외한 일반부의 수직보강재는 가능한 한 형상비가 3이 되도록 배치하고, 지점부는

    도로교설계기준의 규정을 따라서 형상비가 1.5이하가 되도록 설계하는 것을 표준으로 한다.

    수직보강재의 간격 결정에 있어서 가로보의 배치를 고려해야 한다.

(9) 수평보강재는 1단을 배치하거나, 생략하는 것을 표준으로 한다.

 

5.6.2 플레이트 거더교 규정 적용

(1) 5.4 플레이트 거더교 5.4.3 주형의 현장이음의 관련 규정을 준수해야 한다.

(2) 5.4 플레이트 거더교 5.4.8 전단연결재의 관련 규정을 준수해야 한다.

 

5.6.3 보강재

 

(1) 중간 수직보강재

① 응력 교번부와 부모멘트부에서 인장 플랜지와 용접되는 수직보강재의 용접부에 대한 피로조

    사를 해야 한다.

② 정모멘트부에서는 수직보강재와 인장 플랜지와는 복부판 두께의 4배 이상, 6배 이하의 간격

    을 띄운다.

 

(2) 일반 가로보와 연결되는 수직 보강재

① 중간 가로보 연결부의 수직보강재는 주거더 하부 플랜지의 고정점으로의 강도가 확보 가능

    해야 한다.

② 상부 플랜지와 수직보강재의 용접부는 완전용입홈용접, 하부 플랜지와 수직보강재의 용접부

    는 필렛용접으로 한다.

 

(3) 지점 수직보강재

① 가로보와 주거더로 구성되는 라멘의 기둥으로서의 강도 확보 및 응력의 전달이 가능하도록

    설계해야 한다.

② 완전용입 홈용접으로 양쪽 플랜지에 연결시킨다.

 

5.6.4 현장연결부

(1) 현장연결부는 현장 시공성, 경제성 및 경관을 고려하여 볼트연결이나 용접연결로 한다.

(2) 부재의 두께가 50㎜ 이하일 경우에는 볼트 연결, 그 이상일 경우에는 용접 연결로 하는 것이

    바람직하며, 가설공법 및 현장여건 등을 고려하여 적절한 연결방법을 선택해야 한다.

 

5.6.5 전단연결재

(1) 전단연결재는 스터드를 표준으로 한다.

(2) 전단연결재의 설계는 도로교설계기준․해설 제3장 강교 3.9.5의 전단연결재 규정에 따른다.

(3) 가로보와 연결되는 수직보강재 바로 위쪽에는 전단연결재를 배치하지 않고, 수직보강재로부터

    교축방향으로 50㎜ 이상 거리를 두는 것을 표준으로 한다. 바닥판과 거더 상부플랜지 사이의

    경계면 박리 방지를 위하여 외측 스터드는 가능한 플랜지 외측에 배치하고, 복부판 바로 위에

    스터드를 배치(스터드가 짝수개일 경우에는 가운데 2개를 되도록 복부판에 가깝게)하는 것이

    바람직하다.

(4) 실험을 통하여 강도와 피로수명이 확인된 경우에는 25㎜ 보다 큰 줄기지름의 스터드를 사용할

    수 있고, 고강도 재료를 사용할 수 있다.

 

5.6.6 가로보

(1) 지점 가로보의 설계에서는 교량의 전체적인 안정성뿐만 아니라 지진 하중, 풍하중 등의 수평

    력을 고려하여 중간 가로보 보다 강성을 크게 해야 한다.

(2) 중간 가로보의 경우 일반적으로 공장제작의 간소화와 제작비 절감을 위해 용접이 필요 없는 H

    형강을 사용하는 것이 바람직하다. 그러나, 원하는 치수의 형강이 없는 경우에는 용접 거더를

    사용할 수 있다.

(3) 압축플랜지의 고정점간 거리를 확보하기 위해 가로보 간격은 최대 6m로 한다.

(4) 바닥판 시공 중 직접 가로보에 하중이 재하될 수도 있으며, 가로보의 간격과 강성 및 강도를

    고려하여 가로보의 가설 안정도에 대한 검토를 수행해야 한다.

(5) 중간 가로보는 주거더의 중앙부에 배치한다.

(6) 가로보 단면은 가로보와 수직보강재에 의해 구성되는 U형 프레임으로서 압축 플랜지의 좌굴

    방지에 필요한 단면을 확보해야 한다.

(7) 시공시에 바닥판을 가로보로서 지지하는 경우에는 바닥판 시공시 하중을 고려해야 한다.

(8) 일반 가로보는 격자 해석에서의 하중분배 가로보로서의 단면력도 고려해야 한다.

(9) 가로보와 주거더의 연결은 가로보에 발생하는 단면력을 수직보강재에 확실히 전달시킬 수 있

    는 구조로 한다. 또한, 가로보가 부착되는 부분은 피로강도가 낮으므로 주의가 필요하다.

 

 

5.7 개구제형 강거더교8)

 

5.7.1 주거더 단면계획

(1) 개구제형 강거더의 복부판 기울기는 1/4 이하를 표준으로 한다.

(2) 개구제형의 상부플랜지에는 반드시 적절한 간격으로 수평브레이싱을 설치해야 한다.

(3) 수평브레이싱의 설치 간격은 강거더 내부에 설치하는 중간 다이아프램 간격의 1/2를 표준으로

    한다.

 

<그림 5.7.1> 개구제형 단면

 

5.7.2 수평브레이싱

(1) 수평브레이싱의 배치는 SD형식 및 X형식을 표준으로 한다.

 

<그림 5.7.2> SD형식과 X형식 수평브레이싱

 

8) 개구제형 강합성교 적용 검토(설계구 10201-669, 2002.12.5)

 

(2) 설계시 고려해야 하는 하중

① 상부플랜지에 설치하는 수평브레이싱의 설계시에는 운반, 조립 및 콘크리트 바닥판의 타설

    (또는 프리캐스트 바닥판의 설치) 중에 작용할 수 있는 하중조건을 모두 고려해야 한다.

② 순수비틀림(St. venant)모멘트에 의한 전단흐름 q가 발생하며, 이로 인하여 수평브레이싱

    사재(diagonal member)에 축력(인장 또는 압축)이 발생한다. <그림 5.7.3>

③ 시공 시 개구제형에 비틀림 모멘트가 작용하는 경우는 운반 또는 조립을 위하여 개구제형을

    들어올리는 도중 <그림 5.7.4>처럼 로프가 끊어지는 경우 또는 사하중(콘크리트, 시공장

    비)이 편심재하된 경우 <그림 5.7.5> 등이다.

 

<그림 5.7.3> 비틀림모멘트 작용

 

<그림 5.7.4> 견인케이블 절단시 비틀림모멘트 작용

 

<그림 5.7.5> 콘크리트의 편심타설

 

④ 시공 중 사하중(강거더, 콘크리트 바닥판, deck finisher 등의 시공장비)에 의하여 강거더에

    발생하는 휨모멘트로 인해 수평브레이싱 부재에 축력(인장 또는 압축)이 발생한다.

⑤ 복부판이 보통 1/4 정도로 기울어져 있기 때문에 시공중 작용하는 사하중으로 인하여 상부

    플랜지를 양쪽으로 벌어지게 하는 수평분력이 발생한다.(그림 5.7.1) 이 때문에 수평브레이

    싱 수직재에 인장력이 발생하게 된다. 단, 강거더의 자중은 고려할 필요가 없다. 그러나 일

    단 콘크리트 바닥판으로 폐합된 후에는 수평브레이싱 부재에 발생하는 응력이 작기 때문에

    이를 고려하지 않아도 좋다.

 

(3) 수평브레이싱 부재는 최소 L75×75이상의 부재를 사용해야 하며, 부재의 세장비(l/r)는 압축부

    재의 경우 150 이하, 인장부재의 경우 240 이하이어야 한다.

(4) 상부플랜지와 수평브레이싱의 연결은 도로교설계기준 강교편ʻ3.5 연결ʼ을 따르는 것을 원칙으

    로 하며, 고장력 볼트이음을 사용하는 경우는 마찰이음을 사용해야 한다.

 

5.7.3 복부판

(1) 복부판이 경사진 경우에는 복부판이 부담해야하는 전단력이 다음 식과 같이 증가하므로 이를

    고려하여야 한다.

 

V = Vo / cosθ (5.7.1)

여기서, V : 실제로 각각의 복부판이 저항해야 하는 전단력

Vo : 고려하는 단면에 작용하는 전단력의 1/2

θ : 그림 5.7.6에서 표시된 복부판의 경사각

 

<그림 5.7.6> 개구제형 복부판의 경사

 

5.7.4 플랜지

(1) 플랜지와 종리브 및 횡리브 설계는 5.5 박스거더의 해당 규정을 준수해야 한다.

 

5.7.5 중간 다이아프램

(1) 시공 중 및 사용하중 하에서 발생하는 단면의 뒤틀림(cross-sectional distortion) 및 이 때

    발생하는 응력(distortional warping stress)을 억제하기 위하여 개구제형 내부에 적절한 간격

    으로 중간 다이아프램을 설치해야 한다.

(2) 중간 다이아프램 간격

    중간 다이아프램의 간격은 다음 식으로 구한다.

 

 ≦     

 ≦       ≦   ≦ 

 ≦     

(5.2.1)

 

여기서,  :중간 다이아프램이 설치 간격(m)

  :교량의 지간 길이(m)

 

단, 운반 및 설치도중에 발생하는 단면의 뒤틀림변형을 최소화하기 위하여 시공이음 길이 내 최소

2개소에 중간 다이아프램을 설치해야 한다.

 

(3) 통상적인 제원(하부플랜지폭: 3m 이하)을 갖는 개구제형에 설치하는 K형 cross-frame 부재

    는 다음을 만족해야 한다.

① 최소 L100×100×10 이상의 부재를 사용해야 한다. 단, 곡선교의 경우 최대 뒤틀림 응력을

    허용 인장응력의 5% 이내가 되도록 중간 다이아프램을 설계한다.

② 부재의 세장비(l/r)는 150 이하라야 한다.

    여기서, l = 부재의 길이(㎜), r = 부재의 최소 단면2차반지름(㎜)

 

5.7.6 지점부 다이아프램

(1) 지점부 다이아프램에는 상부플랜지를 설치한다. 이때, 지점부 다이아프램 상부플랜지의 두께는

    개구제형 주거더 상부플랜지 두께의 1/2이상으로 하며, 지점부 다이아프램 상부플랜지와 콘크

    리트 바닥판과는 전단연결재를 사용하여 합성시킨다.

 

지점부다이아프램

상부플랜지

콘크리트 바닥판

지점부다이아프램

지점부다이아프램

상부플랜지

 

<그림 5.7.7> 지점부 다이아프램 상부플랜지 및 바닥판과의 합성

 

 

5.8 PF형식 거더교

 

5.8.1 일반사항

(1) 강재와 콘크리트가 합성구조를 형성하는 거더의 설계에 적용한다.

(2) 본 절에 규정되지 않은 제반사항은 본 지침서의 해당 규정을 준수해야 한다.

 

5.8.2 사용재료의 허용응력9)

(1) 강재의 허용응력

① 구조용 강재의 허용응력은 본 지침서 5.1.2절의 해당사항을 참조한다.

② 프리플렉션을 도입할 경우 프리플렉션 직후 : 0.8  (강재 기준항복점)

 

(2) 콘크리트의 허용응력

① 사용하중 상태의 콘크리트의 허용응력은 표 5.8.1과 같다.

 

[표 5.8.1] 사용하중 상태의 콘크리트의 허용응력

 

구 분 허 용 응 력 비고

하부플랜지

콘크리트

허용압축응력   도설기 4.6.3.3

허용인장응력    콘설기 9.9.2 (3)

바닥판

콘크리트

허용압축응력  

도설기 3.9.3.1

허용인장응력     

 

② 프리스트레스를 도입한 하부플랜지 콘크리트는 사용하중 하에서 비균열등급 부재로 거동하

    는 것으로 가정한다.

③ 거더 제작 또는 가설 중 콘크리트의 허용응력은 시험 또는 정밀한 해석에 의하여 안전성을

    확인하여야 한다.

④ 정착부의 지압응력은 도로교 설계기준 4.6.3.3.④항을 준수하여야 한다.

 

(3) 긴장재의 허용응력

① 긴장재의 허용응력은 콘크리트 구조설계기준 9.3.2절을 준수하여야 한다.

 

5.8.3 구조세목10)

(1) 복부의 최소 두께는 300㎜ 이상으로 한다.

(2) 하부플랜지의 균열방지를 위하여 와이어 매쉬를 설치하여야 한다.

    9) Preflex beam 표준도 검토(설계삼 16210-883, 1997. 12. 13])

    10) Preflex beam교 개선 검토(설계일 16201-168, 1994. 12. 29])

 

5.9 강교 도장

(1) 강교의 도장 공법 선정시 구조물의 도장수명, 경제성, 주변경관과의 조화, 시공성, 유지관리의

    편의성 등의 제반요인을 고려해야 한다.

(2) 도장 적용 기준11)

 

[표 5.9.1] 강교 도장 적용 기준

 

설치 위치

일반 환경 특수 환경

외부용 내부용 외부용 내부용

-일반교량

-본선횡단 · 인터체인지

본선 육교

-교통량이 적은 간선

횡단교량

폴리

우레탄계

고고형분 에폭시계

자연건조

불소수지

고고형분 에폭시 2회

세라믹계

우레탄

(160㎛)

세라믹계 우레탄

(140㎛)

고고형분 후막형 에폭시

고고형분 후막형 에폭시

2회

-교통량이 많은

간선횡단교량

-상수원 보호구역

횡단 교량

-염화물 다량 살포 및

해양지역 교량

-특수교량

세라믹계

우레탄

(160㎛)

세라믹계 우례탄

(140㎛)

세라믹계

우레탄

(200㎛)

세라믹계 우례탄

(180㎛)

메탈

라이징계

메탈

라이징계

 

 

[표 5.9.2] 환경 구분

 

구 분 위 치

일반환경 전원, 산간계곡 및 도시

특수환경 해안지구, 공장지구, 대기오염지구, 해상지구, 해안공업지구

 

(3) 플레이트 거더교의 경우 콘크리트와 접속하는 부분을 제외하고 기타 모든 부위를 외부용으로

    선정해야 한다.

(4) 연결판 및 볼트의 외부와 내부 도장계열은 본체의 외부 및 내부의 도장계열과 같은 도장계열

    을 사용한다.

    11) 강구조물 도장공법 다양화방안 검토(설계처-1862, 2006. 7. 20)

 

 

 

제 6 장 프리스트레스트 콘크리트교

 

 

6.1 설계일반사항

 

6.1.1 설계이론 및 일반 고려 사항

(1) 설계되는 부재는 규정된 강도 조건에 적합해야 한다.

(2) 설계는 프리스트레스를 도입할 때부터 구조물의 수명기간 동안 받을 수 있는 모든 위험한 하

    중단계에서의 강도(강도설계)와 사용상태에서의 거동(허용응력설계)을 기초로 수행한다.

(3) 온도와 크리프 및 건조수축에 의한 영향도 고려해야 한다.

 

6.1.2 기본 가정

다음의 가정은 일체로 된 부재를 설계하는데 적용한다.

 

(1) 휨과 축방향력을 받는 부재의 강도 설계는 도로교 설계기준 4.4.3.1을 기초로 한다.

 

(2) 프리스트레스 도입시, 사용하중 작용시, 균열하중 작용시의 응력 계산은 다음 가정에 의한 선

    형 이론에 따라야 한다.

① 전체 하중범위에 걸쳐 변형률은 부재의 깊이에 따라 선형으로 변화한다.

② 균열이 발생하기 전에는 응력은 변형률에 선형으로 비례한다.

③ 균열이 발생한 후에는 콘크리트의 인장 강도는 무시한다.

 

6.1.3 단면형상 선정

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

    형상을 선정하도록 한다.

 

6.1.4 PS강재 종류 선정

(1) 선정방법

① PS강선, PS강봉, PS강연선은 한국산업규격 KSD 7002, KSD 3505에 적합한 것이어야 한다.

② 동일한 PS공법에 PS강재 종류가 2종 이상 사용되는 경우에는 교량 종류, 도입 프리스트레스

    량, 시공성, 정착부 부근의 부재 단면크기 등을 충분히 고려하여 PS강재를 선정하여야 한다.

 

(2) PS강재를 선정하는 경우에 검토 사항

① PS강재의 길이가 길어짐에 따라 PS강재의 도입 긴장력이 큰 PS강재(대형PS강재)가 경제적이다.

② 대형 PS강재가 유리하다고 해도 소요 프리스트레스와 조화를 이루지 않는다면 오히려 비경

    제적인 결과를 초래하므로 유의하여야 한다.

 

 

6.2 재 료

 

6.2.1 콘크리트 종류와 사용구분

PS용 콘크리트의 종류와 사용구분은 [표 6.2.1]을 권장사항으로 한다.

 

[표 6.2.1] PS용 콘크리트의 종류와 사용구분

 

설계기준강도 사 용 구 분

=45㎫ 거더높이의 제한을 받는 프리캐스트 포스트텐션 거더

=40㎫ 프리캐스트 포스트텐션 거더 및 현장타설 포스트텐션 거더

=35㎫

현장타설 포스트텐션 거더 및 프리캐스트 구조부재의 접합부에 프리스트레스를

도입하는 부재, 연속합성보의 1차 바닥판

=27㎫ PSC단순, 연결, 합성보의 철근콘크리트 바닥판, 연속 합성보의 2차 바닥판

 

6.2.2 PS강재

PS강선, PS강연선 및 PS강봉의 품질규격 등은 ʻ도로교설계기준 2.3 사용재료ʼ에 따른다.

 

6.2.3 그라우트

(1) 비팽창성 그라우트의 경우 재령 28일 압축강도는 30㎫ 이상

(2) 팽창성 그라우트의 경우 재령 28일 압축강도는 20㎫ 이상

(3) 그라우트는 덕트 속을 완전히 충진할 수 있고, PS강재의 녹 발생을 방지하며, PS강재와 충분히

    부착할 수 있는 것이어야 한다.

 

 

6.3 허용응력

(1) PS강재의 허용응력

① 프리텐션 부재 - 프리스트레스 도입 직전 응력

가. 저 릴랙세이션 강연선 : 0.75

나. 응력제거 강연선 : 0.70

 

② 포스트텐션 부재 - 프리스트레싱된 긴장재의 정착 직후 응력

가. 정착구에서의 응력 : 0.70

나. 정착장치의 활동에 의한 손실구역의 끝 부분에서의 응력 : 0.83

다. 정착구에서의 응력이 위의 값을 초과하지 않으면 정착장치의 활동에 의한 손실과 마찰에

    의한 손실을 상쇄하기 위해서 정착 전 짧은 시간 동안 0.90까지 인장응력이 증가되

    어도 좋다.

 

③ 손실이 일어난 후 사용하중 상태에서의 응력 : 0.80

 

(2) 콘크리트의 허용응력

① 크리프와 건조수축에 의한 손실이 일어나기 전의 일시적 응력

가. 압축응력

    (가) 프리텐션 부재 : 0.60′

    (나) 포스트텐션 부재 : 0.55′

나. 인장응력

(가) 미리 압축력을 가한 인장구역 : 일시적인 허용응력이 규정되어 있지 않다. 6.3(2)②에

      있는 손실 후의 허용응력 참조

(나) 그 외 지역

- 부착된 철근이 없는 인장 구역 : l.4 ㎫ 또는 0.25′

- 계산된 인장응력이 위의 값을 초과하는 부분에서는 비균열단면으로 가정해서 계산된

   콘크리트의 총인장력에 저항하도록 부착된 철근을 배근해야 한다.

- 이때 최대 인장응력은 0.50′ 를 넘지 않아야 한다.

 

② 모든 손실이 일어난 후 사용하중 상태에서의 응력

 

가. 압축응력 : 0.40

    허용압축응력은 하중조합에 따라 허용응력 증가계수를 적용할 수 있다.

나. 미리 압축력을 가한 인장구역에서의 인장응력

 

(가) 부착된 철근(부착된 PS강연선 포함)을 갖는 부재

    - 일반적인 경우 : 0.50 

    - 해변지역과 같이 혹독한 부식 환경에 노출된 상태 : 0.25

(나) 부착된 철근이 없는 부재 : 0

 

다. 그 외 지역에서의 인장응력은 6.3.(2)①에 규정되어 있는 일시적 허용응력으로 제한된다.

 

③ 균열 응력

    실험으로부터 얻은 콘크리트의 휨인장강도(파괴계수)를 사용하되, 실험 자료가 없을 경우에

    는 다음 값을 적용한다.

 

가. 보통 콘크리트 : 0.63

나. 부분 경량 콘크리트 : 0.54

다. 전 경량 콘크리트 : 0.47

 

④ 정착부의 지압 응력

    부재 단부에 적절한 철근을 배치한 포스트텐션 부재의 정착장치에 의해 발생되는 콘크리트

    의 지압응력은 다음 값 이하로 하여야 한다.

 

가. 긴장재 정착 직후 : 





 ′

  ≦ 

나. 프리스트레스 손실 발생 후 : 





 ′

≦ 

 

 

6.4 설계 계산에 관한 일반사항

 

6.4.1 하중 종류

       하중종류는 일반적으로 [표 6.4.1]에 나타낸 것과 같다.

 

[표 6.4.1] 하중의 종류

 

주 하 중

고정하중, 활하중, 충격, 프리스트레스 영향, 콘크리트 건조수축 영향, 콘크리트

크리프 영향, 토압, 수압, 부력, 양압력

부 하 중 풍하중, 온도변화의 영향, 온도차의 영향, 지진의 영향

주하중 상당

특수하중

설하중, 지반변동의 영향, 지점이동의 영향, 파압, 원심하중

부하중 상당

특수하중

제동하중, 가설시하중, 충돌하중

 

6.4.2 부정정력 계산

 

(1) 일반

    부정정구조물에 있어서는 정정구조물의 경우에 쓰는 하중 외에 다음의 하중상태에 대해 단면

    검토를 하여야 한다.

 

① 온도변화에 의한 영향

② 바닥판과 그 밖의 부분과의 온도차에 의한 영향

③ 건조수축에 의한 영향

④ 크리프에 의한 영향

⑤ 프리스트레스에 의한 2차응력의 영향

⑥ 콘크리트의 재령차에 의한 영향

⑦ 지진의 영향

⑧ 지점이동에 의한 영향

⑨ 구조계 변화 (부정정차수의 변화)에 따른 영향

 

6.4.3 응력계산을 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) 특수하중

① 1차 긴장, 2차 긴장으로 나누어 프리스트레스를 주는 경우

② 시공시의 구조형식과 완성시의 구조형식이 다른 경우

③ 프리캐스트 거더를 가설하고 그 위에 가설용 레일을 깔아 거더를 이동시키거나, 가설용 기

    재를 운반하는 경우에는 시공의 순서에 따라 가장 불리한 영향을 주는 하중

 

(1) PS강재의 릴랙세이션

    ʻ도로교 설계기준 제4장 콘크리트교 4.6.3.4 프리스트레스의 손실ʼ에 따른 PS강재의 릴랙세이

    션 응력산정

(2) 콘크리트 탄성변형

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

    때의 콘크리트 탄성계수는 프리스트레스 도입시의 콘크리트 압축강도에 대한 탄성계수를 사용

    한다.

 

(3) 콘크리트 크리프 및 건조수축

① 콘크리트의 크리프 및 건조수축에 의한 프리스트레스의 감소를 계산하는 경우 크리프 계수

    및 건조수축율은 일반적으로 [표 6.4.2], [표 6.4.3]의 값과 같다.

 

[표 6.4.2] 콘크리트 크리프 계수

 

지속하중을 재하 했을 때의

콘크리트의 재령(일)

4~7 14 28 90 365

크리프계수

조강시멘트 사용 3.8 3.2 2.8 2.0 1.1

보통시멘트 사용 4.0 3.4 3.0 2.2 1.3

 

[표 6.4.3] 콘크리트의 건조수축율

 

프리스트레스를 도입할 때의

콘크리트의 재령(일)

4~7 28 90 365

건 조 수 축 율 27 × 10-5 20 × 10-5 14 × 10-5 7 × 10-5

 

(4) PS강재와 쉬스와의 마찰계수는 일반적으로 [표 6.4.4]에 따른다.

    단 PS강재 유지간격, 쉬스에 대해서는 각각 ʻ6.6.2(4) PS강재의 유지ʼ를 따른다.

 

[표 6.4.4] 파상마찰계수(K)와 곡률마찰계수(μ)

 

PS 강재의 종류

파상마찰계수

(κ/m)

곡률마찰계수

(μ/rad)

금속쉬스내에

부착된 긴장재

강선 긴장재

강봉 긴장재

고강도 스트랜드

0.0033∼0.0050

0.0003∼0.0020

0.0015∼0.0066

0.15∼0.25

0.08∼0.30

0.15∼0.25

부착되지

않은

긴장재

수지,방수,

피복

강선긴장재

고강도 스트랜드

0.0033∼0.0066

0.0033∼0.0066

0.05∼0.15

0.05∼0.15

그리스로

미리도포된 경우

강선긴장재

고강도 스트랜드

0.0010∼0.0066

0.0010∼0.0066

0.05∼0.15

0.05∼0.15

 

(5) PS강재의 정착시의 셋트량

    PS강재 정착시에 셋트를 만들어야 하는 공법에서는 이것에 의한 PS강재 인장응력의 감소를 고

    려하여야 한다. 정착시의 셋트량은 계산을 하거나 과거의 실적을 통해 결정한다.

 

(6) 하중에 의한 PS 강재 응력

① 각각의 하중에 대해 PS강재의 응력증가량을 계산하고, 각 재하단계마다 허용응력이내임을

    확인하여야 한다.

② 응력변동이 큰 PS강재는 피로강도를 저하시키게 되므로 활하중에 의한 PS강재의 응력증가

    량은 100㎫로 하고, 이 값을 넘지 않도록 설계한다.

 

6.4.5 휨모멘트와 축방향력을 받는 부재

(1) 설계하중 작용시 부재단면에 생기는 콘크리트응력 및 PS강재응력은 본 지침 6.3에서 규정하는

    허용응력 이하이어야 한다.

(2) 부재의 설계모멘트 강도는 극한하중 작용시의 극한모멘트 이상이어야 한다. 즉 휨부재에서는 ʻ

    콘크리트 구조설계기준 제6장 휨 및 압축 6.2.1 설계가정ʼ의 설계가정을 바탕으로 하여 RC의

    경우에서처럼 설계모멘트 ΦMn을 계산해야 된다.

(3) 연속거더 등의 부정정구조물에 있어서는 PS강재가 비교적 중립축 부근에 모여 있는 경우에는

    파괴에 대해 위험할 수가 있으므로 이러한 단면에서는 가능한 한 PS강재를 분산배치한다.

(4) 강도 검토 시, 프리스트레싱에 의해 유발되는 2차 단면력(하중계수 1.0)을 고려해야 한다.

 

6.4.6 부재응력의 계산위치

(1) 부재응력의 계산은 지점부근, 단면력 최대․최소위치, 단면변화위치 등 필요한 곳에 대해 계산

    한다.

(2) 전단응력의 검토는 지점에서 복부높이의 ½인 곳과 기둥과 바닥판이 접속하는 곳은 바닥판 두

    께의 ½ 단면위치 외에도 복부확폭시점이 위험하게 되는 수가 자주 있으므로 이 부분에 대해

    서도 충분히 검토하여야 한다(<그림 6.4.1>의 b-b단면). 또, PS강재를 절곡시켜 플랜지 상면

    에 정착하는 경우에는 이 정착위치에 대해서도 사인장응력의 검토를 하여야 한다.(<그림

 

6.4.2>의 a-a단면).

저항 전단력

하중에 의한 전단력

a

a b

b

하중에 의한 전단력

저항 전단력

a

a

PC케이블

복부확폭시점

PS강재

 

<그림 6.4.1> <그림 6.4.2>

 

6.4.7 전단력이 작용하는 부재의 응력계산

(1) 전단설계는 ʻ도로교 설계기준 제4장 4.6.3.8 전단 및 비틀림ʼ 또는 ʻ콘크리트 구조설계기준 제7

    장 전단과 비틀림 7.3.2 프리스트레스트 콘크리트 부재에서 콘크리트에 의한 전단강도ʼ에 의해

    산출된 전단강도를 따른다.

(2) 콘크리트의 공칭전단강도는 (1)에 의해 계산된 휨전단균열 발생시와 복부전단균열 발생시의

    공칭전단강도 중 작은 값을 택한다.

 

(3) 설계하중 작용시의 사인장응력을 조사하는 경우 검토를 행하는 단면위치는 다음과 같다.

① 단면의 중립축 위치

② 부재의 단면폭(b)이 최소로 되는 위치

③ 수직응력 가 0이 되는 경우

 

6.4.8 사인장철근 산정

(1) 사인장 철근의 적용은 ʻ콘크리트구조설계기준 제7장 전단과 비틀림 7.3 부재의 전단강도 계산

    및 철근상세ʼ에 따르며 ʻ도로교 설계기준 제4장 콘크리트교 4.4.6 전단에 대한 설계ʼ에 의해

    철근량을 계산한다.

 

(2) 계수전단력   가 콘크리트에 의한 설계전단강도  의 1/2를 초과하는 모든 철근콘크리트

    휨부재는 다음의 경우를 제외하고 최소 단면적의 전단철근을 배치하여야 한다.

① 슬래브와 기초판

② 콘크리트 장선구조

③ 전체 높이가 250㎜ 이하이거나 I형보, T형보에 있어서 그 높이가 플랜지 두께의 2.5배 또는

    복부폭의 1/2중 큰 값 이하인 보

 

6.4.9 비틀림모멘트가 작용하는 부재의 응력계산

(1) 프리스트레스트 콘크리트 부재의 경우 설계비틀림모멘트(Tu)가

 

 

  

 

 

 



 

 를 초과하는 경우에는 ʻ도로교 설계기준 제4장 콘크리트교

 

4.4.7 비틀림에 대한 설계ʼ에 의해 비틀림의 영향을 전단과 휨에 포함시켜 설계한다.

 

6.4.10 외부 긴장재(external tendon)의 구조

 

(1) 외부 긴장재 정착부의 설계

① 외부 긴장재의 정착부는 PS강재의 긴장력을 주거더 전체에 영향을 미치도록 주거더에 배치

    된 외부 긴장재의 제원 및 본수를 고려하여야 한다.

② 외부긴장재 정착시 지압, 할렬, 배면의 인장 등의 국부응력이나 국부적인 휨 또는 전단력에

    대해서도 안전성을 확보하여야 한다.

③ 외부 긴장재는 지점 지점격벽 혹은 격벽(다이아프램, 리브)을 설치하고 정착하는 것을 표준

    으로 한다.

④ 정착부 부근의 보강은 ʻ도로교 설계기준 4.6.3.9 포스트텐션 부재의 정착구역ʼ에 따라 보강

    한다.

(2) 편향부의 설계(deviation block)

① 외부 긴장재의 배치형상을 유지하고 편향력을 거더에 전달하는 편향부는 모든 작용에 대하

    여 편향구의 변형이나 분리 등이 있기 때문에 거더 콘크리트와 일체화해야 한다. 그 형태는

    격벽, 리브, 돌기형식이 일반적이다.

② 편향부에는 예비공을 설치하여야 한다.

    격벽형식 리브형식 돌기형식

 

<그림 6.4.3> 편향부의 형식

 

(3) 구조세목

① 정착구 부근의 긴장재에 축방향 이외의 힘이 작용하지 않도록 정착구의 지압면으로부터 소

    정의 구간을 직선으로 배치해야 한다.

② 단부가로보나 거더에 외부긴장재를 정착하는 경우에는 정착구 등의 점검작업 등을 실시할

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

③ 외부 긴장재의 정착부 및 편향부(deviation block)는 PS강재에 국부적인 휨이 생기지 않는

    구조로 해야 한다.

④ 방진장치

 

가. 외부 긴장재는 유해한 진동이 생기지 않도록 해야 한다.

나. 진동의 가능성이 있는 경우는 공진하지 않게 방진대책을 검토해야 한다.

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

 

자유장부 자유장부

편향부

긴장재

 

<그림 6.4.4> 긴장재의 자유장부

 

6.5 처 짐

(1) 설계 계산시 각종 하중에 의한 처짐을 반드시 고려한다.

(2) 상 ‧ 하방향의 크리프처짐은 단면에 생기는 응력분포상태와 그 크기에 영향을 미치며 특히 고정

    하중과 프리스트레스에 의한 응력분포에 영향을 준다.

(3) 프리텐션거더의 경우 고정하중, 프리스트레스 및 크리프에 의한 처짐을 고려하고 받침 거치높

    이 또는 거더상부면의 형상치수 등을 설계계산시에 검토해야 한다.

(4) 허용처짐에 대한 규정은 ʻ설계기준 제4장 콘크리트교 4.4.9.5 처짐제어 및 계산ʼ을 따른다.

(5) 켄틸레버시공법에 의해 시공하고, 중앙에 힌지를 두는 형식인 경우에는 중앙 힌지부의 꺽이는

    각이 문제가 되지만, 이 꺽이는 각은 고정하중, 활하중, 온도차, 크리프 등이 작용하는 경우

    4/1000를 넘어서는 안된다(<그림 6.5.1>)

(6) <그림 6.5.1>과 같은 캔틸레버거더인 경우 처짐곡선은 근사적으로 포물선이 되고, 중앙힌지

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

    가능한 거더 분포에 가까운 상태가 되도록 PS강재 배치를 검토하는 것이 좋다.

 

θ 4/100≤ 0

 

<그림 6.5.1>

 

(7) RC 및 PSC교량의 경우 ʻ콘크리트 교량 가설특수공법 설계시공․유지관리지침ʼ의 각 교량별 처

    짐관리항을 참조로 한다.

(8) 프리스트레스를 도입하는 동안에 발생하는 수축은 ʻ도로교 설계기준 제4장 콘크리트교

    4.6.3.4 프리스트레스의 손실ʼ, ③ 콘크리트의 탄성수축에 의한 손실량ʻ에서의 응력으로부터

    계산하여도 좋다.

 

 

6.6 구조 세목

 

6.6.1 철근의 배치

(1) 철근의 최소간격, 덮개, 갈고리 및 이음에 대해서는 다음을 따른다.

    다음의 콘크리트 최소 피복두께는 철근 및 PS강재 모두에 적용된다.

① PS강재 및 주철근 : 40㎜

② 슬래브 철근

 

가. 슬래브의 상부 : 40㎜, 제빙장치가 사용될 경우 : 50㎜

나. 슬래브의 하부 : 30㎜

 

③ 스터럽, 전단철근, 띠철근 : 30㎜

④ 해빙제가 사용될 때나 부재가 염수 또는 화학물질에 노출되는 곳에서는 콘크리트의 피복두

    께를 증가해야 한다.

 

(2) PS부재의 철근은 조립철근을 제외하고 모두 이형철근(SD30이상)으로 하고 최소직경은 10㎜

    이상으로 한다

(3) 콘크리트의 응력집중 또는 단면이 급변하는 곳에는 보강철근을 배치하여야 한다.

 

6.6.2 PS강재의 배치

(1) PS강재의 간격은 다음을 따른다. 또한 봉바이브레이터 삽입을 위한 간격을 1개소 이상 두는

    것을 원칙으로 한다.

① PS강재의 중간부에 있어서는 일반적인 경우 <그림 6.6.1>처럼 쉬스를 배치하여야 한다.

② 콘크리트 다짐이 가능하고 쉬스가 변형, 또는 파괴되지 않는다는 것이 확인된 경우에 쉬스

    를 연직방향 또는 수평방향으로 접촉시켜서 배치해도 좋다.

③ 프리텐션 강재 : 콘크리트 골재 최대치수의 4/3 배 이상이어야 하며, 강연선의 최소 중심간

    간격은 다음과 같다.

 

강연선 지름 간격

15.2㎜

11.1㎜, 12.7㎜

9.5㎜

50㎜

45㎜

40㎜

 

④ 포스트텐션 강재 : 40㎜ 또는 콘크리트 골재 최대치수의 1.5배 중에 큰 값

 

P=인장에 의한 분력

P

4cm이상 바이브레이터 삽입 가능폭

4cm이상

쉬스

40㎜ 이상 또는

굵은골재치수 1.5

배 이상

 

<그림 6.6.1> <그림 6.6.2>

 

⑤ 포스트텐션 강재가 늘어지거나 편향되는 경우 포스트텐션 덕트는 최대 3개의 다발로 묶어도

    되나, 이 때 6.6.2 (1)항에 규정된 강재의 최소간격을 부재 단부 1m내에서는 유지되어야 한다.

 

이 케이블은 상향의 분력은

생기지 않는다.

p p p

쉬스

이 PS강재는 상향의 분력이 생

기지 않는다.

 

<그림 6.6.3>

 

(2) PS강재의 덮개는 6.6.1의 철근의 덮개 기준을 따른다.

 

(3) PS강재의 이음위치 한 곳에 집중되지 않도록 한다.

① 일반적으로 1개소당, 전체 개수의 1/2 이하로 이음을 한다.

② 이음위치는 각 제품 규격에 맞도록 사용하는 것이 좋다.

 

(4) PS강재는 시공시 변위를 일으키지 않도록 충분히 고정시켜야 한다. PS강재의 유지간격은 원칙

    적으로 [표 6.6.1]의 값으로 한다.

 

[표 6.6.1] PS강재의 유지간격

 

PS강재의 종류 유지간격 (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

 

6.6.3 정착부의 설계

(1) 정착장치의 위치

① 정착장치의 프리스트레스의 분포는 시험결과에 의하면 거의 45°전후이지만 안전을 감안하

    여 tanβ=⅔, 즉 β=33°40′으로 한다.

② 부재의 중간부에 정착장치를 설치하는 경우는 활하중에 의한 응력변동이 작은 곳에 위치를

    택하여야 한다.

③ 정착장치는 거더의 복부에 두는 것을 원칙으로 하고, 상부플랜지, 하부플랜지 혹은 복부단면

    에 붙여서 정착하는 경우에는 정착장치부근에 생기는 인장응력에 대해 충분히 보강함과 동

    시에 방청처리가 필요하다.

 

가. 포스트텐션 방식의 프리캐스트거더 등으로서 PS강재를 구부려 올려 상부 플랜지 상단에

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

 

④ 정착부에 작용하는 모든 힘은 정착부로부터 정착구역의 단부까지의 하중경로를 따르는 스트

    럿-타이모델을 적용하여 결정하여도 좋다. 포스트 텐션 정착부의 검토는도로교 설계기준

    해설(2003) 4.6.3.9에 따른다.

(2) 지점에서 거더까지의 거리는 일반적인 경우 [표 6.6.2]에 나타낸 값을 표준으로 한다.

 

[표 6.6.2] 지점에서 거더까지의 거리

 

단위 : ㎜

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㎜ 정도 늘려잡는다.

 

6.6.4 프리캐스트 블럭 조합에 대한 설계

 

(1) 이음의 위치

① 이음을 설치하는 위치는 휨모멘트 및 전단력이 비교적 작은 위치로 한다.

 

(2) 이음의 종류

① 현장타설 이음방식 : 이음부의 콘크리트가 완전히 경화한후 프리스트레싱하여 접합하는 방법

    으로 이음부의 폭은 0.15~1.0m의 범위 것이 많이 사용된다.

② 모르터 이음방식 : 이음폭은 10~40㎜를 표준으로 한다.

③ 그라우트 이음방식 : 이음폭이 5 ~25㎜를 표준으로 한다.

④ 전단키 이음방식 : 프리캐스트 블록의 전단키와 접착재를 사용하여 접속하는 것.

 

가. ①②③의 경우 블럭의 이음면을 충분히 거칠게 하여 콘크리트의 부착효과를 증대시켜야

    한다.

나. ①의 이음으로 하는 경우 각 블럭에서 철근을 빼내어 이것을 충분히 접속시켜야 한다.

    철근의 맞댐길이를 충분히 취할 수 없는 경우에는 <그림 6.6.4>와 같은 접속방법으로

    해도 좋다.

 

철근

 

<그림 6.6.4>

 

다. 접착제를 이용하는 경우에는 접착성, 내구성, 콘크리트에 미치는 영향, 콘크리트로 인한

    영향 및 사용가능 시간, 전단력에 대해서 충분히 검토하여야 한다.

 

(3) 이음 구조

① 이음면은 압축응력에 대해 90°로 하는 것을 원칙으로 하며 75°이하로 해서는 안된다.

② 블럭 이음면에 가능한 한 가까운 위치에 스터럽을 설치함과 동시에 그 간격을 이음면 근처

    에서는 좁게 하는 것이 좋다.

③ 콘크리트를 충진하는 이음에는 스터럽을 배치하여야 한다.

④ 접착제를 사용하는 이음인 경우 이음면에 적당한 전단키(key)를 설치하여 보강철근 또는 연

    직방향 PS 강봉 등으로 보강하여야 한다.

 

(4) 이음부의 설계

① 설계하중 작용시 및 계수하중 작용시의 응력 검사 이외에 휨인장응력에 대한 검사를 하여야

    한다. 이 경우의 허용휨인장응력은 2.5 ㎫로 한다.

 

(가) 보 : fo   ft

(나) 바닥판 : fo   fts   ftg

 

여기서,

fo :활하중 및 충격이외의 주하중에 의한 콘크리트의 휨인장응력(㎫)

ft :활하중 및 충격에 의한 콘크리트의 휨인장응력(㎫)

fts :활하중 및 충격에 의한 바닥판으로서의 콘크리트의 휨인장응력(㎫)

ftg :활하중 및 충격에 의한 보로서의 콘크리트의 휨인장응력(㎫)

 

② 프리캐스트 블록을 접합시키기 위하여 <그림 6.6.5>와 같이 전단키를 설치하는 것으로 한

    다. 전단키는 전단력에 대하여 설계하는 것으로 한다.

 

As

Ac

전단키

  : 전단키에 배치하는

접합면의 철근

단면적 (㎟)

  : 전단키의 단면적(㎟)

 

<그림 6.6.5> 전단키 <그림 6.6.6>

 

가. 콘크리트의 전단응력은   VAc이며, 콘크리트의 허용전단응력은 fck 이하인

    경우에는 가외철근을 배치할 정도의 보강을 하면 된다.

나. 콘크리트의 전단응력이 허용전단응력 fck 를 초과하고 fck (최대값) 이하인

    경우에는 As  V  Aca  fsa 에 의해 계산된 철근량을 전단키에 배치하여야 한다

6.6.5 연속거더교 중간지점부의 휨모멘트 및 PS강재의 배치

(1) 중간지점 위의 휨모멘트

① 연속거더 중간지점의 휨모멘트에 대한 설계단면을 취하는 방식 및 설계 휨모멘트는 ʻ도설

    4.11.3 구조해석ʼ에 따라 감소시킬수 있다.

② 부정정 구조물에서 지반의 압밀 침하등으로 인하여 장기간에 걸친 지점의 이동 및 회전의

    영향은 고려을 고려하여야 할 경우 최종침하량을 추정하여 단면력을 산정하여야 한다. 통상

    의 경우 부등침하량 δ=10㎜로 추정하여 거더에 생기는 휨응력을 검토하여도 좋다.

 

ℓ1 ℓ2 ℓ3

δ=10mm

δ=10mm

δ=10mm

δ=10mm

δ=10mm δ=10mm

1

2

3

4

 

<그림 6.6.7>

 

6.6.6 지진시 발생하는 고정받침 부근의 응력 검토

(1) 고정받침이 지점 중간에 있는 경우

① 지진시에는 고정받침 위에 생기는 응력을 주거더의 도심위치와 받침과의 사이에 작용하는

    휨모멘트에 대해 계산하고, 보강철근을 구한다.

② ①에 의해 구한 보강철근을 주거더의 아래 플랜지 하측에 배치하며 그 배치 범위는 <그림

    6.6.8>에 따른다.

 

h+b h+b

중간지점의 경우

보의높이

h

보강철근A

b=30×(철근지름)

 

<그림 6.6.8>

 

(2) 고정받침이 단부에 있는 경우

① 받침에 의한 수평력 Ho에 의해서 거더에 생기는 전단파괴면을 45°라 가정하고 응력을 검

    토한다.

② 단 직교 단순거더로 지점에서 보까지의 거리를 [표 6.6.2]에 나타낸 값으로 한 경우는 D16

    의 철근을 교축방향에 150㎜ 이하의 간격으로 보강철근을 배치해 놓으면 좋다.

 

6.6.7 지진시 단부 가로보의 설계

(1) 상부구조물의 지진시 수평력을 <그림 6.6.9>처럼 교대에 전달하는 가로보 단면은 휨모멘트,

    전단력에 대해 안전하게 하여야 한다.

 

인발전단파괴

단부가로보 복부

앵커부재

전단파괴

교대

 

<그림 6.6.9>

 

(2) 프리캐스트 등에서 주거더와 가로보가 연결되는 경우는, 이음면에서 프리스트레스에 의한 마

    찰력과 전단철근으로 저항할 수 있게 하여야 한다.

 

6.6.8 인장철근의 산정

(1) 프리스트레스트교에서 인장철근을 고려하여 휨강도를 산정할 수 있으며 그때 콘크리트 응력은

    6.3을 만족하여야 한다.

(2) PS강재에 주어지는 인장력은 설계시 고려한 값에서 [표 6.6.3]에 나타낸 양만큼 감소한 것으로

    본다.

(3) 바닥판인 경우 철근의 중심간격은 100㎜이상, 300㎜이하로 한다. 다만, 바닥판 지간방향의 인

    장 주철근의 중심간격은 바닥판의 두께를 넘어서는 안된다.

(4) 박스단면의 하부 슬래브인 경우 플랜지 단면적의 최소 0.3%에 해당하는 철근을 거더의 지간

    과 평행하게 하부 슬래브에 배근해야 한다. 이때 철근은 한 층으로 배근해도 좋으며, 철근의

    간격은 450㎜를 넘지 않아야 한다.

 

[표 6.6.3] PS강재 인장력 감소량

 

PS강재의 종류 감 소 량

강 선 5 %

강 연 선 5 %

강 봉 3 %

 

 

6.7 슬래브교

 

6.7.1 직슬래브교

(1) 휨모멘트의 계산은 ʻ도로교 설계기준 제4장 콘크리트교 4.7.5 바닥판의 설계 휨모멘트 및 응력

    의 검사ʼ에 의하여 구하고 단면력은 원칙적으로 판이론에 의한 실용적 방법을 이용하여 프레임

    해석을 실시하여 계산한다.

(2) 연속슬래브, 라멘슬래브교와 같이 지지조건이 복잡한 경우 또는 곡선교와 사교같은 경우에는

    격자이론과 유한요소법에 의해 해석하여도 좋다.

(3) 지간방향의 응력계산은 바닥판을 하나의 보로 생각하여 휨모멘트를 계산한다.

 

6.7.2 경사 슬래브교

(1) 경사슬래브의 휨모멘트 및 받침반력에 대해서는 다음과 같이 한다.

① ℓ/b ≤ 1.5인 경우로 탄성받침을 사용하는 경우는 격자구조이론에 의해 구한다.

② ℓ/b > 1.5인 경우는 격자구조이론에 의해 구한다.

③ 곡률이 큰 곡선교나 사각 70°이하의 교량인 경우는 격자구조이론에 의해 구하는 것이 바

    람직하다.

 

(2) 교축방향 및 교축직각방향의 PS강재의 배치는 ʻ도로교 설계기준 제4장 콘크리트교 4.8.4 구조

    상세ʼ의 관련항목에 따른다.

(3) 사판의 교축방향 주모멘트(M1) 및 이와 직교하는 방향의 모멘트(M2)는 경사의 영향을 고려하

    여 구해야 한다.

 

 

6.8 π형 라멘교

 

6.8.1 일반사항

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

(1) 속빈슬래브 단면 (현장타설공법)

(2) T형단면 (프리캐스트 블럭공법)

(3) 프리캐스트 부재의 범위는 거더와 단부사재로 하고, 수직재 및 변형 π라멘교의 중앙 경간사

    재에 대해서는 현장타설로 한다.

 

6.8.2 구조세목

(1) 현장타설공법의 π라멘교에서 사재단부의 절단치수는 <그림 6.8.1>에 따른다.

(2) 성토부 또는 간선도로에 사용하는 경우 설치부 침하에 의해 발생하는 불연속성을 막고 차량의

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

    려한다.<그림 6.8.2>

 

200 이상

300 이상

 

<그림6.8.1>

 

100 100

50mm 이상

 

<그림 6.8.2>

 

 

6.9 T형교

 

6.9.1 T형교의 구분

T형교란 <그림 6.9.1>과 같은 형식의 교량을 말한다.

 

(a) 교체전폭을 일체로 해서

    콘크리트를 타설한 것.

 

b) 프리캐스트 PSC T형보를 배열하고

    채움콘크리트를 현장 타설한 것.

 

<그림 6.9.1>

 

6.9.2 바닥판의 휨모멘트

(1) 바닥판의 휨모멘트는 ʻ도로교 설계기준 제4장 콘크리트교 4.7.5 바닥판의 설계 휨모멘트 및 응

    력의 검사ʼ에 따른다.

 

6.9.3 바닥판의 구조세목

(1) 바닥판을 횡방향 체결하는 PSC구조인 경우 최소 바닥판 두께는 200㎜ 이상으로 하고, RC 구

    조로 하는 경우는 RC 구조편을 따른다. (ʻ도설 4.7.4.1 철근콘크리트 바닥판, 4.7.4.2 프리스트

    레스트 콘크리트 바닥판ʼ 참조)

(2) PSC구조의 바닥판으로 하는 경우는 활하중 이외의 주하중 작용시에 인장응력이 생기지 않도

    록 한다.

(3) 현장타설로 시공되는 바닥판의 폭은 일반적으로 750㎜ 이하이며 프리캐스트 보의 플랜지로부

    터 겹이음길이 이상 내민 철근에 의하여 결합하는 것이 좋다.

(4) 횡방향으로 연결되는 PS강재가 배치된 바닥판이 현장타설로 시공될 때 그 폭이 300㎜ 이하인

    경우 철근을 내밀지 않아도 좋다.

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

    판의 상하에 배치하여야 한다.

6) 바닥판 횡방향체결 PS강재의 배치는 <그림 6.9.2>와 같이 한다.

 

<그림 6.9.2>

 

받침선

횡방향체결 케이블

(받침선과 평행)

θ ≤ 30˚ θ ＞30˚

횡방향체결 케이블

(주형과 직각)

받침선

거칠게한다

주형

채울 콘크리트

단부만 받침선과 평행으로

2~3케이블을 배치한다

 

<그림 6.9.3> 횡방향체결 PS강재의 배치

 

θ θ≥70˚ < 70˚

플랜지 철근

(받침선에 평행)

플랜지 철근

(받침선에 평행)

채움 콘크리트 단부 보강근

θ< θ≤30° θ>30

 

<그림 6.9.4> 바닥판 철근의 배근

 

6.9.4 거더의 구조세목

(1) 프리텐션 보인 경우

① 거푸집의 전용을 고려하여 상부플랜지, 하부플랜지 저면은 모두 교면 횡단경사에 평행하게

    하고 복부는 상하 플랜지에 직각으로 한다.

② 교면의 횡단경사가 커지면 상부플랜지 단부에 큰 응력이 생기거나 횡방향 좌굴, 가설시의

    전도 등 위험이 생기므로 충분히 검토할 필요가 있다.

③ 교면경사가 큰 경우(4% 정도 이상)에는 포스트텐션의 경우와 같이 복부는 수직으로 하는

    것이 좋다.

 

(2) 포스트텐션 보인 경우

① 거더의 상부플랜지는 교면 횡단경사와 평행으로 하고 하부플랜지 저면은 수평으로 한다.

② PS강선의 정착위치는 보의 단부를 원칙으로 하지만 응력상 여유가 있는 경우는 상부플랜지

    에 정착시켜도 좋다. 이때 상부플랜지 상면에 정착시키는 PS강재 개수는 전체 PS강재의 1/3

    이하로 한다.

(3) 거더는 가설시의 경사, 횡방향 전도, 좌굴 등에 대해서 충분히 검토하여야 한다.

(4) Double T Beam 거더는 시공성 및 수화열에 대한 안정성을 확보하기 위해 과다한 복부 두께

    를 사용해서는 안 된다.(50m 경간 : 형고(2.8m), 복부폭(0.7m) 적용)1)

 

당 초 개 선

2. 125 1. 700 2. 250 6. 075

12. 150

1. 200

2. 000

(H×B = 2×1.2m)

12. 150

2. 800

700

2. 575 1. 100 1. 400 2. 000 1. 400 1. 100 2. 575

(H×B = 2.8×0.7m)

 

<그림 6.9.5> T형 거더 표준단면 개선

 

(5) Double T Beam 거더는 MSS와 같은 장비를 사용함으로써 공기를 단축하며 하부 동바리 시

    공을 하지 않으므로 안전성을 향상 시킬수 있다.2)

    1) Double-T Beam 개선방안 검토(설계설 13201-463, 2001.9.14)

    2) Double-T Beam 개선방안 검토(설계설 13201-463, 2001.9.14)

 

R E A R C R O S S B E A M

T R U S S G I R D E R

M I D D L E T R U S S

C E N T E R B O X

T R U S S G I R D E R

T O P B O X

O U T E R / I N N E R F O R M

S U P P O R T B R A C K E T

O L D C O N ' C

 

<그림 6.9.6> MSS 형식

 

6.9.5 가로보의 구조세목

(1) 거더의 지점에는 반드시 가로보를 설치하여야 한다.

    특히, 하나의 지간당 한곳 이상 중간 가로보를 설치하며 그 간격은 15.0m 이하로 한다.

(2) 가로보의 복부최소두께는 200㎜로 한다.

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

 

(0°≤ θ≤ 45°)

θ

 

<그림 6.9.7>

 

① 일반적으로 가로보를 직각으로 배치하면 사교의 특징인 부반력이나 비틀림이 현저히 나타나

    므로, 45°까지는 평행하게 배치하는 것으로 한다.

② 단, 바닥판에 대해서는 경사바닥판이 되므로 이 영향을 고려한다.

 

(4) 사각이 θ>30°인 경우 거더복부를 <그림 6.9.8>과 같은 형상으로 하여 가로보를 직각으로

    연결할 수 있도록 한다.

 

가로보 주형

 

<그림 6.9.8>

 

(5) 단부가로보는 축방향하중 및 지진시 수평력에 대해서 안전하여야 한다.

 

 

6.10 박스거더교

 

6.10.1 검토 개요

    거더 및 가로보의 단면력 계산은 다음에 따르는 것을 원칙으로 한다.

    단일박스거더교 다중박스거더교 다주형박스거더교

 

<그림 6.10.1>

 

(1) 단일 박스거더교의 경우 국부적 검토를 제외하고 보이론에 따라도 좋다.

(2) 다중 박스거더교의 경우는 휨 비틀림이론 혹은 임의형 격자이론에 따른다.

(3) 다주형 박스거더교의 경우 임의형 격자이론에 따른다.

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

    자이론에 따른다.

(5) 종방향 구조해석에 사용하는 바닥판 유효폭은 도설 4.15.6.2를 따른다.

 

6.10.2 횡방향 설계

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

① 차륜하중은 차륜 접지폭은 물론, 바닥판 슬래브의 두께까지 고려하여 최대한 분포시킨다.

② 정밀구조해석이 어려운 경우 도설 4.15.6.2의 (4)항에 따라 해석하여도 좋다.

 

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

    보강리브의 영향을 고려하여 구하는 것을 원칙으로 한다.

 

6.10.3 바닥판의 설계

(1) 바닥판의 최소 두께는 6.10.5 구조 세목 및ʻ도로교 설계기준 제4장 콘크리트교 4.7.4 바닥판

    의 최소두께ʼ에 따른다.

(2) 바닥판의 휨모멘트는ʻ도로교 설계기준 제4장 콘크리트교 4.7.5 바닥판의 설계 휨모멘트 및 응

    력의 검사ʼ에 따른다.

(3) PS강재를 바닥판 내에서 절곡하는 경우나 복부 측면에서 휘어 정착시키는 경우 이에 의해 생

    기는 프리스트레스의 분력을 가산해서 응력을 검토하여야 한다.

 

(4) 바닥판의 지간에 대해 직각으로 배치하는 철근은 다음을 따른다.

① 집중하중으로 작용하는 활하중을 수평방향으로 분산시키기 위해 정모멘트가 발생하는 바닥

    판 하부에는 주철근의 직각방향으로 배력철근을 배치해야 한다.

② 배력철근은 정모멘트에 의해 요구되는 주철근량에 대해 다음과 같은 백분율을 적용한 철근

    량으로 한다.

 

가. 주철근이 차량진행방향에 직각인 경우

백분율=





과 67% 중 작은 값 이상

여기서, L = 바닥판의 지간(m)

 

나. 주철근이 차량진행방향에 평행할 때

백분율=





과 50% 중 작은 값 이상

 

③ 주철근이 차량진행방향에 직각인 경우, (2)항에서 산정된 배력철근을 바닥판 지간 중앙부의

    1/2 구간에 배근하며, 나머지 구간에는 산정된 배력철근량의 50% 이상 배근하도록 한다.

④ 배근되는 배력철근량은 온도 및 건조수축에 대한 철근량 이상이어야 한다. 이 때 바닥판 단

    면에 대한 온도 및 건조수축 철근의 비는 0.2%이다.

 

6.10.4 하부플랜지 및 복부의 설계

하부플랜지 및 복부의 설계는 다음과 같이 한다.

(1) 바닥판 설계를 포함한 횡방향 설계를 위해서는 판이론에 근거한 정밀구조해석을 하는 것이 좋다.

(2) 복부의 휨모멘트에 대하여 배치된 철근량의 1/2은 교축방향의 설계를 할 때 사인장철근으로

    간주하여도 된다.

 

            

 

6.10.5 거더의 구조세목

(1) 플랜지의 두께

    플랜지의 최소 두께는 다음과 같이 한다.

① 프리스트레스 콘크리트

 

가. 상부플랜지 - 복부 또는 복부헌치 사이의 순경간의 1/30, 200㎜ 이상

나. 하부플랜지 - 복부 또는 복부헌치 사이의 순경간의 1/30, 140㎜ 이상

 

② 철근 콘크리트

 

가. 상부플랜지 - 복부 또는 복부헌치 사이의 순경간의 1/16, 220㎜ 이상

나. 하부플랜지 - 복부 또는 복부헌치 사이의 순경간의 1/16, 140㎜ 이상

 

(2) 복부의 두께

① 복부의 두께는 300㎜ 이상으로 한다.

② 복부두께를 주거더방향으로 변환시킬 때는 북부두께 차이의 12배 이상의 길이를 변화구간

    으로 확보해야 한다.

 

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

 

(4) 하부슬래브의 종방향 및 횡방향 철근의 배근은 다음을 따라야 한다.

① 플랜지 단면적의 최소 0.3%에 해당하는 철근을 거더의 지간과 평행하게 하부 슬래브에 배

    근해야 한다. 이때 철근은 한 층으로 배근해도 좋으며, 철근의 간격은 450㎜를 넘지 않아야

    한다.

② 슬래브 최소 두께로부터 계산한 플랜지 단면적의 최소 0.5%에 해당하는 철근을 거더의 지

    간에 직각으로 하부 슬래브에 배근해야 한다. 이 철근은 상하 양면에 배치하고 철근의 간격

    은 450㎜를 넘지 않아야 한다. 하부 슬래브의 모든 횡철근은 외측 거더 복부의 외측면까지

    연장시켜서 정착해야 한다.

 

(5) 교량 건설후 고정하중의 증가, 교량의 균열 발생, 처짐조절을 위하여 PS 강재를 추가배치할 수

    있도록 예비 Duct의 설치가 필요하며 시공의 용이성 등을 감안하여 Box 내부 복부판과 하부

    슬래브 접속부 공간을 이용하는 External Tendon 설치안이 바람직하다.3)

 

<그림 6.10.2> External Tendon 설치 개념도

 

(6) 캔틸레버 공법에서 시공중 오차를 보정하기 위해 사용하는 여유 긴장재는 Internal Tendon으

    로 설치하며 이때, 강선은 삭제하고 덕트만 매입하는 것이 좋다.4)

    3) 유지보수용 Tendon 설치방안(설계일 16210-331, 1996.10.9)

    4) PSC Box Girder (FCM) 여유긴장재 검토(설계이 13202-408, 2001.8.13)

 

Space Tendon

상부 Tendon

Space Tendo하부 Tendon n

200

150

150

150

200

150

200

150

150

350 500 350

 

<그림 6.10.3> 여유 긴장재 배치도

 

6.10.6 캔틸레버공법의 기둥머리부 연결구조 검토

         캔틸레버공법에서의 기둥머리부 강봉의 계산은 작업차에 의한 불균형모멘트에 대해 허용응력 이내,

         지진시는 불균형모멘트 및 <그림 6.10.4>에 나타낸 지진력에 대해서 파괴되지 않도록( 이하) 설계하

         여야 한다.

 

강봉

k =0.05 v

k =0.1 h

k =0.05 v

 

<그림 6.10.4>

 

6.10.7 ILM공법의 구조 세목

(1) Mid-Anchorage부는 거푸집을 개선하여 일체 시공하여 시공성을 개선하는 것이 좋다.5)

 

< Mid-Anchorage부 > <일반부>

 

<그림 6.10.5>

5) ILM 중간격벽 및 Mid Anchorage부 개선(설계기 16210-335, 1995.12.26)

 

(2) 중간 격벽부는 Coupling을 이용하는 것이 시공성 향상에 좋다.

(3) 상연단에 발생하는 인장응력이 콘크리트의 허용인장응력 범위내에 발생하면 구조적인 문제가

    발생하지 않으므로 복부철근 폐합스트럽을 삭제해도 좋다.6)

 

<그림 6.10.6> 복부 철근 개선안

 

(4) 1차 강연선의 경우 표준구간과 응력 최대 구간을 구분하여 강선 배치하며 2차 강연선의 경우

    지점부와 지간 중앙부를 구분하여 강선 배치하는 것이 바람직하다.7)

    최대, 표준구간 구분 배치 지점부, 중앙부 구분 배치

 

상부 슬래브

표준구최대구간 간

하부 슬래브

12.5m 15.0m 25.0m

 

<그림 6.10.7> ILM 강연선의 배치

 

(5) ILM의 하부 쉬스관 순 피복 두께는 부등 건조수축에 의한 표면 인장응력 등을 고려하여 150

    ㎜ 이상, 쉬스관 외경의 1.5배 이상을 적용하는 것이 바람직하다.8)

    6) I.L.M 복부 철근 시공성 개선 방안(건설정 10105-49, 2002.3.29)

    7) ILM 강선배치 개선(설계이 15212-1927, 1998.12.31)

    8) ILM 교량의 쉬스관 순피복기준 검토(설계이 13201-479, 2000.11.7)

 

<그림 6.10.8> 쉬스관 순피복 기준

 

(6) ILM 교량 받침부 Insert Plate 개선9)

① 전반적으로 매립철판 주위에 콘크리트 균열 및 들뜸 발생, 일부 구간에서는 Insert Plate 단

    부 콘크리트 파손 및 박락 발생

② 결함 원인은 프리스트레스 및 크리프 등으로 Insert Plate와 인근 콘크리트와의 변형차에 의

    한 응력이 발생하며 압출시 Insert Plate 인접 콘크리트에 마찰에 의한 수평력 발생

③ 개선 방안

가. 전단 연결재 변경(Anchor 형식 → Stud 형식) 및 단부 형상 변경

 

구분 당 초 변 경

평면

측면

9) ILM 교량 받침부 Insert Plate 개선 방안(설계처-1790, 2008.7.4)

 

나. Insert Plate 연장

 

당 초 변 경

다. 주철근 피복 두께 변경(철근 피복 15mm 증가 )

당 초 변 경

 

 

6.11 합성거더교

 

6.11.1 합성거더교의 일반

         합성거더교는 프리캐스트의 PSC거더와 현장타설 철근콘크리트 바닥판을 합성한 형식의 것이다.<그

         림 6.11.1>

 

현장타설

콘크리트슬래브

프리캐스트PSC보

현장타설

콘크리트슬래브

프리캐스트PSC보

 

<그림 6.11.1>

 

6.11.2 합성거더 단면의 구성

(1) 바닥판의 단면적(As)과 PSC거더의 단면적(Ag)의 비(As/Ag)는 0.6~1.2 정도의 범위가 되도록

    하는 것이 좋다.

(2) 거더 형고는 25m 경간의 경우 1.5~2.0m, 30m 경간의 경우 1.75~2.25m, 35m 경간의 경

    우 2.0~2.5m를 주로 사용하여 35m 이상의 경우도 PSC 거더로 가능하다.

 

6.11.3 검토 방법

(1) 거더 및 가로보의 단면력 산정은 ʻ6.9.2 단면력의 계산ʼ에 따르기로 한다.

(2) 하중분배는 2차 고정하중과 활하중으로 하고, 2차 고정하중은 바닥판 타설후의 포장, 연석, 난

    간 및 첨가물로 한다.

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

(4) PSC 거더는 허용응력뿐만 아니라 강도검토 및 전단검토도 실시하여야 한다.

 

6.11.4 크리프 및 건조수축차에 의한 응력의 계산

(1) PSC 거더와 바닥판의 크리프 및 건조수축 차에 의한 영향을 고려해서 응력을 계산하는 것을

    원칙으로 한다.

(2) 연속합성거더교에 대해서는 내부응력에 의해 재차 2차응력이 생기므로 이를 고려하여야 한다.

 

6.11.5 PSC거더의 구조세목

(1) PSC 거더의 복부두께는 프리텐션 거더인 경우 130㎜ 이상, 포스트텐션 거더인 경우 200㎜

    이상으로 한다. 보의 상부 플랜지의 일부를 바닥판에 매립하는 경우에는 바닥판의 최소두께는

    150㎜로 한다.

(2) PSC 거더의 상하 플랜지는 횡단경사에 관계없이 수평으로 해도 좋다. 횡단경사의 변화에 대해

    서는 현장타설 콘크리트 바닥판의 헌치 높이로 조정하기로 한다. 단 PSC거더 상단의 최소바닥

    판 두께는 바닥판 두께에서 30㎜ 뺀 값 이상으로 한다.

    (슬래브두께-30mm)이상

 

또는 150mm이상

Level

슬래브두께

 

<그림 6.11.2>

 

(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

    충격에 대해서도 충분히 검토하여야 한다.

 

가외철근

 

<그림 6.11.3>

 

(4) PSC거더를 Ⅰ형단면으로 한 경우 가설시 횡하중에 의해 플랜지 단부에 균열이 발생할 위험이

    있으므로 횡하중에 대해서 <그림 6.11.3>과 같은 가외철근을 배근하여 보강할 필요가 있다.

    또 거더의 상부플랜지 폭이 지간에 비해 적고, 복부가 얇으며 거더높이가 높은 경우에는 가설

    시 횡방향좌굴에 대해서도 검토해야 한다.

(5) PSC거더의 복부는 바닥판에서 분배되는 모멘트에 대해 안전하여야 한다. 거더 복부두께는 통

    상 200㎜ 정도이고, 바닥판의 캔틸레버량 및 거더 중심간격도 일반 단순 T형거더 병렬교에 비    

    해 크므로 거더내의 스터럽이 바닥판에서 분배되는 하중에 대해 충분한 지를 검토할 필요가있다.

 

<그림 6.11.4>

 

① 지점위에는 강한 가로보가 있으므로 충분히 안전하다.

② 가로보에 의한 구속이 없다고 하면 개단면이 되어 거더에 대한 분배는 거의 무시할 수 있

    다. 따라서 다음과 같은 가정하에 검토하면 충분하다. 검토하는 위치는 교축방향 지간중앙

    부근 및 지점부근 가로보부 2곳에 대해서 실시한다.

③ 하중의 재하상태는 <그림 6.11.5>와 같은 2종류를 고려해서 큰 쪽의 휨모멘트를 설계휨모

    멘트로 한다.

 

설계단면

정착길이 모멘트

 

<그림 6.11.4>

 

난간추력

Ph

PH1

Pd

활하중에 의한 최대

모멘트

난간 연석

Ph Pd

활하중에 의한 최대 모멘트

 

<그림 6.11.5>

 

④ PSC거더에 분배되는 모멘트는 활하중에 의한 최대모멘트(바닥판 설계에 이용하는 모멘트)에

    난간, 연석의 하중 및 추력에 의한 모멘트를 가산한다. 또 이 하중을 검토하는 경우는 바닥

    판, 포장의 하중은 고려하지 않아도 좋다.

(6) 설계하중시 인장철근 산정에는 온도차에 의한 응력은 무시한다. 또 프리스트레스 도입직후의

    인장철근 산정에는 허용응력을 25% 할증하기로 한다.

(7) 강연선의 조립시 정확한 위치 확보를 확인 위하여 각 PC Beam의 5개 단면에 대하여 점검용

    철근을 추가 배치10)

 

L=25m : 중앙부 및 좌,우 각각 4m, 8m 지점에 설치

L=30m : 중앙부 및 좌,우 각각 5m, 10m 지점에 설치

(8) 빔과 슬래브의 전단 연결 철근은 빔 상단으로 D16-2ea의 철근을 180㎜ 돌출시켜 설치해야

    하며 수직 전단 철근 배치 간격을 200,300,400㎜ 등의 등간격으로 배근하는 것이 좋다.11)

 

<그림 6.11.6> 빔 돌출 길이

10) P.C beam 시공성 개선(설이 16210-170, 1995.5.29)

11) PSC 빔 표준화 적정성 검토(설계처 542, 2005.3.3)

 

(9) 수직전단 철근 및 하복부 보강철근을 <그림 6.11.7>과 같이 개선하여 텐던과 철근과의 간섭

    을 피하는 것이 좋다.

 

<기존 방법> <개선 방법>

 

<그림 6.11.7> 철근 배근 개선

 

(10) 고속도로 4차로 분리교량(폭원 : 12.6m) 일 경우 빔을 2.55m 간격으로 5본 배치하여 적용할

    수 있다. 이때 방음벽 높이가 높아지거나 곡선반경이 작은 교량, 사각이 큰 교량등에 대해서는

    별도 검토해야 한다.12)

 

구 분 PSC BEAM 6본 배치 PSC BEAM 5본 배치

Beam 간격 2.10m 2.55m

Cantilever 1.05m 1.20m

배 치 도

 

(11) 중소지간 PSC I형 거더고 교각(약 20m이상) 교량받침 설계시에는 면진받침과 탄성받침의 경

    제성 및 안전성 등을 비교․검토하여 적용한다.13)

 

6.11.6 가로보의 설계 및 시공

    (1) 가로보 설계에 사용하는 활하중은 DB하중으로 하고 충격계수는 주거더에 사용한 값으로 한다.

    (2) 가로보의 간격, 두께, 배치에 대해서는 ʻ6.9.5 가로보의 구조세목ʼ에 따르기로 하된 PC Beam

        12) 고속도로 4차로 분리 교량의 PSC Beam 배치 간격검토(설심일 13402-260, 2000.12.29)

        13) 중소지간 PSC I형 거더교량의 면진받침 적용성 검토(설계처-3241, 2006.12.12)

    25m, 30m, 35m 경간 또는 사각이 30°이하일 경우 지간 중앙가로보는 최대 정모멘트 위치

    에만 설치하기로 한다.14)

 

(3) 가로보의 철근 이음은 필릿 용접(목두께 7㎜)로 적용하는 것으로 한다.15)

(4) 가로보의 높이는 휨, 비틀림, 전단을 고려하여 검토해야 한다. 기단부 가로보 높이는 0.7m를

 

적용16)

1 D16 12 D16

4 D16

상세 "A"

9 7 D16 D16

16 D25

600

200 40

120

40 200

250 4@300=1,200 300

상세 "A"

S=NONE

80

200

A

A

단 면 A-A

목두께(7mm)

 

<그림 6.11.8> 철근 용접 상세

 

(5) 중간부 격벽 시공시는 시공성 및 안정성을 고려하여 조립식 강재 격벽(ex: STEEL DIAPHRAGM,

     H-600×200×11×17)을 사용할 수 있다.(그림 6.11.9) 단 시공성 및 응력 검토 등에 의한

     안정성이 기존 공법이 유리하다고 판단될 경우 기존의 콘크리트 격벽 적용이 가능하다.17)

 

(6) 중간 가로보의 노출철근은 하단 1열 D25, 상단 1열 D16으로 하고 이음 철근은 노출철근과

    철근 직경을 같이한다.

① 빔 제작시 Plate 매입

② 조립식 강재 격벽 설치

 

<그림 6.11.9> 시공순서도

 

14) PSC Beam교 중간부 Diaphragm 설치기준(설계구 10201-23, 2004.2.12)

15) PSC beam 교량의 Cross Beam 철근 이음단가 개선 검토(설이 16210-160, 1995.6.29)

16) P.C beam 시공성 개선(설이 16210-170, 1995.5.29)

17) 중간 조립식 강재 격벽 적용방안 검토(설계처 18330, 2007.6.26)

 

(7) 단부 가로보의 노출철근은 3열 D25으로 하고 이음 철근은 노출철근과 철근 직경을 같이한다.18)

① 중간 가로보

 

<그림 6.11.10> 중간 가로보 배근도

 

② 단부 가로보

 

<그림 6.11.11> 단부 가로보 배근도

 

6.11.7 보와 바닥판의 접합

 

보와 바닥판 접합면의 콘크리트 전단응력검토 및 전단연결재의 철근설계는 그 접합면에 따라서 전단

을 전달하여 접촉 요소들이 분리되는 것을 방지하기 위하여 전단 및 비틀림 규정에 따라 상호 연결되어

야 한다.

 

6.11.8 바닥판의 설계

(1) 바닥판의 설계 및 구조세목은 ʻ도로교 설계기준 제4장 콘크리트교 4.7 바닥판ʼ의 각 항에 따른다.

(2) 현재 프리캐스트 판넬 적용시 사용되고 있는 강도설계법을 경험적설계법으로 전환하여도 일체

    거동으로 휨강도 및 펀칭강도 등에 대해 충분한 안전율 확보가 가능하다.19)

18) PSC Beam 가로보 철근변경 검토(건이이 13105-292, 1999.8.10)

19) 교량 바닥판 프리캐스트 판넬공법의 경험적 설계법 적용방안 검토(설계처-2963, 2006.11.16)

 

<그림 6.11.12> 경험적 설계에 의한 철근 배근

 

6.11.9 전도방지공의 설계20)

(1) 전도 방지 와이어는 10㎜ 와이어로프를 사용하며 3/8ʻ 클립을 규격에 맞춰 2개소 체결하는 것

    으로 한다.

 

<그림 6.11.13> 와이어로프 및 클립

 

(2) 전도방지 와이어를 단부 크로스빔과 간섭이 안되게 설치하여 전도방지 안정성을 확보해야 한다.

    크로스빔 와이어

 

<그림 6.11.14> 전도 방지 장치의 설치

 

 

6.12 연속합성거더교

 

6.12.1 연속합성거더교 일반

(1) 연속합성거더교는 프리캐스트의 PSC단순보를 교각상의 가설받침 위에 가설하고 가로보를 시

    공한 후 중간지점상에서 단순보를 연결하여 연속거더로 변환한 후 바닥판을 시공해서 합성거

        20) PSC빔 전도방지대책(건설관리처-1302, 2005.6.21)

    더로 하는 것을 말한다.

 

(2) 연속합성거더의 일반적인 시공순서는 다음과 같다.

① 프리캐스트 PSC단순보 가설받침위 가설

② 가로보의 시공

③ 바닥판의 시공

 

<그림 6.12.1> 연속합성거더의 일반적인 시공순서

 

6.12.2 거더 연결부의 구조

(1) 중간 지점상에서의 거더연결방법은 프리캐스트 PSC거더 상부 플랜지 또는 상부 플랜지상의

    바닥판 내에 배치된 PS강재에 의한 프리스트레스 및 프리캐스트 PSC거더의 철근에 의하는 것

    을 원칙으로 한다.

(2) 이 방법에 따른 경우 지점부 하연에 인장응력이 생기는 경우도 있으므로 이때는 철근에 의해

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

    연결부의 타설이음에 대해 전단을 충분히 보강해야 한다.

 

PS케이블

철근

강재

 

<그림 6.12.2>

 

6.12.3 바닥판의 설계

(1) 연속합성거더교에 1차바닥판과 2차바닥판의 이음은 계산상 필요한 교축방향 철근량의 2배를

    배치한다.

(2) 타설이음의 균열에 대비하여 가외철근으로 삽입하는 것이며, 정착길이는 타설이음 보다 적어

    도 1/2 이상 길게 하는 것이 좋다.

 

6.12.4 응력 검토

(1) 응력의 검토는 시공순서에 따른 하중상태, 구조형식에 의해 단면의 각부에 대해서 검토하여야

    하고 PSC거더와 바닥판의 건조수축차, 크리프계수차, 온도차 및 이들에 의한 2차응력에 대해

    서도 충분히 검토해야 한다.

(2) 바닥판에 배치하는 케이블은 바닥판에 프리스트레스가 일정하게 분포하도록 배치하는 것이 좋다.

(3) 정착부도 가능한 한 분산시켜서 응력집중과 급변을 피하도록 배치하며 특히 1차 바닥판의 단

    부에 집중시켜 정착하는 것을 피하고 1차 바닥판 내에 분산하여 정착하는 것이 좋다.

 

0 4 10 15

 

④, ⑮ 는 span 중심으로 1차슬래브를 치지 않는 부분

    ⑩ 은 지점상에서 1차슬래브를 치는 부분

 

 

6.13 연결거더교

 

6.13.1 연결거더교 일반

(1) PSC 연결거더교란 프리캐스트 PSC 단순보를 가설 후 교각 위의 보 접합 구간을 현장타설 콘

    크리트로 연결하는 구조를 말한다.

 

(2) PSC 연결거더교는 연결부를 1~2개의 받침으로 지지하는 형식으로 한다. 또 고무받침 사용시에

    는 고무 물성에 의한 오차, 다층고무의 피로특성의 문제가 있으므로 충분히 검토하여야 한다.

① 지간분할은 등경간으로 간주될 정도의 것일것.

 

(3) PSC 연결거더교의 일반적인 시공순서는 <그림 6.13.1>과 같다.

① 프리캐스트 PSC 단순보를 받침 위에 가설

② 중간가로보의 시공

③ 지점부가로보 및 보간의 시공

④ 중간바닥판의 시공

⑤ 연결부 바닥판의 시공

 

<그림 6.13.1> 시공순서

 

6.13.2 설계단면의 단면력

(1) 연결부 설계단면에 작용하는 단면력은 거더 연결후에 작용하는 하중에 의한 단면력을 사용하

    기로 하고, 거더 연결후에 작용하는 하중은 교면고정하중, 활하중 및 콘크리트의 크리프, 건조

    수축에 의하여 생기는 2차응력이다.

(2) 고정하중 작용시 원칙적으로 정의 휨모멘트가 작용하지 않는 상태로 하는 것이 바람직하다.

(3) 콘크리트 크리프 및 건조수축에 의해 거더 연결후에 생기는 2차응력은 단면에 불리하게 작용

    하는 경우에 대해서만 고려한다. 거더 연결후의 단면력 산정은 <그림 6.13.2>과 같이 탄성받

    침을 갖는 연속보로서 구하는 것을 원칙으로 한다.

 

<그림 6.13.2>

 

(4) 거더와 가로보의 결합은 주로 횡방향체결에 의해 이루어지므로 지진에 의한 수평력을 받을 경

    우 접합면이 어긋나지 않도록 검토한다.

 

6.13.3 연결부의 단면산정상의 가정

(1) 연결부에 작용하는 부의 휨모멘트에 대한 설계단면은 <그림 6.13.3>(a)와 같이 연결부 단면

     A-A로 하고 단면형상은 <그림 6.13.3>(b)와 같이 한다. T형거더 및 박스거더의 단면 유효폭

     은 도로교 설계기준 제4장 콘크리트교 4.2.2.6 압축플랜지의 유효폭에 따른다.

     단면 A-A는 철근콘크리트 단면으로 계산한다.

 

연결부 인장철근

현장타설

슬래브

PSC보

A

A

(중간지점)

유 효 폭 B

연결부 인장철근

주형연속철근

b

d

A-A단면

PSC보의 폭

(a) (b)

 

<그림 6.13.3> 연결부의 설계단면

 

(2) 연결부 인장철근은 바닥판의 유효폭내에 균등하게 배치하는 것으로 하지만 바닥판과 보의 접

     합면 부근에는 약간 넉넉하게 배치하는 것이 좋다. 유효폭 외의 바닥판에도 같은 양의 철근을

     배치한다.

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

     가로보의 영향을 무시하고 철근콘크리트 단면으로 계산한다.

 

6.13.4 연결철근의 겹이음길이 및 매입철근의 부착길이

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

(2) T형보인 경우 매입철근은 압축부에 정착하여야 한다.

 

6.13.5 받 침

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

     (고무받침)을 사용하는 것으로 한다.

(2) 설계에 이용하는 반력은 연결전 하중에 대해서는 단순보로서 산출한 반력으로 하고 연결후 하

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

 

 

 

제 7 장 철근콘크리트교

 

 

7.1 설계순서

RC 교량의 설계는 <그림 7.2.1>에 있는 흐름도의 항목에 대해 계산하여야 한다.

 

시 작

a. 형 식

b. 보 높 이

c. 시 공 방 설계단면의 가정 법

a. 주 하 중

b. 부 하 중

c. 주하중에 상당하는 특수하중

d. 부하중에 상당하는 특수하중

하 중 의 산 정

단 면 력 의 산 정 a. 휨 모멘트

b. 전 단 력

c. 비틀림 모멘트

d. 반 력

철근량의

산정 a. 강도설계법 또는

허용응력설계법

NO

YES

a. 처짐검토

b. 균열검토(강도설계시)

c. 피로에 대한 안전성 검토

사용성

검토 NO

YES

끝

 

<그림 7.1.1> RC 교량의 설계 흐름도

 

 

7.2 설계 계산에 관한 일반사항

 

7.2.1 재료의 허용응력

 

[표 7.2.1] RC 부재의 콘크리트 허용응력(㎫)

 

허용응력의 구분 기 호 공 식

(1) 허용 휨응력 :

① 허용 휨압축응력

② 허용 휨인장응력

 

(무근의 확대기초와 벽)

 

f ca

f ta

0.4 f ck

0.13 f ck

 

(2) 허용 압축응력

    (무근의 확대기초와 벽)

 

f ca 0.25 f ck

 

(3) 허용 전단응력 :

① 보 및 1방향 전단

    (1방향 슬래브 및 확대기초)

 

(가) 콘크리트

 

(나) 전단보강이 있는 부재의 최대허용전단응력

    ② 2방향 전단

    (2방향 슬래브 및 확대기초)

 

(가) 콘크리트

(나) 전단보강이 있는 경우

 

③ 경량골재콘크리트

υca

υa

υca

υa

υca

0.08 f ck

0.32 f ck

  

 

≤ 

도로교 설계기준

 

4.5.5 참고

①, ②의 70%

(4) 허용 지압응력 f ba 

 





 

≤ 

 

여기서,

υca :콘크리트가 부담하는 허용 전단응력

υa :전단보강이 있는 부재의 최대 허용 전단응력

βc :집중하중 또는 반력의 작용면에서 짧은 변에 대한 긴 변의 비

Ac :지지한 콘크리트의 전면적(㎟)

Ab :지압을 받는 재하면적(㎟)

 

[표 7.2.2] RC부재의 철근 허용응력(㎫)

 

철근의 종류

응력, 부재의 종류

SD30 SD35 SD40

인

장

응

력

하중조합에

충돌하중이나

지진의 영향을

포함시키지 않

을 때

일반적인 부재 150 175 180

바닥판 및 지간 10m 이하의

슬래브교

150 160 160

수중 혹은 지하수위 이하에

설치하는 부재

150 160 160

하중조합에 충돌하중이나 지진의 영향을 포함시킬 때 150 175 180

압 축 응 력 150 175 180

 

 

7.3 슬래브교

 

7.3.1 일반사항

(1) 슬래브교의 해석은 받침부의 조건 및 사각 등을 고려하여 판이론에 따라 수행하는 것을 원칙

    으로 한다.

(2) 그러나 연속 슬래브교, 라멘슬래브교 등과 같이 지지조건이 복잡한 경우 혹은 곡선교와 사교

    와 같은 경우에는 격자이론과 유한요소법 등에 의하여 해석하여도 좋다.

(3) 간단한 유한대판법(보이론해석방법 적용)으로는 구조해석을 하지 말아야 한다.

(4) 원형단면을 갖는 속빈슬래브교는 등방성판으로 생각하여 단면력을 계산해도 좋다.

(5) 연속 슬래브 구조에서는 지점부에 헌치를 두거나 이에 상응하는 철근보강이 필요하며 일반적

    으로 헌치를 두는 것을 원칙으로 한다.

 

7.3.2 연속슬래브 지점의 구조해석

(1) 연속슬래브지점의 설계를 하는 경우에는 연속슬래브의 지점을 포함하여 모멘트가 0인 점 사이

    의 거리를 경간으로 하고, 받침 반력을 집중하중으로 하는 가상 단순받침슬래브로 구조해석을

    해도 좋다.

 

ℓ

1

ℓ

2

ℓ

1

R

R

 

(2) 받침간격이 크게 되는 경우에는 교축직각방향 휨모멘트를 줄이기 위해 받침수를 늘여 받침간

    격을 단축하는 것으로 한다.

(3) 받침수가 3개 이상인 경우 가로보는 연속보로 해석하는 것을 원칙으로 한다.

    단, 각 부분이 안전한 근사식을 사용해도 좋다.

 

7.3.3 캔틸레버부를 갖는 슬래브교

(1) 보도, 차도 구별이 없고 차도쪽 캔틸레버의 내민길이가 0.25m 이하인 슬래브교는 캔틸레버가

    없는 슬래브교 처럼 단면력을 산정하여도 좋다.

(2) 캔틸레버 부분이 있는 슬래브교<그림 7.3.1>의 구조해석은 캔틸레버 부분에 작용하는 하중

    및 강성의 영향을 고려하여 설계하여야 한다.

 

(a) 단 면 도

(b) 측 면 도

 

<그림 7.3.1> 캔틸레버부를 갖는 슬래브교

 

7.3.4 구조세목

(1) 상부철근, 하부철근 모두 횡방향으로 배치되는 철근은 원칙적으로 1단으로 배치한다.

(2) (1)의 경우 축방향 철근의 외측으로 배치하는 것이 좋다.

(3) 횡방향 철근의 직경은 스터럽의 직경과 현저하게 상이해서는 안된다.

(4) 스터럽은 U형 혹은 X형을 사용해도 좋다.

(5) 원통형 거푸집 상하의 콘크리트 두께는 각각 150㎜, 100㎜로 한다.

(6) 받침설계에 사용하는 활하중 반력은 주하중을 폭원방향으로 전폭 재하하여 구한 값을 받침 갯

    수로 나눈 값으로 한다.

(7) 고정하중에 있어서도 같은 방법으로 전반력을 받침개수로 나눈 값을 사용한다.

 

7.4 T형교

 

7.4.1 주형의 설계휨모멘트

(1) 주형 및 가로보의 단면력 계산은 격자구조이론에 의하는 것을 원칙으로 한다.

Bent-Up Bar

가로질러 배근 가로질러 배근

유효폭 유효폭 외

주형은 가능한 가로질러 배근한다.

(D13~D32)

A S1≥2A S2 >0.4A S

A S = A S1 + 2AS2

AS2 AS1 AS2

Bent-Up Bar

 

(2) 사각 20°이하인 교량의 경우에 격자구조이론에 의하여 단면력을 계산할 때에는 비틀림 강성

     을 무시하여도 좋다.

(3) 사각이 20°초과인 사교의 경우에는 비틀림의 영향을 고려하여야 한다...

 

7.4.2 주 형

(1) 복부의 두께는 현장타설시 250㎜ 이상, 프리캐스트보인 경우 150㎜ 이상으로 한다.

 

b ≥ 0 25cm

1:5 이하

 

<그림 7.4.1> 주형의 복부

 

(2) 부모멘트를 받는 부분의 인장철근은 유효폭 전체에 분산시킨한다.

(3) 유효폭 이외에는 유효폭내의 단위폭당 철근량의 1/3 이상의 철근을 배근하는 것이 바람직하다.

(4) 전단력의 1/2 이상은 스터럽으로 부담하는 것을 원칙으로 한다.

(a) 틀린배근법 (b) 바른배근법

 

<그림 7.4.2> 중간지점의 인장철근 배치 예

 

7.4.3 가로보

(1) 중간가로보는 각 지간에 1개 이상 또 15m 이하의 간격으로 설치하여야 한다.

(2) 또 주형의 지점상에는 반드시 가로보를 설치하여야 한다.

 

(3) 사교의 경우 가로보의 설치방법

① 0°≤ø≤ 20°(ø사각) : 가로보는 교대에 대해 평행하게 설치한다.

② 20°< ø : 가로보는 주형에 대해 직각으로 설치한다.

 

7.4.4 복부철근의 계산에 사용되는 비틀림모멘트 및 전단력

       사각을 고려한 격자구조이론을 써서 전단력을 산정하는 경우 복부철근의 계산은 다음과 같이 구하

       는 것으로 한다.

 

(1) 복부철근의 계산에 쓰이는 비틀림모멘트 및 전단력은 다음 2가지 경우의 활하중 재하에 의하

    여 구하는 것으로 한다.

① 휨에 의한 최대전단력을 일으키는 재하형태에서의 비틀림전단력

② 최대 비틀림모멘트를 일으키는 재하형태에서의 휨에 의한 전단력

① ②중 큰 쪽으로 복부철근을 산정한다.

 

7.4.5 구조세목

(1) 주형의 복부철근

    주형의 전단보강은 스터럽 및 절곡철근으로 한다. 단, 이 경우 적어도 전단력의 1/2은 스터럽

    으로 받게 하여야 한다.

(2) 전단철근으로 사용된 스터럽과 기타 철근 또는 철선은 압축연단에서 거리 d까지 연장되어야

    한다.

 

 

7.5 박스거더교

 

7.5.1 일반 사항

 

이 절은 단면이 상자모양으로 구성된 교량의 설계에 적용된다.

 

(가) 단일 박스 거더교

(나) 다주형 박스 거더교

(다) 다중박스 거더교

 

<그림 7.5.1> 박스거더교의 기본 단면 형상

 

7.5.2 설계 일반

(1) 주거더의 받침점상에는 가로보 및 격벽을 두는 것을 원칙으로 한다.

(2) 경간이 24m 이상인 다주형 박스거더에는 중간 가로보 및 중간 격벽을 설치하는 것을 원칙으

    로 한다.

(3) 경간내에 가로보를 둘 경우에는 모멘트가 가장 큰 부위에 배치하는 것이 효과가 크다.

(4) 단일 및 다중 박스거더로서, 직선교이거나 내측 곡률반경이 240m 이상인 곡선교일 경우에는

    중간격벽을 설치할 필요가 없다.

(5) 단일 및 다중 박스거더의 곡률반경이 240m 미만일 경우에는 중간격벽이 필요할 수 있으며

    중간격벽 간격과 강도는 설계시에 신중히 검토해야 한다.

(6) (5)의 경우에 중간 격벽의 간격은 12m 이하로 하는 것이 바람직하다.

(7) 실험이나 정밀구조해석에 의해 안전성이 증명되면 격벽이나 가로보를 생략할 수 있다.

(8) 전단응력의 계산에 사용하는 복부두께는 복부 축선의 직각방향의 두께로 하는 것을 원칙으로

    한다.

(9) (9)의 예를 들면 경사진 복부의 경우에는 <그림 7.5.2>에 보인 것과 같이 전단류에 직각방향

    의 폭을 사용하면 된다.

(10) 플랜지 폭이 복부 또는 플랜지의 두께에 비하여 상대적으로 클 때에는 플랜지에 생기는 전단

    력에 대하여 검토하는 것이 좋다.

(11) 박스거더 내부 바닥판과 복부 사이에는 헌치를 적절히 설치해야 한다.

(12) 복부와 하부플랜지 사이에는 구조적인 안전성이 입증된 경우 헌치를 설치하지 않아도 좋다.

 

<그림 7.5.2> 전단응력의 계산에 쓰이는 복부의 폭

 

<그림 7.5.3> 플랜지에 생기는 수평전단응력의 분포

 

7.5.3 구조 해석

(1) 단일 박스거더교 및 다중 박스거더교의 단면력은 보이론에 따라 계산한다.

(2) 그러나 경간에 대한 전체폭의 비(전체폭/경간)가 0.5를 넘는 비교적 폭이 넓은 다중박스거더교

    는 격자이론에 따라 단면력을 계산하는 것이 좋다.

(3) 사각이 있는 박스거더교 및 다주형 박스거더교의 단면력은 격자이론에 따라 계산하는 것을 원

    칙으로 한다.

(4) 종방향 구조해석에 사용하는 바닥판 유효폭은 일반적인 바닥판 경간을 갖는 경우에는 바닥판

    전폭이 압축에 유효한 것으로 볼 수 있다.

(5) 일반적인 바닥판 경간 비율을 벗어나는 경우에는 전단지연을 고려하여 바닥판 응력을 계산해

    야 한다.

 

7.5.4 횡방향 설계

(1) 바닥판 설계를 포함한 횡방향 설계를 위해서는 판이론에 근거한 정밀구조해석을 하는 것이 좋다.

(2) 정밀구조해석이 어려운 경우에는 ʻ도로교 설계기준 4.15.6.2ʼ의 (4)항에 따라 해석해도 좋다.

(3) 경사진 복부 및 보강 리브가 있는 박스거더교의 하부플랜지 및 복부의 단면력은 복부의 경사

    와 보강 리브의 영향을 고려하여 구하는 것을 원칙으로 한다.

(4) 복부의 휨모멘트에 대하여 배치된 철근량의 1/2은 교축방향의 설계를 할 때 사인장철근으로

    간주하여도 된다.

 

             [식 7.5.1]

(5) 복부 내측 및 외측에 대하여는 복부에 생기는 정․부모멘트에 대하여 각각 필요한 철근량 이상

    의 철근을 배치하여야 한다.

 

<그림 7.5.4> 복부에 배치되는 철근량

 

7.5.5 받침점가로보 및 격벽의 설계

(1) 받침점가로보 및 격벽의 단면력은 받침점과 부재의 결합조건에 따라 해석모델을 설정하고 보

    이론에 의하여 계산하는 것이 좋다.

(2) 가로보 및 격벽의 단면력을 계산할 때, 플랜지의 유효폭은 ʻ도로교 설계기준 4.15.6.2ʼ에 따라

    구하면 된다.

(3) 다만, 받침점가로보 및 격벽에 개구부가 있을 때에는 그 영향을 고려하여 구조모델을 설정하

    고 단면력을 계산하여야 한다.

 

7.5.6 구조상세

(1) 철근 콘크리트 박스거더 바닥판의 최소두께는 복부 또는 복부헌치 순경간의 1/16로 한다. 그

    러나 220㎜ 이상이어야 한다.

(2) 철근 콘크리트 박스거더 하부플랜지의 최소두께는 복부 또는 복부헌치 순경간의 1/16로 한다.

    그러나 140㎜ 이상이어야 한다.

(3) 플랜지의 두께를 주거더방향으로 변화시킬 경우에는 1/5보다 완만한 경사로 하는 것이 좋다.

(4) 1/5 이상의 급한 경사로 설계할 경우에는 1/5 이하의 완만한 경사내의 부분만 유효단면적으로

    고려한다.

(5) 복부두께를 주거더방향으로 변화시킬 때는 복부두께 차이의 12배 이상의 길이를 변화구간으로

    확보해야 한다.

 

<그림 7.5.5> 플랜지 두께의 변화

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

(7) 하부슬래브의 종방향 및 횡방향 철근의 배근은 ʻ도로교 설계기준 4.6.4.1ʼ에 따라야 한다.

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

    배치하는 것이 좋다.

(9) 부득이 플랜지 내에 배치할 경우에는 복부의 측면에서 주거더 경간의 1/10의 범위내에 배치하

    고, 철근중심간격의 최대값은 250㎜로 하는 것이 좋다.

 

<그림 7.5.6> 주철근의 배치

 

(10) 개구부를 둘 때에는 될 수 있으면 응력의 크기가 작은 곳에 둔다.

(11) 개구부보강은 개구부에 의하여 절단된 철근량 이상의 철근을 보강철근으로 배치하는 것으로

      한다. <그림 7.5.7>

(12) 별도의 설계계산을 하지 않은 경우에 경간에 두는 격벽에는 <그림 7.5.8>(가)에 보인 철근

      을 배치하는 것으로 한다.

(13) 단, 개구부를 둘 때에는 <그림 7.5.8>(나)를 따르는 것으로 한다.

 

T1 : 절단된 축방향철근(T1')의 보강철근

Tt : 절단된 직각방향철근(Tt')의 보강철근

Tc : T1', Tt'를 연결하는 철근

 

<그림 7.5.7> 하부플랜지 개구부 구조의 한 예

 

(가) 일반부

(나) 개구부 근처의 가외철근

 

<그림 7.5.8> 격벽의 배근

 

 

7.6 라멘교

 

7.6.1 구조해석

(1) 보와 기둥, 슬래브, 벽 등이 일체로 된 구조는 라멘으로 해석하여야 한다.

(2) 라멘의 경우 부정정력은 탄성이론으로 구하는 것을 원칙으로 한다.

(3) 라멘은 일반적으로 부재의 강비 및 절점의 고정도를 고려해서 구조해석을 하여야 한다.

(4) 보 또는 기둥의 크기가 특히 큰 경우에는 우각부의 강역을 고려한다.

(5) 부재의 휨변형과 전단변형을 고려해서 라멘해석을 하여야 한다.

 

(6) 일반적으로 강역의 범위는 다음과 같이 생각해도 좋다.

① 부재 단부가 다른 부재와 강절로 접합될 때는 그 연단부에서 부재두께의 1/4 들어간 점까지

    로 한다.

② 부재가 그 축선에 대해서 25°이상 경사진 헌치를 갖는 경우에는 부재두께가 3/2배가 되는

    점까지로 본다. 다만 헌치의 경사가 60°이상의 경우에는 헌치 시점부터 부재두께의 1/4 안

    쪽점에서부터 절점까지로 한다.

③ 좌우 헌치의 크기가 다른 경우 등의 이유로 위에서 정한 점이 2점 이상 동시에 존재하는

    경우에 큰 쪽을 강역의 범위로 취한다.

 

(a) 등단면의 경우 (b) 변단면의 경우(1) (c) 변단면의 경우(2)

 

<그림 7.6.1> 강역의 범위

 

(7) 라멘구조물은 기초의 부등침하, 회전 등에 의해 구조물에 변형이 생기지 않도록 기초를 설계

    한다.

(8) 라멘구조물은 절점의 고정도를 충분히 고려하여야 한다.

 

7.6.2 축 선

(1) 라멘의 축선은 부재단면의 도심축선으로 한다.

(2) 다만 헌치가 있는 라멘교의 헌치부분에서의 축선을 취하는 방법에 대해서는 헌치의 영향이 작

    다고 생각되므로 헌치의 영향을 무시해도 좋다.

(3) 축선의 길이는 보에서는 기둥의 축선간의 거리 ℓ로 한다.

(4) 기둥에서는 보의 축선간의 거리(h1) 또는 보의 축선에서 고정받침의 경우 기초(footing) 상면

    까지(h2), 힌지받침의 경우 힌지의 중심까지(h2)로 한다.

 

h

1

h

2 ℓ

h

1

h

2 ℓ

 

<그림 7.6.2>

 

(5) 수평부재와 연직부재의 길이의 비가 4정도 이상이거나 단면의 변화가 매우 심한 경우 거더의

    축선변화의 영향을 고려하여 단면력을 계산하는 것이 좋다.

 

7.6.3 단면력의 산정

(1) 부재접합부 및 헌치 단면의 단면계산

    헌치의 영향을 고려할 경우 받침부 면에서 부재의 단면을 산정하기 위한 휨모멘트의 값은, 보

    에 있어서 기둥 전면의 휨모멘트, 기둥의 경우 보의 상․하면 위치의 휨모멘트를 사용할 수 있

    다. (<그림 7.6.3>(a) 참조)

(2) 헌치의 영향을 무시 하고 구조해석을 할 경우는 절점 모멘트를 기둥 내측 또는 보의 단부까지

    이동시켜 구한 값을 사용할 수 있다. (<그림 7.6.3>(b) 참조)

 

(a) 헌치 및 단면변화의 영향을

    고려해서 구조해석을 하는 경우

(b) 헌치 및 단면변화의 영향을

    무시하고 구조해석을 하는 경우

 

<그림 7.6.3> 라멘부재 절점부의 설계휨모멘트

 

(3) 수평부재가 받는 축방향력

    연직하중을 받는 경우 수평부재의 응력계산에 수평부재에 생기는 축방향력은 무시하고 휨모멘

    트만이 작용하는 것으로 해서 계산해도 좋다.

(4) 토압이 작용하는 라멘교 벽식교각의 라멘교 등에서는 교각에 토압이 작용할 때 이를 고려하여

    야 한다.

 

7.6.4 우각부의 배근

라멘 우각부의 배근은 ʻ도로교 설계기준 4.12.5ʼ에 따른다.

 

 

7.7 연속거더교

 

7.7.1 적용

(1) 이 장은 받침부에 의해 지지되는 2경간 이상 연속된 교량의 설계에 적용한다.

(2) 이 장은 연속거더교의 고유의 사항에 대해 규정한 것으로 슬래브교, T형거더교, 박스거더교 등

    의 단면형상 고유의 사항에 대해서는 각각 해당되는 장에 따른다.

 

7.7.2 구조해석

(1) 여러 개의 고정받침부를 갖는 연속거더교는 교각을 포함한 구조모델에 의해 해석을 하여야 한다.

(2) 1개의 고정받침부를 갖는 연속거더교는 격자해석을 원칙으로 한다.

(3) 교축직각방향의 지진의 영향 및 풍하중에 대한 구조해석은 원칙적으로 교각의 휨강성을 고려

    하여 행한다.

(4) 연속형교의 중간받침점상의 설계휨모멘트는 [식 7.8.1]에 의해 계산할 수 있다.

 

     



[식 7.8.1]

 

다만,   ≥ 

여기서,   :중간받침점상의 설계휨모멘트(kN․m)

 :중간받침점상의 휨모멘트(kN․m)

 = R/(kN/m)

 :중간받침점의 반력(kN)

 :단면의 도심위치에서의 반력의 교축방향 가상 분포폭(m)

 

(5) 거더의 아래 연단 측에는 보이론으로 계산한 경우보다 큰 압축응력이 발생할 수 있으므로 이

    부분에서는 '도로교설계기준 4.11.5'의 규정에 따라 가외철근을 배치할 필요가 있다.

 

  

  



 ′ 



      ′

 

<그림 7.7.1> 중간받침점상의 설계휨모멘트

 

(6) 받침점상에 가로보나 격벽이 있는 경우, 휨응력 산출에 이용하는 주거더의 단면은 이를 무시

    한 단면으로 보는 것이 좋다(<그림 7.7.2> 참조).

 

<그림 7.7.2> 중간받침점의 휨모멘트에 대한 응력계산에 쓰이는 단면

 

7.7.3 고정받침부

(1) 연속형교의 고정받침부에서는 지진의 영향에 의한 수평반력이 거더에 작용하게 된다.

 

(2) 이로 인한 응력에 대하여 철근이나 PS강재 등으로 보강하여야 한다.

(가) 단받침점을 고정받침부로 하는 경우

(나) 중간교각에 고정받침부를 설치하는 경우

 

<그림 7.7.3> 고정받침부에서의 수평반력

 

<그림 7.7.4> 단받침점의 격벽으로부터 직접 교대에 수평반력을 전달하는 경우

 

7.7.4 중간받침점부

(1) 연속형교의 중간받침점 부근에서는 복부 및 거더 아래 연단측에 보이론으로 해석한 경우보다

    더 큰 압축응력이 발생할 수 있으므로 이에 대비하여 가외철근을 배치하여야 한다.

 

<그림 7.7.5> 중간받침점 부근에서의 복부 가외철근의 배치 예

 

 

7.8 아 치 교

 

7.8.1 적용범위

(1) 이 절은 철근콘크리트 아치교의 설계에 적용한다.

(2) 이 절은 주구조로서의 철근콘크리트 아치리브를 설계할 때의 일반적인 사항에 대하여 규정한다.

(3) 아치교를 구조역학적으로 분류하면 고정아치, 1힌지아치, 2힌지아치, 3힌지아치 등으로 구분된다.

(4) 아치교를 구조형식별로 분류하면 개복식 아치 및 폐복식 아치로 구분된다.

(5) 폐복식 아치는 경간 30 m 이내의 비교적 짧은 경간의 교량에 적용한다.

(6) 개복식 아치는 비교적 장대경간의 교량에 적용한다.

 

(7) 아치교의 각 부의 명칭은 다음과 같다.

① 아치리브 : 아치부재를 말한다.

② 아치크라운 : 아치구조의 정점을 말한다.

③ 스프링깅 : 아치부재의 양단부를 말한다.

④ 라이즈 : 아치축선의 양 기점을 연결하는 선에서 정점까지의 높이를 말한다.

⑤ 경간라이즈비 : 경간과 라이즈의 비를 말한다.

 

<그림 7.8.1> 아치교 각부의 명칭

 

7.8.2 설계일반

(1) 아치축선은 하중에 의한 압력선과 일치시키는 것이 바람직하다.

(2) 아치리브의 단면형상은 경간라이즈비, 아치축선, 콘크리트의 강도, 시공방법 등을 고려하여 선

    정하여야 한다.

(3) 아치리브의 기초는 아치리브단에 생기는 반력에 충분히 저항할 수 있는 견고한 것으로 하여야

    한다.

(4) 아치리브의 기초는 아주 단단한 기초지반상에 축조하여야 한다.

(5) 기초지반이 연약한 경우에는 개량하는 등의 대책을 강구하여야 한다.

 

7.8.3 구조해석

(1) 구조해석및 구조상세는 ʻ도로교설계기준 4.13.3및 4.13.4를 따른다.

 

7.8.4 좌굴에 대한 검사

    아치교를 설계함에 있어서는 아치리브가 포함하는 면내에서의 좌굴이나 면외에서의 좌굴에 대하여

    안전한가를 확인하여야 한다.

(1) 아치리브는 수평반력에 의해 큰 축방향압축력을 받는 부재이므로 이를 설계할 때는 응력이나

    단면내력의 검사 외에 면내 및 면외 방향의 좌굴에 대한 안전성을 확인해야 한다.

(2) 아치의 면외좌굴에 대해서는 아치리브를 직선 기둥으로 보고, 이 기둥이 아치리브 단부에 발

    생하는 수평반력과 같은 축방향력을 받는다고 보아 검토해도 좋다.

(3) 이 경우 기둥의 길이는 원칙적으로 아치 경간과 같다고 본다.

 

 

7.9 무바닥판 콘크리트 아치교1)

 

7.9.1 개요

(1) 개요도

 

<그림 7.9.1> 측면도

 

<그림 7.9.2> 정면도

 

(2) 개 요

① 아치리브의 양측단에 강결된 측벽을 설치하고 그 내부에 채움재를 충진하여

② 아치리브교량의 주요 유지보수대상인 신축이음장치, 교량받침 및 바닥판을 배제한 교량형식

 

7.9.2 적용범위

(1) 지간장 검토

① 최대 지간장 36.5m 정도이나 일반적으로 20∼30m의 지간을 적용한다.

 

(2) 형하고 검토

① 시공성 및 경제성 측면을 고려할 때 30m 이내로 제한한다.

 

(3) 교량연장 검토

① 무바닥판 콘크리트교는 이론상 온도신축이나 건조신축에 의한 거동이 리브가 상 ‧ 하 방향으

    로 움직이는 아코디언 효과로 흡수되기 때문에 이론상 적용 연장의 한계는 없다.

② 그러나 교량연장이 긴 경우에는 구조계가 고차부정정화함에 따라 발생하는 구속응력에 의한

    균열제어 대책에 대한 검토가 필요하다.

    1) 무바닥 콘크리트 아치교의 적용, 설계도 10201-201, 2002. 5.9

 

신축발생

(a) 건조수축 및 온도에 의한 신축 (b) 아치상하운동으로 흡수

 

<그림 7.9.3> 아코디언 효과

 

(4) 곡선교에 대한 적용성 검토

① 일반 아치교에서와 같이 곡선교에 적용시에는 평면과 종단상으로 2중 곡선이 발생되어 시공

    이 곤란하다.

② 적용한계는 직교 형상의 유지가 가능한 범위를 설정한다.

 

가. Springing선은 동일 높이로 하고 곡선교에 따른 이정량을 교각의 벽체두께 변화로 수용

    하는 방안이 있다.

나. 벽체두께 변화는 시각적 꺽임현상의 최소화를 위해 최대 300㎜ 까지 허용한다.

 

개 념 도 특 성

동일길이

유지 벽체두께변화

아치리브

스프링잉선

동일높이 유지

교각

아치리브

· 리브 양측단 길이가 같으므로 Form 활용상

유리

· 평면곡선 반경에 관계없이 동일 Form

  사용가능

· Springing선을 동일 높이로 유지함로써

  시각적 안정감 유지

· 벽체두께차가 과도할 경우 미관불량

· Springing선의 높이가 같아 안정감 표출

 

③ 최소곡선반경 한계 설정

가. 교각두께의 차가 과도할 경우 교량 미학적 관점과 시각적인 안정감 측면에서 불리하고,

    아치리브, 벽체, 난간 등 시공이 복잡하므로 곡선한계를 설정하는 것이 바람직하다.

④ 최소곡선반경 기준

 

[표 7.9.1] 최소곡선 반경기준

 

지 간 (m)

적용가능 최소곡선반경

비 고

4차선 8차선

ℓ ≤ 25.0 Rcr = 1,600m Rcr = 3,200m

25.0<ℓ≤30.0 Rcr = 2,000m Rcr = 3,800m

30.0<ℓ≤35.0 Rcr = 2,800m Rcr = 4,500m

(5) 사교에 대한 적용성 검토

① 사교에서의 아치형상을 측점방향 동일 형상으로 계획하는 것은 거푸집 제작측면에서 곤란하

    므로 법선방향으로 동일형상이 되도록 계획한다.

 

교각

A A

A A

단면 A-A

아치리브

a. 측점방향 동일단면

단면 B-B

교각

B B

아치리브

B B

b. 법선방향 동일단면

 

<그림 7.9.4> 사각부여 개념

 

② 구조측면에서의 사각의 한계 범위 설정

가. 사각이 증가될수록 단면력이 증가하고, 주모멘트 방향은 법선방향 으로 향하는 거동을

    나타낸다.

나. 구조적 측면에서의 한계치 뿐만 아니라 사각이 증가함에 따라 미적으로 불리해지는 점을

    고려할 때 사각 10°까지를 한계치로 설정한다.

 

7.9.3 구조계 검토

(1) 아치교에서는 라이즈/스팬비가 클수록 구조적으로 유리하나 미관상 불리하다.

(2) 일반적으로 1/4∼1/5 사이 값을 많이 채택하고 있다.

 

(a) 큰 경우 (b) 작은 경우

 

<그림 7.9.5> 라이즈/스팬비

 

(3) 교량 가설조건에 따라 미관 및 구조특성을 고려하여 설정한다.

(4) 다만. 연속교로서 형하고가 높은 경우에는 1/2∼1/3, 단경간교 또는 형하고가 낮은 경우에는

    1/3∼1/4 정도를 원칙으로 설정함이 타당하다.

(5) 활하중은 아치리브 투영면을 기준으로 직접 재하하는 방식 적용한다.

 

Pm(Ps)

Pr Pr P

투영면(DB)

투영면(DL)

f

 

<그림 7.9.6> 활하중 재하방안

 

(6) 균열제어 방안 검토

① 다경간 연속에 따른 고차 부정정 구조물인 점과 동시에 아치리브와 측벽이 강결되어 상호간

    의 거동을 구속하고 있으므로, 구조적 거동이 복잡하고 온도신축 및 건조수축에 의한 균열

    발생의 가능성이 큼

 

구 분 측 벽 아 치 리 브

개념도

신축줄눈

리브

교각

기초

수축줄눈

신축줄눈

개 요

· 교각 Springing부 및 Span중앙부에

 신축줄눈을 설치(계속연구검토)

 기초 및 교각부에는 신축줄눈을 설치하고 아

 치리브에는 신축줄눈을 설치할 경우 구조계가

 달라지므로 수축줄눈을 설치하는 것으로 계획

 

(7) 내진해석 검토

① 내부 채움재를 기능상 부위별로 달리할 경우 중량차가 발생하게 되어 이에 대한 구조적 처

    리가 다소 복잡하게 된다.

② 내부채움재를 종류별로 층별 토괴로 분류하여 지진시 관성력 저감

 

 

 

제 8 장 바닥판과 바닥틀

 

 

8.1 철근콘크리트 바닥판

 

8.1.1 설계일반

(1) 이 절은 콘크리트 및 강재 거더로 지지되고, 지간과 한 변의 길이비(변장비)가 1 : 2를 넘는 철

    근콘크리트 바닥판, 프리스트레스트 콘크리트 바닥판 및 프리캐스트 콘크리트 바닥판의 설계

    에 적용한다.

(2) 지간과 한 변의 길이비(변장비)가 1 : 2보다 작아 정사각형에 가까운 경우에는 설계휨모멘트를

    계산할 때 변장비의 영향을 고려해야 한다.

(3) 철근콘크리트 바닥판에 사용하는 콘크리트의 설계기준강도는 24㎫ 이상으로 한다.

(4) 이 절의 규정에 따라 바닥판을 설계하는 경우에는 바닥판의 전단력에 대한 검토를 생략할 수

    있다.

 

8.1.2 바닥판의 최소두께

(1) 철근 콘크리트 바닥판

① 차도부분 바닥판의 최소두께는 220㎜ 또는 [표 8.1.1]에 있는 값 중에서 큰 값으로 한다.

② [표 8.1.1]에서 캔틸레버 바닥판의 최소 두께는 지지점에서의 두께를 말한다.

③ 이 때 지지점은 유효지간 산정시 기준이 되는 위치를 말한다.

 

[표 8.1.1] 차도부분의 바닥판의 최소 두께 (㎜)

 

판 의 구 분

바닥판 지간의 방향

차량 진행방향에 직각 차량 진행방향에 평행

단 순 판 40L + 130 65L + 150

연 속 판 30L + 130 50L + 150

캔 틸 레 버 판

0 < L ≤ 0.25 280L+180

240L + 150

L > 0.25 80L + 230

여기서, L :바닥판의 지간 (m)

 

④ 한편 캔틸레버판의 최소두께는 <그림 8.1.1>에 표시한 것과 같이 재는 것으로 한다.

 

(a) 주철근이 차량방향에 직각인 경우

(b) 주철근이 차량방향에 평행인 경우

 

<그림 8.1.1> 캔틸레버판의 최소 전두께

 

여기서, L :트럭하중에 대한 캔틸레버판의 지간 (m)

h :캔틸레버판의 최소두께

 

⑤ 바닥판의 지간이 길어져 ①의 규정을 따라 산정된 바닥판의 최소두께가 지나치게 두꺼워지

    는 경우 다음과 같이 균열과 처짐에 대한 사용성이 만족되도록 바닥판의 두께를 산정할 수

    있다.

 

가. 바닥판의 설계휨모멘트 산정 시 활하중 휨모멘트의 크기는 차량바퀴의 접지면적을 고려

    한 정밀해석방법을 이용해 산정하는 것을 원칙으로 한다.

나. 충격을 포함한 사용활하중에 의한 처짐은 ʻ도로교 설계기준 콘크리트교편 4.4.9.5ʼ의 허

    용치 이하가 되어야 한다.

다. 처짐 계산 시 바닥판의 헌치를 포함한 단면형상을 고려해 산정한다.

라. 캔틸레버 바닥판의 경우에도 바닥판과 일체로 거동하는 방호벽 또는 단부보강부 등을 고

    려한다.

마. 바닥판의 캔틸레버 끝단은 방호벽 또는 단부보강부 등과 연속시키는 것을 원칙으로 한다.

 

⑥ 보도부 바닥판의 최소 전두께는 140㎜를 표준으로 한다.

⑦ 박스거더의 바닥판은 ʻ제7장 철근콘크리트교의 박스거더교 7.5.6ʼ을 따르도록 한다.

 

(2) 프리스트레스트 콘크리트 바닥판

① 차도부분 바닥판의 최소두께는 다음의 규정에 따른다.

 

가. 차도부분 바닥판의 최소두께는 어느 부분에서도 200㎜보다 작아서는 안 된다.

나. 캔틸레버 바닥판의 끝부분의 두께는 가.항의 규정을 따르는 것 외에 [표 8.1.1]에 규정되

    어 있는 캔틸레버판의 최소두께의 50% 이상으로 하여야 한다.

다. 바닥판의 한 방향으로만 프리스트레스를 도입하는 경우, 차도부분 바닥판의 최소두께는

    가.항 및 나.항의 규정에 따르는 것 외에 [표 8.1.2]의 값으로 한다.

라. 단, 캔틸레버판의 최소두께는 지지점에서의 두께를 말한다.

 

[표 8.1.2] 바닥판의 한 방향으로만 프리스트레스를 도입한 경우

 

바닥판 지간의 방향

프리스트레스를

도입하는 방향

차량진행에 직각인 방향 차량진행에 평행인 방향

바닥판 지간

방향에 평행

[표 8.1.1]에서 바닥판 지간의

방향이 차량진행 방향에 직각인

때의 90%

[표 8.1.1]에서 바닥판 지간의

방향이 차량진행 방향에 평행인

때의 65%

바닥판 지간

방향에 직각

[표 8.1.1]에서 바닥판 지간의

방향이 차량진행 방향에 직각인

때의 값

[표 8.1.1]에서 바닥판 지간의

방향이 차량진행 방향에 평행인

때의 값

차도부분 바닥판의 최소두께(㎜)

 

② 보도부분 바닥판의 최소두께는 140㎜로 한다.

③ 바닥판의 지간이 길어져 ①의 규정을 따를 경우 바닥판의 최소두께가 지나치게 두꺼워지는

    경우에는 다음과 같이 처짐에 대한 사용성이 만족되도록 바닥판의 두께를 결정할 수 있다.

 

가. 바닥판의 설계휨모멘트 산정시 활하중 휨모멘트의 크기는 차량바퀴의 접지면적을 고려한

    정밀해석방법을 이용해 산정하는 것을 원칙으로 한다.

나. 충격을 포함한 사용활하중에 의한 처짐은 ʻ도로교 설계기준 콘크리트교편 4.4.9.5ʼ의 규

    정을 만족해야 한다.

다. 처짐은 바닥판의 헌치를 포함한 단면형상을 고려해 산정한다.

라. 캔틸레버 바닥판의 경우에도 바닥판과 일체로 거동하는 방호벽 또는 단부보강부 등을 고

    려하여 계산한다.

마. 처짐 검토시 전단면이 고려된 단면2차모멘트  를 이용하여 검토한다.

바. 바닥판의 캔틸레버 끝단은 방호벽 또는 단부보강보 등과 연속시켜 강성을 높이는 것을

    원칙으로 한다.

 

④ 박스거더의 바닥판은 제6장 프리스트레스트 콘크리트교의 박스거더교 6.10.5ʼ을 따르도록

    한다.

 

8.1.3 바닥판의 지간

(1) 단순지지의 경우 바닥판의 지간은 지지보의 중심 간격으로 설정한다. 이 때 지간은 바닥판의

    순지간에 바닥판의 두께를 더한 길이를 초과할 필요는 없다.

 

(2) 세 개 이상의 지지보 위에 연속인 바닥판의 경우 하중분배와 휨모멘트의 계산에 사용되는 유

    효지간의 길이는 아래와 같이 산정한다.

① 헌치가 없이 보 또는 벽체와 일체이며 두께가 일정한 바닥판의 경우, 바닥판의 지간은 순지

    간으로 산정한다.

② ①의 경우에서 헌치가 있는 경우, 헌치를 고려한 두께가 바닥판의 두께의 1.5배가 되는 위

    치로부터 유효지간을 산정한다.

③ 프리스트레스트 콘크리트 보의 두꺼운 상부플랜지 위에 지지되고 바닥판 두께에 대한 상부

    플랜지 폭 비가 4보다 작은 경우, 바닥판의 유효지간은 인접한 상부 플랜지 끝단 사이의 순

    지간으로 산정한다.

④ 프리스트레스트 콘크리트 보의 얇은 상부플랜지 위에 지지되고 바닥판의 두께에 대한 상부

    플랜지 폭비가 4 이상인 경우, 바닥판의 유효지간은 인접한 상부 플랜지 돌출폭 중앙점 사

    이의 거리로 산정한다.

⑤ 강교의 경우는 인접한 상부 플랜지 돌출폭 중앙점 사이의 거리로 산정한다.

 

(3) 캔틸레버 바닥판의 경우, 하중분배와 휨모멘트의 계산에 사용되는 유효지간은 아래와 같이 산

    정할 수 있다.

① 보 또는 벽체와 일체이며 바닥판의 두께가 일정한 바닥판의 경우, 바닥판의 지간은 보 또는

    벽체의 외측단에서 캔틸레버 끝단까지의 거리로 산정한다.

② ①의 경우에서 헌치가 있는 경우, 바닥판과 헌치를 함께 고려한 두께가 바닥판의 두께의

    1.5배가 되는 위치로부터 캔틸레버 끝단까지의 거리를 유효지간으로 산정한다.

③ 프리스트레스트 콘크리트 보의 두꺼운 상부플랜지 위에 지지되고 바닥판 두께에 대한 상부

    플랜지 폭 비가 4보다 작은 경우, 유효지간은 상부 플랜지 끝단에서 캔틸레버 끝단까지의

    순지간으로 산정한다.

④ 프리스트레스트 콘크리트 보의 얇은 상부플랜지 위에 지지되고 바닥판 두께에 대한 상부플

    랜지 폭 비가 4 이상인 경우, 유효지간은 상부플랜지 돌출폭 중앙점에서 캔틸레버 끝단까지

    의 거리로 산정한다.

⑤ 차량진행방향에 직각으로 캔틸레버판이 있을 때에 트럭하중의 교축방향에 대한 외측 차륜

    중심의 재하위치는 차도 끝에서 300㎜ 떨어진 곳으로 한다.

⑥ 차량진행방향과 평행으로 캔틸레버판이 있을 때의 트럭하중에 대한 지간은 윤하중의 접지폭

    을 고려하여 캔틸레버 끝단에서 100㎜ 떨어진 곳으로 한다.

⑦ 강교의 경우 지점이 되는 거더의 상부플랜지 돌출폭의 중앙점으로부터 각각 <그림 8.1.3>

    에 표시한 것과 같이 재는 것으로 한다.

 

(a) 주철근이 차량진행 방향에

직각인 경우

(b) 주철근이 차량진행 방향에

평행인 경우

 

<그림 8.1.2> 콘크리트교 캔틸레버판의 지간

 

(a) 주철근이 차량진행 방향에 직각인 경우

(b) 주철근이 차량진행 방향에 평행인 경우

 

<그림 8.1.3> 강교 캔틸레버판의 지간

 

(4) 사교의 지간은 주철근 방향으로 재는 것으로 한다.

 

8.1.4 바닥판의 설계 휨모멘트

(1) 단순판 및 연속판

① 바닥판의 단위폭(1m)에 대한 활하중 휨모멘트의 크기는 주철근의 방향과 차량의 진행방향

    에 따라 두 가지의 방법으로 간략식을 이용하여 산정할 수 있다.

② 단 차량바퀴의 접지면적을 고려한 정밀해석방법으로 산정한 경우는 예외로 한다.

③ 주철근이 차량진행방향에 직각인 경우 및 차량진행방향에 평행인 경우에 대한 상세공식은 ʻ

    도로교 설계기준 3.6.1.4및 4.7.5.1ʼ의 규정에 따른다.

 

(2) 캔틸레버 바닥판

① 캔틸레버 바닥판에 작용하는 윤하중의 분포를 고려해서 바닥판에 작용하는 휨모멘트의 크기

    는 주철근의 방향과 차량의 진행방향에 따라 두 가지의 방법으로 간략식을 이용하여 산정할

    수 있다.

② 단 차량바퀴의 접지면적을 고려한 정밀해석방법으로 산정한 경우는 예외로 한다.

③ 주철근이 차량진행방향에 직각인 경우 및 차량진행방향에 평행인 경우에 대한 상세공식은 ʻ

    도로교 설계기준 3.6.1.4및 4.7.5.2ʼ의 규정에 따른다.

 

(3) 사변이 지지된 바닥판

① 사변이 지지되어 양방향으로 철근을 보강하는 교량바닥판의 경우, 짧은 지간 방향으로 전달

    되는 하중비율은 다음과 같은 식으로 표현된다.

 

가. 등분포하중의 경우,       

나. 중앙에 집중하중이 작용하는 경우,        <식 8.1.1>

 

여기서,  = 짧은 지간 방향으로 전달되는 하중의 비율

 = 짧은 지간의 길이

 = 긴 지간의 길이

 

② 바닥판의 길이가 바닥판의 폭에 1.5배 이상일 경우, 전체 하중을 횡방향 철근이 받는다고

    산정할 수도 있다.

③ 어느 한 방향에 대해 구한 하중 분포폭을 다른 방향의 하중분포폭으로도 사용할 수 있다.

④ 해석을 통해 얻어진 휨모멘트는 설계시 바닥판 지간의 중앙부 1/2 구간에 적용한다.

⑤ 나머지 구간에 대해서는 중앙부에 소요되는 철근량의 50% 이상을 배근하면 된다.

⑥ 지지보의 설계시 지지보에 전달되는 하중의 크기가 지지보를 따라서 일정하지 않다는 사실

    을 고려할 수 있다.

 

(4) 등분포 고정하중에 의한 휨모멘트

① 등분포 고정하중에 의한 바닥판의 단위폭(1m)당의 설계휨모멘트는 [표 8.1.3]에 의해 계산

    한다.

 

[표 8.1.3] 등분포 고정하중에 의한 바닥판의 단위폭(1m)당 설계휨모멘트(kN・m/m)

판의 구분 휨모멘트의 종류 바닥판 지간방향의 휨모멘트

단순판 지간 휨모멘트   



캔틸레버판 지점 휨모멘트   

 

연속판

지간 휨모멘트   

 

지점 휨모멘트   

 

 

여기서, w:등분포 고정하중(kN/m2)

ld :고정하중에 대한 바닥판의 지간(m)

 

(5) 종방향 단부보

① 주철근의 방향이 차량진행방향에 평행할 때에는 종방향으로 단부보가 있어야 한다.

② 단부보는 바닥판과 함께 거동하는 다양한 형식이 사용될 수 있다.

③ ②의 경우 바닥판의 두께나 철근 배근량을 늘리거나 또는 바닥판과 방호벽이 일체로 함께

    거동하는 형식 등으로 구성될 수 있다.

④ 단부보의 설계에 사용되는 활하중 휨모멘트의 크기는 다음과 같다.

 

단순판 :  (kN・m/m)

연속판 :  (kN・m/m) <식 8.1.2>

여기서, P : 윤하중

L : 종방향 단부보의 지간(m)

 

⑤ 연속지간의 경우, 좀 더 정확한 해석을 통하여 활하중에 의한 휨모멘트의 크기를 줄일 수

    있다.

 

(6) 진입부 바닥판

① 이 장에 나타낸 설계식들은 지지되지 않은 단부 바닥판의 효과를 포함하고 있지 않다.

② 따라서 교량의 진입부 또는 경간 내부의 바닥판의 연속성이 단절되는 곳의 바닥판은 격벽이

    나 다른 적절한 방법으로 지지시키는 것이 좋다.

③ 이 때 격벽은 트럭 윤하중에 의해 발생되는 휨모멘트와 전단력을 지지할 수 있을 정도로 설

    계되어야 한다.

 

(7) 배력철근

① 집중하중으로 작용하는 활하중을 수평방향으로 분산시키기 위해 정모멘트가 발생하는 바닥

    판 하부에는 주철근의 직각방향으로 배력철근을 배치해야 한다.

② 배력철근은 정모멘트에 의해 요구되는 주철근량에 대해 다음과 같은 백분율을 적용한 철근

    량으로 한다.

③ 주철근이 차량진행방향에 직각인 경우

 

백분율=





과 67% 중 작은 값 이상 <식 8.1.3>

 

여기서,  = 바닥판의 지간(m)

 

④ 주철근이 차량진행방향에 평행할 때

 

백분율=





과 50% 중 작은 값 이상 <식 8.1.4>

 

⑤ 주철근이 차량진행방향에 직각인 경우, 캔틸레버부를 제외한 구간에서는 위에서 산정된 배

    력철근을 바닥판 지간 중앙부의 1/2 구간에 배근하며, 나머지 구간에는 산정된 배력철근량

    의 50% 이상 배근하도록 한다.

⑥ 배근되는 배력철근량은 온도 및 건조수축에 대한 철근량 이상이어야 한다. 이 때 바닥판 단

    면에 대한 온도 및 건조수축 철근의 비는 0.2%이다.

 

(8) 프리스트레스에 의한 부정정 휨모멘트

① 연속바닥판에 프리스트레스를 도입하는 경우에는 프리스트레싱에 의해 생기는 부정정 휨모

    멘트를 고려해야 한다.

② 부정정 휨모멘트가 작게 일어나도록 PS강재를 배치하는 경우에는 이 부정정 휨모멘트를 무

    시할 수 있다.

 

(9) 바닥판의 응력 검사

① 바닥판의 응력은 ʻ도로교 설계기준 4.7.5.1ʼ에서 ʻ도로교 설계기준 4.7.5.8ʼ까지의 규정에 따

    라 계산된 설계휨모멘트를 이용하여 산정한다.

② 설계휨모멘트의 방향과 강재의 배치 방향이 다른 경우에는 그 영향을 고려하여야 한다.

③ 설계휨모멘트의 방향과 강재의 배치방향이 다를 때에는 설계휨모멘트 방향에 대한 강재의 유

    효단면적을 사용하거나 또는 프리스트레스 힘의 분력을 이용하여 설계를 수행하여야 한다.

 

8.1.5 철근의 배근

(1) 철근은 이형 철근을 쓰며 13㎜, 16㎜, 19㎜ 및 22㎜를 표준으로 한다.

(2) 인장 주철근의 중심간격은 100㎜이상, 바닥판 두께 이하로 하고, 배력철근의 최대 중심간격은

    300㎜ 이하로 한다.

(3) 바닥판 주철근은 주형의 직각방향으로 배치하는 것을 원칙으로 하나 사교 및 곡선교에서는 역

    학적 형상 외에 시공의 난이 등을 고려하여 주철근의 방향을 결정한다.

(4) 1방향 연속판의 주철근은 압축측에도 인장측의 1/2 이상을 배치하는 것을 원칙으로 한다.

 

압축축

인장축

덮개

덮개

 

<그림 8.1.4> 바닥판의 배근예

 

ℓ

 

<그림 8.1.5> 연속판의 주철근 배근

 

(5) 모든 철근은 직선으로 배근하며 겹침이음만 사용할 수 있다.

(6) 사각 20°정도까지는 <그림 8.1.6>(a)와 같이 주철근을 배치해도 좋으나 이 경우 응력계산은

    사각방향의 지간에 대하여 계산할 필요가 있다.

(7) 그러나 교량폭에 비하여 지간이 대단히 큰 경우에는 주형에 직각으로 배치하는 것이 좋다.

(8) 사각이 20°초과인 거더교량의 사보강 철근은 단부 끝단에서 바닥판의 유효지간까지 경험적

    설계법과 강도설계법으로 구한 큰 철근량의 2배를 <그림 8.1.6>(b)와 같이 배치한다.1)

(9) 곡선교에서는 <그림 8.1.7>(a)와 같이 주형 직각방향으로 배치하는 것을 원칙으로 하나 짧은    

    지간의 교량에서 교량의 바닥판 단부가 평행인 경우 <그림 8.1.7>(b)와 같이 바닥판 단부에

    평행하게 배치하는 것이 좋다.

 

(a) 사각 20 이하의 바닥판 (b) 사각 20 초과의 바닥판

o o

20 이하

o

20 초과

o

 

<그림 8.1.6>

1) 거더교 사보강 철근설치방안, 설계처-3585, 2007. 12.14

 

90˚

90˚

주형중심

주형중심

(a) 곡선교의 바닥판 (b) 평행 곡선교의 바닥판

 

<그림 8.1.7>

 

8.1.6 PS강재의 배치

(1) 프리스트레스트 콘크리트 바닥판의 PS강재는 바닥판에 프리스트레스가 균일하게 도입될 수 있

    도록 배치하여야 한다.

(2) PS강재의 배치간격은 정착장치의 크기, 프리스트레스 힘의 분포폭 등을 고려하여 결정하여야

    한다.

(3) 사교 단부의 받침부 부근에서 바닥판 지간방향의 PS강재는 받침선 방향으로 배치하는 것으로

    한다.

 

8.1.7 콘크리트의 설계기준강도

    강재 주거더와의 합성작용을 생각하지 않는 콘크리트의 설계기준강도  는 24 ㎫ 이상으로 한다.

8.1.8 콘크리트의 허용응력

    강재 주거더와의 합성작용을 생각하지 않는 바닥판의 현장타설 된 콘크리트의 허용 휨압축력은

    0.40 로 한다. 그러나 이 값은 11 ㎫를 넘어서는 안 된다.

 

8.1.9 바닥판의 헌치

(1) 바닥판에는 지지보 위에 헌치를 설치하는 것이 좋다.

(2) 바닥판의 헌치의 경사는 1:3 보다 완만한 것이 좋다.

(3) 높이가 80㎜ 이상의 헌치에는 헌치 아래면을 따라 주거더의 직각방향으로 가외 철근을 배치하

    는 것이 좋다. 이 경우 가외철근은 D13 이상으로 한다.

 

8.1.10 주거더 단부의 바닥판

(1) 강교 바닥판

① 주거더 단부의 차도부분 바닥판은 단부 바닥판 거더(가로보) 및 단부 브라킷 등으로 지지시

    키는 것이 좋다.

② 이 경우 단부 바닥판 거더 및 단부 브라킷 등은 단독으로 차륜하중에 저항하여야 한다.

③ 단면증가 범위의 바닥판 배근간격은 변하지 않는 것으로 한다.

④ 주형 단부의 캔틸레버부 바닥판을 단부 브라킷 등으로 지지하지 않는 경우는 주형 단부 이

    외의 캔틸레버부 바닥판의 필요 주철근량의 2배의 주철근을 배치하여야 한다.

⑤ 또 이 부분에는 주형 단부 이외의 캔틸레버부 바닥판의 상부의 배력철근량의 2배의 배력철

    근을 상부에 배치한다.

 

(2) PSC교, RC교의 RC 바닥판

① (1)의 강교 바닥판에 준하여 설계한다. 단 주형 사이의 바닥판 단면증가는 고려하지 않아도

    좋다.

 

(3) PSC교의 PSC 바닥판

① 휨모멘트는(활하중 모멘트) × 2 + (고정하중 휨모멘트)로서 설계한다.

② 단, 주형 사이의 바닥판 단면증가는 고려하지 않아도 좋다.

 

(4) 주거더 단부의 차도부분의 바닥판은 단가로보 및 단브레키트 등으로 지지시키는 것이 좋다.

    이 경우 단가로보 단독으로 윤하중에 저항하여야 한다.

(5) 주거더 단부의 중간지간의 바닥판을 단가로보 등으로 지지하지 않는 경우, 주거더 단부로부터

    바닥판 지간의 1/2 사이에 있는 바닥판에 대해서는 주거더 단부 이외의 중간지간에 있는 바닥

    판에서 필요한 주철근량의 2배를 주철근으로 배치하여야 한다.

(6) 주거더 단부의 캔틸레버부 바닥판을 단브레키트 등으로 지지하지 않는 경우, 주거더 단부 이

    외의 캔틸레버부 바닥판에서 필요한 주철근량의 2배를 주철근으로 배치하여야 한다. 그러나

    이 부분에는 주거더 단부 이외의 캔틸레버부 바닥판의 상측에 배력철근량의 2배의 배력철근을

    배치하여야 한다.

(7) 주거더 단부의 차도부분 바닥판은 바닥판 두께를 헌치높이만큼 증가시켜야 한다.

 

8.1.11 캔틸레버 바닥판의 단부

(1) 단부 가로보 등으로 지지되지 않은 캔틸레버 바닥판 단부에 작용하는 설계 휨모멘트는

    ( ＋  )로 한다.

(2)   및  은 고정하중과 충격을 포함한 캔틸레버 바닥판의 트럭 하중에 의한 설계휨모멘트

    이다.

(3) 단, 철근콘크리트 바닥판의 경우 일반적으로 거더의 단부외의 캔틸레버 바닥판에서 필요한 철

    근량의 2배를 배치하는 것이 좋다.

 

<그림 8.1.8> 캔틸레버 바닥판의 단부

 

여기서,  :캔틸레버의 고정하중에 대한 지간

 

8.1.12 연속거더의 바닥판 배근

(1) 연속거더의 중간지점 부근의 바닥판에는 교축방향의 인장력에 대응하는 철근을 배치한다.

(2) 이 철근은 활하중 및 콘크리트 타설 후의 고정하중 또는 활하중만에 의해서 생기는 부의 휨모

    멘트중 가장 큰 값을 나타내는 쪽에 근거해 배근한다.

(3) 실제의 배근량은 상기 계산에 의한 필요 철근량에서 바닥판의 배력철근량을 차감한 철근량으

    로 한다.

(4) 인장력을 받는 바닥판에서 콘크리트단면을 유효로 설계하는 경우 바닥판에 작용하는 전인장력

    을 철근이 받도록 하여야 한다.

(5) 인장력을 받는 바닥판에서 콘크리트단면을 무시하는 경우 바닥판 콘크리트 단면적의 2%이상

    의 교축방향철근을 배근하여야 한다. 이 경우 주장률은 0.0045㎜/㎜2 이상으로 하면 좋다.

(6) 일반적인 판형교에서는 보강철근 간격을 125㎜로 해도 좋다. (<그림 8.1.9> 참조)

 

D16 @ 125

b-e 구간의 배근단면

D19 @ 125

D16 @ 250 D19 @ 125

a-b(e-f)구간의 배근단면

 

<그림 8.1.9>

 

8.1.13 경험적 설계법

(1) 적용범위

① 경험적 설계법은 이 절 이외의 어떤 항에도 적용할 수 없다.

② 이 설계법은 3개 이상의 강재 주거더또는 콘크리트 지지보와 합성으로 거동하고, 바닥판의

    지간 방향이 차량진행방향에 직각인 경우의 철근콘크리트 바닥판에만 적용할 수 있다.

③ ②의 경우 이외에 ʻ(3) 설계조건ʻ에 규정된 조건을 만족시키는 경우에 한하여 경험적 설계법

    을 적용할 수 있다.

④ 이 절의 조항들은 캔틸레버 바닥판에 적용할 수 없다.

⑤ 연속구조물의 내부지점부, 사교, 단부쐐기부는 경험적 설계법을 적용할 수 없다.

 

(2) 유효지간

    경험적설계법을 사용하여 바닥판을 설계할 때, 바닥판의 유효지간은 8.1.3의 규정을 따른다.

 

(3) 설계 조건

① 바닥판의 설계두께는 바닥판의 흠집, 마모면 그리고 보호덮개를 제외한 수치로 하며 다음의

    조건들을 만족시킬 경우에만 경험적 설계법을 적용할 수 있다.

 

가. 지지부재들이 강재 주거더 또는 콘크리트로된 경우.

나. 콘크리트가 현장 타설되고 습윤 양생되어야 함.

다. 나.항 이외에도 실험결과 아치작용의 효과가 검증된 프리캐스트 패널.2)

라. 주거더 플랜지부의 헌치와 같이 국부적으로 두껍게한 곳을 제외한 상태에서 전체적으로

    바닥판의 두께가 일정해야 함.

마. 바닥판의 두께에 대한 유효지간의 비가 6이상 15 이하인 경우.

바. 바닥판의 상부와 하부에 배근된 철근의 외측면 사이의 두께가 150㎜ 이상인 경우.

사. 유효지간이 표준차로폭 3.6m 이하인 경우.

아. 바닥판의 흠집, 마모면, 그리고 보호덮개층을 제외한 바닥판의 최소두께가 240㎜ 이상인

    경우.

자. 캔틸레버부의 길이가 내측바닥판 두께의 5배 이상이거나, 캔틸레버부의 길이가 내측바닥

    판 두께에 3배 이상이고 구조적으로 연속적인 콘크리트 방호책과 합성이 된 경우.

차. 콘크리트의 28일 압축강도는 27㎫ 이상인 경우.

카. 철근콘크리트 바닥판은 바닥판을 지지하는 구조부재들과 완전합성거동을 하여야 함.

 

② 강합성구조로된 연속거더의 부모멘트부에는 전단연결재를 600 ㎜이하의 간격으로 설치하여

    야 한다.

③ 콘크리트 거더교인 경우, 위 조항을 만족시키기 위하여 바닥판과 콘크리트 주거더를 합성시

    키는 전단연결재가 충분히 배치되어야 한다.

 

(4) 철근 배근량

① 현장타설 되는 콘크리트 바닥판에는 4개층의 철근을 배근한다.

② 철근은 콘크리트 피복 두께 요구조건에 의해 허용되는 한도에서 바깥 표면에 가까이 배근하

    며, 유효지간 방향으로 배근되는 철근을 가장 바깥쪽 층에 배근한다.

③ 배근해야 되는 4개층의 최소철근량은 아래와 같다.

    지간방향 : 하부 철근량 = 콘크리트 바닥판 단면의 0.4% 이상

    상부 철근량 = 콘크리트 바닥판 단면의 0.3% 이상

    지간방향에 직각방향 : 하부 철근량 = 콘크리트 바닥판 단면의 0.3% 이상

    상부 철근량 = 콘크리트 바닥판 단면의 0.3% 이상

 

(5) 철근의 종류 및 배치

① 배근되는 철근은 SD40 이거나 그 이상의 인장강도를 확보하여야 한다.

② 모든 철근은 직선으로 배근하며 겹침이음만 사용할 수 있다.

③ 철근의 중심 간격은 100㎜ 이상 또 300㎜ 이하로 한다. 다만, 바닥판 지간 방향의 하부 인

    장 주철근의 중심 간격은 바닥판의 두께를 넘어서는 안 된다.

④ 사교의 경사각이 20°를 넘는 경우, 단부 바닥판의 철근은 단부 끝단에서 바닥판의 유효지

    간에 해당하는 위치까지 (4)에 정의한 철근량의 2배를 배근한다.

 

8.1.14 프리캐스트 바닥판

(1) 일반 사항

2) 교량 바닥판 프리캐스트 패널공법의 경험적 설계법 적용방안 검토(안), 설계처-2963, 2006. 11.16

① 이 절은 철근이 배근된 프리캐스트 콘크리트 바닥판에 대해 적용할 수 있으며 이 장의 규정

    이외에 8.1에 있는 규정을 따르는 것으로 한다.

② (2)와 (3)의 경우, 마모, 흠집, 보호덮개층을 제외한 프리스트레싱되지 않는 프리캐스트 바닥

    판의 최소두께는 220㎜ 이상이어야 하며, 횡방향 또는 종방향으로 프리스트레싱되는 프리

    캐스트 바닥판의 경우, 바닥판의 최소두께는 200㎜ 이상이어야 한다.

③ (4)에 규정된 현장타설 되는 콘크리트와 합성되는 프리캐스트 콘크리트 패널의 두께는 합성

    된 최종 바닥판 두께의 55%를 초과할 수 없으며, 90㎜ 보다 커야 한다.

④ 이 절에 규정되어 있지 않은 다른 형태의 프리캐스트 바닥판을 사용하는 경우에는 정밀한

    해석이나 또는 실험 등에 의해 사용성과 안전성을 확인하여야 한다.

 

(2) 횡방향으로 연결된 프리캐스트 바닥판

① 프리캐스트 바닥판의 횡방향 연결부는 전단키 또는 철근(겹침이음 또는 루프철근) 등에 의

    해 연결될 수 있다.

② 전단키만을 이용하여 연결되는 바닥판의 경우 휨모멘트에 대해 불연속이라고 가정하여 해석

    한다.

③ 이 때 전단키의 형상과 횡방향 연결부에 그라우팅되는 무수축 모르타르는 연결에 적합한 구

    조로 설계되어야 한다.

④ 겹침이음 철근 또는 루프철근 등에 의해 연결되는 경우에는 휨모멘트에 대해 연속으로 가정

    하여 해석한다.

 

(3) 교축방향으로 포스트텐션된 프리캐스트 바닥판

① 프리캐스트 부재들은 거더 위에 설치될 때, 교축방향 포스트텐션에 의하여 서로 연결된다.

② 프리캐스트 바닥판의 횡방향 연결부에 도입되는 종방향 긴장력의 크기는 손실을 고려한 후

    의 유효긴장력만으로도 횡방향 연결부에 발생할 수 있는 균열을 억제할 수 있어야 한다.

③ 프리캐스트 부재 사이의 횡방향 연결부와 쉬스관의 공간들은 24시간에 최소 압축강도가 35

    ㎫를 가지는 무수축 모르타르를 이용하여 채우며, 쉬스관의 공간을 채우지 않는 경우에는

    긴장재의 부식을 억제할 수 있는 방안을 마련해야 한다.

④ 전단 연결부의 공간은 전단 연결재 주위의 바닥판에 설치되어야 하고, 긴장력 도입 후에 무

    수축 모르타르를 이용하여 채워야 한다.

 

(4) 프리캐스트 콘크리트 패널

① 주거더 사이의 지간 사이에 영구 거푸집의 역할을 하는 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리

    트 패널은 추가 고정하중과 활하중을 지지하기 위해 현장타설 되는 부분과 합성으로 설계되

    어야 한다.

② 프리캐스트 패널은 자중, 시공하중 그리고 현장타설 콘크리트의 무게를 지지하는 것으로 가

    정하여 해석한다.

③ ②의 경우 현장타설 콘크리트와 합성으로 작용하여 추가 고정하중과 활하중에 의한 모멘트

    를 지지하는 것으로 가정하여 해석한다.

④ 프리캐스트 프리스트레스트 콘크리트 패널의 두께는 자중과 시공하중 그리고 현장타설 되는

    콘크리트의 고정하중에 대해 안전성을 확보할 수 있을 정도의 강성을 지닐 수 있는 두께이

    어야 한다.

⑤ 지지거더 부위의 부모멘트에 의해 발생되는 바닥판의 응력을 계산할 때에는 프리스트레싱에

    의한 압축력이 작용하지 않는다고 가정한다.

 

 

8.2 강바닥판

 

8.2.1 적용범위

(1) 이 절은 포장이 되고 바닥강판에 세로리브 및 가로리브로 보강된 바닥판인 강바닥판의 설계

    에 적용한다.

 

8.2.2 일반

(1) 강바닥판이 주거더의 일부로 작용하는 경우에는 다음 규정에 의해 설계한다.

① 강바닥판은 다음의 두 작용에 대하여 각각 안전하도록 설계되어야 한다.

 

가. 주거더의 일부로서의 작용

나. 바닥판 및 바닥틀로서의 작용

 

② 강바닥판은 ①에 표시한 두 작용을 동시에 고려한 경우에 대하여 안전하도록 설계되어야 한다.

③ 이 경우 각각의 작용에 대하여 강바닥판이 가장 불리하게 되는 재하상태에 대하여 응력을

    계산하고, 그 합계가 허용응력 이내이어야 한다.

 

(2) 바닥판 및 바닥틀로서의 작용

① 이 경우의 활하중으로는 ʻ도로교설계기준 2.1.3(1)ʼ에 표시한 트럭하중을 사용한다.

② 1등교로 설계하는 교량에서 가로리브의 설계에 쓰이는 단면력은 다음의 식에 의해 계산된

    할증계수를 곱한 값을 설계단면력으로 한다.

 

    ≦  

        ×

   

   ≦  

      

 

다만,

    ≦  

     ×        ≤  

      

 

여기서,

L :가로리브의 지간 (m), B :가로리브의 간격 (m)

 

③ 설계는 각각의 작용에 대해 강바닥판의 각 부분이 최대의 영향을 받는 재하상태에 대하여

    실시한다.

④ 또한 이 경우의 응력의 합계에 대해서는 ʻ도로교설계기준 3.6.2.6ʼ에 대해 검산하여야 한다.

 

8.2.3 포장에 의한 하중분포

(1) 바닥 강판위에 재하하는 윤하중에 대해서는 여름철 포장의 연화를 감안하여 포장에 의한 하중

    의 분포를 고려하지 않는다.

 

8.2.4 바닥틀에 대한 바닥강판의 유효폭

(1) 종방향 보강재 혹은 종방향 리브의 상부플랜지 역할을 하는 바닥판의 유효폭은 [표 8.2.1]의

    규정을 따른다.

 

[표 8.2.1] 리브가 있는 바닥판의 유효폭

 

구 분

바닥판의 강성 계산과 고정하중에 의한 휨 효과

계산을 위한 리브의 단면값

         

윤하중에 의한 휨 효과계산시 사용하는 리브의

단면값

            

 

① 상부구조의 종방향 주부재 또는 가로보의 상부플랜지 역할을 하는 바닥판의 유효폭은 인정

    된 해석방법을 사용하거나 ʻ도로교 설계기준 P.119ʼ에 따른다.

 

8.2.5 바닥강판의 최소두께

(1) 바닥강판의 최소두께 t (㎜)는 다음 식으로 구한 값 이상이어야 한다.

    차도부분     다만  ≧ mm

    주거더로서의 작용일부를받는보도부

        다만  ≧ mm 

    

여기서, b :세로리브의 간격 (㎜)

 

8.2.6 허용응력의 증가

(1) 주거더의 일부로서의 작용 및 바닥판과 바닥틀로서의 작용을 동시에 고려하여, 이들 응력의

    합계에 대하여 검산하는 경우의 허용응력은 [표 8.2.2]에 표시한 값으로 한다.

(2) 그러나 [표 8.2.2]에 표시한 이외의 강재의 허용응력은 별도로 고려키로 한다.

 

[표 8.2.2] 강재의 허용응력 (㎫)

 

강 종

강재판두께 (㎜)

SM400

SMA400

SM490

SM490Y

SM520

SMA520

SM570

SMA570

40 이하 200 270 300 370

40 초과 75 이하

180 245

280 350

75 초과 100이하 275 345

 

(3) TMC 강재일 경우에는 판두께에 상관없이 40㎜ 이하인 값을 적용한다.

 

8.2.7 구조세목

 

(1) 강바닥판은 용접에 의한 변형이 작은 구조로 하지 않으면 안 된다.

(2) 세로리브는 특별한 경우를 제외하고 가로리브의 복부를 통하여 연속시키는 것이 좋다.

(3) 또한 세로리브로부터의 전단력을 확실히 가로리브에 전달할 수가 있는 구조로 하여야 한다.

(4) 강바닥판의 온도차에 의한 영향은 아래 그림과 같은 온도 분포를 고려하는 것으로 한다.

 

<그림 8.2.1> 강바닥판의 온도분포

 

(5) 세로리브의 최소 두께는 개단면인 경우 6㎜, 폐단면인 경우는 8㎜로 한다.

(6) 강바닥판의 세로리브는 폐단면 리브를 표준으로 한다.

(7) 곡선교의 경우나 교량폭이 변하는 경우에 부분적으로 개단면 리브를 사용해도 좋다.

(8) 가로리브는 바닥강판을 상부플랜지로 복부판과 하부플랜지로 구성된 I형 단면으로 한다.

(9) 가로리브의 간격(세로리브의 지간)은 폐단면 세로리브를 사용하는 경우에는 2~3m, 개단면 세

    로리브를 사용하는 경우에는 1.3~2.0m를 표준으로 한다.

(10) 강바닥판 단부는 단부 세로리브의 단면력 증가 등을 고려하여 충분한 보강이 이루어져야 한다.

(11) 포장시공시 고온의 혼합물로 인한 강바닥판의 열변형, 받침의 이동 여유량 및 신축이음장치

      의 유간 등에 대하여 검토하여야 한다.

 

8.2.8 포장

(1) 강바닥판의 아스팔트 포장의 두께는 50~80㎜로 하는 것이 좋다.

 

8.3 바닥틀

 

8.3.1 바닥틀 지간

(1) 세로보의 지간은 세로보의 방향으로 잰 가로보의 중심 간격으로 한다.

 

<그림 8.3.1> 세로보의 지간

 

(2) 가로보의 지간은 가로보의 방향으로 잰 주거더에 붙은 복부판의 중심 간격으로 한다.

 

<그림 8.3.2> 가로보의 지간

 

8.3.2 세로보의 자동차 윤하중 분포

 

(1) 세로보 설계시 자동차의 윤하중에 의해 발생되는 휨모멘트의 크기는 격자구조해석 또는 유한

    요소해석 등 구조 설계에 적합한 정밀해석을 통하여 산정할 수 있다.

(2) 정밀한 해석과정을 거치지 않고 세로보를 설계하는 경우에는 간략식을 사용하여 하중 크기를

    산정할 수 있다.

(3) 자동차의 윤하중이 철근콘크리트 바닥판을 거쳐 강도가 거의 같은 세로보에 작용하는 경우 세

    로보의 휨모멘트와 전단력 계산에 사용되는 하중은 다음과 같은 간략식을 이용할 수 있다. 이

    때 윤하중의 세로방향 분포는 없다고 가정한다.

 

① 세로보의 휨모멘트 계산에 쓰이는 하중

가. 내측의 세로보 또는 주거더

 

차선의경우     ×  ≦ 

차선의이상인경우    ×  ≦ 

 

<식 8.3.1>

 

여기서, L :세로보의 간격 (m)

P :자동차의 후륜 또는 전륜하중

 

(가) 다만, 세로보의 간격이 1차로의 경우에 3.0m, 2차로의 경우에 4.2m를 초과할 때는

      바닥판을 단순거더로 가정하여 산출한 세로보 위의 반력으로 한다.

 

나. 외측의 세로보 또는 주거더

     (가) 바닥판을 단순거더로 가정하여 산출한 세로보 위의 반력으로 한다. 4개 이상의 세로

     보가 있을 경우의 외측세로보에 대한 윤하중의 반력은 다음의 값 이상이어야 한다.

 

    ×   

      ×  ≦   

 

<식 8.3.2>

 

여기서, L :외측 세로보와 인접 내측 세로보 사이의 간격 (m)

(나) L이 4.2 m 이상일 때에는 세로보사이의 바닥판을 단순거더로 가정하여 산출한 세로

보 위의 반력으로 한다.

 

② 세로보의 전단력 계산에 쓰이는 하중

    전단력을 결정하려는 점에 놓이는 윤하중의 가로방향 분포는 없다고 가정한다. 다른 위치에

    있는 윤하중의 분포는 휨모멘트 때와 같다.

③ 외측 세로보의 강성은 내측 세로보의 강성 이상이어야 한다.

④ 1격간 또는 인접하는 가로보 사이에 있는 모든 세로보 강도의 총계는 그 격간에 재하되는

    활하중 및 고정하중을 지지하는데 충분한 강도 이상이어야 한다.

 

8.3.3 가로보의 자동차 윤하중 분포

(1) 세로보가 없고 철근콘크리트 바닥판이 직접 가로보에 지지되어 있는 경우, 가로보의 휨모멘트

    와 전단력의 계산에 사용되는 하중은 다음과 같은 간략식을 이용하여 산정할 수 있다. 이때

    윤하중의 횡방향 분포는 없다고 가정한다.

① 가로보의 휨모멘트 계산에 쓰이는 하중

 







×  ≦  <식 8.3.3>

 

여기서, L :가로보의 중심 간격 (m)

P :자동차의 후륜하중

 

그러나 가로보의 간격이 1.80m를 초과할 때에는 바닥판을 단순거더로 가정하여 산출한 가

로보위의 반력으로 한다.

 

② 가로보의 전단력 계산에 쓰이는 하중

    전단력을 결정하는 점에 놓이는 윤하중의 세로방향 분포는 없는 것으로 가정한다.

    다른 위치에 있는 윤하중의 분포는 휨모멘트의 경우와 같다.

 

8.3.4 연속세로보의 휨모멘트 및 전단력

(1) 지간 및 휨강성이 거의 같은 연속 세로보의 최대 휨모멘트 및 전단력은 정밀한 해석을 통하여

    산정하며, 정밀해석을 수행하지 않는 경우에는 다음에 표시한 간략식을 이용하여 계산할 수

    있다.

① 휨모멘트

    활하중의 최대 휨모멘트는 [표 8.3.1]에 표시한 값을 사용할 수 있다.

 

[표 8.3.1] 연속세로보의 휨모멘트 (kN․m)

 

단 지 간  

중 간 지 간  

중간지점

     

 ≧       

여기서, M0 :단순거더로 본 지간중앙의 휨모멘트 (kN․m)

L :세로보의 지간 (m)

 

② 전단력

    전단력은 단순거더로 가정하여 계산한다.

 

(2) 연속세로보의 중앙지점의 휨모멘트를 위 (1)의 ①에 의해 계산하지 않을 경우, 그 전후에 트럭

    하중을 재하하여야 한다. 이때 충격은 고려하지 않는다.

 

8.3.5 바닥틀의 연결

(1) 연속거더로서 설계된 세로보와 가로보의 연결부는 계산 휨모멘트 및 전단력으로 설계하는 것

    으로 한다.

(2) 그러나 연속세로보를 8.3.4의 (1)에 의해 설계하는 경우에는 8.3.4의 (1)로 구한 값을 쓰는 것

    으로 한다.

(3) 세로보를 가로보의 플랜지위에 붙이는 경우에는 <그림 8.3.3>의 예와 같이 세로보의 가로방

    향에 대한 강성과 안정성을 확보할 수 있는 구조로 하여야 한다.

 

<그림 8.3.3> 세로보와 가로보의 연결방법의 예

 

(4) 바닥틀 브레킷의 붙임부는 <그림 8.3.4>의 예와 같이 휨응력을 세로보, 가로보, 다이아프램

    등에 원활히 전달할 수 있는 구조로 하여야 한다.

 

<그림 8.3.4> 바닥틀 브래킷의 연결방법의 예

 

(5) 세로보 또는 가로보의 연결에 있어서는 휨모멘트 및 전단력을 받는 이음의 합성응력 검산 및

    여러 방향의 응력을 받는 경우의 플랜지 합성응력의 검산은 ʻ도로교 설계기준3.8.2.4 및

    3.8.2.5ʼ에 따라야 한다.

 

8.3.6 수직브레이싱

 

(1) 세로보 사이에는 ʻ도로교 설계기준 3.8.8.1ʼ에 의하여 수직브레이싱을 설치한다.

 

8.3.7 바닥틀 보

 

(1) 바닥틀 보의 평면 배치

 

① 바닥틀 보는 주형에 직각이 되게 배치하는 것을 원칙으로 한다.

② 단, 경사각이 20°이하인 사교의 경우에는 경사각 방향으로 배치해도 좋다.

 

(2) 바닥틀 보의 설계에 쓰는 계산모델 및 바닥틀 보 단부의 주형(주구)과의 연결부분 구 조는 [표

    8.3.2]와 같다.

 

[표 8.3.2] 바닥틀 보의 설계모델 및 연결부의 구조

 

구 조 의 종 류 계 산 모 델 연 결 부 의 구 조

트러스의 주구에 설치하는 경우 양단 힌지의 단순보 전단력만을 전달하는 구조로 함

박스거더에 설치하는 경우 양단 고정보 휨모멘트 및 전단력을 전하는 구조로 함.

 

8.3.8 브라킷

(1) 브라킷의 평면배치

    브라킷은 주형에 직각으로 배치하는 것을 원칙으로 한다.

(2) 브라킷의 처짐

    브라킷의 처짐은 브라킷 지간의 1/1200 이하이어야 한다.

 

 

 

제 9 장 교량 부대시설

 

 

9.1 받 침

 

9.1.1 일반사항

(1) 받침은 상부구조에 작용하는 하중을 하부구조(교대 및 교각)로 전달하는 기능을 가진 장치로서

    교량의 내구성, 안정성에 관련된 중요한 구조요소이다.

(2) 받침은 지진 및 부반력 등에 의한 보의 이동, 낙하를 방지할 수 있어야 한다.

(3) 받침은 고정하중, 활하중 등에 의해서 발생되는 변위 뿐만 아니라 일반적으로 상부구조의 온

    도변화, 건조수축, 크리프 및 지진시의 이동 등에 의한 신축을 방해하지 않고, 변위에 의해 발

    생하는 하중에 저항할 수 있는 구조로 설계되어야 한다.

(4) 받침은 하중재하에 의한 보의 변형(보의 처짐각)에 의해 보 또는 하부구조가 유해한 영향을 받

    지 않도록 회전에 대하여 충분히 자유로워야한다.

(5) 지진시 격리되는 받침은 설계요구에 상응하는 에너지소산(Damping) 능력과 추가적인 지진변

    위 허용 능력을 가져야한다.

 

9.1.2 종류 및 분류

       교량 받침 주요 기능으로는 지지(支持), 회전(回轉), 미끄러짐(移動)의 3가지 기능이 있으며 이러한 기

       능에 따라 고정단과 가동단으로 분류되고 받침구조에 따라 강재받침과 탄성받침, 설계개념상의 분류에

       따라 내진 및 면진받침으로 분류될 수 있고, 받침과 같이 사용되어 하중을 분배시키거나 소산시키는 역

       할을 하는 내진 및 면진장치 등이 있다.

 

포트받침(pot bearing), 포트+STU

디스크받침(disk bearing), 디스크+STU

스페리컬받침(shperical bearing)

고력황동받침판받침(bearing plate bearing)

내진 받침 선받침(linear bearing)

강

재

받

침

핀받침(pin bearing)

로커받침(rocker bearing)

피봇받침(pivot bearing)

롤러받침(roller bearing)

면진형 디스크받침(디스크받침+스프링)

강재이력받침(일반가동받침+steel damper)

면진 받침

일반가동받침+점성댐퍼(viscous damping bearing)

고

무

받

침

마찰포트받침 및 디스크받침(friction bearing) + 복원장치

내진 받침 탄성고무받침(elastomeric bearing)

고감쇠 탄성받침(high damping rubber bearing)

면진 받침

납탄성받침(lead rubber bearing)

장

치

내진 장치 충격전달장치(shock transmission unit)

면진 장치 점성댐퍼(viscous damper)

 

(1) 기능상의 분류

    교량받침의 기능에 따라 고정받침과 가동받침으로 구분하며, 가동형은 일방향과 전방향 가동

    받침으로 구분하여 사용되고 있다.

① 고정받침

 

가. 일종의 힌지기능을 하며 수직․수평 반력을 전달하고, 회전에 대해서는 자유롭다.

나. 고정받침은 기초지반이 좋고 교대의 높이가 낮은 곳에 설치하는 것이 좋다.

다. 연속보의 경우에는 상부반력이 큰 중간지점을 고정으로 하는 것이 보통이다.

 

② 가동받침

 

가. 일반적으로 수직반력을 전달하며 가동방향의 수평 및 회전에 대해서는 자유롭게 움직인

다. 이때 수평이동시에 마찰 및 고무의 탄성에 의한 수평저항이 존재하며 설계의 중요한

    인자중의 하나로 고려된다.

나. 상부구조가 판구조, 곡선교 및 사교의 경우에는 회전 및 신축방향 등을 충분히 고려하여

    설계하여야 하며, 교폭이 특히 넓은 교량은 횡방향 신축에 대하여도 고려하여야 한다.

 

(2) 구조상의 분류

    제작에 사용된 원자재의 재질에 따라 강재를 주로 사용하는 강재받침과 고무를 주요자재로 사

    용한 탄성받침으로 대별할 수 있으며, 현재 널리 쓰이는 일반 교량받침은 다음과 같다.

 

① 포트받침(pot bearing)

    포트 받침은 용기속의 고무가 유체처럼 작용하여 수직반력을 골고루 분포시키고 받침의 높

    이가 낮아 회전(0.01~0.02라디안)에 대한 안전성이 우수하며 회전에 따른 하중의 편심이

    작아서 유리하다.

 

② 디스크받침 (disk bearing)

    경도가 높고 탄성이 강한 폴리우레탄 지압판에 의해 수직하중지지 및 회전을 수용하며, 회

    전은 0.03라디안 정도까지 수용한다. 미끄럼, 하중지지 기능 등 일반적으로 포트받침과 같

    은 받침기능을 수행한다.

 

③ 탄성받침(elastomeric bearing)

 

가. 고무를 주자재로 사용한 탄성받침은 고무만을 사용재료로 한 순수탄성받침(rubber

    bearing)과 내부에 1개 이상의 강판을 보강하여 하중재하시 받침 측면의 팽출현상을 억

    제하여 내하력을 증가시킨 적층탄성받침(laminated rubber bearing)이 있으며 적층탄

    성받침이 교량받침으로 주로 사용된다.

나. 탄성받침은 주로 PSC I-Beam 교량에 사용되고 있으며, 내진설계 시 지진력 부담 기능

    으로 일반 강교에도 사용되고 있다.

다. 현재 사용중인 일반형 탄성받침은 온도보정이 불가능하며, 미끄럼 및 들뜸 현상의 발생

    으로 구조적 불안정을 야기하므로 이를 보완한 일체형 탄성받침(볼트체결식, 접착식)을

    사용하도록 한다.1)

 

④ 스페리칼 받침(spherical bearing)

 

가. 스페리칼 받침은 모든 방향으로의 회전이 가능하며 수직하중은 필요에 따라 설계 가능하다.

나. 수직하중은 하부교각에 충분히 분포되어 전달되며, 수평축에 대하여 0.035라디안 정도의

     회전이 가능함으로 회전량이 크게 요구되는 교량에 주로 사용된다.

 

⑤ 고력황동 받침판 받침(bearing plate bearing)

 

가. 받침판의 한쪽을 평면, 다른 면은 곡면으로 하여 상,하부판과 각각 면접촉을 시켜서 미

    끄럼에 의해 평면 접촉부에서 신축을, 곡면 접촉부에서 회전을 가능하게 한 받침이다.

나. 받침판은 기능에 따라 차이는 있지만 회전성능(0.04 라디안)이 우수하고 이 회전이 모든

    방향으로 가능하기 때문에 회전이 큰 곳, 회전방향이 이동방향과 일치하지 않는 사교나

    곡선교 등에도 사용하기 편리하다.

 

⑥ 평면 받침(plane bearing)

 

가. 평면 받침은 두 장의 강판을 겹쳐 놓은 형태의 간단한 구조로서, 앵커볼트의 조절에 따

    라 고정 또는 가동받침으로 사용할 수 있다.

나. 반력의 불균형이 생기기 쉬우며, 강판사이의 마찰저항이 크므로 가동받침으로 사용하는

    경우에는 주의를 요한다. 단지간 교량을 제외하고는 평면받침을 사용하는 것은 바람직하

    지 않다.

다. 두 강판사이의 마찰력이 크고 회전에 대한 수용기능이 없어 현재에는 거의 사용하지 않

    고 있다.

 

⑦ 선받침 (linear bearing)

 

가. 선 받침은 접합부의 한쪽은 평면, 다른 한쪽은 원주면으로 하여 선접촉을 시켜서 마찰저

    항의 감소와 회전변위를 흡수할 수 있도록 한 간단한 형식의 받침이다.

    1) 탄성받침 개선방안 검토(설계처-2686, 2005.9.16)

나. 강재와의 선접촉에 의한 비교적 큰 마찰력, 접촉면의 마모 및 부식에 취약하여 신설교량

    에는 사용이 자제되고 있다.

 

⑧ 롤러받침 (roller bearing)

 

가. 롤러 받침은 가동단에 사용하는 것으로, 1개 롤러의 경우 자체만으로 회전이 가능하나,

    복수 롤러의 경우에는 핀 등과 조합하여 사용된다.

나. 이 받침의 롤러의 수가 2개 이내에서는 반력의 분포가 분명하나 그 이상일 때에는 반력

    의 분포가 균등하지 않다.

다. 큰 회전이 필요한 곳에 유리하며 보통 표준형의 설계시 지지하중은 1500톤까지, 이동량

    은 ±200㎜까지 설계하고 있다.

 

⑨ 로커받침 (rocker bearing)

 

가. 로커 받침은 롤러를 변형시킨 것으로 작동원리는 롤러와 같으므로 롤러 받침의 일종이라

     할 수 있다.

나. 롤러 받침에 비해 경제성이 좋으나 수평 변위량이 허용치를 초과하지 않도록 해야 한다.

 

⑩ 피봇 받침 (Pivot Bearing)

 

가. 피봇 받침은 상․하 피봇면의 반지름비가 1.01 이상일 때 점 피봇 받침, 1.01 이하일 때

    구면 피봇 받침이라 한다.

나. 점 피봇 받침은 회전성능이 뛰어나지만, 구면 피봇 받침에 비해 수직하중 재하능력이 작

    기 때문에 수직하중이 큰 곳에서는 통상의 재료를 사용하면 위험하다.

다. 모든 방향으로 회전이 가능한 이 받침의 지지하중은 보통 400톤까지, 적용지간은 25m

    까지의 범위에서 사용되고 있다.

 

⑪ 핀 받침 (pin bearing)

 

가. 핀 받침은 플레이트거더, 박스거더 등에 고정받침으로 사용되며 이동지점에서는 복수 롤

    러받침과 조합해서 사용한다.

나. 지압형은 분리된 상․하부판 사이에 끼워진 핀이 지압을 받는 형식으로 상향력은 단부의

    캡(cap)에 의하여 지지되는 정도이므로 상향력이 큰 곳에는 사용하지 않는다.

다. 전단형은 상향력이 작용하는 곳에 사용하는데, 상부판과 하부판에 맞물려진 리브 사이를 핀

    이 관통하는 형식으로 이때 핀의 직경은 전단과 휨에 저항할 수 있도록 설계되어야 한다.

라. 아치교에서는 주로 지압형 받침을 사용한다. 상․하부판은 보통 탄소강주강을 사용한다.

 

(3) 설계개념상의 분류

    설계개념상의 내진받침과 면진받침은 지진시 구조물의 상,하부 격리 및 댐핑기능 여부에 따라

    분류될 수 있다. 일반교량받침을 내진받침으로 분류할 수 있고 댐핑 및 격리기능이 있는 면진

    받침은 다음과 같은 종류가 있다,

 

① 면진형 디스크받침 (디스크받침+스프링)

    면진형 디스크받침은 마찰형 디스크 받침에 폴리우레탄 스프링이 장착된 받침으로 마찰에

    의한 에너지소산과 스프링의 압축강성이 복원기능을 제공한다.

② 강재이력받침 (일반가동받침+steel damper)

 

가. 주로 포트, 디스크 및 스페리칼 받침을 본체로 하며, 인성이 강한 연강류의 강재를 사용

    하여 지진변위에 대하여 비선형 거동을 일으키면서 에너지를 소산하는 받침이다.

나. 강재 댐퍼는 금속으로 제작되어 항복에 의한 격리기능을 수행하므로 복원기능이 없고 2

    차 강성이 작아 지진변위가 비교적 크다.

 

③ 일반가동받침+점성댐퍼(viscous damping bearing)

 

가. 일반가동받침을 본체로 하여 점성댐퍼를 장착시킨 면진받침으로 점성댐퍼는 에너지를 소

    산하고자 하는 방향에 평행하게 장착하여야한다.

나. 일반적으로 별도의 복원장치는 없으며, 고정단 하부구조의 탄성에 의하여 복원을 유도한다.

 

④ 마찰포트받침 및 디스크받침(friction bearing + 복원장치)

 

가. 마찰에 의한 에너지소산기능을 가지고 있으며 지진시 상부구조를 원위치 복원시키는 탄

    성복원장치가 별도로 설치된다.

나. 주로 마찰에너지소산기능을 하는 일반가동 마찰받침과 복원기능을 수행하는 탄성받침을

    혼용하여 사용한다.

 

⑤ 납탄성받침 (lead rubber bearing)

 

가. 일반 탄성받침의 내부에 납을 압착하여 삽입한 것이 탄성받침과 다른 점이다.

나. 납은 온도하중에 대하여 쉽게 항복하는 반면 지진시에는 비교적 큰 강성을 발휘하며 항

    복되어 지진력의 크기를 감소시키는 기능을 갖는다.

다. 납을 둘러싸고 있는 고무의 전단강성에 의해 2차강성을 발휘하며 복원력을 제공하게 된다.

⑥ 고감쇠 탄성받침 (high damping rubber bearing)

 

가. 탄성받침과 동일한 형상이나 고무원료 자체를 감쇠특성이 높은 원료를 배합하여 사용함

    으로서 에너지를 흡수하는 기능을 가진다.

 

⑦ 충격전달장치

가. 일반적으로 지진 시 다점고정 구조계로 유도하여 지진 수평력을 각각의 하부구조에 분배

    저항하도록 하는데 주로 사용된다.

나. 실린더 내부 충진물로 실리콘 퍼티를 주로 사용하여 상시의 정적거동은 허용하며, 지진

    등의 동적하중이 작용할 경우 내부충진물이 탄성고체로 변하면서 고정단 역할을 수행한

    다. 하중흡수 기능은 없으며 단지 다점고정에 의한 분배역할을 수행한다.

    다. 충격전달장치가 설치된 나란한 방향으로 수평력이 작용해야 그 효력을 발휘할 수 있으나

    그 직각방향으로 하중이 작용할 경우 저항하지 못하는 단점이 있다.

 

⑧ 점성댐퍼

가. 일반적으로 점성댐퍼는 구조물내의 받침과 함께 사용, 교축 및 교축직각 방향의 지진하

    중을 흡수소산 시키는 기능을 수행하는 면진장치이다.

나. 점성댐퍼의 일반구조 형태는 충격전달장치와 유사한 구조를 갖고 있으나 충진제의 점도

    가 작고 내구성이 좋은 불활성 실리콘 오일을 주로 사용한다.

다. 작동상 실린더에 피스톤이 왕복운동을 하는 형태로 설계가 되어있어 지진시 교량에 작용

    되는 하중의 방향을 점성댐퍼의 왕복운동과 일치하도록 유도하는 것이 매우중요하다.

라. 만일 하중의 방향이 직각방향으로 작용할 경우 작용하중에 대항하여 하중흡수를 하지 못

    하는 단점이 있다.

 

9.1.3 받침선정시 고려사항

(1) 받침은 하중, 이동량 및 이동방향, 회전량 및 회전방향, 마찰계수 등을 고려하고, [표 9.1.1],

    [표 9.1.2]을 참고하여 구조적으로 안정하여야 하며 내구성 및 경제성의 확보, 교량형식의 조

    화, 유지보수의 용이성 등을 종합적으로 고려하여 선정하여야 한다.

(2) [표 9.1.1], [표 9.1.2]에 나타낸 선정구분은 일반적인 교량을 대상으로 한 것이고, 곡률반지름

    이 작은 교량, 사각 70°이하의 사교, 교각이 매우 높은 교량, 기초지반이 연약하고 말뚝이 긴

    경우는 특별한 고려가 필요하다.

(3) 인가에서 가까운 강교에는 마찰계수가 작은 받침을 사용한다.

(4) 받침의 유지관리 및 재해시 점검과 보수 등을 고려하여, 보 하부와 하부구조 상단의 공간은

    400㎜ 이상을 확보할 수 있도록 받침부를 설계한다.

(5) 특히 폭원이 넓은 경우, 혹은 사각이 작은 경우에 폭원 방향의 건조수축, 크리프를 무시할 수

    없는 경우에는 폭원 방향의 이동을 구속하지 않도록 여유가 있는 구조로 할 필요가 있다. 폭

    원방향의 이동 및 회전을 고려할 필요가 있는 경우는 탄성받침 등의 사용을 권장한다.

(6) 곡선교의 경우는 이동방향과 회전축이 직교하지 않으므로, 곡선반지름이 작은 경우에는 회전

    축과 이동방향의 각도를 바꾸어 배치하는 것이 바람직하며, 모든 이동방향으로 거동이 가능한

    받침을 사용한다.

(7) 교량의 상부구조형식에 따라 주로 사용되는 받침은 다음과 같다. 면진받침의 적용은 사용된

    면진받침의 본체의 종류에 의해서 동일하게 선정될 수 있다.

 

[표 9.1.1] 강 교

 

교량형식 받 침

강박스거더교 포트받침, 디스크받침, 고력황동받침판 받침, 롤러받침, 탄성받침, 스페리칼 받침

플레이트거더교 포트받침, 디스크받침, 탄성받침, 롤러받침

프리플렉스 빔교 탄성받침, 고력황동판받침, 디스크받침

I-빔교 포트받침, 디스크받침

 

[표 9.1.2] RC교, PSC교

 

교량형식 받 침

PSC I -빔 탄성받침, 고력황동 받침판 받침, 포트받침, 디스크받침

PSC 박스거더교 포트받침, 디스크받침, 탄성받침

슬래브교 탄성받침, 포트받침, 디스크받침

T빔교 탄성받침, 롤러 및 로커받침

RC박스거더교 탄성받침, 포트받침, 디스크받침

 

9.1.4 설계

 

(1) 설계하중

① 받침의 설계하중은 원칙적으로 상부구조의 설계에 사용한 하중과 동일하게 한다. 교량 구조

    물에서 받침이 제기능을 충분히 발휘하도록 설계하려면 여러 가지 하중 조건하에서 받침에

    발생되는 수직/수평하중과 이동량 산정이 정확히 이루어져야 한다. 교량의 이동량은 상부구

    조물에 사용되는 재료특성이나 교량구조물에 작용되는 다양한 외력들에 의해서 발생한다.

② 교량받침의 설계하중은 지점반력 및 그 조합하중에서 가장 불리하게 되는 값을 사용하며,

    그 외에 특별히 유의할 사항은 다음과 같다.

 

가. 수직반력

    동일 선상에 배치된 각 받침의 수직반력은 시공오차와 철근콘크리트 바닥판의 강성평가

    등 해석상의 오차 등을 고려해서 최소 수직반력은 ΣR/n 이상으로 한다. (ΣR : 동일선상

    의 각 받침의 수직반력의 합계, n : 받침의 수)

나. 수평반력

    수직반력과 같은 이유로 해서 지진시 최소 수평반력은 ΣH/n(ΣH : 동일선상의 전수평반

    력)이상으로 한다. 또 풍하중에 의한 수평반력에 대해서도 같은 식으로 배려하여야 한다.

 

③ 다음 각 경우에 대하여 부의 반력에 대한 안전을 확인한다.

 

가. 활하중(충격포함)의 2배와 고정하중과의 가장 불리한 조합

나. 수평력과 고정하중과의 조합

다. 연속보의 단부지점

    부의 반력이 발생한 경우 ʻ9.1.6 받침에 작용하는 부의 반력ʼ에 따른다.

 

④ 외측보와 중간보에서는 받침반력이 다르지만 받침의 종류를 많게 하는 것이 구조 및 시공상

    바람직하지 않으므로, 사교의 경우를 제외하고 통일하기로 한다. 또 사각이 심하고 동일 받

    침선상의 반력차가 현저히 큰 경우에도 최소반력은 ΣR / n (ΣR : 동일받침선상의 전반력,

    n : 받침수)로 한다.

 

(2) 가동받침의 마찰계수 및 이동량

① 가동받침에 작용하는 수평력의 산정에는 [표 9.1.3]의 마찰계수를 사용하도록 한다.

 

[표 9.1.3] 가동받침의 마찰계수의 최소값

 

마찰기구 받침의 종류 마찰계수

회전마찰 로울러(roller) 및 로커(rocker) 받침 0.05

활동마찰

불소수지 받침판 받침 0.05

고력황동주물 받침판 받침 0.15

주철의 선받침 0.20

강재의 선받침 0.25

 

② 계산이동량은 ʻ9.2 신축장치ʼ [표 9.2.1]에 표시한 기본신축량에 따르기로 한다. 장대교량(지

    간 50m 이상 연속보), 높은 교각(h>20m)의 교량, 연약지반상의 교량 등 지진시에 교각상

    단의 변형량이 비교적 큰 교량에서는 교각상단의 변형량을 추가하여 조사하기로 한다. 가동

    받침의 이동량은 계산이동량 외에 설계할 때의 오차와 하부구조의 예상 밖의 변위 등을 고

    려하여야 한다.

 

가. 도로교 설계기준에서는 일반중소지간의 교량의 경우, 합계 ±30㎜로 보고 있다. 다만 받

    침의 구조계산시 설치여유량 10㎜는 반드시 고려해야 한다.

    설치여유량은 ±10㎜, 부가여유량은 ±20㎜

나. 지진시의 전 이동가능량의 조사는 (계산이동량 × 0.8 + 설치여유량 + 교각상단의 이동

    량)으로 하기로 한다. 또 교각상단의 이동량의 계산은 일반적으로 <그림 9.1.1>에 나타

    낸 방법으로 구해도 좋다.

다. 이동량이 큰 받침으로 (나)에 의해 구해진 유간을 확보할 수 없는 경우 지진시 이동량의

    구속분에 의한 수평력을 써서 이동제한장치를 설계한다.

 

P1 P2

δ1

δ2

P3

δ3

P4

δ4

M F M M

교각상단의 변위량 δ

P 교각 1 1 =δ-δ 2 δ 1 ·

P 교각 3 1 =δ-δ 2 δ 3 ·

P 교각 4 1 =δ-δ 2 δ 4 ·

 

<그림 9.1.1>

 

(3) 현장타설 PSC교의 경우에는 프리스트레스에 의한 탄성변형을 고려하여야 한다.

 

9.1.6 받침에 작용하는 부의 반력

 

도로교 설계기준 제2장 설계일반2.4.1.2 받침에 작용하는 부의 반력ʼ에 따른다.

 

9.1.7 일반구조 세목

(1) 받침의 고정은 하부받침판을 수평으로 하여 고정하중 작용시에 상부받침판과 하부받침판이 수

    평이 되도록 하여야 한다.

(2) 사교 및 곡선교의 받침배치는 원칙적으로 고정받침과 가동받침을 연결한 현방향으로 한다.

 

① 사교의 경우 사각 70°정도를 기준으로 하여 사각을 고려하는 해석과 고려하지 않는 해석

    으로 구분한다.

② 둔각부에 하중이 집중되므로 적절한 단부보강이 이루어져야 한다.

③ 횡방향의 강성이 큰 사교의 가동받침은 <그림 9.1.2>와 같이 신축방향과 회전방향을 일치

    시키지 않아 거동이 복잡하게 된다. 이러한 경우 전방향 회전받침을 선정함으로써 구속력이

    생기지 않도록 할 필요가 있다.

 

회전

회전

신축

<그림 9.1.2> 사교의 신축과 회전방향

 

④ 받침의 이동방향은 교량의 중앙선에 평행하게 설치되어야 한다. 사각의 교대나 교각에 대해

    직각방향이어서는 안된다. 널리 적용되는 배치방식은 <그림 9.1.3>(a) (b)와 같다.

 

(a) (b)

(c) (d)

 

<그림 9.1.3> 사교에서의 받침 배치법

 

⑤ <그림 9.1.3>(c)는 단순거더를 지점부에서 연결하여 연속교로 한 거더교의 받침 배치방법

    이며, 고정단에서 일방향가동단 받침을 사용하는 슬래브교는 <그림 9.1.3>(d)와 같이 배치

    함으로써 신축에 의해 발생되는 수평력을 완화시켜 주는 것이 바람직하다.2)

⑥ 교대위 받침의 설치에 대해서는 시공성을 고려하여 <그림 9.1.4>에 나타낸 것과 같이 흉

    벽(parapet) 전면에서 여유(clearance) 및 받침에서 교대 전면까지 필요한 거리를 확보하

    여야 한다.

 

2) 사교에서 교량받침 배치방법 검토(설계이 13201-284, 1999.3.25)

 

소요치수 확보

교대전면

흉벽전면

탄성받침

clearance 확보

(KS F 4420)

S

ʻ도로교 설계기준 제5장 하부구조편 5.4.2 교좌의 설계ʼ에 의해

1. 보의 지간길이 100m 이하일 때 S(㎜) = 200+5ℓ

2. 보의 지간길이 100m 이상일 때 S(㎜) = 300+4ℓ

단, ℓ : 지간길이 (m)

 

<그림 9.1.4> 사교의 교대위의 받침

 

(3) 곡선교의 경우, 특히 램프교와 같이 곡률반지름(R)이 매우 작은 경우 (약 R=100m 이하)에는

    단부의 받침에 부반력이 발생할 가능성이 있다.

① 임의의 받침에 부반력이 발생할 경우 받침간격을 조정한다거나 받침부 높이를 조정하는 방

    법 등으로 부반력을 제한한다.

② 또한, 큰 효과를 기대하기는 어렵지만 탄성받침 및 디스크받침의 경우에는 받침반력을 다소

    분배시킬 수 있어 다소 유리한 측면이 있는 등 받침의 종류에 따라서도 반력의 분배양상이

    달라질 수도 있다.

③ 곡선교에서 가동받침의 설치방향의 설정에는 <그림 9.1.6, 9.1.7>에 표시한대로 현방향과

    접선방향이 있으나, 주로 현방향을 사용한다.

④ 일반적으로 접선방향의 이동방향은 곡률이 일정한 교량에 가장 적합하며, 현방향설치는 곡

    률이 일정하거나 변화하는 교량 모두에 적용된다.

⑤ 현방향의 설치는 온도변화에 의한 반력이 생기지 않고 이동량이 적다.

⑥ 접선방향 설치시 온도변화에 의해 발생하는 수평반력이 상․하부 구조에 미치는 영향을 검사

    하는 것과 받침자체의 측면 마찰력을 줄이기 위해서 불소수지(PTEE)판을 설치하는 등의 대

    책을 생각할 필요가 있다.

⑦ <그림 9.1.5>(a)는 곡선교 받침 배치의 한 예로써 구조물은 휨강성이 작은 원형교각에 지

    지되어 있고 내부 6개의 교각에 고정받침이 설치되어 있다. 이론적인 고정점은 중앙의 2개

    교각사이에 있으며, 모든 일방향 가동받침은 이점을 향해 설치된다.

⑧ <그림 9.1.5>(b)는 교대에 고정점을 배치한 형태로서 교대의 휨강성이 크므로 하나의 받침

    만을 고정으로 하고 나머지는 전방향 가동받침으로 한다.

⑨ <그림 9.1.5>(c)는 구조물을 고무받침으로 지지하는 경우로서 고정점은 중앙교각의 중앙에

    있는 고정핀 받침이 된다.

 

<그림 9.1.5> 곡선교에서의 현방향 배치법

 

⑩ 이들 배치형태와는 대조적으로 <그림 9.1.6>은 접선방향으로 이동방향을 정한 것이다.

    <그림 9.1.6>(a),(b)는 강성이 강한 중앙교각을 가진 구조물 받침배치를 나타낸 것이다.

    중앙 교각과 교대사이의 휨강성이 작은 교각에는 외력에 대해 안정성을 갖도록 일방향 가동

    받침들을 설치한다.

⑪ <그림 9.1.6>(c)에서는 상부구조가 강성이 강한 교각에 의해 지지되어 있으며, 접선방향의

    이동과 외력이 모든 교각위에 균일하게 설치된 일방향 가동받침에 의해 조절된다.

⑫ 곡선교의 해석은 휨-비틂 이론에 의하는 것이 일반적이지만, 곡선반지름 200m 정도 이상,

    한경간의 곡선 원호각이 30°이하인 곡선 박스거더교인 경우에는 곡선장을 경간으로 하는

    직교로 치환해서, 그 전폭에 활하중의 주하중을 재하시켜 설계해도 좋다.[도․설 15.1절].

⑬ 폐단면 상부구조의 경우 중심각 12°이하, 개단면 상부구조의 경우 중심각이 2°~ 5°보다

    작은 지간에서는 곡률의 영향을 무시할 수 있다.

 

<그림 9.1.6> 곡선교에서의 접선방향 배치법

 

(4) 절곡거더의 경우 중간지점부에서 주거더가 구부러진 연속거더형식의 받침배치는 곡선교 및 사

    교에 따르지만 이동방향의 설정은 일반적으로 현방향으로 한다.

    받침의 회전방향은 <그림 9.1.7>에 나타낸 것과 같이 구부러진 각의 2등분 방향으로 나누어

    좌우거더의 회전에 의한 구속력을 줄일 수 있다. 받침판받침 및 피보트 로울러받침을 사용함

    으로써 이러한 문제는 해결된다.

 

회전방향은 θ/2로

하는 것이 좋다

θ

선받침

하부 받침판

부

R=10mm

상부 받침판

스토퍼

R=10mm

하부 받침판

부

모서리 따기

 

<그림 9.1.7> 절곡거더의 받침회전방향 <그림 9.1.8>

 

(5) ST.BOX거더교 경우 안전성과 시공성을 고려하여 BOX당 2-받침을 일반적으로 적용하나 코핑

    크기의 제약 등 여건에 따라 1-받침형식도 가능하다.

    부반력이 발생되는 곡선교와 사교에서는 1-받침형식을 적용한다.3)

(6) 지진시 수평력을 전달하는 상부받침판과 하부받침판이 맞물린 부분의 설계하중에 대해서 과거

    의 지진에 의한 피해 예(일본의 예)에 비추어 각 받침의 분담정도, 고정정도 등을 고려하여 본

    항과 같이 결정하였다.

    또 응력집중이 일어나는 우각부는 그림 9.1.8과 같은 장소이다.

(7) 받침에는 필요시 부상방지책을 강구한다. 이 설계하중(Rv)은 받침에 작용하는 고정하중 반력

    (Rd)의 10%로 하고 작용방향은 상향으로 한다.

 

Rv = Rd × 0.1

 

(8) 앵커볼트 및 상부 앵커바는 수평력 및 상향력에 대해 충분히 저항하는 것으로 한다. 앵커볼트

    및 상부 앵커바의 갯수는 2개 이상, 최소직경은 25㎜로 한다. 또 받침 하면의 리브는 보조적

    으로 사용하는 것으로 한다.

    앵커볼트는 설계수평력에 대해 전단저항을 기대할 수 있도록 충분한 길이로 매립하여야 한다.

 

  π․ ․  ․ℓ․ [식 9.1.1]

H․h = U․S [식 9.1.2]

ℓ π․ ․ ․ ․

 ․

[식 9.1.3]

 

<그림 9.1.9>

 

3) ST.BOX거더 받침배치 방법 검토(설계구 13201-649, 2002.11.26)

 

여기서, H:작용수평력

h :받침저면에서 수평력 작용위치까지의 거리

ℓ: ANCHOR BOLT 매입길이

U: ANCHOR BOLT의 부착저항력

n : ANCHOR BOLT 편측 개수

(9) 교축방향의 지진시의 경우 상․하부공의 지압응력 및 앵커볼트, 세트볼트의 인장응력 조사는 고

    정하중이 작용하고 있는 상태에서 전이동 가능량의 편심과 지진시 수평력이 작용한 상태로 하

    는 것으로 한다.

 

<그림 9.1.10>과 같은 상태에서 응력조사를 한다. (로울러 받침인 경우)

 

세트볼트 M1 = RHle․ℓu

앵커볼트 ㎡ = Rd․e3 / 2 + RHle․ℓℓ [식 9.1.4]

 

여기서, Rd : 고정하중 반력

RHle : 교축방향 수평력 (지진시)

e3 : 전이동가능량

M1

Rd

RHIe

M2

e3/2

ℓu

ℓℓ

 

<그림 9.1.10>

 

(10) 강교 상부구조물과 상부받침 설치부에서 수평력은 원칙적으로 돌기(Cleat)로 저항하는 것으

      로 하며 부반력 및 수평력에 의한 휨모멘트는 세트볼트의 장력으로 저항하는 것으로 한다.

      받침판은 <그림 9.1.11>과 같은 단면응력조사를 하여야 한다. 응력조사는 다음 계산식을 따

      른다.

 

① a-a 단면의 조사

전단응력 υ=  ⋅  ⋅ 

 [식 9.1.5]

 

② b-b 단면의 휨응력(양단고정, 등분포하중)

   ⋅ 

 ⋅  ⋅ ℓ

 [식 9.1.6]

 

③ 용접부의 전단응력

J =     



⋅  [식 9.1.7]

 

여기서, C :용접부의 목두께

(d : 앵커볼트직경)

B +10cm 정도

1

B +10cm 정도

2

B : 받침 저판길이

1

B : 받침 저판폭

2

d+10cm정도

5cm이상

3cm

10cm정도

3cm

각재

주철근

보강철근

앵커볼트구멍용틀 재료

a

2

a

1

φD

a

2

a

1

b

b

B

A

ℓ

t

R

H

 

<그림 9.1.11> 소울플레이트(sole plate)의 조사단면

(11) 소울플레이트(sole plate)는 지진시 수평력에 대해 휨 및 전단에 저항하는 것으로 하고 소울

      플레이트와 강거더의 용접부는 수평력에 저항할 수 있는 것으로 한다. 단 소울 플레이트의

      최소두께는 22㎜로 한다.

(12) 상자틀 치수는 앵커볼트 위치와 하부구조 주철근의 관계 및 저면돌기, 철근덮개의 관계에 주

      의하여 결정하여야 한다. 특히 앵커볼트 구멍의 상자틀 표준도 작성시 하부구조 콘크리트 타

      설중에 어긋남이 없도록 보조철근을 적절히 배치하는 등의 고려를 해야 한다.

      받침의 상자틀은 교대, 교각 상부의 배근완료 후에 행해지는 일이 많은데 주철근이 움직이거

      나 손상되는 등 작업도 번잡하므로 배근도 작성에 있어서 앵커볼트구멍 주변의 주철근을 미

      리 비껴 놓는 것이 좋다.

 

<그림 9.1.12> 상자틀 기준도 <그림 9.1.13>

 

(13) 교좌받침 모르터는 무수축모르터를 사용하고 중심두께는 50㎜를 표준으로 한다. 모르터의 폭

      은 받침끝에서 50㎜ 이상으로 한다. 본 조항의 형하공간 확보는 유지관리 및 재해시 보수 등

      을 고려하여 정한 것이며 교좌장치 하면에 필요한 설계기준은 9.1.8의 규정을 따른다.

 

(14) 유지관리가 가능하도록 400㎜ 이상의 형하공간을 확보해야 한다.

      단 1,000톤 이상 용량인 경우 교좌장치의 치수를 감안하여 별도의 형하공간을 확보해야 한

      다. 또한, 교좌장치 하면에는 9.1.8에 따라 보강을 해야 한다.

(15) 연속보의 지점단부에서 연직반력에 비해 수평반력이 극단적으로 커져 앵커볼트로 저항할 수

      없는 경우는 앵커플레이트 또는 앵커프레임을 사용할 필요가 있다. 이 경우 앵커플레이트나

      앵커프레임의 지압면 응력 및 콘크리트의 전단응력을 조사하여야 하며 앵커볼트의 부착력을

      가산해서는 안된다.

 

9.1.8 교좌장치 하면의 보강철근

(1) 교좌면은 교좌받침을 통하여 상부구조로부터의 하중 등의 집중하중을 받는 곳이고 지진시에

    큰 수평력이 작용하는 곳이므로 교좌장치하면에 연직하중과 수평하중에 대하여 교축방향과 교

    축직각방향으로 철근을 보강하여야 한다.

① 연직하중에 대한 철근량

    교좌장치 하면에는 연직하중에 의한 인장력에 대하여 교축방향 및 교축직각 방향으로 아래

    의 철근량을 배근한다.

 

Asn =



  

  



 

[식 9.1.8]

 

여기서, Asn :연직력에 대한 철근량 (㎟)

  :철근의 허용인장응력도 (MPa)

P :연직하중 (kN)

b1 :연직하중의 작용폭

b2 : P의 작용점으로부터 교좌장치 외측까지의 거리 (㎜)

bc :연직하중의 분포폭 (bc = 2b2 ≤ 5b1)

 

<그림 9.1.14> 연직하중에 대한 보강철근

 

② 수평하중에 대한 보강철근량

    교좌장치 하면에는 수평하중에 대한 보강철근으로서 아래의 식에서 구한 철량을

    배근하여야 한다.

 

Asn = 

  [식 9.1.9]

 

여기서, Asn :수평하중에 대한 수평철근량 (㎟)

Hs :교좌장치에 작용하는 수평하중(kN)

  : 철근의 허용인장응력(㎫)-수평하중 발생요인별 허용응력 할증 고려

보강철근 아래의 콘크리트 전단 파괴면에서 정착량 이상 연장하여 교축과 교축직각방향으

로 배근한다.

45˚

앵커볼트

b

45˚ X

45˚

45˚

사선부 : 콘크리트의 저항면

45˚

콘크리트의 저항면

X

 

<그림 9.1.15> 콘크리트 저항면

 

교좌장치

받침콘크리트

X2 X2 b0

B =b +2X 0 0 2

X1

X2

X1

X1 b

B=b +2X 0 1

B0

bc

(보강철근 배치범위)

 

<그림 9.1.16> 보강철근의 배치범위

 

가. 보강철근의 배근은 가급적 2단 이상으로 한다.

나. 하부구조 상부로부터 첫 번째단 철근은 100㎜를 뛰우고 이후는 100~150㎜ 간격 으로

    배치한다. (표준 100㎜)

다. 보강철근의 상단부는 교대 및 교각에 설치하는 배력근에서 100㎜의 간격을 두고 배근

 

B0

100 100 100 100

bc

추가보강철근

 

<그림 9.1.17> 보강철근 배치

 

③ 교좌받침부 보강철근

 

가. 수평하중에 의해 교좌받침과 하부구조 상면사이의 전단응력에 대하여 수직철근의 전단마

     찰로 저항

나. 수평력에 의한 45°방향의 전단파괴는 고려하지 않아도 지장 없음. (교좌받침 콘크리트

     의 폭이 높이에 비해 100㎜의 여유가 더 있으므로 45°방향의 전단 파괴면은 발생치

     않을 것으로 판단됨.)

다. 보강 철근량

 

As ≥ H/fsa (전단마찰 계산시의 마찰계수 μ적용) [식 9.1.10]

 

여기서, As :보강 철근량 (㎟)

H :수평력 (kN)

fsa :철근의 허용인장응력 (MPa)

 

라. 철근 배근방법

(가) 교좌받침 콘크리트 높이가 200㎜ 이하인 경우는 1단 배치하고, 200㎜ 이상 인 경우

      는 2단 배치토록 한다.

(나) 철근은 교좌받침 콘크리트 상면에서 구부려 필요정착길이 이상 매입한다.

(다) 상면의 철근배근 간격은 교좌장치 하면 보강철근의 간격과 일치시키도록한다.

(라) 앵커의 시공을 고려하여 C.T.C는 125를 기준으로 한다.

(마) 온도 및 건조수축에 대한 철근규정을 준수하여야 한다.

① H ≤ 200 ㎜ ②H > 200 ㎜

 

<그림 9.1.18> 보강철근 배치

 

(2) 교좌받침 끝의 연단거리가 작으면 고정단에서 전단면에 연하여 교좌장치가 파손되는 경우가

    있으므로 파괴면에 대한 전단응력을 검토하여야 하고 필요시 철근을 보강하여야 한다.

(3) 교좌면 연단거리규정은 수평하중에 의한 하부구조의 정부연단의 파괴를 방지하기 위한 최소길

    이로 연단길이가 미달되는 경우에는 주어진 연단거리의 전단파괴면의 콘크리트 응력을 검토하

    여 구조적 안전성을 확보하여야 한다.

(4) 교좌에서의 허용전단응력

 

  



  [식 9.1.11]

         [식 9.1.12]

 

여기서, υ :전단응력(MPa)

  :수평력에 의해 생기는 전단파괴면의 면적(㎟)

  :받침에 작용하는 수평력(kN)

χ, a, b : <그림 (6-13)>참조

 

[표 9.1.4] 허용 전단응력 υa

 

수평력에 의한 전단응력

설계 기준 강도 fck (MPa)

18 24 30 40

υa 0.2 0.23 0.27 0.3

 

9.1.9 방 청

(1) 스테인레스 강재가 아닌 교량받침 강재(앵커볼트 포함)의 방청처리는 반영구적인 용융아연도금

    (부착량 550g/㎡ 이상)으로 한다.4)

(2) 메나제힌지에 사용하는 철근은 가공 후 용융아연도금(부착량 550g/㎡ 이상)으로 한다.

(3) 청소 및 도장은 본 설계요령 ʻ3.7 강교도장ʼ을 참조한다.

 

 

9.2 신축이음장치

 

9.2.1 일반사항

(1) 신축이음장치는 교량의 온도변화, 콘크리트의 크리프, 건조수축 및 하중에 의한 거더 단부의

    변위에 대해서 차량이 교면을 지장없이 주행할 수 있어야 한다.

(2) 신축량은 기본신축량과 신축여유량의 합계이다.

 

△ℓ = △ℓ+t + △ℓ-t + △ℓs

△ℓ+t : 온도변화(+)에 의한 신장량

△ℓ-t : 온도변화(-)에 의한 수축량

△ℓs : 건조수축, 크리프에 의한 보의 수축량

 

(3) 유간량은 신축이음장치의 틈이 최소로 된 때를 0으로 하여 틈이 최대로 산정될 때를 최대유간

    량으로 한다.

4) 교량받침강재의 방청기준 검토(설계일 16201-407,1999,11.26)

 

최대유간

신축량 여유량

Δl+t Δl-t Δls

세트시유간

최소유간

여유량

건조수축, 크리프의 종료시

최저온도시(Tmin)

설치시 (Tset)

최고온도시(Tmax)

Δl+t = 온도변화에 의한 보의 신장량

Δl-t = 온도변화에 의한 보의 수축량

Δls = 건조수축, 크리프에 의한 보의 수축량

 

<그림 9.2.1> 유 간

 

(4) 표준온도는 신축장치 설치시의 년간 평균기온으로 15℃를 표준으로 한다.

(5) 설치시 온도는 통상 신축이음장치 설치시의 월평균 기온으로 PSC교, RC교 등에서 이동량이

    적은 경우 사계절별의 평균기온을 취하는 경우도 있다.

(6) 신축이음장치 형식과 규격은 신축량, 사교여부, 적설지역여부 ,슬래브유간등을 고려하여 선정

    한다.

(7) 슬래브 타설시와 신축이음장치 설치시의 온도, 신축이음장치 형식, 규격등에 따라 슬래브와 신

    축이음장치 유간을 조정하여 시공한다.

(8) 신축이음장치 설치시 슬래브 유간을 실측하여 유간에 맞는 규격을 설치한다.

(9) 슬래브 타설시에는 신축이음장치 형식과 규격 및 타설시의 온도를 고려한 슬래브 유간 계산서

    를 작성하여 감독원이 확인한 후 거푸집을 설치한다.

(10) 신축이음 장치 교체나 보수공사 시에는 건조수축, 크리프량을 다시 계산하여 신축이음장치의

      규격을 줄여야 한다.

(11) 신축이음장치 형식을 고려하여 단부보강 콘크리트 두께를 확보한다.

      단부보강두께=BLOCK OUT깊이 + 바닥판 최소두께(220㎜)5)

(12) 레일식 신축이음장치 설치시는 중앙차로 좌우에 지지대를 설치하여 장래 전면교체나 반폭 보

      수시 교통처리의 편의를 도모한다.6)

 

(13) 신축이음장치 누수방지를 위하여 다음 기준을 준수한다.

① 고무판형식 신축이음장치는 방수효과가 우수한 일체 시공형을 사용한다.

② 신축이음장치 단부는 일체식 제품으로 시공한다.

③ 단부의 일체식 시공이 불가능한 사교의 경우 고무제품의 사용을 지양한다.

④ 교량신축이음 장치와 연결되는 난간, 중분대부는 덮개를 설치한다.7)

    5) 하자현황분석에 따른 교량신축이음장치적용 형식검토(구조계 11107-19, 2002.7.11)

    6) 레일식 신축이음장치의 지지대 설치방안 검토(설계이 13201-952, 99.11.8)

    7) 교량신축이음장치 누수방지방안 검토(설계삼 16210-522, 1997.10.18)

⑤ 강핑거형식의 제품 사용 시 아래와 같이 일체형구조의 고무재질 물받이를 설치하며, 이물

    질 적체시 고압살수 또는 핑거 해체후 청소를 실시한다. 물받이 부위 주기적 청소로 이물

    질에 의한 신축 저해 요인을 제거하여야 하며 청소 등을 위해 핑거판 볼트를 해체한 경우

    볼트 재사용을 금지해야 한다.

⑥ 교량 바닥판 배수처리의 필요성이 크고 이물질 퇴적우려가 높으며 신축량이 큰 교량에는

    배수형 교량신축이음장치를 사용한다.

 

<그림 9.2.2>일체형구조의 물받이 설치8) <그림 9.2.3>배수형 교량신축이음 장치9)

 

9.2.2 종류 및 형식 선정시 고려사항

(1) 신축이음장치의 종류는 [표 9.2.1]에 있는 것을 표준으로 한다.

 

[표 9.2.1] 신축장치의 종류10)

 

분 류 죠인트 형식

신축범위

(㎜)

특 징 비 고

포장

형식

맹죠인트 0~5 방수성 불량

· 신축량이 작은 경우 사용

쏘마죠인트 0~30 방수성 우수

맞댐

형식

모노셀 0~60

방수성 우수,

가격 저렴

· 신축량 60㎜이하 많이 사용

가이탑 0~100 방수성 불량 · 사용 감소 추세

고무판

형식

트랜스플렉스 0~330

내구성 불량

교체 용이

· 연약지반, 기존형식 교체 시 사용

에이스 0~120 내구성 불량 · 연약지반, 기존형식 교체 시 사용

강재

가동판

형식

강핑거죠인트 0~200 방수성 보완

사교 적용성

불량

청소 난이

· 주행성 양호, 직교에 사용 증가 추세

· 신축량100㎜초과, 주거지역 인근, 교통량이

  많아 보수작업이 어려운구간 강핑거형식 적용

· 레일식은 주거지역 인접한 곳에서 사용지양

샌드위치죠인트 0~100

레일식

(스트립실 형식 포함)

0~800

내구성 우수

가격이 고가

· 스트립씰 형식 신축량 80㎜이하 많이 사용

8) 핑거조인트 설계기준 및 개선방안(설계설 10207-138, 2004.5.12)

9) 배수형 교량 신축이음 장치 개선검토(기술의 10410-183, 2002.11.29)

10) 하자현황분석에 따른 교량신축이음장치적용 형식검토(구조계 11107-19, 2002.7.11)

 

(2) 형식 선정시 고려사항

① 설계 신축량 : 가능한한 작은 규격을 사용한다.

② 상부구조의 형식 및 사각 : 사교에서는 전단 변형량을 고려할 필요가 있다.

③ 염화칼슘 사용 유무 : 고무판 형식은 제설장비에 의한 손상이 많다.

④ 내구성 : 레일형식이 우수하다.

⑤ 평탄성 및 충격 흡수 능력 : 고무형식이 평탄성, 충격흡수력이 양호하다.

⑥ 방수성 : 강재핑거 형식은 방수성이 많이 보완되었다.

⑦ 보수 및 교체의 용이성 : 트랜스 플렉스 형식은 교체가 용이하다.

 

9.2.3 설계일반

(1) 신축량의 산정

    신축이음장치의 신축량 산정은 교량의 규모에 따라 다르며 다음을 표준으로 한다.

 

[표 9.2.1] 신 축 량

 

구 분 신축장 100m 미만의 교량 신축량 100m 이상 초과 교량

기본신축량 ∙온도신축 + 건조수축 + 크리프 ∙온도신축 + 건조수축 + 크리프 + 빔의 회전

여유량 ∙기본신축량의 20% + 10㎜ ∙설치 여유량 : ±10㎜

부가 여유량 : ±20㎜

특 징 ∙여유량이 정률(20%)+ 정량(10㎜) ∙보통지방 기준

∙여유량이 정량 (±30㎜) ∙빔위 회전 고려

 

① 신축장 100m 미만의 교량

    신축량의 산정은 [표 9.2.2]을 표준으로 한다. 또 지진시 이동량은 고려하지 않아도 좋다.

 

[표 9.2.2] 신축장 100m 미만 교량의 신축량

 

종 류

항 목

강 교

PSC 교 RC 교

상 로 교 하로, 강상판교

온 도 변 화

(-20~+40℃)

-10~+40℃

(-20~+50℃)

-10~+50℃

(-15~+35℃)

-5~+35℃

(-15~+35℃)

-5~+35℃

신

축

량

온도변화

(0.6×1.2ℓ)

0.5×1.2ℓ

(0.7×1.2ℓ)

0.6×1.2ℓ

(0.5ℓ)

0.4ℓ

(0.5ℓ)

0.4ℓ

건조수축 - - 0.1ℓ 0.1ℓ

크 리 프 - - 0.2ℓ -

(기본신축량)

소 계

(0.72ℓ)

0.6ℓ

(0.84ℓ)

0.72ℓ

(0.8ℓ)

0.7ℓ

(0.6ℓ)

0.5ℓ

신축여유량

(0.14ℓ+10)

0.12ℓ+10

(0.17ℓ+10)

0.14ℓ+10

(0.16ℓ+10)

0.14ℓ+10

(0.12ℓ+10)

0.10ℓ+10

합 계

(0.86ℓ+10)

0.72ℓ+10

(1.01ℓ+10)

0.86ℓ+10

(0.96ℓ+10)

0.84ℓ+10

(0.72ℓ+10)

0.60ℓ+10

    주1) 표에서 ( )는 한랭지방에 적용한다.

    주2) 표에서 ℓ은 신축하는 거더의 길이(m)를 나타낸다.

    주3) 강거더의 선팽창계수는 1.2×10-5, 콘크리트 거더는 1.0×10-5으로 한다.

    주4) 건조수축은 온도로 환산하여 20℃로 하고, 콘크리트 타설 후 신축장치 설치까지의 재령은 2~3개월로 생

           각하여 저감계수는 0.5로 한다.

    주5) 일반적인 PS교에서 크리프는 프리스트레스에 의한 축응력 fp=6MPa, 콘크리트 탄성계수 Ec=30,000MPa,

           크리프계수 ø=2로 하고 저감계수는 프리스트레스 도입 후 2~3개월로 생각하여 α=0.5로 했다.

    주6) 포장 및 활하중에 의한 거더단부의 회전 및 시공오차로 인한 신축변화량은 여유량을 예상하여 기본신축량

           의 20%에 일률적으로 10㎜를 더하는 것으로 한다.

    주7) 특히 연약지반상의 구조물에 수평이동이 예측되는 경우는 이 이동량을 신축량으로 예상해도 좋다.

② 신축장 100m 초과 교량

    신축장 100m 초과 교량은 도로교 설계기준 제2장 설계일반사항 2.4.2.3으로 가동받침의

    이동량의 기준에 따른다.

 

Δℓ = Δℓt + Δℓs + Δℓc + Δℓr + 여유량 [식 9.2.1]

 

여기서, Δℓ = 계산 이동량

 

Δℓt = 온도변화에 의한 신축량

 

Δℓs = 콘크리트의 건조수축에 의한 수축량

 

Δℓc = 콘크리트의 크리프에 의한 수축량

 

Δℓr = 활하중에 의한 보의 처짐에 의한 이동량

 

가. 온도변화에 의한 이동량

 

Δℓt = ΔT․α․ℓ [식 9.2.2]

 

여기서, ΔT:온도변화

α :재료의 선 팽창계수

- 콘크리트 : 1.0×10-5

- 강 재 : 1.2×10-5

ℓ : 신축들보 길이

나. 콘크리트의 건조수축과 크리프에 의한 이동량

Δℓs = -20․α․β․ℓ [식 9.2.3]

Δℓc = Pt․ø․β․ℓ/Ec․Ac [식 9.2.4]

[표 9.2.3] 콘크리트의 크리프 계수와 건조수축량

콘크리트의 크리프 계수 Φ = 2.0

콘크리트의 건조수축 20℃ 하강 상당

여기서, β :건조수축, 크리프에 대한 저감계수

Pt :프리스트레싱 직후의 PC강재에 작용하는 인장력

Ac :콘크리트의 단면적

Ec :콘크리트의 탄성계수

ø :콘크리트의 크리프 계수 (2.0)

20 :건조수축에 해당하는 온도변화

 

[표 9.2.4] 건조수축, 크리프의 저감계수, β

 

콘크리트의 재령(월) 0.25 0.5 9 3 6 12 24

건조수축, 크리프의

저감계수(β)

0.8 0.7 0.6 0.4 0.3 0.2 0.1

다. 활하중에 의한 보의 처짐에 의한 이동량

Δℓr = Σ(hi․θi) [식 9.2.5]

여기서, hi :받침의 회전중심에서 보의 중립축 까지의 높이 (2h/3)

θi :보의 회전각

- 콘크리트교: 1/300

- 강 교: 1/150

※ 단순교에서는 보의 처짐에 의한 이동량을 2배로 계산

라. 여유량

(가) 설치 여유량 : ±10㎜

(나) 부가 여유량 : ±20㎜11)

9.2.4 단부거푸집

(1) 신축량 100㎜ 이하는 맞댐형식과 고무판 형식이 많이 사용되며 불록아웃 깊이가 150㎜ 이내

    이므로 무수축콘크리트에 의한 거푸집 변형이 적어 단부거푸집으로 신축이음 장치에 사용되는

 

11) 교량신축량 산출기준 검토(설계이 13201-591, 1999.6.24)

 

흡음재는 거푸집으로 사용한다.

(2) 신축량 100㎜ 초과시는 주로 레일식이 사용되며 유간이 크고 블록아웃 깊이가 비교적 깊어

    흡음재나 스치로폴 사용시 변형이 우려되고 합판 거푸집은 설치 및 제거가 곤란하므로 아연도

    금 철판 (T=2㎜)을 거푸집으로 사용한다.12)

 

9.2.5 사교에서의 형식 및 규격 선정

 

(1) 사교에서는 다음 식에 의한 전단변형량과 교축방향 신축량을 동시에 만족하는 신축이음장치

    형식과 규격을 사용하여야 한다.

 

[표 9.2.5] 전단변형량

 

조 건

전 단 변 형 량(㎜)

비 맞댐, 고무판. 레일형식 강핑거 고

PSC 교 RC 교 형식

고정단에서 가동받침의 이동 방향을

교축 직각 방향 설치시

0.7L×Cosθ

+0.8B

0.5L×Cosθ

+0.8B

0.8B

L : 신축장(m)

고정단에서 가동받침의 이동 방향을 B : 폭원(m)

사각방향 설치시

0.7L×Cosθ

+0.4B

0.5L×Cosθ

+0.4B

0.4B

(2) 전단변형에 대한 적응성이 불량한 고무판형식(에이스, 트랜스 플렉스 형식)사용을 지양하고 모

노셀 형식과 레일형식을 사용해야 한다. 맞댐형식과 고무판 형식 설치시는 슬래브 유간을 ΔL

⇒ ΔL/sinθ로 늘여서 시공한다.

(3) 강핑거 형식과 레일형식은 사각을 감안하여 주문제작 설치해야 한다. 사각을 보정한 레일형식

과 강핑거 형식 설치시는 신축이음 장치 규격을 ΔL ⇒ ΔL×sinθ로 줄여서 설치한다.

신축유간

ΔL

ΔL=ΔL/SINθ

ΔD

ΔS

ΔD

θ

θ 교축방향

ΔL = 교축방향 수평 변위 (신축 유간)

ΔD = 사각 직각 방향 수평 변위 (ΔL Sinθ)

ΔS = 사각 방향 수평 변위 (ΔL Cosθ)

 

<그림 9.2.4> 사교의 유간13)

    12) 교량 신축이음장치 시공 개선 검토(설계이 13201-757, 1999.8.9)

    13) 교량 신축이음장치 시공 개선 검토(설계이 13201-757, 1999.8.9)

 

9.2.6 핑거조인트 설계

(1) 핑거 조인트는 다음 설계기준을 만족하는 형식과 규격을 사용하여야 한다.

 

구 분 설 계 기 준 비 고

설계하중 P=9.6tonf, i=1.0 적용 ʻ92 도로설계요령 기준

핑거 플레이트

최소두께

 min  

 







에 따라

두께산정(최소32㎜ 이상)

ʻ92 도로설계요령 기준

핑거길이     min  min    외팔보 형식 기준

복부유간

       

여기서,    (*) +min 〃

응력검토

핑거길이 산출식과 연관해 응력검토

(허용응력 이하 확인)

알루미늄합 금의 경우

fa = 140㎫

※ 핑거길이 및 복부유간 산정

 

① 핑거의 길이

 

    min  min    [식 9.2.6]

 

여기서 Δl :신축량

② 복부유간

 

         [식 9.2.7]

 

여기서 b=Δlt (*) +min

Δlt (*) = 표준온도(설치시 15℃)에서 최고온도까지 온도차에 의한 신축량

신축거더길이 L≤50m 50m＜L≤100m 100m＜L≤150m 150m＜L≤200m

핑거의 최소유간

bmin

20㎜ 25㎜ 30㎜ 35㎜

핑거의 최소랩 cmin 25㎜ 30㎜ 35㎜ 40㎜

 

(2) 핑거 조인트 주요 부위 재질

구 분

개 선

비 고4)

강 재 알루미늄 합금

핑거플레이트

SM400B 이상

(두께 32㎜ 이상)

인장/압축 허용응력

140MPa 이상1)의

알루미늄합금

도로설계요령

(1992)기준

고무부재

천연 혹은 합성고무

(KSM 6518)

천연 혹은 합성고무

(KSM 6518)

-

앵커볼트

(PS타이볼트)

F10T 이상

(G10.9″이상)2)

HR8.8 등급3)

+카드늄도금

-

앵카플레이트 SS400 이상 동 알루미늄 합금

도로설계요령

(1992)기준

註) 1. 강재 항복강도 400MPa 이상에 상응

2. G는 Grade의 약자

3. HR8.8에서 HR은 경도(Rockwell Hardness)등급을 나타냄

4. 비고에 표기된 참고기준은 강재 핑거조인트 기준이며, 알루미늄합금 제품의 재질규정은 양화대교 성능

 

개선공사에 적용된 프랑스 시방기준에 준함.

※ 핑거 조인트의 재질 및 치수는 일반적인 기준을 나타낸 것이며, 사용되는 제품의 종류, 규격에 따라 재

 

 

질, 두께등이 변화되므로 구조계산에 의해 허용응력 만족여부를 반드시 확인해야 함.

(3) 핑거조인트 사용 시는 아래사항을 포함하는 구조검토를 실시하여야한다.

(기성제품 사용의 안전성 확인)

① 설계하중 P=96kN, 충격계수 i=1.000

② 재질, 판두께, 기본치수 최소기준 만족

③ 핑거 길이 및 복부유간거리 검토

④ 핑거 플레이트 두께 검토

⑤ 주요부위에 대한 응력 검토

(4) 사교와 곡선교 적용

① 사교에서 핑거조인트는 일반적으로 사각 60°이상에 사용하되 그 이하 사각에 대해서는 상

    세 검토후 적용여부 판단.

② 곡선교는 받침의 배치방법에 따라 적용 여부 판단.

    (받침이 현방향 배치시는 상세 검토 필요)14)

    14) 핑거조인트 설계기준 및 개선방안 검토(설계설 10207-138, 2004.5.12)

 

추가 성토 옹벽 쌓기

(a)앞성토가 있는 교대

 

 

9.3 교량점검시설

 

9.3.1 설치기준

(1) 교대 점검시설

① 점검계단 설치기준

    지형 특정상 별도의 시설물 없이 교량의 상부 또는 하부에서 교대로 접근이 가능한 경우를

    제외한 교대의 양측에 설치하는 것을 원칙으로 하고, 하부이동이 용이하고 비교적 짧은 교

    량의 경우 편측설치한다.

(a) 교대 양측 설치 (b) 교대 편측 설치

 

<그림 9.3.1> 점검계단

 

② 교대 점검시설 형식

가. 앞성토가 있는 구간

    교대하부 점검 공간이 확보될 수 있도록 교량 앞채움을 계획하여야 하며 거더 하부의 여

    유공간은 1.5m 정도로 하되 현장여건, 편경사 등을 고려하여 점검자가 별도의 장비없이

    교좌부 점검이 가능하도록 한다.

 

나. 앞성토가 없는 구간

    사다리를 제외한 이동식 접근장비에 의한 점검이 곤란한 경우로 교대벽체의 노출 높이가

    5.0m 이상인 경우 고정식 검검시설을 설치한다.

 

(b) 앞성토가 없는 교대

 

<그림 9.3.2> 교대 점검시설15)

 

(2) 교각부 점검시설

① 설치대상

 

가. 형하공간이 6.5m 이상 경우 상부에서의 점검이 곤란한 경우 교량점검시설을 설치한다.

(가) 상부형식이 사장교, 아치교, 트러스교 등 접근이 어려운 교량

(나) 철도과선교로서 이동식 접근장비를 사용할 때 고압선 또는 철도 차량의 통과 영향을

      받는 교각 또는 교대

 

(다) 교량점검차의 제원을 초과하는 교량

점검차 제원

․ 규격(장×폭×고) : 12.1×2.5×4.0

․ 최대 점검폭 : 20m

․ 최대난간 통과높이 : 2m

․ 종방향 등판능력 : 3%

․ 상부에 방음벽, 가로등, 울타리, 고압선, 방풍벽 등과 같은 부속시설이 노면에서 2m

  이상 높이로 설치된 교량

․ 교량폭원이 일방향 기준 20m이상인 교량

․ 종단경사가 3%이상인 교량

 

(라) 이동식 접근장비 사용시 교통혼잡이 예산되는 교량

․ 공용 후 교통량이 급격히 증가하는 도시지역에 위치하는 교량(신설 및 확장교량 대상)

․ 이동식 접근장비 사용시 교통 지정체로 서비스 수준이 E급이하로 저하되는 구간에 위

  치하는 교량(공용중 교량대상)

 

(마) 이동식 접근장비에 의한 점검시 안전사고가 우려되는 구간의 교량

․ 강풍지역에 위치한 교량(15.0m/s 이상, 일년에 6회 이상 발생)

․ 안개가 잦은 지역에 위치한 교량(30일/년 이상 안개 발생지역)

․ 인터체인지, 분기점, 휴게소 등의 가 · 감속차로에 설치되는 교량

    15) 교량점검시설 설치기준 개선(설계구 10201-153, 2003.6.3)

․ 터널 출입부와 근접(800m 이내)하에 있는 교량

 

나. 형하공간이 6.5m 미만인 경우 상부 및 하부에서 점검이 곤란한 경우 교량점검시설을 설

    치한다.

 

(가) 상부에서 점검이 곤란한 경우는 “형하공간 6.5m이상인 교량”과 동일

(나) 하부에서 점검이 곤란한 경우

․ 교량하부로 이동식 접근장비의 진입이 곤란한 교량

․ 교량하부 지반상태가 불량하여 점검장비의 전도가 우려되는 구간

  점검시 안전에 이상이 없는 경우를 제외하고는 사다리를 이용한 점검은 가급적 지양 한다.

 

다. 형하공간 제한없이 점검시설 설치교량

 

(가) 신축이음장치가 있는 교대 및 교각

(나) 교량점검시설이 있는 기존 교량 확장 시 확장부의 교대 및 교각

(다) 해당교량의 형하공간 변화등에 따라 교각 또는 교대 일부구간에만 점검시설이 미설치

    되는 경우 점검의 효율설을 감안하여 전체구간에 점검시설을 설치한다.16)

 

② 설치 예외교량

가. 하부통행을 제한하거나 계획홍수위를 저촉하는 경우

나. 점검시설 설치시 미관을 현저히 저해하는 경우

 

③ 설치방법

가. 점검통로

(가) 양방향 교량의 교대 및 교각 위치가 동일하고 이격되지 않는 교량에서 양방향 모두

      점검통로를 설치할 경우 양방향을 연결설치하고 출입사다리는 한 방향에만 설치한다.

(나) 2열받침의 경우 점검통로는 출입사다리가 설치되는 면을 포함한 코핑의 4면에 설치

      하고, 1열받침의 경우 출입사다리가 설치된 면을 포함한 코핑의 3면에 설치한다.17)

(다) 철도, 도로 등과 교차하는 일부 교각에만 점검통로가 설치될 경우 철도, 도로 등이

      통과하는 경간측 코핑면과 출입사다리가 설치되는 면에만 점검통로를 설치한다.

(라) 코핑이 없는 원형교각 등 필요하다고 판단되는 경우 4방향 모두 설치할 수 있다.18)

 

(a) 정 면 도

    16) 고정식 교량점검시설 설치대상 기준개선(구조물처-1774, 2008,8.13)

    17) 안전사고 예방을 위한 교량점검시설 설치기준 개선(구조물처-3024, 2009.12.2)

    18) 교량점검시설 사용증대방안(구조물처-783, 2007.4.5)

(b) 2열 받침 (c) 1열 받침

 

 

<그림 9.3.3>교각 점검시설

 

나. 출입사다리

(가) 점검자 이동시의 안전을 고려하여 출입사다리 설치위치의 방호난간을 일부 절개

(나) 방음벽 설치구간은 기초부분 외에 방음판 높이 1m를 추가로 절개하고 별도의 출입

     문 설치한다.

(다) 교량하부에서 점검통로에 출입하는 것이 유리하도고 판단되는 경우 지상에서 점검통

      로까지 출입사다리를 설치할 수 있으며, 이 경우 일반인이 접근할 수없는 높이로 계

      획한다.

 

B

포장

H

바닥판

방호울타리

C

B

C

① 방음벽 없는 경우

② 방음벽이 있는 경우

(a) 출입사다리 설치도 (b) 방호울타리 절개도

 

<그림 9.3.4>출입사다리

 

(3) 상부구조 점검시설

 

① 설치대상

가. 현수교, 사장교, 강아치교, 트러스교 등과 같은 특수교량 중에서 교량상부 또는 하부에서

    이동식 접근장비로는 상부구조의 주요부재를 점검할 수 없는 교량에 설치한다.

나. 수시로 점검이 필요한 교량중에서 이동식 접근장비 사용시 교통혼잡 등으로 상부구조 점

    검통로의 설치가 필요하다고 판단되는 교량에 설치한다.

 

<그림 9.3.5> 상부구조점검통로 설치개념도

 

② ST.BOX 거더교 내부 출입시설

 

가. 점검계단에 의한 접근이 불가능한 교대와 신축이음이 설치되는 교각에는 출입사다리 및

    점검통로를 설치한다.

나. 거더단부의 블록아웃만으로 진입공간의 확보가 곤란할 경우 교대흉벽부를 추가로 블록아

    웃한다.

 

․ B ≥ 400㎜ ․ B < 400㎜

B

B+α ≥ 400㎜ 이상 유지

B α

 

<그림 9.3.6> 교대부

 

< 설치도 > < 점검구 상세도 >

 

점검구

방호벽

400

300 800

(최소)

R=150

 

<그림 9.3.7> 교각부(신축이음장치가 있는 교각)19)

 

③ FCM 교량

가. H=4.0m 이상의 박스내부를 갖는 경우 내부점검시설을 설치하며 6.0m 이상인 지점부터

    점검시설간 높이는 2.0m를 유지하며 2단 설치한다.

나. 좌우벽체 점검시설이 5m를 초과하는 경우 상부슬래브 점검시설을 설치한다.

 

평면도 5m 초과시

상부슬래브

점검시설 설치

횡단면도

2.0 VAR 2.0m m

(2.0m 초과시)

 

<그림 9.3.8> FCM교량 내부 점검시설20)

 

④ PSC BOX 교량의 유지관리용 점검통로는 교대흉벽 단면을 변경하여 흉벽전면으로 출입하도

    록 한다.(최소700mm)

 

변경폭(α) 최소유간

출입구폭원(700mm이상)

800mm

 

<그림 9.3.9> PSC교량 내부 점검통로 출입구21)

 

⑤ 점검용 조명설비

가. 상자형 거더교의 박스내부에는 교량 연장, 점검용 조명설비의 필요선, 전원공급 여건 등

        19) 교량점검시설 설치기준 개선(설계구 10201-153, 2003.6.3)

        20) FCM 내부 점검시설 설치기준(설계구 10201-111, 2004.4.8)

        21) PSC BOX거더교 유지관리용 점검통로 개선(건설술 10105-100, 2003.11.5)

    을 종합적으로 검토하여 점검용 조명의 설치여유와 전원 공급방법을 판단한다.

나. 점검용 조명의 전원 공급 방법과 전기설비는 해당 교량의 전기설비(가로등, 안전표시 등)

    상시계측, 박스내 환기설비 등의 전원공급 설비계획과 연계할 수 있도록 검토하여야 한다.

다. 점검 조명용으로만 전기설비를 설치하는 경우 유지관리 비용이 최소화 될 수 있도록 이

    동식 발전기에 의하여 전원을 공급하는 것을 원칙으로 한다.

라. 조명설비는 박스 내부의 조도가 10~15 Lx정도 확보되도록 한다.

 

 

9.3.2 설계하중

(1) 점검통로에 작용하는 하중은 3.5×10-3MPa로 가정한다.

(2) 점검통로 난간설계시, 난간에 작용하는 수직하중은 600N/m 수평하중은 400N/m으로 가정한다.

(3) 출입 사다리에는 점검자 하중(집중하중)으로 1000N/인 이 2.1m 간격으로 작용하는 것으로 가

    정한다.

 

9.3.3 구조 및 규격

(1) 검검통로 및 출입 사다리는 교량 부재에 고정시키는 구조로 한다.

(2) 점검통로는 지지대 통로(바닥), 난간, 출입사다리로 구성한다.

(3) 난간은 원형 또는 구형 파이프 구조로 하고, 핸드레일은 2단으로 한다.

(4) 출입사다리는 추락방지 지지대가 있는 구조로 한다.

(5) 점검통로 및 부속물은 강도, 내식성, 내구성이 우수한 재질을 사용하고 염해우려 지역에서는

    내염해성 재질로 제작한다.

(6) 점검계단 및 점검통로 규격은 다음표를 표준으로 한다.

 

구 분 규 격

점검계단 - 유효폭 : 600㎜ 정도

점검

통로

통 로

- 유효폭 : 800㎜

※ 유효폭은 구조체(교각 및 교대) 벽면으로 부터 난간내측까지 거리임.

난 간

- 유효높이 : 1000㎜ - 난간레일 : 3단

- 레일수직간격 : 300㎜

출입

사다리

- 발판폭 : 500㎜

- 원형지지대 내경 : 600㎜

 

(7) 점검통로 및 출입사다리 상세

① 점검통로 상세도

(b) 점검통로 난간 및 핸드레일 포스트 (a) 점검통로 단면도

 

<그림 9.3.10> 점검통로

 

② 출입사다리 측면도 및 상세도

(a)측면도 (b)상세도

 

<그림 9.3.11> 출입사다리22)

9.4 교면배수장치

 

 

 

9.4.1 일반사항

 

(1) 여기서 규정하는 사항은 일반적인 교량, 고가교에 적용하는 것으로 한다. 또 육교에서도 관련

    사항에 대해서는 준용하도록 한다.

(2) 다만, 특수한 교량, 고가교 등에서 이 요령에 준하기 어려운 경우 유지관리상의 문제를 충분히

    고려하여 별도로 설계해도 좋다.

    22) 교량점검시설 설치기준 개선(설계구 10201-153, 2003.6.3)

 

9.4.2 재 료

(1) 배수구의 재질은 스텐레스 PLATE 및 알루미늄으로 한다.23)

(2) 배수관은 스테인리스관, 알루미늄 또는 경질염화 비닐관으로 한다.24)

 

9.4.3 배수구의 배치

(1) 배수구의 간격은 원칙적으로 3~20m로 적용하되, 배수계산결과 집수구 간격이 3m미만인 교

    량에 대해서는 수리검토 결과를 토대로 집수구 간격을 조정한다.25)

(2) 종단곡선이 오목하게 된 경우 중앙에 반드시 배수구를 설치하여야 한다.

 

20m

20m

이 사이는

적당하게 간격을

좁힌다

Sag

 

<그림 9.4.1>

 

(3) 완화곡선구간 및 S곡선구간의 변곡점 부근에 생기는 횡단경사가 수평 또는 수평에 가까운 곳

    에도 차도 양측에 배수구를 설치하여야 한다.

 

20m

이 사이는

적당하게 간격을

좁힌다

변곡점

이 사이는

적당하게 간격을

좁힌다

20m

20m

변곡점

 

<그림 9.4.2>

 

(4) 교량 신축장치의 상류측에는 반드시 배수구를 설치하여야 한다.

 

9.4.4 배수구의 설치위치

 

(1) 배수구의 설치높이는 교면방수 시공면과 일치시켜 설치한다.

(2)배수구의 설치위치는 <그림 9.4.3>과 같은 위치에 설치한다.

        23) 교면배수 집수구 재질개선(설계일 16210-602, 1997.11.6)

        24) 교량배수관 재질검토(설계처-1355, 2006.5.30)

        25) 교면배수구 설치기준 개선 검토(설계처-573, 2005.3.7)

(3) 지복부내에 배수구를 설치하면 노면을 청소할 때 배수정에 토사등 먼지가 쌓이게 되어 오히려

    배수구가 막히므로 배수구를 지복부 바깥쪽에 설치하는 것이 바람직하다.

(4) 배수구 아래에 강거더 상부플랜지 또는 PSC 거더의 복부 등이 있는 경우에는 배수구를 지복

    부내에 설치해도 좋다. PSC거더의 플랜지에 닿는 경우에는 부득이 이 부분만 플랜지를 잘라

    내거나 구멍을 뚫어 원래의 위치에 설치해도 좋다. 이 경우에는 단면 결손이 생기므로 응력의

    검토를 해야 한다.

 

<그림 9.4.3> 집수구 상세도26)

 

9.4.5 배수관의 형상 및 치수

(1) 배수관의 단면은 원칙적으로 원형으로 하고, 내경은 계획된 종배수관의 종단경사에 따라 별도

    의 용량검토를 시행하여 결정하되 최소150㎜ 이상, 계획우량의 3배를 유하시킬 수 있는 단면

    으로 한다.27)

 

(2) 배수관의 굴곡부 갯수는 될 수 있는대로 적게 하고 굴곡부에는 유지관리를 위해 탈부착이 가

    능한 관을 설치하도록 한다.

① 배수관의 크기는 유수와 이곳을 유하하는 이물질이나 토사의 퇴적에 의한 단면감소, 유지보

    수상의 여유 등을 고려하여, 적당한 안전율을 두어 결정하게 되는데 통상 안전율은 2~6(가

    옥 2, 도시도로 6)이다.

② 강우강도가 100㎜/hr일 때 경사 3%, 직경 ø150㎜의 염화비닐관은 약 800㎡의 면적에 내

    린 빗물을 배수시킬 수 있고, 또 ø150㎜관은 미국의 규격 표 6.39에 의하면 780㎡의 면

    적을 배수시킬 수가 있다.

③ 배수구를 20m 간격으로 하면 폭 10m 일 때 200㎡이며, 어느 경우라도 약 4배의 안전율이

    있다. 그리고 횡관의 유량계산은 매닝(Manning)의 식에 따라도 좋은데, 이때의 조도계수 n

    은 염화비닐관의 경우 0.01, 배관용 탄소강관은 0.015로 해도 무방하다.

    또한 교면의 유출계수 C는 0.9로 고려한다.

 

(3) 분리대 구간을 차도와 동일 경사로 설계하고, 집수구 규격은 250㎜× 500㎜으로 확대 적용한다.

- 집수구 주철근 절단율을 고려하여 집수구 장변을 교축직각방향으로 설치28)

    26) 교면배수 집수구 재질개선(설계일 16210-602, 1997.11.6)

    27) 교량배수시설 설치기준개선(설계구 10201-477, 2003.12.3)

(4) 하천용 배수관 설치로 피해가 예상되는 경우에는 가급적 육교용을 적용하며 대상은 다음과 같다.

① 도로 및 철도 횡단 구간

② 농경지 통과구간

③ 강풍시 비산으로 인해 인접가옥에 피해가 우려되는 경우

④ 하천제방 등에 직접 낙수되어 세굴이 우려되는 경우

⑤ 하천구간중 수질보호를 위해 직접낙수하는 것이 바람직하지 않다고 판단되는 경우

⑥ 기타 설계자가 필요하다고 판단하는 구간29)

 

9.4.6 배수관의 설치방법

(1) 배수관의 경사는 거더의 높이를 고려하여 가급적 큰 경사를 적용하며 4차로 3% 이상, 6차로

    4% 이상, 8차로 6% 이상으로 한다.

(2) 육교용 배수관의 하단부에는 필요한 경우 유도수로(토사 또는 콘크리트 측구)를 설치하여 배수

    관을 인접수로에 연결토록하고, 지형여건상 유도수로가 불필요한 경우 또는 설치가 곤란한 경

    우에는 콘크리트 물받이를 설치하여 배수관 하부지반의 세굴을 막는다.30)

 

<그림 9.4.5>

(3) 한랭지에서 <그림 9.4.7>에 나타낸 바와 같이 배수관 끝단의 설치높이는 지표면에서 500㎜

    이상 떨어지도록 한다.

    이때, 배수된 물이 튀지 않도록 만드는것이 바람직 하다.

        28) 교면배수구 설치기준 개선 검토(설계처-573, 2005.3.7)

        29) 교량배수시설 설치기준개선(설계구 10201-477, 2003.12.3)

        30) 교면배수구 설치기준 개선 검토(설계처-573, 2005.3.7)

 

50c≥ m

하부공

 

<그림 9.4.6> <그림 9.4.7>

 

받침관

철물 1

철물 2

철물 3

접속부에는

접착제를

쓰지 않는다.

이음부 확대도

슬리브관

(TS관)

 

<그림 9.4.8> <그림 9.4.9>

 

 

9.5 방호 울타리

 

9.5.1 일반사항

 

(1) 교량, 고가교에 이용되는 방호울타리는 난간, 차량방호울타리 난간겸용 차량방호 울타리 등을

    적용한다.

(2) 교면상 보도와 차도의 구별이 있는 경우에는 연석을 설치하고, 구별이 없는 경우에는 차량 방

    호 울타리 또는 난간 겸용 방호울타리를 설치하도록 한다.

(3) 방호 울타리는 차량 충돌시 탑승자를 보호하고 차량이 방호울타리 밖으로 떨어지는 것을 막아

    2차 사고 발생을 방지하는 두가지 기능을 만족하여야 한다.

(4) 난간의 높이는 보도 등의 노면으로부터 1100㎜ 이상을 원칙으로 한다.

(5) 난간은 측면이 상단에 직각으로 도심교량은 3.75kN/m, 일반도로상 교량은 2.50kN/m의 수평

    력이 작용하는 것으로 설계한다.

(6) 난간은 수평력 및 보도의 등분포 하중의 조합에 대하여 안전성을 검토하여야 한다. 허용응력

    은 증가시키지 않는다.

(7) 차량 방호 울타리는 고속도로의 설계속도가 높은 점을 감안 ʻ도로 안전시설 설치 및 관리지침

    (차량방호 안전시설편, 2001.7)ʼ에서 규정하고 있는 종별 SB5, SB6을 [표 9.5.1]과 같이 선별

    적용한다.

 

[표 9.5.1] 종별 충격도 및 설치지역31)

 

종 별 충격도(KJ) 설치대상지역 비 고

SB5

(S2)

230 이상

중앙분리대, 교량구간 및 노측 위험도가 큰

구간

· 차량질량 : 140kN

· 충돌속도 : 80km/hr

· 충돌각도 : 15°

· 충격도 : 230이상

SB6

(S3)

420 이상

도로가 타도로와 교차되는 등 특수구간

특수중차량 통행이 많은 구간

· 차량질량 : 250kN

· 충돌속도 : 80km/hr이상

· 충돌각도 : 15°

· 충격도 : 420이상

 

차량 방호울타리 높이는 원칙적으로 1000㎜ 이하로 한다.

단 설계 충격강도가 큰 상위 종별의 방호울타리에서 대형차의 유도성을 향상시킬 필요가 있

을 경우에는 1000㎜ 이상의 높이로 설치할 수 있다.

 

(8) 방호벽이 설치되는 교대 날개벽의 두께가 500㎜를 초과하는 경우 난간방호벽 철근의 위치확보

    를 위한 철근간격조정을 피하고 날개벽 철근사이에 조립용 철근을 추가로 설치하여 처리한다.32)

(9) 기타 난간 및 차량 방호벽에 관한 것은 ʻ도로교 설계기준 제2장 설계일반 2.4.3 방호울타리ʼ에

    따른다.

 

9.5.2 방호울타리 형식 및 설치기준

 

[표 9.5.2] 방호울타리 설치기준33)34)35)

 

구분

콘크리트 방호울타리 조합형(콘크리트+핸드레일) 철재 방호울타리

H=1.0m H=1.27m H=(1.0+0.27)m H=(0.81+0.46)m

H=1.1m

Type1 Type2 Type3 Type4

적용

구간

일반구간

(SB5)

특수구간 (SB6)

일반구간

(SB5)

특수구간

(SB6)

적용

기준

대부분

적용

․ 조망이 필요치 않은

지역 ․ 적설 · 한냉지역아닌

곳 ․ 100m이하 소교량 ․ 터널과 터널사이 골

짜기에 위치한 교량

․ 조망이 필요한 지역 ․ 적설․한냉지역 교량 ․ 500M이상 장대교 ․ 토공-교량-토공이 연속

․ 조망이 필요한 지역 ․ 적설 한랭지역으로

서 노면결빙이 우려

되는 구간 ․ 상징성, 조형미등이

특히 강조되는 경우

적용

    31) 교량용 콘크리트 방호울타리 설계방법(설계구13202-352, 2002.7.22)

    32) 교대날개벽 두께 및 날개 방호벽 철근 시공성 검토(설계이15212-1379,1998.9.30)

    33) 교량용 방호울타리 설치기준 검토(설계이13202-1132, 1999.12.27)

    34) 교량용 방호울타리 적용방안 검토(건설원10105-62, 2003.8.13)

    35) 철재 방호울타리 설계적용 검토(설계처-1286, 2008.5.7)

(a) F-shape 콘크리트 방호울타리(TYPE-Ⅰ) (b) F-shape 콘크리트 방호 울타리(TYPE-Ⅱ)

(c) F-shape

조합형 방호울타리(TYPE-Ⅲ)

(d) Texas Type HT 조합형방호울타리(TYPE_Ⅳ)

 

<그림 9.5.1> 차량 방호 울타리36)

    36) 교량방호울타리 철근피복두께 조정(설계구10201-405,2003.10.6)

 

10

30

 

9.5.3 철근콘크리트 벽식 방호 울타리

 

(1) 여기서 규정하는 사항은 일반적인 교량, 고가교의 철근콘크리트 벽식 방호 울타리를 대상으로

    하는 것으로 9.5.1 일반사항을 따르며, <그림 9.5.1>의 차량방호울타리와 같다.

(2) 벽식 방호울타리에서는 연속보 중간지점 위치 부근에 <그림 9.5.2>와 같이 신축줄눈을 설치

    하고 또 지간 중간부에서는 10m 정도의 간격으로 줄눈을 설치하여야 한다.

(a) 중간지점상의 신축줄눈 (b) 지간부의 줄눈

 

<그림 9.5.2>

 

9.5.4 강제 방호울타리

(1) 강재 교량용 방호울타리는 성능은 우수하나 콘크리트 방호울타리에 비해 고가이므로 향후 방

    음벽이 설치될 계획이 없는 곳으로서 다음과 같은 교량에 적용한다.

① 강상판 교량

② 주변경관이 수려하여 조망권 확보가 필요한 교량

③ 강풍이나 돌풍이 우려되지 않는 적설, 한냉지역으로서 제설과 융설을 위하여 필요한 교량

④ 평야나 깊은 계곡에 가설된 장대교량(교량길이 약 200m 이상)으로서 철도, 그리고 교통량

    이 많은 도로와 교차 또는 병행하지 않는 교량,

⑤ 인가에 근접해 있지 않고 장래 차음벽이 설치될 예정이 없는 교량

 

(2) 매입깊이는 300㎜를 표준으로 한다.

(3) 콘크리트중의 설치 구멍은 콘크리트 타설 전에 거푸집을 이용하여 설계도에 나타나 있는 위치

    에 배치해 두어야 한다.

(4) 설치구멍의 거푸집은 나선형덕트(ø250㎜, t=0.5㎜ 이상)를 사용한다.

(5) 구멍 주위에는 보강철근(D22)을 상․하 2단으로 배치하고 주위에는 모르터(1:2)를 충진하여야

    한다.

(6) 강제 방호울타리는 실제 차량충돌시험을 통해 충분한 안전성이 확보된 경우에 사용하도록 한다.

(7) 콘크리트 중앙분리대 사용을 원칙으로 하고 선형분리 교량의 경우 철재방호울타리가 필요한

    교량은 난간 방호벽과 동일한 높이 등급의 난간방호벽을 적용하고 방현망 별도 설치한다.(단

    7m 이상 분리되는 경우 방현망을 설치하지 아니함)

(8) 광통신, 전기배선을 위한 전선관은 설치방안 별도 검토한다.

(9) 교량의 신축이음장치와 동일한 위치에 철재방호울타리 신축이음부를 설치하되 신축량이 큰 경

    우 별도검토 적용한다.

(10) 철재방호울타리 단부는 차량충돌시 안전성 향상을 위하여 교량접속부 콘크리트방호벽과 연속

      화 실시 및 신축이음장치가 위치하는 동일 개소에 신축이음부를 설치한다.

(11) 강재방호울타리 형상 및 규격은 강도 및 등급기준에 만족하는 제품 중 교량형식에 조화되도

      록 미관, 경제성 등을 고려하여 선정한다.37)38)

 

9.5.5 가드레일

(1) 가드레일을 설치할 때 매입 깊이는 250㎜ 이상 되게 한다.

(2) 설치구멍은 콘크리트 타설 전에 거푸집을 이용하여 설계도에 나타나 있는 위치에 배치해 두어

    야 한다.

(3) 설치구멍의 거푸집은 나선형 덕트(t=0.5㎜ 이상)를 사용한다.

(4) 구멍 주위에는 보강철근(D16)을 상하2단으로 배치하고 주위에는 모르터(1:2)를 충진하여야 한다.

 

9.5.6 육교의 방호울타리

(1) 고속도로를 횡단하는 일반도로 또는 본선램프Ⅱ 등을 위한 육교의 방호울타리는 본선교량의

    설치요령을 참고로 하지만 [표 9.5.3]에 있는 형식 A, B를 도로의 규모에 따라 적절히 사용하

    는 것으로 한다.

 

[표 9.5.3]

 

구 분 적 용 범 위

벽식

방호

울타리

방식

(형식A,A')

레일 병용

벽식방호울타리 및

벽식방호울타리

(1) 도로법령으로 정해진 도로 또는 이에 준하는 도로로 폭원이

크고, 자동차의 교통이 많은 보도가 없는 경우

(2) (1)의 도로로서 보도가 있어도 폭원이 좁고 육교에서 차량이

이탈할 우려가 있는 경우

(형식A')

난간, 방호울타리

병용방식

(3) (1), (2)에 해당하는 도로로 교량첨가물 등이 있고 특히 본

형식을 쓰는 것이 유리한 경우 또는 특히 미관을 중시하는

경우

난간

방식

(형식B)

난간만의 방식

(4) (1),(2)에 해당하지 않는 도로 또는 소폭원이 농로 등으로 자

동차의 교통이 적고 차량이 이탈할 우려가 없는 경우

(2) 교통량이 많고 이탈, 추락의 위험이 많은 육교는 경제성을 고려하여 원칙적으로 레일병용 벽

식방호울타리 및 벽식방호울타리(형식 A, A')를 설치하고, 교통량이 없든지 또는 적은 육교에

는 난간(형식 B)만을 사용하는 것으로 하였다.

    37) 교량고강도 철재 방호울타리 설계지침(설계설10201-539, 2002.10.21)

    38) 철재 방호울타리 설계적용 검토(설계처-1286, 2008.5.7)

 

[표 9.5.4] 육교에 사용되는 방호울타리의 형상도

 

구 분 적 용 형 식

벽

식

방

호

울

타

리

방

식

(형식 A)

레 일 병 용

벽식방호울타리

(형식 A')

벽식방호울타리

(형식 B)

난간만의 방식

난

간

방

식

(형식 B)

난간만의 방식

 

 

9.6 중앙분리대

 

9.6.1 일반사항

(1) 교량구간 중앙분리대는 슬래브 편측에 일체식으로 기계시공하는 것을 원칙으로 한다.(단, 특수

    교(사장교, 현수교, PSC BOX GIRDER교 등), 선형분리 구간 및 교량내 S-CURVE구간 제외)39)

(2) 중앙분리대의 높이는 일체형, 분리형 모두 H=1.27m를 원칙으로 한다.40)

(3) 중앙분리대는 차량 충격 시 비산발생을 최소화하기 위하여 와이어메쉬를 삽입보강한다.

    (규격 : 3.2x150x150㎜)41)

(4) 신축줄눈은 3m간격으로 설치한다.

(5) 철거 및 재설치가 용이하도록 상단에 3m당 2개의 인양 홀을 설치한다.

 

(6) 인터체인지용 중앙분리대는 수목식재형 콘크리트 중앙분리대로 한다.

① 방호벽 높이 : 500㎜

② 수목 : 직선부 - 관목류+상록성 지피식물

    곡선부 - 상록성지피식물(높이 100㎜ 이하)42)

        39) 교량중앙분리대 개선방안(설계기16210-348, 1995.4.20)

        40) 콘크리트 중앙분리대 (H=1.27m) 확대시행(설심일13201-119, 2000.6.29)

        41) 콘크리트 중앙분리대 (H=1.27m) 보강(설계설10201-409, 2002.3.7)

 

(a)일체형 (b)분리형

R=26

2.500

500 140 125 110

25

110 125 140 500

25

100 100

50

75 175

500

D25X250

C.T.C 150

150

콘크리트 포장

동상방지층(SB-1)

린콘크리트

125 125

동상방지층

(c)수목식재형

 

<그림 9.6.1> 중앙분리대 표준도43)

 

9.6.2 개구부44)

(1) 설치간격

① 출입시설간격 5㎞ 이내 : 개구부 미설치

② 출입시설간격 5 ~ 20㎞ : 적정위치에 1개소 설치

③ 출입시설간격 20㎞ 이상 : 적정위치에 2개소 설치

 

(2) 설치연장

① 4차로 : 81.14m

② 6차로 이상 : 120.205m

(3) 개구부 형식은 기계포설 및 신축줄눈을 설치하는 방법으로 적용한다.

    42) 인터체인지용 중앙분리대 개선(안)(설계처-742, 2007.12.12)

    43) ILM교량의 분리형 중앙분리대 개선(안)(설계처1291, 2001.7.11)

    44) 중앙분리대 개구부 처리방안(건설기10105-123, 2003.12.5)

 

9.6.3 구조계산

    중분대 편측설치 교량의 경우 중분대 설치 행선과 미설치 행선의 구조계산범위는 다음과 같다

(1) 검토조건

① 본선2,3차로 고속도로 교량에 국한함(확폭부 제외)

② 방호울타리, 방음벽형식 및 교각높이와 지반조건 등은 형선별로 동일 또는 유사하다고 가정

③ 곡선반지름 R=690m 이상인 본선 PSC BEAM교량(설계속도 100㎞/h, 최대편경사 5% 경우

    의 최소 곡선반지름값 기준)

④ 설계자의 판단하에 적정한 설계여유율을 확보

 

(2) 구조계산범위

    중앙분리대를 편측설치함에 따라 교량 상,하부 구조계산은 아래의 표와 같이 중분대가 설치되는

    행선에 대하여만 수행하고 중분대 미설치 행선은 별도의 구조계산없이 중분대 설치행선의 구조계

    산결과를 준용한다.

 

[표 9.6.1] 중분대 편측설치 교량의 구조계산범위

 

교량형식 검토위치

해석여부

중분대 비고

설치행선

중분대

미설치행선

R.C 라멘교

상부구조 ○ ×

하부구조 ○ ×

PSC BEAM교

상부

구조

바닥판 ○ ×

- ST.Plate교도 PSC BEAM교와 동

일하게 적용

(단 Camber는 양방향 검토시행)

BEAM ○ ×

Camber ○ ×

하부구조 ○ ×

강합성형교

상부

구조

바닥판 ○ ×

BEAM ○ ×

Camber ○ ○

하부구조 ○ ×

    주1) 거더교의 받침용량 산정시 사각 70 미만의 경우 정밀해석 필요

    주2) 1항의 검토조건과 상이한 경우 행선별로 별도의 구조계산 수행45)

    45)교량용 중앙분리대 편측설치에 따른 구조계산 범위검토(기술의10201-46, 2002.3.29)

 

 

9.7 방음벽

 

9.7.1 일반사항

(1) 예측소음도가 환경정책기본법상 소음환경기준치를 상회하는 지역에 방음벽을 설치한다.

(2) 교량 및 구조물의 소음평가 및 방음벽 설계시 목표연도는 20년으로 한다.46)

(3) 교량의 난간 방음벽 기초는 전면을 교량 방호울타리와 같은 형상으로 기계타설(SLIP FORM

     PAVER)한다.47)

(4) 평행방음벽의 재질은 W/H 비에 따라 다음과 같이 적용한다.48)

    W/H 비 평행 방음벽의 적용 비 고

    20:1 미만의 경우 흡음형 방음벽 적용

    방음벽높이는 양측방음벽의 평균높이임

    20:1 이상의 경우 반사형 방음벽 적용

 

9.7.2 설치기준

(1) 방음벽의 설계풍하중은 아래표와 같다.

 

지역 지명

토공부

방음판 높이별 구분 교량부

H≤3.5m H≤4.0~8.0m H>8.0m

내륙

서울, 대구, 대전, 춘천, 청주, 수

원, 추풍령, 전주, 익산, 진주, 광주

70 90 100 110

서해안 서산, 인천 90 120 130 150

서남해안

남 해 안

동남해안

군산, 여수, 충무, 부산, 포항, 울산 120 150 150 200

동 해 안

제주지역

특수지역

속초, 강릉, 제주, 서귀포, 목포 150 150 150 250

※ 상기 풍하중은 토공부 지표조도Ⅱ, 교량부 지표조도Ⅱ의 고도 20m를 기준

※ 표준조건과 달라 표준설계풍하중을 초과하는 경우에는 사안별 검토가 필요

    46) 방음벽 설계기준 개선(기술환10804-76, 2004.9.21)

    47) 교량 방음벽 기초 기계화 시공방안 검토(건설관10105-57, 2002.4.8)

    48) 평행방음벽 설치기준 검토(설계설10201-363, 2004.11.22)

    2) 방음판 높이에 따른 교량부 방음벽 지주의 규격은 다음과 같다.

 

방음판

높이(m)

풍하중별 지주규격 (지주간격 4.0m~2.0m)

1100N/㎡ 1500N/㎡ 2000N/㎡ 2500N/㎡

0.5~2.0 125×125×6.5×9 125×125×6.5×9 125×125×6.5×9 125×125×6.5×9

2.1~2.5 " " " 200×150×6×9

2.6~3.0 " " 200×150×6×9 "

3.1~3.5 " 200×150×6×9 " 200×200×8×12

3.6~4.0 200×150×6×9 " 200×200×8×12 "

4.1~4.5 " 200×200×8×12 " 200×150×6×9

4.6~5.0 " " 200×150×6×9 200×200×8×12

※지주간격 4m 기준이며, 풍하중 2000N/㎡의 5.0m와 2500N/㎡의 4.5 및 5.0m는 지주간격 2.0m임.49)

 

9.7.3 방음벽 부속부재

방음시설의 차음성능 유지를 위하여 부속부재에 다음을 적용한다.

(1) 누음차단재 : L형강 + 앙카볼트 고정방식

(2) 지주플렌지 확폭판 : 교량 신축경간장에 따라 이탈방지판 설치

(3) 방음판 고정장치 : 일체형 ㄷ형강 볼트 접합방식

 

(a)누음차단재

    49) 방음벽 설치기준 개선검토(설계구10201-184, 2002.4.30)

 

(b)지주플렌지 확폭판 (c)방음판 고정장치

 

<그림 9.7.2> 방음벽 부속부재50)

 

 

9.8 낙하물 방지책

 

9.8.1 일반사항

    낙하물 방지시설은 하부통과시설의 안전을 위해 도로, 철도횡단교량 등에 설치하는 시설이며 규격 및

    형상은 다음과 같다.

<그림 9.8.1> 본선교 낙하물 방지책의 표준도

    50) 방음벽 부속자재 설치기준 개선(설계설10201-353, 2004.11.3)

 

 

9.9 교면포장51)

 

9.9.1 교면포장공법

(1) 고성능(30MPa) 콘크리트 노출바닥판

① 염화물 사용과 관계없이 전지역의 일반교량에 적용

 

(2) 콘크리트 교면포장 적용대상 교량

① 일반교량중 평탄성 ․시공성 및 내구성 확보가 불리한 교량

 

가. 신축이음장치 간격 150m이상 교량

나. 종단 EH는 편경사가 3%이상 교량, 편도 3차로 이상 교량

 

② PC박스교량 및 특수교량

③ 프리캐스트콘크리트패널 적용교량

 

(3) 아스팔트 교면포장 적용대상 교량

① 특수교량중 강상판형교

② 소음민원이 예상되는 교량

③ 아스팔트포장이 연속되어 쾌적성 확보 및 안전고려시 필요한 교량

 

 

9.10 낙교방지장치

 

9.10.1 적 용

(1) 본 지침은 상부구조가 교각 또는 교대에서 낙하하지 않도록 받침부 또는 거더단부 등에 설치

    하는 구조에 적용하며, 낙교방지장치 채택여부는 책임기술자의 판단에 따른다.

(2) 교량의 지진시 동적거동, 상하부구조의 접점과 단면 급변부의 응력집중 등을 명확히 파악할

    수 없고 시공상의 품질, 강도의 차이가 있으므로 구조세목으로 낙교방지를 고려하여 설계할

    수 있다.

(3) 낙교 방지장치가 설치되더라도 접촉면이 설계지진이나 온도신장에 의해 발생하는 변위 이상으

    로 이격되어야 한다.

 

9.11 기 타

(1) 구조물 거푸집

① 지형여건의 특수성, 특수교량, 장대교의 교각시공에 따른 비계, 거푸집의 선정은 공기 및 경

    제성을 감안하여 설계한다.

② 일반적인 지형조건과 형식을 갖춘 교량은 다음과 같이 설계 시공한다.

        51) 고성능 콘크리트 노출바닥판 및 교면포장 적용기준 검토(설계처-2452, 2009.4.30)

 

가. 거푸집 : 강재거푸집(인상 : 크레인)

나. 철근인상 : 장비사용(크레인)

다 . 작업인원이동 : 안전계단

 

③ 사각단면의 교각은 합판거푸집으로 설계 시행한다.

④ 교각높이 30m를 넘는 경우는 다음과 같이 설계 시공한다.

 

가. 거푸집 : 슬립폼 또는 크라이밍폼 등 특수거푸집

나. 철근인상 : 장비사용(크레인)

다. 작업인원이동 : 승강기52)53)

 

(2) 교면방수

① 교량형식별 적용기준

    교량형식

    방수공법 비고

    침투식

    방수막형식

    쉬트식 도막식

    라 멘 ○ 지중라멘교제외

    슬래브

    PSC. ○ ○

    RC. ○

    거 더

    ST. ○ ○

    PSC. ○ ○

② 적설지역에 설치되는 교량은 제설작업에 따른 염해물에 의한 교량상판의 피해가 우려되므로

    방수막 형식의 방수공법 적용

③ 방수막형식의 방수공법을 적용하는 교량에서 종단경사 및 편경사가 낮은 부분의 방수층 상

    단에 물고임 방지를 위한 배수파이프 설치54)

 

방수층 신축이음

교면포장

경질PVC

Φ300mm

1.5cm

방수층

교면포장

경질PVC

Φ300mm

1.5cm

4.0cm

<종단면도> <횡단면도>

    52) 구조물 거푸집 개선방안 검토(설계일16210-168, 1994.10.31)

    53) 교각 비계, 거푸집 설계적용기준(설계이15212-1555, 1998.10.31)

    54) 교량 교면 방수적용 개선(설계삼16210-616, 1997.11.8)

 

 

 

제 10 장 하부구조 및 기초

 

 

10.1 설계일반사항

 

10.1.1 기본방침

    하부구조의 설계 및 시공과정에서는 상부구조에서 전달되는 하중과 하부구조 자체에 작용하는 하중

    을 안전하게 지반에 전달시킴과 동시에 상부구조에서 주어진 설계조건을 만족해야 한다.

 

10.1.2 부재설계 계산의 원칙

(1) 부재의 설계에 쓰이는 단면력은 탄성이론에 따라 산출해도 좋다.

(2) 부재의 설계는 강도설계법을 사용하되 허용응력설계법을 사용하고자 할 때에는 도로교 설계기

    준 3.3과 4.5의 허용응력설계법의 규정에 따라야 한다.

(3) 강도설계법에 의해 콘크리트부재를 설계할 경우에는 도로교설계기준 2.2.3.2에서 규정하는 하

    중계수와 2.2.3.3에서 규정하는 강도감소계수를 사용하여야 한다.

 

10.1.3 하중의 종류

    하부구조의 설계에 적용하는 하중은 도로교 설계기준 2.1하중에서 규정하는 내용을 따른다.

 

10.1.4 재 료

(1) 일반

① 교량하부공사에 사용하는 재료는 ʻ한국공업규격ʼ(KS), ʻ도로교설계기준 제2장 설계일반 사용

    재료ʼ 등에 규정되어 있고 경제성, 시장성이 풍부한 재료를 원칙으로 한다.

② ʻ한국공업규격ʼ(KS) 등에 규정되어 있어도 시장성이 없는 재료도 있으므로 주의를 요한다. 구

    조물의 형식, 형상, 치수가 극히 제한되는 구조물이나 대규모 또는 다량의 구조물에서 특별

    하게 주문하거나 독자적으로 시험 검토해서 사용할 수 있다.

 

(2) 콘크리트

① 콘크리트에 사용하는 콘크리트의 품질은 설계기준강도 fck가 24.0㎫ 이상을 원칙으로 한다

② 무근콘크리트의 품질은 설계기준강도 fck가 15.0㎫로 한다.

③ 교량하부공에 사용하는 콘크리트의 설계기준강도를 정한 것이다. 하부공의 치수, 형상이 제

    한되어 있는 경우에는 충분히 검토하여 설계기준강도를 높일 수 있다.

 

(3) 강재

① 철근콘크리트에 사용하는 봉강은 ʻKS D 3504 철근콘크리트용 봉강ʼ의 SD30으로 직경 13㎜

    이상 32㎜ 이하를 원칙으로 한다. 단면제약을 받는 경우나 구조물의 규모가 커지게 될 때

    직경 35㎜ 이상도 사용될 수 있으나 압접 등에 문제가 생길 수 있으므로 주의하여 사용하

    여야 한다. 또 재질은 원칙적으로 SD30으로 한다.

② 강판 및 형상은 ʻKS D 3503 일반 구조용 압연강재ʼ 및 ʻKS D 3515 용접구조용 압연 강재ʼ

    의 규격에 적합한 것으로 한다.

 

(4) 말뚝재

① PSC 콘크리트말뚝의 형상, 치수, 품질은 ʻKS F 4303 프리텐션 방식 원심력 PC말뚝ʼ 의 규

    격에 적합한 것으로 한다.

② PHC 콘크리트말뚝의 형상, 치수, 품질은 ʻKS F 4306 프리텐션 방식 원심력 고강도 콘크리

    트 말뚝ʼ의 규격에 적합한 것으로 한다.

③ 강말뚝은 ʻKS F 4602 강관말뚝, KS F 4603 H형강 말뚝ʼ 의 규격에 적합한 것으로 한다.

 

10.1.5 설계방법

(1) 강도설계

    콘크리트 교량의 설계하중 조합 및 하중계수 그리고 강도감소계수의 적용은 ʻ도로교설계기준

    제2장 2.2.3 강도설계법ʼ 에 따른다

(2) 허용응력

    강교 및 콘크리트교의 부재단면에 생기는 응력에 대한 허용응력 및 허용응력의 증가 계수는 ʻ

    도로교설계기준 2.2.2 허용응력 설계법ʼ 에 따른다.

 

10.1.6 변위량

(1) 허용변위량

    하부구조의 설계시에는 상부구조의 설계법에서 가정한 허용변위량을 초과해서는 안된다.

① 허용 연직변위량

    장기 지속하중에 의해서 생기는 부정정구조물 기초의 연직변위량(탄성변위량 + 압밀침하량)

    은 [표 10.1.1]에 제시하는 값을 넘지 않도록 설계하는 것이 바람직하다. 부등침하가 예상되

    는 부정정구조물의 경우 부등침하는 구조계산에 고려하여 구조물이 안전한가를 확인하여야

    한다.

    교량구조물은 [표 10.1.2]에 제시하는 각 변위에 대한 값을 참고할 수 있다.

 

[표 10.1.1] 부정정구조물의 허용연직변위량(㎜)

 

지 지 층 최대변위량 부등변위량

모래지반에 만드는 기초 25 20

점토지반에 만드는 기초 50 20

복합지반에 만드는 기초 30 20

 

[표 10.1.2] 각변위에 따른 교량의 침하기준 (Moulton, et al., 1985)

 

각변위(δ/s) 구 분

0.004 다경간 교량의 허용치

0.005 단경간 교량의 허용치

 

(2) 탄성변위량

① 기초의 변위량은 지지지반이 탄성거동을 한다고 하여 연직, 회전 및 수평변위량을 계산한다.

    직접기초에 대해서는 확대기초 저면의 변위량을, 말뚝기초에 대해서는 확대기초 저면 및 가

    상지반면의 변위량을, 케이슨 기초에 대해서는 케이슨 끝단과 가상지반면의 변위량을 계산

    한다. 계산은 지반의 스프링정수를 이용하기로 한다.

② 교각끝단 및 교좌의 수평변위량은 기초의 변위량과 구체 자체의 탄성변위량의 합으로 한다.

 

(3) 압밀침하량

① 압밀침하량은 기초의 저면으로부터 기초 최소폭의 3배 깊이 사이에 압밀을 일으키는 점성토

    층이 존재하는 경우 산출하여야 한다.

② 점성토층의 압밀침하량은 기초에 작용하는 하중에 의한 지반 내의 수직응력의 증가분에 대

    해서, 압밀 선행응력의 크기를 고려하여 구하는 것으로 한다.

 

10.1.7 측방향 이동

    연약지반 위에 만들어지는 교대의 기초 설계시에는 측방향 이동의 유무를 검토한다.

10.1.8 압밀침하를 일으키는 지반중의 기초

    양질인 지지층을 지지지반으로 하는 말뚝기초나 케이슨 기초를 연약지반에 사용하는 경우 기초 주위의

    토층이 압밀침하를 일으키면 기초에 부의 마찰력이 작용한다. 다음과 같은 경우에는 부의 마찰력에 대해서

    검토하여야 한다.

① 기초구조 설치심도 내에 압밀중인 점토층이 있을 경우 : 비교적 새로 조성한 매립공사의 경우

② 지반내 간극수압의 감소에 기인해서 점토층의 압밀이 수반되는 경우 : 공장용수를 위해 지하

    수를 퍼올리는 경우

③ 점토층 위에 하중이 가해져 압밀이 생기는 경우 : 인접부에서의 성토 등에 의해 지중응력이

    증가하는 경우

 

10.1.9 표준관입시험 N치 보정1)

(1) 목적

① 국내 표준관입시험기 해머효율에 대한 연구결과를 이용하여 표준관입시험 결과를 국제 표준

    규격인 해머효율 60%의 N60으로 표준관입시험결과를 보정하므로써 일관성 확보 및 경험식

    유도 배경에 맞는 N치를 사용한다.

② 사용하는 경험식에 맞추어 해머효율을 보정하여 지반물성치 및 지지력을 산정한다.

 

(2) N치 보정기준

    N치 보정은 N치가 100이하인 토사에 대하여 적용하며 사용할 경험식의 유도 배경에 따라 다

    음과 같이 보정한다.

    각 보정항목에 대한 보정은 식(10.1.1)을 이용한다.

 

N'60 = N × CN × η1 × η2 × η3 × η4 [식 10.1.1]

    1) N치 보정기준 검토 (설계이 13202-285, 00.7.20)

 

N60 = N × η1 × η2 × η3 × η4

 

여기서, N'60 :해머효율 60%로 보정한 표준관입시험 결과

N60 :유효응력보정만을 제외하고 보정한 표준관입시험 결과

N:각 장비별 표준관입시험 결과

CN :유효응력에 대한 보정

η1 :해머효율 보정계수

η2 :롯드길이 보정계수

η3 :샘플러 종류에 대한 보정계수

η4 :공경에 대한 보정계수

 

[표 10.1.3] 해머종류별 효율

 

해머종류 도넛(Donut)형 안전(Safety)형 자동(Trip)형

개량자동

(Modified

auto-donut)형

효율 46% 65% 54% 54%

유효 상재하중에 대한 보정(CN)(Liao and Withman,1986)은 [식 10.1.2]을 사용한다.

CN=(1/P')1/2 [식 10.1.2]

여기서, P' :시험위치의 유효상재압력(㎏/㎠)

 

[표 10.1.4] 롯드길이에 따른 에너지 효율(Skempton, 1986)

 

롯드길이(m) 효율(η2)

3~4 0.75

4~6 0.85

6~10 0.95

〉10 1.00

 

[표 10.1.5] 샘플러 종류별 효율(Skempton, 1986)

 

샘플러 종류 효율(η3)

Liner가 없는 경우 1.2

Liner가 있음 1.0

 

[표 10.1.6] 굴착홀의 직경에 따른 효율(Skempton, 1986)

 

굴착홀 직경(㎜) 효율(η4)

65~115 1.00

150 1.05

200 1.15

 

 

10.2 교대, 교각의 설계

 

10.2.1 설계 일반

(1) 교대 및 교각은 고정하중, 활하중, 토압, 지진의 영향과 같은 외력에 대해서 안정하고 지반반

    력 및 구체 각 부재, 기초구조 부재의 응력이 허용치 범위 내에 있어야 한다.

 

(2) 교대설계에는 일반적으로 다음 하중조합을 고려한다.

① 고정하중 + 활하중 + 토압

② 고정하중 + 토압

③ 고정하중 + 토압 +지진의 영향

    단 수압, 부력 등 그 밖의 하중이 작용하는 경우에는 그 조합을 고려하기로 한다.

 

(3) 경사교대에 대해서는 상기(2)의 조합 외에 편토압에 의한 회전의 영향을 고려하여야 한다.

(4) 접속판을 설치하는 교대의 설계시에는 접속판의 영향을 고려하여야 한다.

 

(5) 교각의 설계에는 일반적으로 다음의 하중조합을 고려한다.

① 고정하중 + 활하중

② 고정하중 + 활하중 + 온도변화의 영향 + 건조수축, 크리프의 영향 + 프리스트레스의 영향

③ 고정하중 + 지진의 영향

④ 교각의 높이가 높거나 방음벽을 설치하는 경우에는 풍하중이나 온도변화의 영향을 고려한다.

    단 이 밖의 하중이 작용하는 경우에는 도로교 설계기준 2.2.2.2(3) 및 2.2.3.2에서 규정하

    는 하중조합을 고려하여야 한다.

 

10.2.2 교대의 설계

(1) 역T형 교대

① 역T형 교대의 앞벽과 확대기초는 각각에 작용하는 하중에 저항하는 캔틸레버보로서 설계하

    기로 한다.

② 벽의 하단두께는 단면에 작용하는 축력, 휨모멘트 및 전단력으로 정하나, 벽에는 전단력에

    저항시키기 위한 전단철근을 쓰게 되면 콘크리트를 타설하는데 방해가 되므로 전단철근을

    쓰지 않아도 좋은 두께로 하는 것이 바람직하다.

③ 역T형 교대의 배면 형식은 시공성을 고려하여 헌치가 없는 직벽형으로 설치한다.2)

 

(2) 부벽식 교대

① 앞벽 및 후면 확대기초는 부벽으로 받쳐진 연속보로 한다.

② 부벽은 후면 확대기초에 고정되고 보의 높이가 변화하는 T형 단면 캔틸레버보의 복부로 한다.

③ 부벽은 앞벽과 후면 확대기초의 결합부에 철근을 배근한다.

④ 벽과 확대기초의 접합부에는 상당량의 가외철근을 각각 배면과 상면에 가까이 배근하여야

    한다.

        2) 역T형 교대 형식 개선방안(기술심사처-2263, 2009.8.27)

 

(3) 중력식 및 반중력식 교대

① 중력식 교대는 본체의 자중을 크게 하여 구체단면에 압축응력만 생기는 교대로서 지반이 양

    호한 곳에 적용되며 경제적 높이는 약 4m정도이다.

② 반중력식 교대는 중력식과 유사한 구조형식이나 구체 배면이나 기초의 일부에 인장력이 발

    생하므로 철근을 배치하여 단면을 보강하며 일반적으로 4∼6m정도 높이의 교대 적용한다.

 

(4) 라멘 교대

① 라멘 교대의 라멘부재 절점부는 접속하는 부재로 확실하게 단면력이 전달되는 구조이어야

    한다. 또 라멘부재 절점부의 우각부는 헌치 설치를 원칙으로 한다. 부재가 변단면인 경우,

    라멘의 중간절점부인 경우 또는 절점부의 안전성에 대하여 검토한 경우 절점부에는 헌치를

    붙이지 않아도 좋다.

② 하중상태는 토압, 지진시 수평력에 대해서 라멘부재에 불리하지 않도록 고려하여 설계하여

    야 한다.

 

(5) 박스형 교대

① 상부공 반력, 자중 및 토압 등에 의한 휨 및 전단은 앞벽의 일부를 압축 플랜지, 뒷벽의 일

    부를 인장 플랜지, 격벽(또는 측벽)을 웨브로 T형보가 담당한다고 생각한다. 이 경우 앞벽이

    나 뒷벽은 토압을 주부재인 T형보에 전달하는 부재로 보고 설계한다.

② 덮개판은 자중, 상재토 중량 및 활하중을 받는 교축직각 방향으로 연속인 전변 단순 받침판

    으로 보고 설계한다.

③ 뒷벽은 시공시 및 완성시에 편토압 및 지진력을 받는 판으로 설계한다. 앞벽, 측벽도 동일

    하게 적용한다.

 

10.2.3 교각의 설계

(1) 기둥식 및 벽식 교각의 설계

    기둥 및 벽은 원칙적으로 확대기초를 고정단으로 하는 캔틸레버보로서 설계한다.

(2) 라멘교각

① 각 부재의 절점이 강결된 구조로서 통상 확대기초를 고정단으로 하여 라멘으로 해석한다.

② 라멘의 축선은 부재의 단면도심에 있는 것으로 하고 각 부재의 강비를 계산하여 해석한다.

③ 라멘의 면외방향(통상 교축방향)은 기둥으로서 계산한다. 또 하중상태가 대칭이 아닌 경우는

    하중분배를 고려하여 설계하여야 한다.

 

(3) 교각의 보 설계

① 교각 내민보의 구조해석은 내민보 부분이 긴 경우에는 캔틸레버보로서 설계한다.

② 원형이나 정다각형 기둥인 경우는 기둥 단면적과 같은 면적의 정사각형 기둥단면으로 치환

    하여 내민길이를 구하도록 한다. 또 기둥단면이 타원형인 경우는 단면이 반원형과 직사각형

    으로 이루어지는 것으로 하여 원형인 경우의 규정에 따라 내민 길이를 구하도록 한다.

③ 내민보 부분이 보 높이에 비해 짧은 경우에는 응력과 변형율은 직선분포가 되지 않으므로

    이를 고려해서 설계한다.

 

(4) 철골 철근콘크리트 구조의 설계

    철근콘크리트에 철골을 병용하고 철골 철근콘크리트로서 교각, 라멘 등을 설계하는 경우는 철

    골의 단면을 철근단면으로 환산해서 설계하는 것을 원칙으로 한다(철근콘크리트방식).

(5) 강교각의 설계

① 설계일반

 

가. 설계시에는 교각만 생각하지 말고, 상부공을 포함한 교량전체를 고려하여 설계하여야 한다.

나. 본선, 일반도로, 지방도로, 시가지 도로에서 중앙분리대나 노측에 세워지는 교각에 자동

    차의 충돌 우려가 있는 경우는 견고한 방호시설을 세우도록 한다.

 

② 구조해석

 

가. 설계계산에 이용하는 골조선은 부재중심선으로 한다.

나. 라멘의 설계에서는 각 부재마다 등가강도를 판정하여 단면력을 산출한다.

 

③ 모서리부 설계

 

가. 모서리부의 휨모멘트

    모서리부에 작용하는 휨모멘트로 A-A 단면에 대해 M1, B-B 단면에 대해 M2를 사용해

    서 단면을 결정해도 좋다.

나. 라멘 모서리부 응력의 산출

    라멘 모서리부는 다음과 같은 방법으로 설계하기로 한다.

 

(가) 플랜지 단면은 전단지연을 고려한 직응력에 의해 설계한다.

(나) 웨브의 판두께는 전단응력에 의해서 결정한다.

 

단, 허용전단응력 νa = 0.45fta로 한다. 여기서 fta = 강재의 허용응력

 

다. 라멘 모서리부의 범위

    라멘 모서리부로 결정된 판두께를 <그림 10.2.1>과 같이 플랜지, 웨브 모두 플랜지 폭

    의 1/2 모서리부 연단에서 연장한다.

라. 상자형 단면 모서리부나 원형단면 모서리부에 다이아프램 설치시 도로교 설계기준

     3.14.3에 따른다.

 

<그림 10.2.1> 라멘 모서리부의 범위

 

④ 기둥 기초부 설계

 

가. 교각 기둥기초부의 설계에 있어서 베이스플레이트 하면의 콘크리트의 압축력에 저항하고

    인장력에 대해서는 앵커볼트 및 앵커프레임으로 저항하는 것으로 한다.

나. 앵커볼트의 설계에서는 전단응력에 대해서 검토하여야 한다.

다. 베이스 플레이트의 설계에서는 휨응력, 지압응력 및 베이스 플레이트와 기둥과의 필렛용

    접을 검토하여야 한다.

 

⑤ 설계는 공장제작, 가설 등을 감안하여 설계하며 특히 다음 사항에 유의하도록 한다.

 

가. 교각 내의 다이어프램의 용접순서, 작업성

나. 우각부의 용접순서, 작업성

다. 맨홀 및 핸드홀의 설치위치

 

(6) 고교각 나사식 철근이음 배근3)4)

① 고교각(H≥30.0m)의 철근조립시 겹이음 포인트의 다수 발생 및 철근의 밀집으로 콘크리트

    타설 불량으로 인한 품질저하 및 안전성 결여에 따라 나사식 이음공법을 적용한다.

② 기초부위에서 계속 연장되는 주철근은 겹이음으로 연결 시공한다.

③ 연결철근의 상단과 철근의 계획고가 일치하지 않을 시는 맨 윗단은 덧이음을 하여 두부길이

    를 유지한다.

④ 덧붙이는 길이 2m 이하의 경우는 겹이음으로 철근상단을 시공하고 2m 이상일 경우는 나

    사이음철근을 절단하여 시공한다.

⑤ 나사식 철근이음 간격은 [표 10.2.1] 을 적용한다.

⑥ D22㎜ 이하 규격의 철근은 작업중량(25㎏/인)을 고려시 이음간격이 8m 이상이 되므로 조

    립시 자립성 및 안전성 등을 유의하도록 한다.

 

[표 10.2.1]

 

철근직경 D25 D29 D32 비고

이음간격 6m 5m 4m

 

(7) P-△ 해석법 상세기준5)

① 세장비(λ) 값이 100을 초과하는 모든 압축부재에 대해서는 P-Δ해석을 하여야 한다. 그러

    나 그보다 작은 세장비에 대해서도 P-Δ의 적용은 가능하다. (도로교 설계기준 4.4.5.3)

② P-Δ해석법 상세 적용은 [표 10.2.2]를 적용한다.

 

(8) 교각단면 효율

    설계강도>설계단면력(ΦRn>γLi)을 만족하는 범위에서 설계자가 판단하여 적용하되 단면효율을

    최대한 활용한다.6)

        3) 철근이음 시공성 개선방안대구경 현장타설 말뚝, 고교각(H≥30m) (설계일 16210 -288, 96.9.2)

        4) 고교각 나사식 철근이음 간격 개선 (건설관 10105-132, 03.12.31)

        5) 세장한 장주 상세설계 잠정기준 (설계구 10201-120, 04.4.20)

        6) 교각단면 효율조정(설계처-4632, 2009.9.8)

 

[표10.2.2]

 

구 분 P-Δ해석법 상세 적용 기준 비고

․ 세장한 장주해석시

유효강성의 적용

․ 코핑검토시 전단면 유효

기둥 - EcIg 코핑 - EcIg ․ 지진시 탄성모멘트를 산정할 경우에도 전단면 유효

기둥 - EcIg 코핑 - EcIg ․ 상시 P-Δ해석시

기둥 - 0.7EcIg 코핑 - 0.35EcIg ․ 좌굴해석시 기둥유효 강성 : 0.4EcIg ․ 지진시시 P-Δ추가 모멘트 산정

기둥 - 0.5EcIg 또는 항복유효강성 적용＊

코핑 - 0.75EcIg

․ 좌굴한계 상태의

안전여유

․ 세장한 장주에서 좌굴한계상태 안전여유(Safety

Margin) 적용범위



 

  max ≒ 1.5

여기서,     : 하중계수가 적용된 최대축하중

 : 강성감소계수(0.75)

  : 임계좌굴 하중

․ P-Δ 해석시

변위 수렴조건

․ 상시 및 내진해석시 추가변위(Tolerance)는

수렴조건(1.0×10-5m)을 만족할 때까지 반복수행

․ P-M 상관도 ․ P-M 상관해석 프로그램 사용시 P-Δ 해석된 설계 단면력을

P-M 상관도 상에 그대로 적용하여 상관해석 시행

․ 기초단면 검토

․ 기초단면 검토시 유효강성 적용

코핑 : 0.35EcIg

기둥 : 0.7EcIg를 적용하고 P-Δ효과 배제

＊ 철근비와 축력비가 결정되기 전까지의 설계단계에서는 0.5EcIg를 적용하되 철근비와 축력비가

결정된 이후의 설계단계에서는 항복유효강성을 적용한다.

        



 





여기서,  : 교각의 축방향 철근비

 : 축하중

 : 콘크리트 설계기준 압축강도(㎫)

  : 기둥의 총단면적(㎟)

 

10.2.4 확대기초의 설계

 

(1) 일반사항

① 확대기초는 켄틸레버보, 단순보, 고정보 등 보 부재로서 설계하여야 한다.

② 확대기초는 확대기초 자중 및 흙 등의 상재하중을 기본적으로 고려한다. 또한 직접기초에서

    는 지반반력, 말뚝기초에서는 말뚝반력 및 부력을 설계상 가장 불리한 방향으로 고려하도록

    한다.

③ 확대기초는 부재로서 필요한 두께를 확보함과 동시에 강체로서 취급되는 두께를 가져야 함

    을 원칙으로 한다. 또 확대기초 상면의 경사는 원칙적으로 1:2보다 완만하도록 하는 것이

    좋다.

 

(2) 확대기초의 휨설계

① 휨모멘트의 계산

 

가. 독립확대기초 및 벽확대기초의 휨모멘트는 켄틸레버보로서 산출하여야 한다.

나. 연속확대기초의 기둥사이의 확대기초부는 구조물의 연속성 및 구속조건을 고려하여 설계

    하여야 한다.

다. 연속확대기초의 캔틸레버보로서 작용하는 독립확대기초와 같이 설계하여야 한다.

라. 설계단면에 있어서 휨모멘트는 기둥 또는 벽 앞면의 확대기초 전면적에 작용하는 하중에

    의하여 발생하는 휨모멘트로 한다.

 

② 휨에 대한 위험단면

 

가. 직사각형단면의 기둥 또는 벽체를 지지하는 확대기초의 위험단면은 기둥 또는 벽체의 전

    면으로 한다.

나. 강철저판을 갖는 기둥을 지지하는 확대기초의 위험단면은 강철저판연단과 기둥전면의 중

    간으로 한다.

다. 원형이나 정다각형 기둥을 지지하는 확대기초는 기둥단면적과 같은 면적의 정사각형 기

    둥단면으로 취급하여 위험단면을 결정해도 좋다.

 

③ 휨철근의 배근

 

가. 확대기초의 주철근은 2방향으로 배근하고 배근방향은 말뚝배치를 고려하여야 한다.

나. 1방향 확대기초와 정사각형 확대기초의 휨철근은 전폭에 걸쳐 균등하게 배치하여야 한다.

다. 2방향 직사각형 확대기초의 휨철근은 다음과 같이 배치하여야 한다.

 

(가) 긴 변 방향의 휨철근은 전폭에 걸쳐 등간격으로 배치하여야 한다.

(나) 짧은변 방향으로의 철근에 대해서는 다음 식으로 결정되는 철근량을 확대기초의 짧은

     변의 폭만큼의 중심구간 폭에 걸쳐 균등하게 배치하여야 하며, 중심구간폭의 중심선

     은 기둥또는 교각의 중심선으로 한다. 나머지 철근량은 기초 중심구간 폭의 외측부분

     에 균등하게 배치하여야 한다.

 

       



   

 

라. 윗면철근은 아랫면 철근의 1/3이상을 배근하여야 한다.

마. 말뚝에 인발력이 생기는 경우는 윗면에 철근을 배근한다.

 

(3) 전단설계

① 전단에 대한 위험단면

    확대기초의 전단강도를 결정할 때는 다음 위험단면 중 가장 불리한 것으로 하여야 한다.

 

가. 1방향작용의 위험단면은 기둥 또는 벽체의 전면에서 d거리에 위치하는 전체폭을 가로지

    르는 평면으로 한다.

나. 2방향작용의 위험단면은 집중하중이나 반력을 받는 구역에서 d/2거리에 위치하는 둘레

     에 수직하는 평면으로 한다.

다. 말뚝으로 지지된 확대기초에서는 위험단면의 전단력은 콘크리리트 설계기준 12.3.2에 따

     라 결정되어야 한다.

 

② 전단강도 및 설계

확대기초의 전단강도 및 설계는 도로교설계기준 4.4.6.6의 규정에 따른다.

 

(4) 기초의 하중 및 반력

① 기초판은 이 장의 규정에 따라 계수하중과 그에 의해 발생되는 반력에 견디도록 설계하여야

    한다.

② 기초판의 밑면적, 말뚝의 개수와 배열은 기초판에 의해 흙 또는 말뚝에 전달되는 외력과 휨

    모멘트, 그리고 토질역학의 원리에 의하여 계산된 허용지지력과 말뚝의 허용강도를 사용하

    여 산정하여야 한다. 이 때 외력과 휨모멘트는 하중계수를 곱하지 않은 사용하중을 적용하

    여야 한다.

③ 말뚝기초의 기초판 설계에서 말뚝의 반력은 각 말뚝의 중심에 집중된다고 가정하여 휨모멘

    트와 전단력을 계산할 수 있다.

④ 기초판에서 휨모멘트, 전단력 및 철근정착에 대한 위험단면의 위치를 정할 경우, 원형 또는

    정다각형인 콘크리트 기둥이나 받침대는 같은 면적의 정사각형 부재로 취급할 수 있다.

⑤ 기초판 상연에서부터 하부 철근까지의 깊이는 흙에 놓이는 기초의 경우는 150㎜ 이상, 말

    뚝기초의 경우는 300㎜ 이상으로 하여야 한다.

 

(5) 강말뚝 기초의 배근

    강말뚝을 기초로 하는 확대기초에서는 말뚝이 확대기초에 관입하고 있어 배근하기가 곤란하므

    로 합리적 배근이 되도록 고려하여야 한다.

 

10.2.5 날개벽의 설계(parallel wing)7)

(1) 교대의 날개벽은 교대와의 고정을 확실하게 하기 위해서 <그림 10.2.2>의 (a)와 같이 2변 고

    정으로하지만 구조상 부득이한 경우는 (b)와 같이 1변고정도 좋다. 평행날개벽은 배면에서 오

    는 토압 및 재하하중에 의한 압력을 받는 캔틸레버판이다. 그러나 본 구조는 일반 캔틸레버판

    과는 다르고 연직방향으로 하중강도가 증가하는 특수한 구조계로 생각하기로 한다.

 

(a)

(b)

 

<그림 10.2.2> 평행날개벽의 단면계산

    7) 교대날개벽 설계기준 검토 (설계삼 16210-567, 97.11.1)

 

(2) 교대 날개벽에 작용하는 토압은 정지토압을 사용한다.

(3) 교대 뒷채움부의 유실방지와 시공성을 감안하여 날개벽 길이가 8m 이하인 경우는 <그림

 

10.2.3>의 (a)와 같이 혼합형으로 설계하며 8m를 넘는 경우와 앞성토로 인해 토지이용에 영

향을 받는 경우는 (b)와 같이 측벽형+옹벽 형태로 계획한다. 혼합형 날개벽의 하단부 경사는

1:1을 기준으로 한다. 단 교대의 높이가 높아(10m초과) 날개벽 길이가 8m를 넘는 경우 측벽

형+옹벽으로 하되 지형여건상 옹벽설치로 인해 터파기가 과대하고 비경제적인 경우 뒷채움부

의 유실방지를 위한 토공계획을 세워 날개벽 경사를 1:1.5로 할 수 있다.

 

(a)

(b)

 

<그림 10.2.3> 날개벽 형식

 

(4) 날개벽의 주철근은 전압기계에 의한 변형을 받기 쉬우므로 여유있는 배근을 하지 않으면 안된

    다. 또 평행날개벽에 작용하는 토압에 따라 교대의 흉벽에 작용하는 휨모멘트, 전단력에 대해

    서도 <그림 10.2.4>와 같이 배력철근을 보강하여야 한다.

 

<그림 10.2.4> 평행날개벽의 배근

 

(5) 평행날개벽의 최대길이

    평행날개벽의 최대길이는 통상 8m 정도로 한다. 이 이상 길어지는 경우는 박스형상으로 해서

    보강하든가 일부를 석축으로 하는 것이 좋다.

    평형 날개벽의 길이가 8m이상이 되면 2변 고정판으로서 해석한 경우와 관용적인 방법의 결과

    에 차가 생기고 관용적인 방법이 비경제적인 설계가 되기 쉬우므로 8m이상인 경우는 2변 고

    정판으로 설계하는 것이 바람직하다.

 

ℓ≤8m ℓ≤8m

A A

날개벽의 부벽

A-A 단면

 

<그림 10.2.5> 평행 날개벽의 최대길이

 

(6) 평행날개벽의 토피

    토피는 토중깊이 1.5m, 단부에서 360㎜를 원칙으로 한다. 경사구배는 1:1이 좋으며 세굴 방

    지를 위해 돌망태 등을 설치하는 것이 좋다.

 

360㎜

돌망태

 

<그림 10.2.6> 평행날개벽의 토피

 

10.2.6 흉벽의 설계

 

흉벽의 설계는 토압 외에 윤하중의 영향을 고려하여야 한다.

 

10.2.7 구조세목

(1) 교대 교각의 상단부

① 교대, 교각의 상단부가 교축 직각방향에 수평인 경우 물이 고이지 않도록 교축방향으로 경

    사를 둔다. 교좌, 교각의 상단부의 종단방향 경사는 1∼2%로 한다.

 

<그림 10.2.7> 교대, 교각 상단부의 경사

 

② 코핑면 편경사에 따른 설계요령8)

    코핑면 편경사에 따라 받침간격이 좁은 교량(PSC 빔, PF 빔, 슬라브교 등)의 경우 받침 위

    치 별로, BOX형 교량(강BOX교 등)의 경우 BOX 별로 계단식으로 단차 처리한다.

    코핑면 철근 배근의 경우 주철근은 수평으로 배근하고 코핑면 단차가 100㎜ 이상의 경우

    보강철근을 계단식으로 배치하며, 코핑면 단차가 100㎜ 이하의 경우 보강철근 배치하지

    않는다.

 

(2) 중공교각의 설계9)10)11)

① 교각 높이가 30m 이상의 고교각일 경우 가급적 중공단면의 기둥으로 설계하는 것이 좋다.

② 교각 높이가 30m 이하인 경우는 상부 구조 형식 등의 여건에 따라 중공단면을 적용할 수

    있으며, 30m 이상이라 하더라도 도심지를 통과하는 구간 등 미관을 고려하는 경우에는 별

    도로 검토한다.

③ 중공교각 시공시 코핑부 하면은 Steel Channel 로 동바리 역할을 하도록 하며 중공부의

    속채움은 하지 않는다.

 

(3) 받침부의 설계

① 하부구조 정부(頂部)에 있어서 교축방향의 받침연단과 하부구조 정부 연단 사이의 거리, S

    (㎜)는 다음의 값 이상으로 한다. <그림 10.2.8>

 

가. 거더의 경간길이 100m 이하 : S = 200+5L [식 10.2.1]

나. 거더의 경간길이 100m 이상 : S = 300+4L [식 10.2.2]

L = 지간길이 (m)

 

다. 받침연단거리 S는 200㎜ 이상으로 하고 그 최대치는 일반적인 교량의 경우 1,000㎜로

    하면 된다. 받침앞면 여유폭을 둘 수 없는 경우에는 턱을 설치하여도 된다. 경사교의 경

    우에 최소여유폭은 위의 조건을 만족하여야 한다.

        8) 교량코핑면 편경사 처리방안 검토 (설계구 13201-607, 01.11.21)

        9) 고교각교량의 기둥단면검토 (설계일 16210-229, 97.6.30)

        10) 중공교각 코핑부 처리방안 검토 (설계일 16210-230, 97.6.30)

        11) 중공식 교각 속채움 방안 (건설관 10105-67, 02.5.4)

 

(a) 강제(鋼製)받침 (b) 고무받침

 

<그림 10.2.8> 받침의 연단거리

 

라. 중앙분리대상에 교각을 갖는 육교에서 교각을 크게 하지 않는 연속보의 중간지점에서는

    교각끝단을 철근으로 충분히 보강하면 받침연단거리를 축소해도 좋다. 상부구조의 형고

    가 차이가 나는 엇갈린 교각에서 보의 끝단에 단을 설치하는 경우에도 가능한 한 받침연

    단거리를 확보하는 것이 바람직하지만 사교처럼 보의 여유길이가 너무 길어질 때는 받침

    연단 거리를 200㎜까지 축소해도 좋다. 단 교각끝단이 전단파괴를 일으키지 않도록 철

    근으로 충분히 보강하여야 한다.<그림 10.2.9>

 

200㎜이상

 

<그림 10.2.9> 교각 끝단의 보강철근

 

② 받침부분 및 앵커볼트의 주변에는 보강철근을 충분히 배치하여야 하며, 받침 설치시 보강철

    근 및 주철근이 절단되는 일이 없도록 설계도에 상세도를 명시하여야 한다.

③ 교량받침 형하공간은 인체의 일부분(머리 및 어깨)이 들어가서 작업을 하거나 관찰할 수 있

    고 유지 보수시 Jack의 설치가 가능한 400㎜로 한다. 이때 부득이한 경우는 450㎜까지 가

    능하며 받침 용량이 10,000kN 이상인 경우는 받침의 치수를 감안하여 별도로 형하공간 높

    이를 계획한다.12)

 

(4) 교대배면의 배수처리

① 교대배면의 뒷채움 토사의 침하는 교통에 상당한 지장을 미치므로 양질이고 충분히 다져지

    는 재료를 사용한다.

② 교대는 절토면에 설치하는 경우도 많고 지반에서 지하수가 분출되기도 하므로 배수에 유의

    하여야 한다. 배수공은 내경 75㎜를 표준으로 하고 앞벽에 배수공을 3m 간격 정도로 설치

    하여야 한다.

        12) 교좌장치 받침부 형하공간 및 보강철근 설계기준 검토 (설이 16210-220, 94.12.29)

(5) 최소철근량

① 해석에 의하여 인장철근 보강이 요구되는 휨부재의 모든 단면에 대하여 아래 ②에 규정된

    내용을 제외하고는 철근의 단면적 As는 아래 식에 의해 계산된 값 중에서 큰 값으로 하여

    야 한다.

 

   min  

    [식 10.2.3]

   min  



  [식 10.2.4]

 

② 정정구조물로서 플랜지가 인장 상태인 T형 단면에 대하형 철근의 단면적 As,min은 아래 식

    에 의해 계산되는 값과 ①식에서 bw를 플랜지의 폭으로 하여 계산되는 철근 단면적의 값

    중에서 작은 값 이상으로 하여야 한다.

 

   min  

   [식 10.2.5]

 

③ 부재의 모든 단면에서 해석상 필요한 철근량보다 1/3 이상 인장철근이 더 배근되는 경우에

    는 ①과 ②의 규정을 적용하지 않을 수 있다.

④ 구조용 슬래브와 기초판에서의 철근의 최대 간격은 슬래브 두께의 3배와 400㎜ 중에서 작

    은 값을 초과하지 않도록 하여야 한다.

⑤ 축방향 철근

 

가. 압축부재의 축방향 철근량은 기둥 전체 단면적의 1% 이상 8% 이하이어야 한다. 그리고

    축방향 철근은 철근배치가 원형일 경우에는 6개 이상, 사각형일 경우에는 4개 이상으로

    배근되어야 한다. 이 때 철근의 크기는 D16 이상이어야 한다.

나. 하중에 의해 요구되는 단면보다 큰 단면으로 설계된 압축부재에서는 감소된 유효단면적

    을 사용하여도 된다. 이 때 감소된 유효 콘크리트 단면적은 총단면적의 1/2 이상이고,

    축하중을 지지하기 위해 1%의 축방향 철근을 요구하는 단면적 이상이어야 한다.

 

⑥ 건조수축 및 온도철근

가. 교대, 기초 등 교량 하부구조에 배치하여야 하는 온도․수축철근의 단면적은 0.0015hs 이

    상이어야 한다. 여기서, h는 부재의 두께이며 s는 온도․ 수축철근의 간격이다. 다만, 부재

    의 두께가 1,200㎜를 초과하는 기초판의 경우에는 h를 1,200㎜보다 크게 취할 필요는

    없다.

나. 온도․수축철근은 벽체와 슬래브의 노출면에 가깝게 양면의 각 방향으로 각각 단위 m당

    300.0㎟ 이상 배근하여야 하며 철근의 간격은 벽체 또는 슬래브 두께의 3배 이하 400

    ㎜ 이하이어야 한다.

 

(6) 압축부재 철근의 배근

① 축방향 철근13)

    기둥철근과 코핑 상면 인장철근의 간섭의 경우, 기둥 주철근을 코핑상부 인장철근 하단에서

    절단하며 기둥철근과 코핑 하면압축철근의 간섭의 경우, 코핑부 기둥철근은 유효단면의 1%

    이상을 만족하고 구조계산상 여유가 확보되면 2단 철근 중 1단은 코핑하단에 정착한다.

② 횡철근

가. 일반사항

    하중재하조건에 의해 요구되는 단면보다 큰 단면을 갖는 압축부재에서 횡철근 요구 조건

    은 구조해석이나 시험에서 구조적으로 충분한 강도를 발휘하는 것을 보여주는 경우에는

    적용하지 않아도 된다.

나. 나선철근

(가) 나선철근은 지름이 9㎜ 이상으로 그 간격이 균일하고 연속된 철근이나 철선으로 구

    성되어야 한다.

(나) 나선철근비  는 [식 10.2.6]에 의해 계산된 값 이상이어야 한다.

 

  



    

 [식 10.2.6]

 

여기서, 는 나선철근의 설계기준 항복강도로 400㎫ 이하이어야 한다.

 

(다) 나선철근의 순간격은 25㎜ 이상 또는 굵은골재 최대치수의 4/3배 이상이어야 하며,

    중심 간격은 주철근 직경의 6배 이하로 하여야 한다.

(라) 나선철근의 정착은 나선철근의 끝에서 추가로 심부 주위를 1.5회전시켜 확보한다.

(마) 나선철근은 확대기초 또는 다른 받침부의 상면에서 그 위에 지지된 부재의 최하단

    수평철근까지 연장되어야 한다.

(바) 나선철근의 이음은 철근 또는 철선지름의 48배 이상, 300㎜ 이상의 겹침이음 이거나

    용접이음 또는 기계적 연결이어야 한다.

(사) 나선철근은 설계된 치수로부터 벗어남이 없이 다룰 수 있고 배치할 수 있도록 그 크

     기가 확보되어야 하고 또한 이에 맞게 조립되어야 한다.

 

다. 띠철근

(가) D35 미만의 종방향 철근은 D10 이상의 띠철근으로 D35 이상의 종방향 철근과 다발

    철근은 D13 이상의 띠철근으로 둘러싸여져야 한다. 이 때 띠철근 대신 등가단면적의

    이형철선 또는 용접철망을 사용할 수 있다.

(나) 띠철근의 수직간격은 압축부재 단면의 최소치수 이하, 300㎜ 이하이어야 한다. 다만

    D35 이상의 철근이 한 다발 내에 2개 이상으로 묶어 있을 경우에는 띠철근 간격을

    위에 규정된 값의 1/2로 취하여야 한다.

(다) 확대기초의 상면 또는 교차되는 골조부재에서 가장 가까이 배근된 종방향 철근으로부

    터 첫 번째 배근되는 띠철근은 배치간격을 다른 띠철근 간격의 1/2이하로 하여야 한

    다. 또한 슬래브나 드롭패널에 배근된 최하단 수평철근 아래에 배근되는 첫 번째 띠

    철근도 다른 띠철근 간격의 1/2 이하이어야 한다.

        13) 코핑부 철근 시공성 개선검토 (설계이 13201-1129, 99.12.24)

(라) 구속된 종방향 철근으로부터 띠철근을 따라 어느 쪽으로든지 600㎜ 이상 떨어진 축

    방향 철근이 없어야 한다. 이 때 구속된 종방향 철근은 135° 이하로 구부려 가공된

    띠철근 모서리에 의해 횡지지 되어야 한다. 그러나 종방향 철근이 원형으로 배치된

    경우에는 원형 띠철근을 사용할 수 있다.

 

라. 배근시 유의사항14)15)

(가) 기둥 횡방향 철근이 탄성설계 구간중 띠철근 역할만 수행하는 경우 300㎜로 띠철근

      을 배근한다. <그림 10.2.10>

(나) 단면 변화부(기초상단, 코핑하단)에서 일반구간 배근간격의 1/2지점(150㎜)에 첫 번

      째 띠철근이 위치하도록 배근하여 시공이음부에 띠철근이 배근되지 않도록 한다.

 

<그림 10.2.11>

 

(다) 원형교각 주철근 및 띠철근의 형상을 유지하고 작업발판의 역할을 하는 결속철근의

     경우 D19, 4개소로 설치하며 설치간격은 교각 높이 방향으로 1,800㎜로 배근한다.

 

<그림 10.2.12>

 

<그림 10.2.10> <그림 10.2.11>

 

150mm

 

<그림 10.2.12>

        14) 원형교각 결속철근 시공 효율화 방안 (건설지 10105-90, 04.09.24)

        15) 교각단면 변화구간 띠철근 배근 적정성 검토 (설계처 3434, 07.12.3)

 

(7) 철근의 배근 요령16)

① 기둥, 벽 등 하측에서부터 주철근이 고정되어 가는 구조에서는 배력철근을 외측에 배치한다.

② 평행날개벽처럼 주철근이 수평철근이고 그 방향에서 철근이 고정되는 경우는 수직철근을 외

    측에 배치한다. 같은 평행날개벽에서도 2방향판의 경우는 확대기초에서 세워 올린 철근을

    내측으로 설치하는 것이 바람직하다.

③ 압축철근은 좌굴방지를 위해서 배력철근을 외측에 배치하는 것이 바람직하다.

④ 배력철근은 통상 기둥에서의 집중하중을 분산시키는 의미에서 주철근이 25% 정도로 하고

    D13㎜, 간격 300㎜ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

⑤ T형 교각 기초 상면은 압축응력이 발생하므로 겹침이음길이 산정시 인장철근의 겹이음 길이

    를 산정하지 않도록 주의해야 한다.

 

(8) 철근의 구조세목

    철근의 피복두께, 갈고리 및 구부리기, 이음에 대한 세목은 도로교설계기준 4.3구조상세를 따

    른다.

(9) 구조물 표면 마무리17)

    구조물의 시공장소에 따라 다양하고 미관이 수려한 표면 마무리를 적용하여 친환경적인 구조

    물을 건설하는 것이 바람직하다.

① 교량 및 옹벽 : 도시내 중요도로(고속도로, 국도 및 도시계획도로 등) 교차점이나 사람의 통

    행이 빈번한 장소 또는 경관 보존이 필요한 장소에 위치하는 교량 날개벽이나 교각, 교대,

    옹벽 노출면 및 기타 필요하다고 판단되는 위치 등

 

구 분 설치부위 사용재료

교 량

날개벽

- 교대 날개벽 전면부에 가시가 확보된 부분에 설치

무늬목,

도 료,

돌붙임,

타 일,

외부

마감용

판 넬 등

교 대

- 교대 벽체 전면부에 가시가 확보된 부분에 설치

        16) T형 교각 기초 상면철근 겹침이음 길이 검토 (설계처 3242, 06.12.12)

        17) 구조물 표면 마무리 개선방안 (설계처 1832, 05.06.28)

 

구 분 설치부위 사용재료

옹 벽

- 옹벽 벽체 전면부에 가시가 확보된 부분에 설치

무늬목,

도 료,

돌붙임,

타 일,

외부

마감용

판 넬 등

 

10.2.8 접속판

 

(1) 접속판 설치 일반

 

① 교대와 뒷채움부간의 부등침하 효과를 감소시켜 교량과 교량접속 포장사이의 단차를 방지하

    고 이에 따른 포장체의 파손 및 주행성 저하 방지에 그 목적이 있다.

② 교량 접속부 포장은 교면포장과 동일한 80㎜의 아스콘 포장으로 한다.

③ 접속판의 설치폭은 차선 및 내외양측대를 포함한 폭을 원칙으로 하며, 접속판의 길이는 6∼

    10m로 한다. 노면에 종횡단 구배가 있는 경우에는 구배에 일치시키는 것을 원칙으로 한다

④ 연약지반상에 만들어진 교대중 지반의 잔류침하가 커서 접속판의 설치효과가 충분히 나타나

    지 않는 곳에서는 접속판을 설치하지 않는다. 완충판의 길이는 단변장을 6m 이상 장변장을

    10m 이하로 설치하며, 6차선 이상의 교량에서 θ값이 적은 경우에는 설치판수 및 단변장을

    조정할 수 있다.

⑤ 교대 높이가 10m 이하인 경우 접속판(approach slab) 1판과 완충판(connection Slab)

    1판 설치를 원칙으로 한다. 단, 교대 높이가 10m 이상인 경우 완충판의 설치매수를 1판으

    로 추가해도 좋으며 사각에 따라 조정할 수 있다.18)

 

<그림 10.2.13>

 

⑥ 본선교량부의 경우 통상적으로 평면곡선반경의 크기가 700m 이상(편경사 : 5%)인 경우 라

    텍스콘크리트를 적용하고, 인터체인지 교량부의 경우 일반적으로 아스팔트형식(SMA)를 적용

    하되, 평면곡선반경이나 편경사의 영향이 크지 않은 경우 인터체인지 교량부도 라텍스콘크

        18) LMC 교면포장 적용개선 검토 (설계구 10201-302, 03.08.20)

    리트를 적용한다.

 

(2) 설계 일반

① 설계지간 및 지지조건

    접속판 길이(교축방향)의 70%를 지간으로 한 단순보로 계산해도 좋다.

② 하중

 

가. 고정하중(단위체적중량)

    접속판 위의 포장 : 23.0 kN/㎥

    (접속판의 설치깊이 1m 정도까지는 모두 포장으로서 취급한다).

    철근콘크리트판 : 25.0 kN/㎥

나. 활하중

    활하중은 DB-24하중을 재하하기로 한다. 충격계수는 i는 0.3으로 한다.

 

T=96kN

 

<그림 10.2.14> 활하중 재하방법

 

   ×    

 ×  ×    

(kN/m2) [식 10.2.7]

③ 접속판은 ʻ도로교설계기준 제2장 설계일반 2.2.3.2 설계하중조합 및 2.2.3.3 설계강도ʼ의 하

    중계수를 적용하여 설계하기로 한다.

④ 철근배치

 

가. 철근의 덮개는 인장측에서 55㎜, 압축측에서 35㎜ 이상을 원칙으로 한다.

나. 인장철근, 인장측 배력철근의 간격은 150㎜, 압축측 철근의 간격은 300㎜ 정도로 한다.

다. 인장철근측의 배력철근은 인장주철근의 1/4 이상으로 한다.

라. 압축측 주철근은 인장주철근의 1/3 이상으로 하고 배력철근은 인장측 배력철근의 1/2 정

    도로 한다.

마. 스터럽은 300㎜ 간격으로 하고 철근은 D13을 사용한다.

 

⑤ 사각을 갖는 접속판

가. 휨모멘트의 계산

    지간ℓ은 <그림 10.2.15>와 같이 교축방향의 길이를 ℓ로 한다. 이 경우 계산폭은 교

    축방향의 단위폭을 취한다.

나. 주철근의 배치

    주철근은 교축방향과 일치시킨다.

다. 배력철근

    사각 = θ≥ 60°인 경우

 

<그림 10.2.15)> 접속판의 지간

 

인장철근측의 배력철근은 인장주철근의 2/3 정도로 한다. 압축측 주철근은 인장측주철

근의 1/3 이상으로 하고, 배력철근은 인장측 배력철근의 1/2 정도로 한다.

사각 = θ< 60°인 경우

배력철근 방향의 단면력은 사각에 따라 커지는 경향이 있으며 사각 60°일 경우 주철

근 방향의 80% 정도까지 된다. 따라서 θ<60°일 때는 배력철근에 대해 별도 고려하

도록 한다.

 

라. 가외 철근

    사각이 θ=45°이하인 경우에는 받침대 위의 경사판 둔각부의 상측에 주철근과 같은 양

    의 가외철근을 배치한다. 가외철근을 넣는 범위는 교축 및 교대 흉벽 방향에 각 경사지

    간의 ℓ/5로 한다.(<그림 10.2.15>를 참조)

 

<그림 10.2.15> 가외철근의 배근 범위

 

⑥ 받침 및 다우웰 설치

가. 받침

    고무받침은 150×150×15㎜ 규격을 사용하고 받침간격은 400㎜를 원칙으로 한다.

나. 접속판과 날개벽, 접속판과 교대 사이에는 20㎜ 두께의 스티로폼을 삽입한다. 단, 차도

    부에 길어깨가 있는 경우에는 접속판과 날개벽 사이에는 설치하지 않는다.

다. 다우웰 설치

 

(가) 다우웰의 규격은 D22 이상, 길이 400∼600㎜를 사용한다.

(나) 다우웰의 설치간격은 400㎜를 표준으로 한다.

(다) 다우웰의 주변에는 보강철근(Spiral D16)을 설치한다.

 

⑦ 기 타

가. 접속판과 흉벽간, 접속판과 받침대간 및 접속판과 날개벽간에는 각각 줄눈채움재를 삽입한다.

나. 단, 차도부에는 길어깨가 있는 경우 접속판과 날개벽간에는 줄눈채움재를 삽입하지 않아

    도 좋다.

 

10.2.9 교대 보호블럭의 설계19)

(1) 교대 법면의 세굴 및 유실을 방지하기 위하여 교대법면 보호블럭을 설치한다. <그림 10.2.16>

① 설치각도를 0˚~45˚로 조정 블록 설치면적이 최소화하도록 한다.

② 법면보호부위 잔디 생육을 위한 일조시간은 일 5~6시간 이상이어야 하므로 일조가 가능한

    부위는 설치각도를 조정한다.

③ 교대 보호블럭 사이에 잡초생장을 방지하기 위해 바닥콘크리트를 타설하고 블록시공을 하여

    교대의 미관증대 및 교대 앞채움 법면을 보호한다.

 

교 대

1:1.5 1:1.8

(주 : 설치각도는 현장여건에 따라 =45° 미만의 범위내에서 0 서 조정 설치)

= 0° ~ 45°

0

0

보 호 블 록

 

<그림 10.2.16> 설치각도 0˚인 경우

(2) 교대 보호블럭의 형식별 설치는 [표 10.2.3]과 같다.

 

[표 10.2.3] 교대 보호블럭

 

구 분 내 용 적 용

하천교량

· 교대보호블럭의 설치가 필요한 구간 중 교대 앞성토의

사면이 홍수위시 수면과 접하는 구간이 있을 때

 

<그림 10.2.17>

 

하천용 교대 보호블럭

· 교대 앞성토의 사면이 홍수위시 수면과 접하는 구간이

없을 때

 

<그림 10.2.18>

 

육교용 교대 보호블럭

육 교 · 하천용 교대 보호블럭 적용교량 이외의 모든 교량

 

<그림 10.2.18>

 

육교용 교대 보호블럭

    19) 교대 법면보호블럭 설치 기준검토 (설계기 13201-198, 00.5.16)

 

형 식 - 1 (하천용)

* 5종 뒷채움 콘크리트는 별도 계상 배수 파이프 (P.V.C)

비 고

m2 0.634

0.625

수 단 위 량

m3 0.151

0.152

단 면 도 (예시)

뒷채움 콘크리트

(225)

(3종)

기초콘크리트

234

블록

(1:1.8)

1:1.5

100

400

400

(303)

290

최 소 600

지 반

S = 1 : 20

(5종)

100 50

(m 당)

재 료 표 (기초)

(형식-1)

거 푸 집

공 종

콘크리트

규 격

3종

 

<그림 10.2.17>

 

400

289

400

234

VAR.

0.151

블 록

기초콘크리트

(3종)

최소 600

콘크리트 3 종

(m 당)

공 종 규 격 단 위 수 량 비 고

거 푸 집

지 반

합판 6회

(1:18)

(303)

(225)

0.152

0.625

0.634

1:15

뒷채움 콘크리트

(5종)

100

m2

m3

* 5종 뒷채움 콘크리트는 별도 계상

단 면 도 (예시)

S = 1 : 20

형 식 - 2 (육교용)

(형식-2)

재 료 표 (기초)

 

<그림 10.2.18>

 

10.2.10 교량 점검공간 확보를 위한 교대 앞성토 설치20)

(1) 교량하부 점검이 가능하도록 폭 1.0m, 높이 1.5m의 점검공간을 확보하도록 한다.

(2) 교량하부 공간에 여유가 있어 추가성토시 문제가 없는 경우 소단을 추가설치하며, 여우가 없

    는 경우 옹벽쌓기로 한다. <그림 10.2.19><그림 10.2.20>

 

소단쌓기 옹벽쌓기

1:1.5

1:1.8

1: 1.5

추가쌓기

지 반 고

계 획 고

P. S. C BEAM L=35. 0m

옹 벽

H=2. 2m

추가쌓기

지 반 고

계 획 고

P. S. C BEAM L=35. 0m

1:1.8

1:1.5

 

<그림 10.2.19> <그림 10.2.20>

 

10.2.11 교량 세굴 방지를 위한 사석보호공21)

(1) 홍수량, 세굴심도 및 사석의 크기 산정은 하천설계기준(국토해양부, 2005)에서 제시한 방법을

    적용한다.

(2) 세굴방지공 설치는 기초가 위치하는 지반의 특성을 반영하여 다음과 같이 적용한다.

        20) 교대 앞성토 설치 기준 (설계도 13201-226, 02.5.28)

        21) 교량기초 세굴방지공 설치기준 개선 (설계처-2546, 2009.5.11)

 

[표 10.2.5] 예상세굴심 위치에 따른 세굴방지공 설치 방법

 

기초가 위치하는

지반의 종류

예상세굴심 위치에 따른 설치 방법

기초 하단 아래 위치 기초 상단~하단 위치

토사

(파일기초)

기초 EL을 예상세굴심보다 낮추는 경우

와 세굴방지공 설치시의 경제성을 비교

검토하여 적용

세굴방지공 불필요,

유수에 저항 가능한 사석 채움 실시

풍화암

(직접기초)

기초 EL을 예상세굴심보다 낮추는 경우

와 세굴방지공 설치시의 경제성을 비교

검토하여 적용

세굴방지공 불필요,

유수에 저항 가능한 사석 채움 실시

연․경암

(직접기초)

기초를 암반에 0.3m 근입,

0.3m 콘크리트 타설후 상부에 사석채움

실시

세굴방지공 불필요,

유수에 저항 가능한 사석채움 실시

 

(3) 사석의 품질은 다음 사항을 고려하여 적용한다.

① 사석은 유수에 의한 유출방지를 위해 적정비중을 유지해야 하며, 수중에 설치되는 점을 감

    안하여, 물에 풍화되기 쉬운 암석 및 절리가 발달된 암석은 사석으로 사용해서는 안된다.

② 암석의 화학적 풍화작용 및 장석의 풍화는 장구한 시간이 요구되므로 사석선정시 고려하지

    않아도 된다.

③ 따라서, 비중이 상대적으로 낮은 제주 현무암과 풍화에 대한 내구성이 약한 퇴적암류(사암,

    역암, 이암, 혈암, 석회암, 응회암)의 경우 사석으로 적절치 않고 그 외 암석은 사석으로 사

    용한다.

 

 

10.3 직접기초

 

10.3.1 설계 일반

(1) 지지지반의 선정

    직접기초는 원칙적으로 양질의 지지층에 지지시키기로 한다. 일반적으로 양질 (점성토 N>20,

    사질토 N>30)인 지반이 지표면 아래 5m 이내에 있으면 직접기초로 할 수 있지만, 중간층을

    지지층으로 하는 경우, 물막이 등이 곤란한 경우 또는 지표면 아래 5∼10m에 지지층이 있을

    경우 충분히 검토한 후에 근입깊이를 정하여야 한다.

(2) 기초의 근입깊이

① 하천의 흐름, 바다, 호수의 파랑에 의한 세굴과 하상저하 경제성을 고려하여 동결 및 세굴

    심도 아래에 푸팅하단이 위치하도록 한다.

② 압밀침하를 일으키는 깊이 지지력 및 침하량에 대한 안전성 검토를 하여야 한다.

    직접기초는 푸팅하단의 근입깊이가 동결심도 + 500㎜이고 말뚝기초는 푸팅하단의 근입깊

    이가 동결심도로 한다.

단, 향후 교량 하부공간 활용이 예상되는 경우 푸팅상단이 지표 아래에 위치

※ 동결심도 : 포장 설계시의 완전방지법으로 구한 동결심도

※ 설계기준면 : 푸팅의 하단으로 함

 

Footing

설계기준면

D = 동결 및

1:2.2이상

1:2.2이상

Footing

설계기준면

D > 동결심도 + 500mㅡ m

D

세굴심도

 

<그림 10.3.1> 기초의 근입깊이

 

③ 지하매설물 및 인접구조물의 영향

④ 동결작용을 받는 깊이

⑤ 지하수위

⑥ 시공성과 경제성

 

10.3.2 하중분담

 

연직하중은 직접기초 저면의 지반만으로 지지시키기로 하고 수평하중은 저면의 활동저항만으로 지

지시키는 것을 원칙으로 한다.

 

10.3.3 지반반력

 

(1) 직접기초의 지반반력은 지반반력계수를 이용하여 산정하는 것으로 한다.

(2) 지반반력계수는 지반조사와 실내 토질시험 및 원위치시험(CPT, PMT, DMT, SPT 등)의 결과를

    종합적으로 검토하여 결정한다.

 

10.3.4 직접기초의 안정

(1) 안정계산

① 일반적으로 직접기초에서 근입부분은 통상 장래 변동을 예상한 최소근입깊이로 그치는 경우

    가 많고 시공상에서 굴착토를 그대로 되메우기 하는 경우가 많고 다짐도 완전하지 않으므로

    근입부의 앞면 저항토압을 고려하지 않고 저면에서만 저항하는 것으로 하였다.

② 직접기초에서 콘크리트로 치환하는 경우 기초의 안정에 크게 영향을 미친다고 생각되는 경

    우는 <그림 10.3.2>와 같이 치환콘크리트 저면에서의 안정도 검토한다.

 

<그림 10.3.2> 치환콘크리트의 안정 검토

 

(2) 지반의 허용 연직지지력

① 지반의 허용 연직지지력은 하중의 편심경사를 고려해서 구한 지반의 극한지지력을 안전율로

    나눈 값이다. 다만 안전율은 상시 3, 지진시 2로 한다.

② 허용지지력 산정

    지반의 허용지지력은 구조물 기초설계기준해설, 2003, (한국지반공학회) 4.3 지지력 산정을

    따른다.

 

(3) 활동에 대한 안정

① 기초저면의 활동에 의한 안전율 및 활동저항식은 다음과 같다.

 

RH = CB A' + V tan øB [식 10.3.1]

 

여기서, RH :기초저면에서의 활동저항 (kN)

CB :기초저면과 지반과의 사이의 점착력 (kN/㎡)

øB :기초저면과 지반과의 사이의 마찰각 (도)

A' :유효재하면적 (㎡)

V:연직하중(kN) 단 부력을 뺀 값으로 한다.

 

[표 10.3.1] 안전율

 

구 분 안 전 율

상 시 1.5

지 진 시 1.2

② 활동에 대해서는 원칙적으로 기초저면의 활동저항만으로 저항하는 것으로 하고 돌기는 만들

    지 않기로 한다. 부득이 돌기를 만드는 경우는 경암 등 양호한 지반을 대상으로 하여 수평

    력을 지반에 전달하기 위해 지지지반에 충분하게 매입시키기로    석과 콘크리트 tanøB = 0.6 CB = 0

    흙 과 흙 또는 암석과 암석 øB = ø CB = 0

 

여기서, ø: 지지지반의 내부마찰각 (도)

C : 지지지반의 점착력 (kN/㎡)

 

[표 10.3.3] 마찰계수

 

조 건 흙 의 종 류 마찰계수(tanøB)

흙과 콘크리트

자갈 또는 자갈과 모래의 혼합물 0.55

모 래 0.50

사 질 토 0.45

 

(4) 전도에 대한 안정

    편심하중을 받는 기초에서는 전도에 대한 안전을 검토하여야 한다. 이 경우 기초저면에서 하

    중의 작용위치는 기초 외연단에서 측정하여 상시에는 저면폭의 1/3, 지진시에는 1/6 보다 내

    측에 있어야 한다. 안전율은 상시 1.5, 지진시 1.1로 한다.

 

10.3.5 기초저면의 처리

(1) 직접기초의 저면은 지지지반에 밀착하고 충분한 활동저항을 갖도록 설계하여야 한다.

(2) 치환콘크리트를 설치하는 경우는 하부구조 구체와 일체가 되도록 한다. 또 지지지반이 급사면

    으로 치환콘크리트의 두께 및 폭이 크게 될 때는 구체에 단을 쌓는 것을 고려해도 좋다.

 

 

10.4 말뚝기초

 

10.4.1 설계 일반

 

(1) 기본사항

① 설계는 상부구조, 교대 및 교각 등에서의 외력조건과 토질 및 지질조사에서의 지반조건으로

    부터 말뚝머리에 생기는 반력이 말뚝의 허용지지력 이하로 되도록 설계한다.

② 일률적인 강관말뚝의 최적규격을 도출하는 것은 다소 무리가 있는바, 교량하부의 기초형식

    선정시 강관말뚝에 대하여는 지층의 토질상태, 항타깊이(말뚝의 길이), 교량의 상부 및 하부

    형식 등을 종합적으로 고려하여 경제성 검토를 통한 최적규격을 산정하여 실시설계에 적용

    한다.22)

③ 암반에 지지되는 강관말뚝기초의 선단지지력 산정시 도로교표준시방서의 참고 자료인 ｢연

    암, 이암을 지지층으로 하는 타입강관말뚝의 축방향 지지력의 추정방법(안)｣을 적용하되, 고

    려대상이 되는 지지층의 심도, 기반암의 상태(암석 종류, 절리, 풍화도, 지하수 등) 등과 같

    은 지반조건에 따라 지지력 산정방법이 달리 선택될 수 있으므로 지반분야 기술자의 세말

    한 검토를 거친 후 다른 방법을 적용한다.23)

④ 기초 설계시 토질 및 기초분야 기술자의 참여를 유도하고, 설계에 대한 책임 소재를 명확히

    하기 위하여

 

가. 일반보고서와 구조 및 수리계산서의 기초산정 및 구조계산 부분에 토질 및 기초분야 책

    임기술자의 구체적인 검토내용을 수록하고,

나. 구조물도의 종평면도, 지질주상도상세와 교각 및 교대 일반도에 토질 및 기초분야 책임

    기술자의 서명을 추가한다.

 

(2) 지지층의 선정

① 말뚝기초는 양질인 지지층에 지지시키는 지지말뚝을 원칙으로 한다.

② 양질인 지지층이 매우 깊은 경우는 상부구조의 규모 및 형식에 따라 경제성을 고려하여 마

    찰말뚝으로 해도 좋다. 이 경우 침하에 대해 검토하고 상부구조에 지장이 없도록 한다.

③ 양질인 지지층의 두께가 얇고 그 아래에 연약한 층이 있는 경우 지지력 및 압밀침하에 대해

    검토하기로 한다.

 

(3) 하중분담

① 설계에 있어서 연직하중, 수평하중은 모두 말뚝만으로 지지하기로 한다.

② 수평하중의 경우 기초 앞면에서 굴착토를 그대로 되메우기 하는 경우가 많으므로 흙의 성질

    이 균일하지 않고 다짐도 불충분하게 되기 쉽다. 따라서 기초 근입부분의 하중분담은 고려

    하지 않는 것으로 하였다.

 

(4) 말뚝의 재료허용하중

① 말뚝의 설계하중은 재료의 허용하중이내에서 결정한다.

② PC 및 PHC 말뚝의 허용 하중은 구조물기초설계기준 해설(2003, 한국지반공학회) 5.2.2 말

        22) 강관말뚝 규격별 경제성 검토 (설계이 16210-170, 95.4.14)

        23) 강관말뚝 기초 설계 개선방안 (설심일 13202-285, 00.7.20)

    뚝 본체의 허용압축하중을 따르며, 현장타설말뚝의 허용하중은 콘크리트 표준시방서 해설

    (2003, 한국콘크리트학회) 2.2.1의 배합강도 기준을 따른다.

 

(5) 말뚝배열상의 원칙

① 말뚝은 가능한 한 장기 지속하중에 대해서 균등한 하중을 받도록 배열한다.

② 말뚝은 2열 이상의 배열로 하는 것을 원칙으로 한다.

③ 경사말뚝은 원칙적으로 수직말뚝과 조합시켜서 사용하기로 한다.

④ 또 현장타설말뚝은 원칙적으로 경사말뚝을 사용해서는 안된다.

⑤ 경사말뚝의 경사각은 15°이하로 한다. 특히 압밀침하가 생기는 지반에서는 경사말뚝을 사

    용하지 않는 것이 바람직하다.

 

(6) 말뚝의 최소중심간격

① 말뚝의 최소중심간격은 말뚝 지름의 2.5∼3배로 한다.

② 말뚝중심에서 기초 연단까지의 거리는 기성말뚝에서는 1.25D, 현장타설말뚝은 1.0D(D는 말

    뚝직경)로 하고 말뚝 주면에서 연단까지의 거리는 최대 1.0m를 원칙으로 한다.

 

(7) 부의 주면마찰력

① 말뚝이 압밀침하 가능성이 있는 지반에 설치되는 경우에는 부주면마찰력을 고려하여야 한다.

② 부주면마찰력의 중립축의 위치, 압밀침하지반의 특성, 말뚝재료 특성을 고려하여 산정한다.

③ 무리말뚝에 대해서는 무리말뚝효과를 고려하여 부주면마찰력을 산정할 수 있다.

④ 부주면마찰력이 발생하는 지반조건에서는 선단지지력의 크기와 주면마찰력의 크기 및 분포

    를 판단할 수 있는 말뚝압축재하시험을 실시하여 축방향 허용압축지지력을 결정하는 것이

    좋다.

⑤ 큰 값의 부주면마찰력이 예상되는 지반조건에서는 부주면마찰력 감소공법을 강구한다.

 

(8) 말뚝기초의 시공법24)25)

    말뚝의 시공법의 결정은 주변여건(토질, 위치 및 환경적용 요인 등)을 종합적으로 고려해야 한다.

① 매입공법(선굴착)은 지지력 저하, 시공속도, 경제성 측면에서 불리하므로 도심지 근접 시공

    시 소음 및 진동에 의한 민원을 최소화 해야 하는 부득이한 경우에 부분 적용한다.

② 항타 공법중 바이브레이션 및 드롭 Hammer 사용은 소음, 진동, 유연 등의 문제로 현장 적

    용성이 낮으므로 가급적 사용을 지양한다.

③ 유압 Hammer공법은 디젤 Hammer공법에 비해 경제성에서는 다소 불리하나 유연가스 및

    소음, 진동을 저감시킬 수 있기 때문에 민가나 시설물 인접구간에 민원 해소에 최선의 대

    책이 될 수 있으므로 시단위 이하의 행정지역에서 주변에 민가나 시설물 등이 비교적 근접

    한 경우에 적용한다.

④ 디젤 Hammer는 사용시 사용적 저해 요인이 없는 나대지나 산악지역 및 농작물 피해발생

    우려가 없는 지역 등에 사용한다.

⑤ 따라서, 말뚝기초 시공시 말뚝의 길이 및 직경을 고려하여 적정용량의 Hammer가 선정되면

    시공법의 결정은 아래와 같은 기준으로 적용한다.

 

가. 매입공법 : 도심지내 근접시공 및 특수한 경우

        24) Pile 시공법 적용성 검토 (설계일 16210-307, 96.9.16)

        25) 천공,항타공법 설계기준 검토 (설심일 13201-643, 99.7.8)

나. 유압햄머 : 시단위 이하의 행정지역 중 주변에 민가나 시설물 근접지역 및 상수원 보호구역

다. 디젤햄머 : 시공시 주변에 환경 저해 요인이 없거나 농작물 피해발생 우려가 없는 지역

 

⑥ 천공 · 항타공법은 일반적으로 가옥 및 축사 등이 근접하여 민원발생이 우려되는 경우 설계

    에 적용하고 있으나, 최종항타시 소음 및 진동이 타입말뚝과 유사하여 소음 · 진동의 저감을

    위한 부대시설과 조합하여 적용하는 것이 바람직하며, 설계기준은 <그림 10.4.1>과 같다.

 

오거 굴착

천공깊이는 소음 · 진동 저감목적으로 사용시 예산 선단부로부터 5D 정

도의 상부지반까지 천공한다. ․ 자갈층 등으로 타입이 어려울 경우 가급적 최소천공장 적용한다. ․ 천공직경 : 말뚝직경과 같거나 말뚝직경 +30㎜ 정도

오거 인발 ․ 오거인발시 시멘트 페이스 주입

말뚝 삽입

항타

근입깊이는 5D 정도 ․ 시공시 무리한 타입으로 말뚝 본체의 파손을 방지하기 위해 도면 및 시

방서에 다음 사항을 표기한다.

ʻ천공 후 최종항타 근입깊이는 무리하게 말뚝직경의 5배 이상을 근입시

킬 것을 권하고 있는 것이 아니며, 동적재하시험 또는 동역학적(항타)

공식에 의한 설계 지지력 확보시 항타를 종료한다.ʼ

 

<그림 10.4.1>

 

10.4.2 스프링정수

(1) 축방향

① 말뚝의 축방향 스프링정수는 ʻ도로교설계기준 하부구조편 5.8.8.1 말뚝의 축방향 스프링정수ʼ

    에 의해 다음 방법으로 구한다.

 

가. 추정식에 의한 방법

나. 재하시험에 의한 방법

 

② 인발이 생기는 말뚝의 축방향 스프링정수는 압축 스프링정수와 같다 하여도 좋다.

(2) 축직각방향

연약지반(N값이 3정도 이하)의 경우는 추정식과 실측 K값의 오차가 크므로 L.L.T, 프레시오 메

타 등의 보링공 내의 횡방향 재하시험을 병용해서 종합적으로 판단하여야 한다.

 

10.4.3 허용지지력

(1) 일반사항

① 말뚝의 축직각방향 스프링정수는 수평방향 지반반력계수를 이용하여 탄성지반 위의 보이론

    을 기초로 산출해야 한다.

② 연약지반의 축직각방향 스프링정수는 토질시험, 보링공내 재하시험 및 시험말뚝의 수평재하

    시험 등에 의해 종합적으로 판단하여 구하기로 한다.

③ 성토의 축직각방향 스프링정수는 충분한 조사를 하여 결정하여야 한다.

 

(2) 외말뚝의 허용연직압축지지력

    허용연직압축지지력은 구조물기초설계기준 해설(2003, 한국지반공학회) ʻ5.2.3 지반의 축방향

    허용압축지지력ʼ을 따른다.

(3) 외말뚝의 허용연직인발력

    허용연직인발력은 구조물기초설계기준 해설(2003, 한국지반공학회) ʻ5.2.8 말뚝의 허용인발력ʻ

    을 따른다.

 

(4) 외말뚝의 횡방향 허용지지력

① 허용수평변위량

    말뚝머리 허용변위량은 상시때 말뚝직경의 1%, 또는 15㎜중 큰값을 적용한다.

② 횡방향 허용지지력

    횡방향 허용지지력은 구조물기초설계기준 해설(2003, 한국지반공학회) ʻ5.3.2 외말뚝의 횡

    방향 허용지지력ʻ을 따른다.

 

(5) 무리말뚝의 고려

    말뚝 중심간격이 2.5D 미만의 경우에 무리말뚝의 영향을 고려하여 허용지지력 및 침하량의 검

    토를 하여야 한다.

 

(6) 말뚝기초 재하시험의 설계적용26)

① 연직재하시험

교 량

빈 도

현장타설말뚝 기 성 말 뚝 비 고

교량별 말뚝수

처음 100본까지

정재하시험 동재하시험

다음 250본까지 정재하시험 정재하시험

이후 매 500본 마다 정재하시험 동재하시험

 

가. 정재하시험은 반력말뚝 이용을 원칙으로 하되 현장여건에 따라 중량물재하 또는 동재하

    시험방법으로 변경 적용

나. 정동재하시험은 시행실적이 미미하여 설계적용 대상에서 제외하였으나, 현장여건상 필요

    한 경우 적용가능

 

② 수평재하시험

 

빈 도 시 험 방 법 비 고

교량별 일방향 재하시험 현장타설 말뚝에만 적용

 

10.4.4 반력 및 변위량

(1) 말뚝반력과 변위량은 확대기초를 강체로 보고 확대기초의 변위(연직, 수평, 회전 변위)를 고려

    한 탄성해석법(변위법)으로 계산하는 것을 원칙으로 한다.

        26) 말뚝기초 재하시험 설계적용 기준 검토 (설계삼 16210-915, 97.12.16)

(2) 특수한 조건인 경우 말뚝기초의 계산은 지반의 성질, 하중조건 및 기초전체의 안전성에 대한

    검토를 하여 종합적으로 판단하여야 한다.

 

10.4.5 말뚝 본체의 설계

(1) 소요 말뚝개수의 설계

① 원칙적으로 계산은 구조물에 생각할 수 있는 하중의 종류와 하중조합에 대하여 실시하여야

    한다. 단 부력 또는 양압력이 작용하는 경우에는 이 영향을 고려한다. 또 온도변화의 영향,

    유수압, 충돌하중 및 풍하중 등을 고려하는 경우에는 활하중을 재하하지 않는 경우에 대해

    서도 검토하여야 한다.

 

[표 10.4.1] 말뚝기초의 하중상태

 

종 류 하중의 조합 비 고

교 대

고정하중 + 활하중 + 토압

보통은 검토하지 않아도 되지만, 심한 연약

점토 지반에서는 검토함

고정하중 + 토압

교 각 고정하중 + 활하중

 

② 말뚝기초의 소요개수의 계산은 일반적으로 먼저 말뚝의 종류, 형상, 치수를 가정하고, 지반

    에 따라 구하는 말뚝 한 개의 허용지지력, 허용 수평저항력을 결정하고, 다음에 말뚝의 개

    수와 배치를 가정하여 말뚝머리에 생기는 반력을 구한다. 이 반력이 허용치를 넘는 경우에

    는 처음의 가정을 수정하여 다시 계산을 되풀이 한다. 이와 같이 소요말뚝개수는 시산법으

    로 구하는 것이 보통이다. 물론 변위량도 계산하여 허용변위량을 넘지 않도록 하여야 한다.

 

(2) 완성후의 하중에 대한 설계

① 축방향 압축력 또는 축방향 인발지지력에 대해 말뚝 본체 각 부분의 축력은 지반의 하중전

    이 특성을 고려하여 구한다. 하중전이 특성은 말뚝재하시험시 측정된 말뚝축하중으로부터

    결정할 수 있다.

② 축직각방향력과 말뚝머리 모멘트에 의한 말뚝본체 각 부의 휨 모멘트 및 전단력은 말뚝을

    탄성지반 상의 보로 가정하여 구한다.

③ 말뚝본체 각 부분은 축력, 휨모멘트 및 전단력에 대해 안전하여야 한다. 그리고 전길이가

    땅속에 근입된 말뚝은 좌굴을 고려하지 않아도 되며, 지반위로 돌출된 말뚝에서는 좌굴에

    의해 단면을 정할 수도 있다.

 

(3) 이음의 설계

① 말뚝의 이음도 본체와 동일하게 완성후의 하중에 대해서 안전하도록 설계하고 시공시의 타

    입하중에 대해서도 충분히 안전하도록 설계하여야 한다. 이음의 강도는 이음위치에서 말뚝

    본체의 강도 이상이어야 한다. 단 설계 계산상 현장용접인 것을 고려해 허용응력을 85%로

    저감하여 허용응력을 조사하기로 한다.

② 이음의 위치는 이음위치의 수, 시공성, 경제성 등을 종합적으로 검토하고 휨모멘트가 가능한

    한 작아서 단면적에 여유가 있는 위치를 선택하기로 한다.

 

(4) 말뚝 머리부와 확대기초 결합부의 설계

    말뚝과 확대기초의 결합부는 원칙적으로 말뚝머리 고정으로 설계하고 결합부에 생기는 응력에

    대해 안전하도록 설계하여야 한다. 말뚝머리부의 일반적인 결합방식으로는 고정과 힌지 결합

    이 있는데 말뚝머리 고정으로 설계하면 수평변위량에 따라 설계가 지배되는 경우에 유리하고

    부정정차수가 크기 때문에 내진상의 안전성이 높다고 할 수 있다.

 

10.4.6 구조세목

(1) 기성 철근콘크리트 말뚝

① 크기와 재질

 

가. 기성 철근콘크리트 말뚝은 ʻKS F 4301ʼ(원심력 철근콘크리트 말뚝)의 규격에 적합한 것을

    표준으로 한다.

나. ʻKS F 4301ʼ에 의하지 않는 경우는 관계시방서를 적용하고 KS에 준하여 설계하여야 한다.

 

② 말뚝의 선단

가. 기성 철근콘크리트 말뚝의 선단은 타격에 대해서 충분히 안전하고 타입하는 지반에 적합

    한 구조로 하여야 한다.

나. 기성 철근콘크리트 말뚝의 선단형상에는 폐단형, 개단형 등이 있지만 거의 폐단형이다.

    이것은 철근콘크리트 말뚝 대부분이 디젤파일햄머에 의한 타격공법에 의해 시공되고 선

    단부에서 배토량이 적어서 폐단형이 용이하게 타입되기 때문이다.

다. 일반적으로 폐단형은 폐색효과에 대한 문제가 없고 말뚝의 지지력 기능에 관해서는 뛰어

    난 형상이다. 그러나 높은 함수비의 점성토 지반 등에서 점성이나 부력에 의해 타입 능

    률이 현저히 저하될 수 있다.

라. 또 말뚝선단 지지층이 암반, 굳은 자갈층인 경우에는 타격력에 의해 선단부가 전단파괴

    를 유발하는 경우가 있으므로 말뚝 선단부를 얇은 강관으로 보호하는 것이 일반적이다.

 

③ 말뚝의 이음

    기성 철근콘크리트 말뚝의 이음은 원칙적으로 이음철구를 이용한 아크용접 이음으로 한다.

    기성 철근콘크리트 말뚝의 이음은 일반성이 없고 강도도 신뢰성이 부족하므로 RC 말뚝은

    단본으로 사용하기로 하고 이음은 만들지 않기로 한다.

④ 말뚝 머리부와 확대기초 결합부

    말뚝 머리부와 확대기초 결합부는 원칙적으로 강결로 한다. 이 경우 결합부에 생기는 각종

    응력에 대해서 안전하게 설계하여야 한다. 프리스트레스 콘크리트 말뚝에 준하기로 한다.

 

(2) PSC ․ PHC 말뚝

① 크기와 재질

    원심력을 이용해서 제조하는 PSC 및 PHC 말뚝은 ʻKS F 4303ʼ, ʻKS F 4306ʼ (프리텐션 방식,

    원심력 고강도 프리스트레스 콘크리트 말뚝)의 규격에 적합한 것을 표준으로 한다.

② 말뚝의 선단

    PSC 및 PHC 말뚝의 선단은 타격에 대해서 충분히 안전하고 타입하는 지반에 적합한 구조

    로 하여야 한다.

 

가. 프리텐션 방식의 말뚝 선단부는 폐단형과 개단형으로 크게 나눈다.

나. 선단부 구조는 지지지반의 경사나 토질상태, 시공법을 고려하여 필요에 따라서 보강하여

    야 한다.

 

③ 말뚝의 이음

    PSC 및 PHC 말뚝의 이음은 원칙적으로 이음 철구를 이용한 아크용접 이음으로 한다. 이음

    의 위치는 일반적으로 이음위치의 수, 시공법, 경제성 등을 종합적으로 검토해서 휨모멘트가

    가능한 한 작은 지점을 선택하는 것이 바람직하다. 또 부식의 영향이 큰 곳에는 이음을 만

    들지 않는 것이 좋다.

④ 말뚝 머리부와 확대기초 결합부

    말뚝 머리부와 확대기초 결합부는 원칙적으로 강결로 한다. 이 경우 결합부에 생기는 각종

    응력에 대해서 안전하게 설계하여야 한다. 또 프리텐션 방식의 프리스트레스 콘크리트 말뚝

    의 말뚝 머리부 절단에 의한 PC 강봉의 응력감소범위는 강재 직경의 50배로 한다.

 

가. 설계계산은 ʻ도로교설계기준 하부구조편 5.8.12.2 PSC ․ PHC 말뚝ʼ을 참조한다.

 

⑤ PHC말뚝의 적용성27)

가. PHC 말뚝을 항타시공하는 경우 말뚝이음 및 두부보강 위치를 사전에 정확히 예측하는

    것이 불가하고, 군말뚝 침하량이 강관 말뚝에 비하여 과다하게 나타나는 경향이 있으며

    운반 및 두부 정리시 균열의 우려가 높아 본선교량 기초로 PHC 말뚝을 사용하는 것은

    부적절하다.

나. 시공성, 경제성 및 말뚝 침하특성을 고려하여 본선 교량에 말뚝을 항타시공하는 경우 강

    관말뚝을 사용하며, PHC 말뚝은 선굴착 공법으로 시공되는 교각 또는 항타 시공되는 가

    시설 기초, 내진설계를 수행하지 않는 옹벽기초에 대하여 경제성을 고려하여 적용하는

    것으로 한다.

 

(3) 강말뚝

① 크기와 재질

    강말뚝은 ʻKS F 4602ʼ(강관말뚝), ʻKS F 4603ʼ(H형 강말뚝)의 규격에 적합한 것을 표준으로 한

    다. 강말뚝의 각부 두께는 강도계산상 필요한 두께로 부식에 의한 감소 두께를 더해서 최소 9

    ㎜ 이상으로 한다. 시공시에 말뚝이 받는 각종 응력에 대해서는 전단면을 유효한 것으로 한다.

 

가. 강말뚝은 ʻKS F 4602ʼ, ʻKS F 4603ʼ에 의해서 정하여진 치수나 재질의 것을 표준으로 한

    다. 또 강말뚝의 길이는 수송방법, 시공기계의 능력에 따라서 제한되지만 일반적으로 단

    관의 표준길이는 6m 이상 1m 단위로 12m 이하로 하는 것이 좋다.

나. 강말뚝의 각부 판두께는 압축, 인장, 휨, 전단 등 설계상 말뚝에 생기는 모든 응력에 대

    해 안정한 두께에 예상되는 부식량을 더한 값 이상으로 한다. 강말뚝의 외경에 따른 판

    두께의 범위는 [표 10.4.4]에 따르는 것이 좋다.

 

[표 10.4.4] 강관말뚝의 직경과 판두께의 범위

    27) PHC 말뚝의 적용성 분석 (설계구 13202-576, 01.10.27)

 

공칭직경 (㎜) 판두께의 범위 (㎜)

400

500

600∼800

900∼1,200

1,200∼1,100

1,500∼1,600

1,800∼2,000

9∼12

9∼14

9∼16

12∼19

14∼22

16∼25

19∼25

 

② 강말뚝의 지지단면

    H형 강말뚝 및 강관말뚝의 선단 지지면으로서 선단에 슈가 없는 경우에도 지지층에서의 말

    뚝의 근입이 충분한 경우에는 <그림 10.4.5>과 같이 선단 폐색단면으로 간주하기로 한다.

    형강말뚝

    강관말뚝

 

<그림 10.4.5> 선단폐색단면

 

    다만 말뚝 선단이 충분히 다져진 자갈층 등의 지지층에 타입하지 않는 한 100%의 지지단

    면을 기대할 수 없다. 따라서 말뚝길이가 짧거나 대구경말뚝의 경우에는 재하시험에 의해

    서 지지력을 결정하여야 한다.

 

③ 강말뚝의 선단

    강말뚝의 선단부는 통상 강관말뚝, H형 강말뚝을 구별하지 않고 말뚝축에 직각인 면에서 분

    리한 소위 개단형으로 한다. 말뚝 선단은 지지말뚝인 경우 <그림 10.4.7>에 의해 보강하기

    로 하고 마찰말뚝의 경우는 보강하지 않는다. 용접은 필렛용접으로 하고 각장(脚長)은 6㎜

    이상으로 한다.

 

6

t : 9㎜로 한다.

L : ø600이하는 200㎜, ø600이 넘으면 300㎜로 한다.

L0 : 18㎜로 한다.

<그림 10.4.6> 말뚝 선단의 보강

 

개단말뚝의 경우에는 <그림 10.4.7(a)>와 같이 선단보강링을 붙이는 것으로 하고, 폐단말

뚝의 경우에는 다음 식을 사용하여 폐쇄부의 평판 및 리브(rib)를 설계한다.

 

강관말뚝 (리브가 없을 때)

평판 max  







 [식 10.4.1]

강관말뚝 (+자 리브일 때)

평판 max  



 [식 10.4.2]

리브 max 

 



  

   





[식 10.4.3]

 

여기서, q :말뚝 저면반력을 등분포로 가정한 하중 (kN/m2)

h, t, D: <그림 10.4.8(b)>에 나타낸다 (㎜)

fmax :최대 휨응력 (㎫)

또 폐단말뚝은 관입저항이 크므로, 선단면적의 3% 정도의 구멍을 평판에 뚫어두면 리바운

드가 작아져서 타입하기가 쉽게 된다.

 

(a) 개단 말뚝

(b) 폐단 말뚝

 

<그림 10.4.7>

 

④ 말뚝의 이음

    강말뚝의 현장이음은 원칙적으로 이음철구를 이용한 아크용접 이음으로 한다.

 

가. 강관말뚝의 경우 원칙적으로 반자동 용접법에 의한 전주(全周) 맞댐용접으로 한다.

나. H형 강말뚝의 경우는 다음에 따른다.

 

(가) 말뚝 본체 상호의 맞댐용접

(나) 이음판을 이용한 필렛용접

 

강관말뚝의 단면은 ʻ10.4.5 (4) 말뚝 머리부와 확대기초 결합부의 설계ʼ에 의해 설계

하는 것을 원칙으로 하지만 일반적으로 아래에 제시하는 방법으로 단면을 변화시키는

것이 좋다. 강관말뚝의 단면변화 위치는 [식 10.4.4]로 구한다.

 

ℓ1 = 1/2 Mmax의 위치 + 1.0m [식 10.4.4]

 

여기서, ℓ1 :확대기초 저면에서 단면변화위치까지의 거리(m)

단, 0.5m 단위로 한다.

Mmax : Mt, Mm 중 큰 값

Mt :변위법에 의해 말뚝 머리을 고정으로 하여 구한 말뚝 머리 휨모멘트

Mm :말뚝 머리부를 힌지로서 구한 지중 최대휨모멘트

 

⑤ 말뚝 머리부와 확대기초 결합부28)

 

가. 말뚝과 확대기초 결합부는 원칙적으로 강결로 한다. 이 경우 결합부에 생기는 각종 응력

    에 대해서 안전하게 설계하여야 한다. 설계계산은 ʻ도로교설계기준 하부구조편 5.8.11.3

    말뚝과 확대기초의 결합부ʼ에 의한 것으로 한다.

나. 현장여건에 따라 신기술로 지정된 두부보강 공법에 대하여 특정 제품이 설계서에 명시되

    어 있더라도 향후 안정성이 입증된 새로운 공법 개발시 현장에서 책임기술자 결정하에

    대체적용이 가능하다.

 

⑥ 말뚝의 부식29)

    말뚝의 부식 두께는 말뚝의 설치 환경에 따라 변동되는 사항으로 다음과 같다.

 

가. 일반 환경(육상토중)하에서는 도로교 표준 시방서에 규정에 따라 2㎜를 적용

나. 염분함유지역에서는 부식환경임을 고려하여 3㎜를 적용

다. 공장폐수 유출지역, 해상 및 수상 지역에서는 기초시공 형태에 따라 별도의 방식처리를

    시행함이 타당한 것으로 판단된다.

 

(4) 현장타설 콘크리트 말뚝

① 경사말뚝

    시공기계의 능력을 고려해 경사말뚝은 원칙적으로 사용하지 않기로 한다.

② 말뚝직경

    설계에 사용하는 말뚝직경은 공칭외경으로 하고 [표 10.4.5]과 같은 직경을 사용하는 것을

    원칙으로 한다.

 

[표 10.4.5]

 

공 법 별 설 계 직 경

올케이싱 공법

리버스 공법

어스드릴 공법

800㎜ 이상으로 하고 100㎜ 단위로 한다.

(어스드릴 공법의 경우 공벽붕괴 방지를 위해서 안정액을 사용하는 경우

에는 공칭직경 보다 50㎜ 큰 설계지름을 사용하여야 한다.)

깊은기초 공법 1,400㎜ 이상으로 하고 100㎜ 단위로 한다.

    28) 강관말뚝 두부보강 적용방안 검토 (건설지 10308-73, 03.8.30)

    29) 강말뚝 부식에 관한 검토 (설계기 16210-212, 93.12.30)

케이싱을 쓰지 않는 경우 비드직경을 공칭외경으로 한다.

현장타설 말뚝은 각 공법에 따라 표준으로 하는 말뚝직경이 다르고 동일공법인 경우 제작

회사에 따라서 같은 모양인 경향이 있다. 그러나 설계 단계에서는 시공상 자세하게 각종

조건을 설정하는 것이 곤란한 경우도 있으므로 각 공법별로 설계직경을 선택한다. 올케이

싱의 공법에서는 케이싱 날끝 외경으로 표시되는 공칭직경을 설계직경으로 한다.

 

③ 철근덮개

주철근의 배치는 [표 10.4.6]를 기준으로 한다.

 

[표 10.4.6]

 

공 법 별 그림에 표시한 d의 최소치수

올케이싱 공법

리버스 공법

어스드릴 공법

150㎜

인력공법

흙막이재 매설의 경우 100㎜

흙막이재 철거의 경우 250㎜

 

④ 조골재 최대치수

    조골재의 최대치수를 원칙적으로 25㎜를 사용하기로 한다. 깊은기초 공법에 의한 말뚝에서

    는 외경, 치수가 다른 공법에 의한 말뚝에 비해서 크게 되므로 실용상 철근량의 최대값이나

    최소값을 규정해도 무의미하게 생각되므로 이 규정에 의하지 않아도 좋다.

 

⑤ 주철근

    주철근의 단면변화 위치는 [식 10.4.5, 10.4.7]에서 구해진 ℓ1 또는 L의 위치로 하고 모멘

    트도에서 각각 1/22As, 1/4As 이상의 철근이 필요한 경우는 철근갯수 또는 철근직경을 변

    화시켜 설계강도를 만족시키기로 한다.

 

가. 표준적인 현장타설 콘크리트 말뚝(ø1,000∼ø1,500, L<30m)의 설계에서는 말뚝 머리

    부를 완전고정 상태로 계산한 단면력 및 말뚝 머리부를 힌지의 상태로 계산한 단면력 모

    두를 만족하도록 배근하여야 한다.

나. 말뚝이 길어 주철근에 이음을 필요로 하는 경우에는 설계시 가능한 한 일정한 길이의 철

    근을 사용하도록 한다. 단수 조정을 하는 경우는 최하단이 주철근이 되도록 한다.

다. 주철근의 배치는 [표 10.4.7]에 의한 것을 표준으로 한다.

    주철근은 이형철근을 사용하기로 하고 2단 배근까지 할 수 있다. 이 때 순간격은 주철근

    직경의 2배 이상으로 한다. 또 철근의 이음은 겹이음을 원칙으로 하고 그 길이는 철근직

    경의 40배를 표준으로 한다.

 

[표 10.4.7]

 

항 목 최 대 최 소 적 요

철 근 량 6% 0.4%

인력공법에 의한

경우는 제외한다.

직 경 - 22㎜

갯 수 - 6개

순 간 격 -

철근직경의 2배 이상 또는 조골재 최대치수의 2배

이상

 

⑥ 주철근의 단면변화

    주철근의 단면변화는 상기(5)(가)에 의한 것으로 하지만 일반적으로 다음 방법에 따르는 것

    이 좋다. 설계계산은 ʻ도로교설계기준 하부구조편 5.8.11.3 말뚝과 확대기초의 결합부ʼ에 따

    르고 구조세목은 <그림 10.4.11>에 따른다. 기초의 보강은 RC 말뚝에 준하기로 한다.

가. 말뚝 머리부의 소요철근량은 [식 10.4.5]에서 구한 위치에서 변화시키는 것을 표준으로

    한다.

 

ℓ1 = (1/2 Mmax의 위치) + 1.0m [식 10.4.5]

 

여기서, ℓ1 : 확대기초 저면에서 철근 변화위치까지의 거리

Mmax : Mt, Mmo 중 큰 쪽

Mt : 변위법에 의해 말뚝 머리를 고정으로 하여 구한 말뚝 휨모멘트

Mmo : 말뚝 머리를 힌지로서 구한 지중 최대 휨모멘트

 

따라서 일단째의 철근길이 ℓ은 다음 식으로 구할 수 있다.

 

ℓ = 35ø+0.1+ℓ1+40ø(m) [식 10.4.6]

 

여기서, ø=철근직경, 단 500㎜ 단위로 반올림 한다.

 

나. 말뚝길이가 [식 10.4.7]로 구한 값 보다 긴 경우에는 제2단계의 단면변화를 시키도록 한다.

 

L = ℓ1 + 11.0(m) [식 10.4.7]

 

여기서, L :말뚝길이 (기초하면에서 말뚝 선단부까지의 길이 (m))

 

ℓ1 : [식 5.3.7]과 같음

 

다. 말뚝길이가 [식 10.4.5, 10.4.7]에서 구한 위치로부터 각각 3m를 넘지 않는 경우는 단

    면변화를 시키지 않아도 좋다.

라. 단면변화를 시키는 경우 철근량은 다음 표를 표준으로 한다.

 

[표 10.4.8]

 

단면변화수 0 1 2

철 근 량 As

계산상 필요한 양 이상 단 1/2As

이상

계산상 필요한 양 이상 단 1/4As

이상

단, 최하단의 철근배치는 ⑤ 다. 에서 제시한 [표 10.4.8]의 최소값 이하여야 한다.

 

⑦ 띠철근

    콘크리트 타설시 철근의 떠오름을 방지하기 위해 우물정(井)자 모양의 철근을 배치하고 주

    철근 또는 띠철근과 연결한다.

 

<그림 10.4.11> 현장타설 말뚝의 구조세목

 

가. 띠철근의 중심간격

(가) 말뚝 머리부(확대기초 저면에서 2D인 범위)에서는 150㎜ 이하로 한다.

(나) 주철근의 단면변화 위치까지는 주철근 직경의 12배 이하, 표준적으로 300㎜로 한다.

(다) (b)의 범위 외에는 500㎜를 표준으로 한다.

 

나. 띠철근의 직경

    주철근 직경 D32까지는 D16을 표준으로 한다.

다. 띠철근은 이형철근을 사용하기로 한다.

 

⑧ 말뚝과 확대기초 결합부

    말뚝과 확대기초 결합부는 원칙적으로 강결로 한다. 이 경우는 결합부에 생기는 각종 응력

    에 대해서 안전하게 설계하여야 한다. 또 말뚝 머리부를 완전 고정상태로 해서 계산한 단면

    력 및 말뚝 머리부를 힌지상태로 해서 계산한 단면력 모두를 만족하도록 배근한다.

⑨ 스페이서

    철근덮개를 확보하기 위해 스페이서를 사용하기로 한다.

⑩ 말뚝 선단의 철근

    말뚝 선단의 배근으로는 원칙적으로 우물정(井)자 모양의 철근(저부철근)을 배치하기로 한다.

 

100㎜

 

<그림 10.4.12> 확대기초와의 결합 및 띠철근 (깊은기초 공법은 제외) 배근도

 

⑪ 현장타설 콘크리트 말뚝의 적용30)31)

가. 현장타설 콘크리트 말뚝중 희생강관은 하상 및 해상에서 현장여건상 축도에 의한 육상작

    업이 불가능한 경우 거푸집 개념으로 사용하는 것을 원칙으로 하며, 육상도(축도에 의한

    경우 포함)에서 뻘층 등 케이싱 인발시 공벽유지가 어렵고, 마찰력이 커서 케이싱 인발

    이 불가능한 경우와 해상부에서 심각한 염해 등으로 콘크리트의 품질관리가 곤란한 경우

    에 적용한다.

나. 말뚝 콘크리트 타설시 손실에 의하여 발생하는 콘크리트의 할증수량은 희생강관의 경우

    현장타설 말뚝이 철근구조물임을 감안하여 1%를, 올케이싱과 나공부의 경우는 표준 적

    산 실무자료 할증기준을 적용하여 각각 5%와 말뚝의 직경에 따라 세분하여 7∼17%로

    적용토록 하는 것이 타당하다고 판단된다.

        30) 철근이음 시공성 개선방안대구경 현장타설 말뚝, 고교각(H≥30m) (설계일 16210-288, 96.9.2)

        31) 현장타설 콘크리트 말뚝 검토 (설계이 16210-185, 96.6.29)

다. 현장타설 말뚝의 주철근 조립시 나사 이음의 경우 경제적인 측면에서 유리하고, 현장의

    정밀시공을 자연스럽게 유도하는 방안(작업대를 미리 제작하여 철근의 간격을 일정하게

    유지)으로 판단되어 겹이음에 대한 대체시공법으로 적합한 것으로 판단된다.

 

⑫ 암반에 근입된 현장타설 말뚝32)

 

가. 현장타설 말뚝의 설계시 암종별 지지력 산출기준은 다음과 같이 적용한다.

    (가) RQD ≤ 10인 경우

    (N치가 50타에 50㎜ 이하로 관입 또는 RQD가 10% 이하)

    주면 마찰력 : Canadian Foundation Engineering Manual(1992)을 따른다.

    (단, 암반 근입깊이가 3D 이상인 경우 주면 마찰력의 1/3을 감소시킴)

    선단지지력 : 도로교 설계기준(2000) 토사부 기준을 따른다.

    (나) RQD > 10인 경우

    주면 마찰력 : Canadian Foundation Engineering Manual(1992)을 따른다.

    (단, 암반 근입깊이는 1D를 원칙으로 하며, 근입깊이가 3D 이상인 경우

    주면 마찰력의 1/3을 감소시킴)

    선단지지력 : Peck et al.(1974)의 제안 내용을 따른다.

 

나. 현장 인근의 동종 암종에 대한 시험결과 분석에 의한 지지력 산정이 가능한 경우 위 설

    계기준에 우선하여 적용한다.

 

다. 암의 공학적 성질 또는 시공방법이 특이하여 금번 수립된 기준을 적용하는 것이 타당하

    지 못한 경우 기존의 연구결과 및 외국의 시방기준을 참고로 하여 별도의 기준을 적용할

    수 있다.

라. 공사초기에 반드시 재하시험을 수행하여 설계의 타당성을 확인한 후 나머지 말뚝을 시공

    한다.

마. 재하시험을 수행하는 말뚝에는 계측기를 설치하여 하중전이관계를 파악할 수 있도록 한다.

 

⑬ 단일현장타설말뚝 기초 공법의 적용33)

가. 적용범위

(가) 적정 깊이에 푸팅시공이 곤란한 경우

(나) 작용하중이 커서 소구경 말뚝이 비경제적 또는 항타 말뚝시공이 곤란한 경우

(다) 세굴이 우려되는 경우

 

나. 설계 개념

(가) 교각과 기초를 연속된 구조물로 설계한다.

(나) 상시 및 내진 설계시 지반의 조건에 따라 교각구조의 거동에 영향을 미치므로 구조

     해석시 지반의 영향을 고려한다.

다. 설계시 검토 항목

(가) 교각과 기초를 연속된 부재로 고려하여 단면을 검토한다.

․    지상의 교각 기둥부에서 발생하는 부재력과 지중의 기초부에서 발생하는 부재력에 대

    하여 모두 검토하여야 한다.

        32) 암반에 근입된 현장타설 말뚝 설계기준 수립 (설계구 10201-351, 02.7.22)

        33) 단일 현장타설 말뚝 기초공법 적용 검토 (설계구 10201-98, 04.3.25)

(나) 말뚝의 지지력을 검토한다.

   ․ 암반에 근입된 현장타설말뚝의 연직 및 횡방향 지지력을 검토한다.

(다) 교각과 기초의 변위를 검토한다.

    ․ 지표면에서 기초의 수평변위 및 회전각을 검토한다.

    ․ 교각의 코핑부에서의 수평변위 및 회전각을 검토한다.

    ․ 교각 및 말뚝의 허용범위는 도로교 설계기준을 준용한다.

 

라. 설계일반

 

(가) 상시 및 지진시로 구분하여 지반을 탄성스프링으로 모사하여 교량구조해석을 수행한

 

다. 단, 탄성스프링은 도로교 설계기준의 지반반력계수를 이용하여 산정한다.

    ․ 지상과 지중의 교각 내에서 발생하는 최대부재력에 대하여 단면검토를 실시한다.

    ․ 단면검토방법은 압축력과 휨모멘트를 동시에 받는 압축부재인 기둥의 검토방법과 동일

      하게 적용한다.

    ․ 최소철근에 대한 규정은 수형저항에 관여하는 깊이 1/β까지는 기둥으로 간주하고 그

      하부는 현장타설말뚝으로 간주하여 적용하며, 지표면 아래 말뚝길이와 1/β길이의 차

      이가 작은 경우 시공성을 고려 모두 기둥으로 간주할 수 있다.

    ․ 철근 피복두께는 지중부에 대하여는 150㎜, 지상부에 대하여는 100 ㎜이상으로 적용

      한다.

․ 표준관입시험을 이용한 지반의 탄성계수 산정시 28N은 지반의 탄성계수를 과다하게

  산정하므로 Schmertmann(1970)이 제안한 관계를 이용하여 지반의 탄성계수를 산출

  한다.(단, 지반의 탄성계수를 28N으로 가정하는 것이 보수적인 경우 지반의 탄성계수

  를 적용)

 

[표 10.4.9] 흙의 종류별 탄성계수(㎫)(Schmertmann, 1970)

 

흙의 종류 Es / N'60

＊

실트, 모래질 실트 0.4

가는 모래, 약간 굵은 모래 0.7

굵은 모래 1.0

모래질 자갈, 자갈 1.2

＊N'60 : 해머효율 60%로 보정한 값

․ 지층 구성상 암반의 지반반력계수가 횡방향 거동에 중요한 영향을 미치는 경우 공내재

  하시험 결과를 적용한다.

․ 내진설계시 지반의 액상화 검토를 수행하여 액상화 발생이 예상되는 지층의 횡방향 지

  지력은 무시한다.

․ 교각의 상세 거동 파악 필요시 지반의 거동을 p-y곡선으로 모사하여 추가해석을 수행

  한다. (단, 암반에 대하여는 공내재하시험 결과를 이용, 측정한 p-y곡선을 적용할 수

  있다.)

 

(나) 단일 현장타설말뚝 기초의 지지력 설계시

․ 연직방향 지지력의 경우‘ ⑫ 암반에 근입된 현장타설 말뚝’에 의하여 설계한다.

․ 횡방향 지지력의 경우‘도로교 설계기준(2005)’에서 제시하는 기준을 원칙으로 하며

  경사지 지반의 수평방향 지반반력계수 선정방법은 경사지에 시공된 말뚝의 보정방법과

  동일하게 적용한다.(도로교 설계요령 3편 교량 pp525~530)

(다) 건전도 및 지지력 시험

․ 시공되는 모든 말뚝에 대하여 건전도 시험(공대공 탄성파 시험 등)을 수행하며, 대구경

  현장타설말뚝의 경우 지지력시험이 곤란하므로 소구경의 시험말뚝을 시공하여 해당지

  역의 암반지지력을 확인한다.

(라) 지반조사

․ 암반근입부의 주면 및 선단에서 암의 일축압축강도 시험을 수행하여야 하며, 필요시 공

  내재하시험을 수행하여 지반의 탄성계수를 측정하고, 급경사지 등 암반의 경사가 큰 위

  치에서는 시추공 영상촬영시험을 수행하여 암반의 절리면 방향 및 상태를 파악한다.

 

 

10.5 케이슨기초

 

10.5.1 설계 일반

(1) 기본사항

① 케이슨기초 저면에서의 연직 지반반력은 지반의 허용 연직지지력을 초과해서는 안된다.

② 케이슨기초 전면에서의 최대 수평 지반반력은 그 위치에서의 지반의 허용 수평지지력을 초

    과하여서는 안된다.

③ 케이슨 저면에서의 전단지반반력은 케이슨기초 저면과 지반 사이에 작용하는 허용전단 저항

    력을 초과해서는 안된다.

④ 케이슨 기초의 변위는 허용변위량을 초과해서는 안된다.

 

(2) 하중분담

① 연직하중은 케이슨 저면 지반의 연직지반 반력만으로 저항하는 것으로 한다. 다만, 케이슨기

    초의 주면 지반이 양질이어서 케이슨 시공에 의한 교란이 작은 경우에는 주면지반에 의한

    마찰저항을 고려할 수 있다.

② 수평하중은 주면 지반의 수평지반반력, 기초 저면 지반의 연직지반반력 및 저면지반의 전단

    지반반력으로 저항된다.

 

(3) 단면 및 형상

    케이슨의 단면 및 형상은 외력에 대해서 충분히 안정하고 경제적이며 다음을 검토하여 결정한다.

① 구체의 형상 및 단면 치수와의 관계

② 시공시의 편심에 대한 여유

③ 시공성

④ 기타

 

(4) 설계일반

① 케이슨은 상부구조물의 하중과 토압 및 수압뿐만 아니라 시공중에 작용하는 모든 하중에 대

    해 충분히 안전하여야 한다.

② 시공단계별 및 준공 후의 지반반력, 변위량, 케이슨 각부의 응력등을 검토하여야 한다.

 

10.5.2 설계 계산

(1) 완성후의 하중에 대한 설계

    우물통 및 공기케이슨 완성 후에는 다음과 같은 하중의 조합에 대하여 충분히 안전하다는 것

    을 확인하여야 한다.

 

① 연직방향의 안정에 대하여

 

활하중 + 고정하중 + 양수압

 

② 수평방향의 안정에 대하여

 

활하중 + 고정하중 + 양수압 + 토압

 

(2) 침하작업중의 상태에 대한 설계

    우물통 및 공기케이슨은 침하작업중에 일어나는 모든 상태에 대하여 충분히 안전하다는 것을

    확인하여야 한다. 이 경우 허용응력은 1.25배까지 높여도 된다.

 

10.5.3 지반반력계수

(1) 수평 지반반력계수

① 케이슨의 앞면지반의 수평 지반반력을 산정하는 수평 지반반력계수는 ʻ도로교설계기준 하

    부구조편 5.7.6 지반반력계수 및 지반탄성계수에 의해 산정한다. 단 ʻ6.3.2 연직 지반반력계

    수ʼ에서 구한 값을 초과해서는 안된다.

② 지반반력계수는 (가)보링공내 시험 (나)1축 또는 3축 압축시험 (다)표준관입 시험(N값)에서

    구한 변형계수중 두종류 이상을 사용하여 종합적으로 결정하기로 한다.

 

(2) 연직 지반반력계수

    ʻ도로교설계기준 하부구조편 5.7.6 지반반력계수 및 지반탄성계수에 따른다.

 

(3) 전단 스프링계수

    ʻ도로교설계기준 하부구조편 5.7.6ʼ에 따른다.

 

10.5.4 허용지지력

(1) 케이슨 저면지반의 허용 연직지지력

    설계에 이용하여 케이슨 저면지반의 허용 연직지지력은 원칙적으로 ʻ도로교설계기준 하부구조

    편 5.7.5 지반의 허용 연직지지력ʼ에 따르기로 한다. 이 경우 허용 연직지지력은 지반의 극한

    지지력에 대하여 상시 3, 지진시 2의 안전율을 확보하여야 한다.

(2) 케이슨 전면지반의 허용 수평지지력

    케이슨 전면지반의 허용 수평지지력은 ʻ도로교설계기준 하부구조편 5.7.5.2 케이슨 기초 전면

    지반의 허용 수평지지력ʼ에 따른다.

(3) 케이슨 저면지반의 허용 전단저항력

    케이슨 저면지반의 허용 전단저항력은 ʻ도로교설계기준 하부구조편 5.7.5.3 케이슨 기초 저면

    지반의 허용 전단저항력ʼ에 따른다.

 

10.5.5 지반반력과 변위

(1) 지반반력의 산정

    케이슨 전면지반의 허용 수평지지력은 ʻ도로교설계기준 하부구조편 5.7.5.2 케이슨기초 전면지

    반의 허용 수평지지력ʼ에 따른다.

(2) 변위 산정

    케이슨 지반반력의 산정은 ʻ도로교설계기준 하부구조편 5.7.7 지반반력 및 변위량ʼ에 따른다.

 

10.5.6 안정계산

(1) 안정계산의 기준

① 연직하중에 대한 케이슨의 안정은 지반의 상태에 따라 오픈케이슨 및 공기케이슨 저면에서

    의 지반지지력에 의해서, 또는 마찰력과 저면지지력에 의해서 안정한 가를 검토하여야 한다.

② 수평하중의 영향에 대한 오픈케이슨 및 공기케이슨의 안정은 케이슨의 측면에 작용하는 저항

    토압에 의해서 또는 측면의 저항토압과 저면지지력에 의해서 안정한 가를 검토하여야 한다.

 

(2) 케이슨의 허용연직하중

    케이슨에 작용하는 연직하중은 전면지반의 연직반력과 측면의 마찰저항력에 의해서 저항되지

    만, 부력 또는 양압력의 작용이 명확한 경우에는 이를 고려한다.

 

(3) 부의 주면마찰력

    주면마찰력은 현장에서의 실측에서 얻은 자료 또는 토질조건에 의해서 추정한다.

 

(4) 케이슨의 지지력

    연약한 토질을 관통하여 충분히 견고한 층에 들어가 있는 케이슨에서는 저면의 지지력만을 고

    려하고 주면마찰력은 무시한다.

 

(5) 전도에 대한 안정

    케이슨에 작용하는 수평하중은 케이슨 측면의 수동토압 또는 측면의 수동토압과 저면 지지력

    에 의해서 견딜 수 있도록 하여야 한다.

 

10.5.7 케이슨 본체의 설계

    측벽 및 칸막이는 각종 하중의 조합에 대해서 충분히 안전할 뿐만 아니라 침하작업도 고려하여 설

    계하여야 한다. 또 이들의 응력 계산은 수평방향과 종방향에 대하여 검토한다.

 

(1) 측벽 및 칸막이

    케이슨 본체의 측벽과 칸막이는 시공시와 완성 후의 각종 하중의 조합에 대해서 설계 한다.

 

(2) 상부슬래브

    ʻ도로교설계기준 하부구조편 5.7.8.3 상부슬래브ʼ에 따른다.

 

(3) 오픈케이슨의 저면슬래브

① 무근콘크리트 슬래브

 

가. 저면콘크리트의 유효두께가 케이슨 내공폭의 1/2 이상인 경우는 설계계산을 하지 않아도

     좋다.(<그림 10.5.1>)

나. 저면콘크리트의 유효두께가 케이슨 내공폭의 1/2 이하인 경우는 <그림 10.5.2>과 같이

     AB를 지점으로 한 단순보로서 계산한다. 이 경우 허용인장응력은 0.21㎫로 한다.

 

② 철근콘크리트 슬래브

    저면슬래브에 배근하여 철근콘크리트 단면으로 설계할 경우 단순받침의 한방향 또는 두방향

    슬래브로 설계한다.

 

<그림 10.5.1> 설계계산을 필요로 하지 않는 두께

 

<그림 10.5.2> 설계계산을 필요로 하는 두께

 

(4) 날끝

    날끝은 케이슨의 침하가 용이한 형상으로 하고 침하중 외압에 대해서 안전하게 설계하여야 한

    다. 또 날끝이 파손될 우려가 있는 경우는 날끝 선단을 보강할 필요가 있다.

 

(5) 공기케이슨 작업실 천정슬래브 및 천정슬래브 행거빔

① 공기케이슨 작업식 천정슬래브는 시공중 및 완성 후 하중상태의 가장 불리한 조합에 대하여

    안전하여야 한다.

② 칸막이를 갖는 케이슨 작업실 천정슬래브의 행거빔은 칸막이 하부를 이용하고 작업실 천정

    슬래브에 작용하는 하중을 분담하는 보로 설계하는 것으로 한다.

 

10.5.8 시공을 위한 검토

(1) 재하중

    케이슨의 형상, 치수가 결정되게 되면 케이슨의 침하관계를 예상하여 침하작업에 지장이 있는

    가 조사할 필요가 있다. 이 결과 케이슨 구체 중량이 현저히 가벼울 때에는 벽두께를 두껍게

    하는 경우도 있다. 케이슨 침하관계는 일반적으로 다음과 같다.

 

Wc +Ww > U + R [식 10.5.1]

 

여기서, Wc :케이슨 구체의 중량 (kN)

Ww :케이슨에 재하하는 침하하중 (kN)

U:이론기압 또는 작업기압에 의한 양압력 (kN)

R :케이슨의 침하저항 (kN)

 

(2) 이음

    케이슨이 침하중에 매달리는 상태로 되는 것이 예상되는 경우 각 리프트(lift)의 이음은 근입깊

    이 방향으로 보강하여야 한다.

 

(3) 지수벽 또는 흙막이 가벽

침하완료시 케이슨 상단이 수면 또는 지반면 보다 아래에 있는 경우 지수벽 또는 흙막이 가벽

    을 설치하고 그 설계는 제12장 가설구조물에 따르기로 한다.

(4) 칸막이에 설치하는 통수구멍

    칸막이를 갖고 있는 케이슨을 침하시켜 설치하는 경우에는 칸막이에 통수구멍을 설치하는 것

    이 좋다.

(5) 공기케이슨 샤프트구멍 주변의 보강

    공기케이슨의 샤프트구멍 주변은 충분히 보강해야 한다.

 

 

10.6 강관 널말뚝 기초의 설계

 

10.6.1 설계의 기본

(1) 강관 널말뚝 기초에 하중이 작용하므로써 케이슨 바닥면에 발생하는 연직반력은 그 위치에서

    허용되는 강관 널말뚝의 허용지지력을 넘어서는 안된다.

(2) 강관 널말뚝 기초의 변위량이 허용변위량을 넘어서는 안된다.

 

10.6.2 하중분담

(1) 연직하중은 케이슨 저면 지반의 연직지반 반력만으로 저항하는 것으로 한다. 케이슨 기초의

    주변 지반이 양질이어서 케이슨 시공에 의한 교란이 작은 경우에는 주변 지반에 의한 마찰저

    항을 고려할 수도 있다.

(2) 수평하중은 주변 지반의 수평지반반력, 기초 저면 지반의 연직지반반력 및 저면 지반의 전단

    지반반력으로 저항된다.

 

10.6.3 강관 널말뚝의 허용연직압축지지력

(1) 강관 널말뚝의 허용연직압축지지력

① 강관 널말뚝의 허용연직압축지지력은 [식 10.6.1]에 따라 산정한다.

 

   



 [식 10.6.1]

 

여기서, Ra :강관 널말뚝의 허용지지력 (kN/개)

n : [표 10.7.1]에 제시된 안전율

Ru :지반조건에 따라 결정되는 강관 널말뚝의 극한지지력 (kN/개)

 

[표 10.6.1] 안전율

 

평 상 시 지 진 시

3 2

② 지반조건에 따라 결정되는 강관 널말뚝의 극한연직압축지지력은 지지력 추정식을 통해 산정

    하거나 연직재하시험을 실시하여 구한다.

    극한연직압축지지력을 계산을 통해 산정할 경우에 적절한 지반조사 결과를 토대로 아래와

    같은 식을 이용하는 것이 좋다.

 

       



  [식 10.6.2]

여기서, Ru :지반조건에 따라 결정되는 강관 널말뚝의 극한연직압축지지력

Al :강관 널말뚝의 폐쇄 단면적

qdd :강관 널말뚝 선단에서 지지하는 단위 면적당의 극한지지력(kN/㎡)

nl :케이슨 외벽의 강관 널말뚝 개수

Uv :케이슨 바깥 둘레 길이 (m)

li :주면마찰력을 고려하는 각 층의 두께 (m)

fi :주면마찰력을 고려하는 각 층의 최대 주면마찰력 (kN/㎡)

강관 널말뚝 선단의 극한지지력 qd 및 최대 주면마찰력 fi는 본 편 ʻ5.3.1 말뚝 한 개당 축

방향 압입력에 대한 허용지지력ʼ에 따라 계산하는 것이 좋다. 단 타입공법을 사용하지 않는

경우에는 별도로 검토할 필요가 있다.

 

(2) 강관 널말뚝의 허용연직인발력

① 강관 널말뚝의 허용연직인발력은 [식 10.6.3]에 따라 산정한다.

 

   



   [식 10.6.3]

 

여기서, Pa :강관 널말뚝의 허용연직인발력

n : [표 10.7.2]에 제시된 안전율

Pu :지반조건에 따라 결정되는 강관 널말뚝의 극한인발력 (kN/개)

W:강관 널말뚝의 유효중량 (kN)

 

[표 10.6.2] 안전율

 

평 상 시 지 진 시

6 3

② 지반조건에 따라 결정되는 강관 널말뚝의 극한연직인발력은 인발력 추정식을 통해하거나 인

발시험을 실시하여 구한다. 극한연직인발력을 계산을 통해 산정할 경우에는 적절한 지반조

사 결과를 토대로 아래와 같은 식을 이용하는 것이 좋다.

    



  [식 10.6.4]

여기서, Pu :지반조건에 따라 결정되는 강관 널말뚝의 극한연직인발력 (kN/개)

nl :케이슨 외벽의 강관 널말뚝 개수 (개)

Uv :케이슨 바깥 둘레 길이 (m)

li :주면마찰력을 고려하는 각 층의 두께 (m)

fi :주면마찰력을 고려하는 각 층의 최대 주면마찰력 (kN/㎡)

    강관 널말뚝의 최대 주면마찰력 fi는 본 편 ʻ5.3.1 외말뚝의 허용연직압축지지력ʼ에 따라 산

    정하는 것이 좋다. 단 타입공법으로 시공하지 않을 경우에는 별도로 검토할 필요가 있다.

 

10.6.4 지반반력계수

    강관 널말뚝 기초를 설계할 때 사용하는 지반반력계수로는 저면의 연직방향 지반반력계수, 앞면의 수평

    방향 지반반력계수, 그리고 저면의 수평방향 전단반력계수가 있으며 지반조사와 토질시험의 결과를 충분

    히 검토하여 결정한다.

 

10.6.5 기초 본체의 설계

    기초 본체는 기초 전체의 휨강성을 평가하여 탄성지반 위에 놓인 유한길이의 보로 설계하는 것을 원칙으

    로 한다. 단 기초 본체의 변형이 클 경우에는 기초의 변형특성을 고려하는 해석법을 따르는 것이 좋다.

 

10.6.6 상부슬래브의 설계

(1) 상부슬래브와 본체의 강성, 그리고 상부슬래브와 강관 널말뚝의 결합상태를 고려하여 상부슬

    래브를 설계한다.

(2) 상부슬래브와 강관 널말뚝의 결합부는 상부슬래브에 작용하는 하중을 확실하고 안전하게 강관

    널말뚝에 전달하는 구조이어야 한다.

 

 

 

제 11 장 내 진 설 계

 

 

11.1 내진 설계의 기본 개념

 

11.1.1 내진설계의 기본 방침

(1) 목적

    지진에 의해 교량이 입는 피해의 정도를 최소화 시킬 수 있는 내진성 확보를 위해 필요한 최

    소 설계요구조건을 규정한다.

 

(2) 내진설계기준의 기본개념

① 인명피해를 최소화한다.

② 지진시 교량 부재들의 부분적인 피해는 허용하나 전체적으로 붕괴는 방지한다.

③ 지진시 가능한 한 교량의 기본 기능은 발휘할 수 있게 한다.

④ 교량의 정상수명 기간내에 설계지진력이 발생할 가능성은 희박하다.

⑤ 설계기준은 남한 전역에 적용될 수 있다.

⑥ 본 지침을 따르지 않더라도 창의력을 발휘하여 보다 발전된 설계를 할 경우에는 이를 인정

    한다.

 

11.1.2 내진설계 기본조건

(1) 단순성(Simplicity)

(2) 대칭성(Symmetry)

(3) 완전성(Completeness)

(4) 연속성(Continuity)

 

11.1.4 부재의 허용 피해

         교량 구조물의 허용피해 부재는 교각 연결부의 소성모멘트에 의한 항복과 이탈부재로 설계된 교대

         의 흉벽 및 신축 이음부 등의 국부 부재에 국한하며, 어떠한 경우에도 주요 부재의 파괴 및 붕괴가

         발생하지 않도록 하여야 한다.

 

11.1.5 내진 설계과정 흐름도

 

<그림 11.1> 신설교량의 내진 설계 흐름도

 

 

11.2 일반사항

 

11.2.1 가속도 계수

(1) 지진재해도 해석 결과에 근거하여 우리나라의 지진구역을 [표 11.2.1]과 같이 설정한다. 각 지

    진구역에서의 평균재현주기 500년 지진지반운동에 해당하는 지진구역계수는 [표 11.2.2]에 수

    록된 바와 같이 구역 Ⅰ에서 0.11, 구역 Ⅱ에서는 0.07이다.

(2) 평균재현주기별 최대유효지반가속도의 비를 의미하는 위험도계수는 [표 11.2.3]과 같다. 이 표

    에서 기준은 평균재현주기 500년 지진이다.

(3) 교량이 위치할 부지에 대한 지진지반운동의 가속도계수 A는 [표 11.2.2]에서 규정된 내진등급

    별 설계지진의 재현주기에 해당되는 위험도계수를 지진구역에 따른 지지구역계수에 곱하여 계

    산한다.

 

[표 11.2.1] 지진구역 구분

 

지진구역 행정구역(5)

Ⅰ

시

서울특별시, 인천광역시, 대전광역시, 부산광역시, 대구광역시,

울산광역시, 광주광역시

도

경기도, 강원도 남부(1), 충청북도, 충청남도, 경상북도, 경상남도,

전라북도, 전라남도 북동부(2)

Ⅱ 도 강원도 북부(3), 전라남도 남서부(4), 제주도

주 : (1) 강원도 남부(군, 시) : 영월, 정선, 삼척시, 강릉시, 동해시, 원주시, 태백시

(2) 전라남도 북동부(군, 시) : 장성, 담양, 곡성, 구례, 장흥, 보성, 여천, 화순, 광양시, 나주시, 여천시, 여수

    시, 순천시

(3) 강원도 북부(군, 시) : 홍천, 철원, 화천, 횡성, 평창, 양구, 인제, 고성, 양양, 춘천시, 속초시

(4) 전라남도 남서부(군, 시) : 무안, 신안, 완도, 영광, 진도, 해남, 영암, 강진, 고흥, 함평, 목포시

(5) 행정구역의 경계를 통과하는 교량의 경우에는 구역계수가 큰 값을 적용한다.

 

[표 11.2.2] 지진구역계수(재현주기 500년에 해당)

 

지진구역 Ⅰ Ⅱ

구역계수 0.11 0.07

 

[표 11.2.3] 위험도계수

 

재현주기(년) 500 1000

위험도계수, I 1 1.4

 

11.2.2 내진등급과 설계지진수준

(1) 교량의 내진등급은 [표 11.2.4]와 같이 교량의 중요도에 따라서 내진I등급과 내진II등급으로 분

    류한다.

(2) 교량은 [표 11.2.4]에서 내진등급별로 규정된 평균재현주기를 갖는 설계지진에 대하여 설계되

    어야 한다.

 

[표 11.2.4] 도로교의 내진등급과 설계지진

 

내진등급 교 량

설계지진의

평균재현주기

내진Ⅰ

등급교

- 고속도로, 자동차전용도로, 특별시도, 광역시도 또는 일반국도상의

교량

- 지방도, 시도 및 군도 중 지역의 방재계획상 필요한 도로에 건설

  된 교량, 해당도로의 일일계획교통량을 기준으로 판단했을 때 중

요한 교량

- 내진Ⅰ등급교가 건설되는 도로위를 넘어가는 고가교량

1000년

내진Ⅱ

등급교

내진Ⅰ등급교에 속하지 않는 교량 500년

 

11.2.3 지반의 분류

(1) 지반의 분류는 교량의 지진하중을 결정하는데 고려되어야 한다. [표 11.2.5]에 명시된 지반 계

    수 S는 [표 11.2.6]에서 정의된 지반종류에 근거를 두고 있다.

 

[표 11.2.5] 지반계수

 

지반계수

지반종류

Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ

S 1.0 1.2 1.5 2.0

 

[표 11.2.6] 지반의 분류

 

지반

종류

지반종류의 호칭

지표면 아래 30m 토층에 대한 평균값

전단파속도(m/s) 표준관입시험(N치(1)) 비배수전단강도(kPa)

Ⅰ

경암지반

보통지반

760 이상 - -

Ⅱ

매우 조밀한

토사지반 또는

연암지반

360에서 760 > 50 > 100

Ⅲ 단단한 토사지반 180에서 360 15에서 50 50에서 100

Ⅳ 연약한 토사지반 180미만 < 15 < 50

Ⅴ 부지 고유의 특성평가가 요구되는 지반

주 : (1) 비점착성 토층만을 고려한 평균 N치

 

(2) 지반종류Ⅴ는 부지의 특성조사가 요구되는 다음 경우에 속하는 지반으로서, 전문가가 작성한 부지종속

    설계응답스펙트럼을 사용하여야 한다.

① 액상화가 일어날 수 있는 흙, 퀵클레이와 매우 민감한 점토, 붕괴될 정도로 결합력이 약한

    붕괴성 흙과 같이 지진하중 작용시 잠재적인 파괴나 붕괴에 취약한 지반

② 이탄 또는 유기성이 매우 높은 점토지반

③ 매우 높은 소성을 갖는 점토지반

④ 층이 매우 두꺼우며, 연약하거나 중간 정도로 단단한 점토

 

11.2.4 응답수정계수

(1) 제 11.5, 11.6, 11.7에서 내진설계를 위해 추가로 규정한 설계요건을 모두 충족시키는 경우,

    교량의 각 부재와 연결부분에 대한 설계지진력은 11.3.7에서와 같이 규정된 탄성지진력을 [표

    11.2.7]의 응답수정계수로 나눈 값으로 한다. 다만 하부구조의 경우 축방향력과 전단력은 응

    답수정계수로 나누지 않는다.

(2) 제 11.5, 11.6, 11.7에서 내진설계를 위해 추가로 규정한 설계요건을 충족시키지 못하는 경우,

    하부구조와 연결부분에 대한 응답수정계수는 각각 1.0과 0.8를 넘지 못한다.

(3) 응답수정계수 R은 하부구조의 양 직교축방향에 대해 모두 적용한다.

(4) 벽식교각의 약축방향은 11.8의 기둥규정을 적용하여 설계할 수 있다. 이때 응답수정계수 R은

    단일 기둥의 값을 적용할 수 있다.

 

[표 11.2.7] 응답수정계수, R

 

하 부 구 조 R 연 결 부 분(1) R

벽식교각 2 상부구조와 교대 0.8

철근콘크리트 말뚝 가구 (Bent)

1. 수직말뚝만 사용한 경우 3

2. 한 개 이상의 경사말뚝을 사용한 경우 2

상부구조의 한 지간내의 신축이 0.8

단일 기둥 3

기둥, 교각 또는 말뚝 가구와

캡빔 또는 상부구조 1.0

강재 또는 합성강재와 콘크리트 말뚝 가구

1. 수직말뚝만 사용한 경우 5

2. 한 개 이상의 경사말뚝을 사용한 경우 3

기둥 또는 교각과 기초

1.0

다주 가구 5

* 주 : (1) 연결부분은 부재간에 전단력과 압축력을 전달하는 기구를 의미하며, 교량받침과 전단키가 이에 해당

            된다. 이 때, 응답수정계수는 구속된 방향으로 작용하는 탄성지진력에 대하여 적용된다.

 

11.3 해석 및 설계에 대한 규정

(1) 탄성지진력은 ʻ11.4 해석방법ʼ에 규정한 값으로 한다.

(2) 재료 및 기초 설계조건은 ʻ11.5 기초 및 교대의 내진설계, 11.6 강교 설계 및 11.7 콘크리트

    교 설계ʼ에 따른다.

(3) 교량의 내진설계절차는 모든 내진등급의 교량에 대하여 동일하게 적용한다. 다만 단경간교에

    대한 내진설계는 11.3.5과 11.3.8에 따른다. 또한 지진구역Ⅱ에 위치하는 내진Ⅱ등급교의 내

    진설계는 11.3.6과 11.3.8에 의해서 수행될 수 있다.

 

11.3.1 일반 사항

         이 절의 내용은 선형 탄성해석의 결과를 수정하여 얻은 내력에 의한 교량의 설계법에 관한 것이다. 이

         절의 규정들은 지진시에 기둥은 항복하지만, 연결부분과 기초는 손상을 거의 받지 않는다고 가정한다.

11.3.2 해석방법

(1) 교량의 지진해석방법은 ʻ11.4 해석방법ʼ에 규정된 단일모드스펙트럼해석법(Single Mode

    Spectral Method)을 사용하는 것을 원칙으로 한다.

(2) 정밀한 해석을 요한다고 판단되는 교량에 대해서는 다중모드스펙트럼해석법 또는 공인원 해석

    법을 사용할 수 있다.

(3) 단경간교 및 지진구역Ⅱ에 위치하는 내진Ⅱ등급교는 상세한 지진해석을 할 필요가 없다.

 

11.3.3 탄성력 및 탄성변위

(1) 탄성력과 탄성변위는 ʻ11.3.2 해석방법ʼ에 규정한 해석방법을 사용하여 두 개의 직교축에 대하

    여 독립적으로 해석하고 ʻ11.3.4 직교 지진력의 조합ʼ에 규정한 방법으로 조합하여야 한다.

(2) 두 개의 직교축은 교량의 종방향축과 횡방향축으로 하는 것이 표준적이지만 설계자가 임의로

    정할 수 있다. 곡선교는 양측 교대를 연결하는 현을 종방향으로 정할 수 있다.

 

11.3.4 직교 지진력의 조합

(1) 교량의 모든 부재는 자중 및 부속시설물을 고려한 연직방향 고정하중과 수평방향 지진력이 조

    합된 설계하중에 저항하도록 설계되어야 한다.

 

(2) 부재의 각각의 주축에 대한 설계지진력은 ʻ11.3.3 탄성력 및 탄성변위ʼ에 규정한 방법으로 구

    한 지진력을 다음과 같이 조합하여 사용한다.

① 하중 경우 1

    종방향축의 해석으로부터 탄성지진력(절대값)에 횡방향축의 해석으로부터 구한 탄성지진력

    (절대값)의 30%를 합한 경우.

② 하중 경우 2

    횡방향축의 해석으로부터 구한 탄성지진력(절대값)에 종방향축의 해석으로부터 구한 탄성지

    진력(절대값)의 30%를 합한 경우.

 

11.3.5 단경간교의 설계규정

(1) 상부구조와 교대 사이의 연결부에 대하여 고정하중반력에 ʻ11.2.2 내진등급과 설계지진수준ʼ에

    규정된 가속도 계수와 ʻ11.2.3 지반의 분류ʼ에 규정된 지반계수를 곱한 값의 수평지진력이 작

    용한다고 보고 종방향 및 횡방향에 대하여 안전하도록 설계하여야 한다.

(2) 낙교방지를 위한 최소 받침 지지길이는 ʻ11.3.8 설계변위ʼ에 규정한 값으로 한다.

 

11.3.6 지진구역Ⅱ에 위치하는 내진Ⅱ등급교의 설계지진력

(1) 지진구역Ⅱ에 위치하는 내진Ⅱ등급교에서 상부구조와 하부구조를 연결하는 교량받침이나 기계

    장치는 고정하중의 20%에 해당되는 수평지진력이 구속방향으로 작용한다고 보고 이에 저항하

    도록 설계하여야 한다.

(2) 종방향으로 구속되어 있을 경우 종방향의 수평지진력에 사용되는 고정하중은 상부구조의 각

    세그멘트의 자중으로 정의된다.

(3) 횡방향으로 구속되어 있을 경우 횡방향의 수평지진력에 사용되는 고정하중은 그 교량받침에서

    의 고정하중 반력으로 정의된다.

 

11.3.7 설계지진력

(1) 구조부재 및 연결부의 설계지진력

① 본항에서 구하는 설계지진력은 다음의 각 경우에 대하여 적용한다.

 

가. 상부구조, 상부구조의 신축이음 및 상부구조와 하부구조상단 사이의 연결부

나. 하부구조 상단으로부터 기둥이나 교각의 하단까지 (단 후팅, 말뚝머리 및 말뚝은 포함하

    지 않는다.)

다. 상부구조와 교대의 연결요소

 

② ①의 설계지진력은 ʻ11.3.4 직교지진력의 조합ʼ의 하중경우 1 또는 하중경우 2로부터 구한

    탄성지진력을 ʻ11.2.4 응답수정계수ʼ에 규정한 응답수정계수 R로 나눈 값으로 한다.

③ ②의 설계지진력은 다른 설계력과 함께 독립적으로 전체 하중조합식에 조합하여야 하며 각

    요소에 대한 최대하중은 식(11.3.1)로부터 구한다. 이때 설계지진력의 부호는 양 또는 음중

    불리한 경우를 취한다.

 

최대하중 = 1.0(D+B+F+H+EM) [식 11.3.1]

여기서, D = 고정하중

B = 부력

F = 유체압

H = 횡토압

EM = ②의 설계지진력

 

④ 구조물의 각 요소에서 단면의 설계강도는 도로교 설계기준 제2장 설계일반사항의 강도설계

    법 하중조합에서 지진하중이 포함된 하중조합의 모든 종류의 하중에 하중계수 1.0을 사용하

    여 구한 소요강도 이상이어야 하며, 11.5, 11.6, 11.7의 설계규정을 만족하여야 한다. 단,

    11.5, 11.6, 11.7에서 내진설계를 위해 추가로 규정한 설계요건을 충족시키지 못할 경우

    11.2.4 (2)에서 규정한 응답수정계수를 적용한 지진하중을 사용한다.

⑤ 식(11.3.1)은 도로교설계기준 [표 2.2.1] 및 [표 2.2.2]와 함께 사용하여야 하며 본 하중조합

    에 대한 허용응력은 규정된 허용응력에 [표10.3.1]에 주어진 증가계수를 곱한 값으로 한다.

 

[표 11.3.1] 허용응력의 증가계수

 

구조물의 종류 허용응력 증가계수

강 구 조 물 1.5

철근콘크리트 구조물 1.33

 

(2) 기초의 설계지진력

① 확대기초, 말뚝 머리 및 말뚝을 포함하는 기초의 설계지진력은 ʻ11.3.4 직교지진력의 조합ʼ

    의 하중경우 1 또는 하중경우 2로부터 구한 탄성지진력을 ʻ11.2.4 응답수정계수ʼ에 규정한

    하부구조(기둥 또는 교각)에 대한 응답수정계수R의 1/2로 나눈 값으로 한다. 단 말뚝 가구

    의 설계지진력은 탄성지진력을 해당 구조물의 응답수정계수 R로 나눈 값으로 한다.

② ①의 설계지진력은 다른 설계력과 함께 전체 하중조합식에 조합하여야 하며 각 요소에 대한

    최대하중은 식(11.3.2)로부터 구한다. 이때 설계지진력의 부호는 양 또는 음 중 불리한 경우

    를 취한다.

 

최대하중 = 1.0 (D + B + F + H + EF) [식 11.3.2]

여기서, D = 고정하중

B = 부력

F = 유체압

H = 횡토압

EF = ①의 설계지진력

 

③ 기초의 각 요소에서 단면의 설계강도는 도로교 설계기준 제2장 설계일반사항의 강도설계법

    하중조합에서 지진하중이 포함된 하중조합의 모든 종류의 하중에 하중계수 1.0을 사용하여

    구한 소요강도 이상이어야 하며 11.6의 설계규정을 만족하여야 한다.

 

(3) 교대 및 옹벽

① 상부구조와 교대의 연결부(받침, 전단연결재)는 (1)의 설계지진력에 저항하도록 설계하여야

    한다.

② 교대는 ʻ11.5.4 교대(2)ʼ의 규정에 따라 설계하여야 한다.

 

11.3.8 설계변위

(1) 이 절에서 정한 최소 받침 지지길이는 모든 거더의 단부에서 확보하여야 한다.

(2) 최소 받침 지지길이의 확보가 어렵거나 낙교방지를 보장하기 위해서는 변위구속장치를 설치해

    야 한다.

(3) 단경간교와 지진구역Ⅱ에 위치하는 내진Ⅱ등급교의 최소 받침 지지길이(N)는 식(11.3.3)에 규

    정한 값보다 작아서는 안된다.

N = (200 + 1.67L + 6.66H)(1 + 0.000125θ2) (㎜) [식 11.3.3]

 

여기서,

L :인접 신축이음부까지 또는 교량단부까지의 거리(m)

다만, 지간내에 힌지가 있는 경우의 L은 힌지 좌․우측방향의 거리인 L1과 L2의 합으로

한다(<그림 11.3.1> 참조).

H:다음 각 경우에 대한 평균 높이(m)

교대 - 인접 신축이음부의 교량상부를 지지하는 기둥의 평균 높이, 단경간교의 평균 높이

는 0으로 한다.

기둥 또는 교각 - 기둥 또는 교각의 평균 높이.

지간 내의 힌지 - 인접하는 양측 기둥 또는 교각의 평균 높이.

θ :받침선과 교축직각방향의 사이각(도)

 

(4) 단경간교와 지진구역Ⅱ에 위치하는 내진Ⅱ등급교를 제외한 모든 교량의 설계지진변위는

    11.3.3에 규정된 값과 11.3.8에 규정된 값 중 큰 값으로 한다.

* 신축이음 또는 교량 상판의 단부

 

<그림 11.3.1> 최소 받침 지지길이 규정에 관한 치수

 

(5) 상부구조의 여유간격

① 지진시에 상부구조와 교대 혹은 인접하는 상부구조간의 충돌에 의한 주요구조부재의 손상을

    방지하고, 설계시 고려된 내진성능이 충분히 발휘될 수 있도록 하기 위하여 상부구조의 단

    부에는 <그림 11.3.2>에 나타낸 바와 같이 여유간격을 설치한다.

          [식 11.3.4]

 

여기서,  :상부구조의 여유간격 (㎜)

 :지반에 대한 상부구조의 총 변위(+  ) (㎜)

Δ :콘크리트의 건조수축에 의한 이동량 (㎜)

Δ :콘크리트의 크리프에 의한 이동량 (㎜)

Δ :온도변화로 인한 이동량 (㎜)

 

② 단, 상부구조의 여유간격은 가동받침의 이동량보다는 커야 하며 교축직각방향의 지진시 변

    위에 의한 인접상부구조 및 주요구조부재간의 충돌 가능성이 있을 때는 이를 방지하기 위한

    여유간격을 설치한다.

 

 

(a) 교대부 (b) 교각부

 

<그림 11.3.2> 교량의 여유간격

 

11.3.9 받침 배치방법

(1) 받침을 사용할 경우, 받침 배치방법은 가능한 한 고정받침과 일방향받침의 축선이 상부구조의

    질량중심을 통과하도록 배치하여야 한다.

(2) 전단키는 고정받침의 수평력 보강방법으로 받침의 이동에 지장을 초래하지 않도록 한다.

 

11.3.10 받침의 수평 지지력 계산

(1) 교량의 안전성 확보를 위해 받침의 수평지지력 계산을 수행하여야 한다.

(2) 받침의 수평지지력은 고정받침 극한상태 지지력(Ultimate limit state), 전단키의 극한 상태 지

    지력 합으로 정적 수평변위에 의한 수평력과 동적 계산결과에 의한 수평력 보다 작지 않아야

    하며, 극한 수평지지력은 계산서 및 도면에 명시하여야 한다.

(3) 받침의 수평저항력은 보강한 경우, 보강받침의 규격 및 배치에 대해 별도의 계산서 및 도면을

    첨부하여야 한다.

 

 

11.4 해석방법

 

11.4.1 일반사항

(1) 교량의 내진해석은 다음과 같은 두 가지의 해석방법 중 하나를 사용하여야 한다.

① 단일모드스펙트럼해석법

② 다중모드스펙트럼해석법

 

(2) 두 가지 방법 모두에 있어서 모든 고정된 기둥과 교각 또는 교대 지점들은 동일 시점에 있어

    서 동일한 지반운동을 한다고 가정한다. 가동지점에서는 이 장에서 기술된 해석으로부터 구한

    변위가 ʻ11.3.8 설계변위ʼ에서 규정된 최소 요구치보다 큰 경우 이 값을 수정없이 사용하여야

    한다.

 

11.4.2 탄성지진응답계수

(1) 설계력의 결정에 쓰이는 탄성 지진응답계수   는 다음과 같은 무차원의 식으로 구한다.

 

    

 

[식 11.4.1]

 

여기서,

 : 11.2.1 가속도 계수ʼ로부터 구하는 가속도 계수

 : 11.2.3 지반의 영향ʼ에 규정한 지반특성에 대한 무차원의 계수

 : 11.4.3 단일모드스펙트럼해석법ʼ 또는 다른 적합한 방법에 의하여 결정된 교량의 주기

 

다만,   값은 2.5 보다 크게 취할 필요는 없다.

 

(2)  번째 진동모드에 대한 탄성 지진응답계수   은 다음 공식에 따라 구한다.

   





 

[식 11.4.2]

 

여기서,

  :  번째 진동모드의 주기

 

다만,   값은 2.5 보다 크게 취할 필요는 없다.

 

(3)   값이 4.0초를 넘는 구조물에 대해서  번째 진동모드에 대한   값은 다음 값에 따

    라 결정할 수 있다.

 

   





 

 

[식 11.4.3]

 

11.4.3 단일모드스펙트럼해석법

(1) 특수교량을 제외한 일반교량의 내진해석에서 부재의 단면력과 처짐을 계산하는 등가 정적 지

    진하중 Pe(x)는 다음 식으로 산정한다.

 

Pe(x) = 

  w(x) Vs(x) [식 11.4.4]

 

여기서,

Pe(x) :등가정적 지진하중이며 진동의 기본모드를 대표하기 위해 가하는 단위 길이당 하중강

        도(<그림 11.4.1>)

Cs :식(11.4.1)로 계산하는 탄성지진 응답계수

 

(2) 여기서 교량의 주기 T는 다음과 같다.

 

T =







[식 11.4.5]

 

여기서,

g :중력 가속도 9.81m/sec2

w(x) :교량 상부구조와 이의 동작가둥에 영향을 주는 하부구조의 단위길이당 고정하중

vs(x) :균일한 등분포하중 po에 의한 정적 처짐(<그림 11.4.1>)

α=∫vs(x)dx [식 11.4.6]

β=∫w(x)vs(x)dx [식 11.4.7]

γ=∫w(x)vs(x)2dx [식 11.4.8]

 

<그림 11.3> 횡방향 및 종방향으로 가정된 하중을 받는 교량 상판

 

<그림 11.4.1> 횡방향 및 종방향으로 등가하중을 받는 교량 상판

 

11.4.4 다중모드스펙트럼해석법

(1) 일반사항

     다중모드스펙트럼해석법은 비정형 교량의 3방향 연계 효과와 최종 응답에 대한 다중모드의 기여

     효과를 결정하기 위해 공인된 공간뼈대 선형 동적해석 프로그램을 사용하여 수행하여야 한다.

 

(2) 수학적 모형

① 교량은 그 구조물의 강성과 관성효과를 실제에 가깝게 모형화하기 위해 적절한 절점으로 구

    성된 3차원 공간뼈대 구조물로써 모형화해야 한다.

② 각 연결부와 절점은 6개의 자유도, 즉 3개의 이동 자유도와 3개의 회전 자유도를 가진다.

③ 구조 질량은 최소한 3개의 이동 관성항을 갖는 집중질량으로 모형화하여야 하며, 구조 질량

    은 하부 구조를 포함하여 관련된 모든 요소들을 고려하여야 한다.

④ 지진시에도 교량에 큰 활하중이 재하되어 있을 가능성이 많은 경우에는 그 활하중의 관성효

    과를 고려하여야 한다.

⑤ 상부구조는 최소한 각 경간단부의 연결부와 지간의 1/4지점마다 절점을 가진 공간 뼈대부재

    의 집합체로 모형화해야 한다. 신축이음부와 교대의 불연속 부분도 상부구조에 포함하여야

    하며, 이 때 집중질량의 관성효과를 적절하게 분배시켜야 한다.

⑥ 하부구조에서 중간 기둥 또는 교각들은 일반적으로, 인접 지간길이의 1/3보다 짧은 길이를

    갖는 짧고 강성이 강한 기둥에 대해서는 중간 절점이 불필요하나, 길고 유연한 기둥은 기둥

    단부의 연결부 외에 2개의 1/3지점을 중간 절점으로 모형화하여야 한다. 하부구조의 모형은

    상부구조에 대한 기둥의 편심을 고려해야 한다. 기둥 또는 교각하부와 교대에서의 지반은

    등가의 선형 스프링계수를 이용하여 모형화할 수 있다.

 

(3) 진동모드의 형상과 주기

    고려중인 방향에 대하여 해석에 필요한 교량의 주기와 모드형상은 고정지반 조건에 대해서 지

    진에 저항하는 전체 시스템의 질량과 강성을 고려하여 이론적으로 확립된 방법에 의해 계산하

    여야 한다.

(4) 다중모드 스펙트럼 해석모형의 정확도

    다중모드 스펙트럼 해석결과는 해석모형의 집중질량의 자유도 선정과 고려된 고유 진동모드의

    개수에 따라 달라지므로 해석모형의 정확도를 확보하기 위해서 질량 기여도(Mass

    Participation Factor) 합이 90% 이상을 확보하는 것이 좋다.

 

(5) 부재의 단면력과 변위의 조합 방법

    부재의 단면력과 변위는 개별 모드들로부터 각각의 응답성분 (예를 들면, 힘, 변위 또는 상대

    변위)은 CQC방법(Complete Quadratic Combination)으로 조합함으로써 계산한다.

 

 

11.5 기초 및 교대의 내진설계

 

11.5.1 적용범위

         본 절은 기초 및 교대의 내진설계에 관해서만 다룬다. 따라서 구조물들은 지진으로 인한 하중 이외의

         일반적인 수평 및 수직하중에 대해서는 충분히 견딜 수 있도록 설계된 것으로 간주한다.

 

11.5.2 기 초

(1) 조사

    지진구역Ⅰ에서는 평상시 설계에 필요한 조사 이외에 지진에 대한 (1)사면의 불안정, (2)액상

    화, (3)성토의 침하, (4)수평토압 증가와 관련된 지진 피해 가능성 판단과 내진설계에 필요한

    조사를 추가하여야 한다. 이 때 최대지진지반가속도는 가속도계수  를 사용할 수 있다.

 

(2) 액상화

① 액상화 검토에 필요한 기본적인 자료는 다음과 같다.

 

가. 지질 및 지형에 대한 자료

나. 입도분포, 밀도, 지하수위

다. 현장 시험(예, 표준관입 시험치)이나 실내시험(반복전단시험) 자료

라. 설계 지진 규모(최대 지반가속도와 지속시간)

 

② 액상화에 대한 안전율은 다음과 같이 정의되며, 안전율은 실내시험(반복전단시험)을 수행할

    시는 1.0 이상, 현장시험(표준관입시험)을 수행할 시는 1.5 이상이 되어야 한다.

 

  

 [식 11.5.1]

 

여기서,

 :설계지진(지진규모)에 상응하는 등가의 반복횟수에서 액상화를 일으키는 평균반복전단응력

 :설계지진에 상응하는 등가의 평균반복전단응력

 

③ 은 불교란시료의 실내 반복전단시험이나 현장시험(예: 표준관입시험)결과로부터 결정할

    수 있다.

④ 는 지반응답해석으로 계산하거나, 지진규모 6.5를 적용하여 Seed와 Idriss (1971)의 간

    편법으로 산출한다.

 

(3) 기초설계

    지진에 대한 기초설계는 등가정적하중법을 이용한다. 등가정적하중법에서 지진으로 인한 기초

    하중은 구조물의 평형조건에 필요한 반력과 모멘트로부터 결정한다. 기초설계시 다음을 고려

    하여야 한다.

① 지진이 발생하는 동안에 일어나는 지반의 강도와 강성의 변화

② 기초의 상승

    지진의 반복하중에서 지반의 강도가 심하게 감소하지 않는 경우에는 선단지지 군말뚝수의

    1/2까지, 기초 바닥판 접촉면적의 1/2까지는 일시적으로 지반과 분리되는 것을 허용한다.

③ 말뚝의 횡하중

    수평방향의 강성을 계산할 때는 말뚝을 탄성체로 간주하고, Winkier의 탄성기초 해석법 또

    는 탄성연속체 해석방법 및 등가 캔틸레버개념을 이용한다. 그러나 연약점토와 사질토에서

    큰 수평력이 발생하는 경우에는 지반의 비선형 반력을 고려할 수 있는 말뚝의 p-y곡선을

    사용한 설계를 하여야 한다.

④ 지반과 말뚝의 상호작용

    자유장 지진의 지반운동과 말뚝사이의 상호작용결과 나타나는 교량 구조물의 관성효과로 인

    한 횡하중을 고려한다.

⑤ 기초의 침하량

    구조물 설계시에는 기초가 침하하더라도 교량 구조물이 지진에 견딜 수 있도록 하여야 한다.

 

(4) 말뚝설계시 특별히 요구되는 사항

    지반과 교량의 응답 특징들이 불확실하기 때문에 내진설계시 말뚝의 일반설계시 요구 조건 이

    외에 부수적인 요구조건들을 만족시켜야 한다.

① 말뚝의 요구조건

 

가. 내진설계에서는 말뚝의 극한지지력 개념을 사용하여야 한다.

나. 모든 말뚝은 기초의 바닥 콘크리트의 캡에 적절히 정착되어야 한다.

다. 콘크리트로 채운 말뚝은 특별한 결합부가 없다면, 기초의 바닥 콘크리트로부터 말뚝으로

    상승력이 전달될 수 있도록 충분한 길이의 철근을 매설하여 정착하여야 한다.

라. 속채움이 없는 강관말뚝, 나무말뚝, 강말뚝은 정착장치를 설치하여야 한다. 그러나 어떤

    경우라도 상승력은 말뚝의 허용지지력의 10% 이상이 되도록 설계하여야 한다.

 

② 보강철근은 말뚝과 바닥판 콘크리트를 일체로 하기 위해서 그리고 말뚝에서 말뚝캡으로 하

    중전달을 용이하게 하기 위해서 콘크리트 바닥판까지 연장되어야 한다.

③ 기초 콘크리트 바닥판 바로 밑의 말뚝 머리가 완전히 부서지거나 힌지와 같은 거동을 방지

    하기 위해서, 띠철근 간격을 줄이는 것이 좋다. 기성말뚝에서는 적당한 전단강도를 확보하

    기 위해 나선철근을 사용하여 만들어야 하고, 항복곡률의 허용치는 지반 또는 구조물 응답

    에 의해 분배되어야 한다. 말뚝은 지표면 아래에서 파괴되지 않고, 기둥의 휨 항복을 지표

    면 위에서 발생하도록 하여야 한다.

 

11.5.3 교 대

(1) 일반사항

    지진시에 교대의 파괴나 변위에 의한 교량의 손상 또는 파괴가 빈번히 발생하므로 지진지역

    내에 설치되는 교대의 설계 및 세부설계는 신중하게 실시되어야 한다.

(2) 독립식 교대

① 독립식 교대의 설계에서는 지진에 의한 수평토압, 교대의 관성력과 더불어서, 상부 구조물이

    자유롭게 미끄러질 수 없는 받침으로 지지되는 경우에는 상부구조물로부터 전달되는 지진력

    을 함께 고려하여야 한다.

② 지진시에 독립식 교대에 작용하는 토압은 Mononobe-Okabe에 의해 개발된 등가정적해

    석법으로 계산할 수 있으며 이 때 토압은 교대의 배면에 균등하게 분포하고 그 합력은 교대

    높이의 1/2에 작용하는 것으로 가정한다.

 

가. 주동토압

     ⋅  ⋅   ⋅      ⋅   [식 11.5.2]

 

여기서,  는 지진시 주동토압계수로서

 

   coscoscos     ․  

cos     ․cos   

sinø  ․sinø      

cosø     

 

[식11.5.3]

 

나. 수동토압

     ⋅  ⋅   ⋅      ⋅   [식 11.5.4]

 

여기서,   는 지진시 주동토압계수로서

   coscoscos     ․  

cos     ․cos   

sinø  ․sinø      

cos ø     

[식 11.5.5]

 

여기서,  :흙의 단위체적중량

 :교대 높이

ø :흙의 내부마찰각

 : tan   

 

 :흙과 교대사이의 마찰각

  :수평 지진 계수

  :연직 지진 계수

 :뒷채움흙의 경사각

 :교대배면이 수직에 대한 각

 

③ 교축방향 변위를 허용하는 독립식 교대

 

가. 구조물의 경제성을 도모하기 위해서는 교대를 교축방향 변위가 전혀 발생하지 않도록 설

    계하기 보다는 작은 변위를 허용하는 조건에 대해 설계하며 이 때 적용할 수평지진계수

      는 0.5 가 권장되고 예상되는 변위는 250 ㎜로 볼 수 있다.

나. 교대는 지진시에 미끄러짐만 허용하고 전도가 발생하지 않아야 하며 교대받침의 손상을 최

    소로 하기 위하여 미끄러짐에 의한 교축방향 변위를 감당할 수 있도록 설계되어야 한다.

 

④ 교축방향 변위를 구속하는 독립식 교대는 Mononobe-Okabe의 등가정적하중법에 의한

    토압보다 큰 수평토압이 작용되지만 이 토압은 수평지진계수   를 1.5 로 적용하여

    Mononobe-Okabe의 방법으로부터 개략적으로 계산할 수 있다.

 

(3) 일체식 교대

① 일체식 교대는 지진시 큰 상부관성력이 뒷채움흙에 전달되므로 과다한 상대변위가 발생하지

    않도록 하기 위하여 적절한 수동저항력을 갖도록 설계되어야 한다.

② 일체식 교대는 교대-뒷채움흙 구조와 기초의 강성을 계산하여 구조물의 내진설계 과정에

    따라 설계할 수 있다.

 

11.5.4 기초와 교대의 강성 계산

    내진설계시 기초와 교대의 강성을 계산하여 일반적인 구조물 설계와 같이 설계한다.

 

(1) 근입된 기초의 강성

 

   ⋅  ⋅  [식 11.5.6]

 

여기서,  :흙의 단위체적 중량

 :교대 높이

  :흙의 내부마찰각

 

(2) 교대의 수평변위와 회전에 의한 강성

① 수평변위에 의한 강성

 

    ⋅   ⋅  [식 11.5.7]

 

② 회전에 의한 강성

 

    ⋅   ⋅  ⋅   [식 11.5.8]

 

여기서,   :뒷채움 흙의 동적 탄성계수

 

 :교대의 폭

 :교대 높이

 

 

11.6 강교 설계

 

11.6.1 일반사항

(1) 구조용 강재 기둥과 연결부의 설계와 시공은 ʻ도로교설계기준ʼ과 이 절의 추가 요구조건을 만

    족시켜야 한다.

(2) 허용응력 설계법 적용시 허용응력을 50% 증가시킨다.

 

11.6.2 P-Δ효과

    P-Δ 효과(지진변위로부터 발생하는 편심과 기둥 축력에 의한 모멘트)로 인한 2차 휨을 고려하여 축방

    향 응력과 휨응력을 계산할 때는 모든 축방향 하중을 받는 부재는 ʻ도로교설계기준 강교편 3.4.3 축방향력

    및 휨모멘트를 받는 부재ʼ에 의거하여 설계하여도 된다.

 

 

11.7 콘크리트교 설계

 

11.7.1 일반사항

(1) 일체로 현장타설되는 기둥, 교각의 확대기초와 연결부 등의 설계와 시공은 ʻ도로교설계기준ʼ과

    본 절의 추가 요구조건을 따라야 한다.

(2) 허용응력 설계법 또는 강도설계법을 사용할 수 있으며 허용응력 설계법에 따를 경우 허용응력

    을 33% 증가시킨다.

 

11.7.2 최소 횡방향철근

(1) 기둥의 상부와 하부에서 최소 횡방향철근에 대한 요구사항은 (2)에 횡방향철근의 간격에 대한

    요구사항(3)에 규정한다.

 

(2) 소성힌지에서의 심부 구속을 위한 횡방향철근

① 일반적으로 소성영역이 예상되는 기둥과 말뚝가구의 상부와 하부의 심부(Core)는 이 절의

    규정에 따라 횡방향철근으로 구속해야 한다. 이 때 횡방향 철근의 항복강도는 축방향 철근

    의 항복강도를 초과할 수 없다.

 

가. 원형기둥의 나선철근비  는 다음 값들 중 큰값을 취한다.

  



    

 [식 11.7.1]

 

또는

    

 [식 11.7.2]

 

원형후프띠철근을 용접 또는 기계적 연결장치 등으로 연결하거나, 보강띠철근을 추가하

여 정착단에서 슬립이 발생하지 않게 함으로써 나선철근과 동등한 심부구속효과를 발휘

할 수 있다면, 원형띠철근량의 계산은 나선철근식을 사용할 수 있다.

나선 또는 원형띠철근을 사용한 경우, 결속철근(Cross-Ties)은 심부구속 철근으로 계산

하여서는 안된다.

 

나. 사각형기둥에서 횡방향 띠철근의 총 단면적 Ash는 다음 값들 중 큰 값을 취한다.

 

     

 



     [식 11.7.3]

      

 [식 11.7.4]

 

여기서,

 :띠철근의 수직간격, 최대 150㎜

제11장 내진설계 | 5-11-19

  :기둥 심부의 면적 (㎡)

  :둥의 총단면적 (㎡)

   :수직간격이 이고, 심부의 단면치수가 인 단면을 가로지르는 보강띠철근(cross ties)

을 포함하는 횡방향철근의 총 단면적(㎡),직사각형 기둥의 두 주축 모두에 대하여 별도

로 계산해야 한다.

 

 : 콘크리트의 설계기준강도 (㎫)

 : 띠철근 또는 나선철근의 항복강도 (㎫)

 : 띠철근 기둥의 고려하는 방향으로의 심부의 단면 치수 (㎜)

 : 콘크리트 심부 전체의 부피에 대한 나선철근의 부피의 비(나선철근의 끝에서 끝까지)

 

② 횡방향 철근으로는 하나 또는 중복된 후프띠철근을 사용할 수 있으며, 후프띠철근과 같은

    크기의 보강띠철근을 사용할 수 있다. 보강띠철근은 그 양단이 외측 축방향 철근에 걸리게

    하여야 한다.

③ 보강띠철근은 하나의 연속된 철근으로 한쪽 단에 135°이상의 갈고리를 갖고, 다른 쪽 단

    에 90°이상의 갈고리를 갖도록 하여야 한다. 이 때, 135°갈고리는 띠철근 지름의 6배와

    80㎜ 중 큰 값 이상의 연장길이를 가져야 하며, 90°갈고리는 띠철근 지름의 6배 이상의

    연장길이를 가져야 한다. 갈고리는 외측 축방향 철근에 걸리게 하여야 하며, 보강띠철근을

    연속적으로 같은 축방향 철근에 걸리게 할 경우 90°갈고리가 연달아 걸리지 않도록 연속

    된 보강띠철근의 양단을 바꿔주어야 한다.

④ 후프띠철근은 외측 축방향 철근들을 감싸는 폐합띠철근 형태이거나 또는 나선철근과 유사하

    게 연속적으로 감은 연속띠철근 형태로 사용할 수 있다. 폐합띠철근 형태는 양단에 띠철근

    지름의 6배와 80㎜ 중 큰 값 이상의 연장길이를 갖는 135°갈고리를 가져야 한다.

    연속띠철근 형태는 양단에 띠철근 지름의 6배와 80㎜ 중 큰 값 이상의 연장길이를 갖는

    135°갈고리를 가져야 하며 이 갈고리는 축방향 철근에 걸리게 하여야 한다.

 

(3) 심부 구속을 위한 횡방향 철근의 간격

① 심부구속을 위한 횡방향 철근은 기둥의 상부와 하부에 설치하며 설치구간은 기둥의 최대 단

    면치수, 기둥 순높이의 1/6, 450㎜ 중 가장 큰 값 이상이어야 한다. 횡방향 철근은 인접부

    재와의 연결면으로부터 기둥 치수의 0.5배까지 연장해서 설치해야 하나 그 길이가 380㎜

    보다 작아서는 안된다.

② 말뚝가구의 말뚝 상단에서의 구속을 위한 횡방향 철근은 기둥에 대해 규정된 것과 같은 구

    간에 설치한다. 말뚝하단에서는 모멘트 고정점에서 말뚝지름의 3배 길이만큼 내려간 위치로

    부터 진흙선에서 말뚝지름과 450㎜ 중 큰 값 이상의 길이만큼 올라간 위치까지의 구간에

    횡방향 철근을 설치해야 한다.

③ 철근의 최대 간격은 부재 최소 단면치수의 1/4 또는 축방향철근지름의 6배중 작은 값을 초

    과해서는 안된다.

④ ①②에서 규정된 횡방향으로 구속된 부분에서는 나선철근 겹이음은 허용되지 않는다. 이 부

    분의 나선철근 연결은 완전 용접 또는 기계적 연결장치로 해야 한다.

 

(4) 결합형 심부 구속 방법1)

    결합형 심부구속방법을 교각의 설계 및 시공에 적용하는 경우에,

① 기존배근방법에 비해 동등이상의 내진성능을 가져야 한다.

② 형하공간 확보에 유리하고, 미관이 수려하여 도로 및 하천 교량에 효율적인 장방형 단면 교

    각을 합리적으로 설계할 수 있어야 한다.

③ 동일 단면적 대비 장방형의 40%, 원형의 30%의 심부 구속 철근량을 절감할 수 있다.

 

<그림 11.7.1> 장방형 단면의 결합원형 띠철근 배근 상세 예

 

11.8 철근콘크리트 기둥의 축방향 철근에 관한 최소 규정

       탄성설계시 소성영역이 예상되는 기둥의 상부와 하부에서 기둥의 최대단면치수, 기둥순높이의 1/6,

       450㎜ 중 가장 큰 값으로 결정되는 구간에 배근되는 축방향 철근은 전체 철근 중 1/2 이상이 연속철

       근(단일철근, 기계적이음 또는 용접이음된 철근)이어야 한다.

 

 

11.9 지진격리교량의 설계

 

11.9.1 일반사항

(1) 적용범위

    이 절은 신설되는 지진격리교량의 설계에 적용한다. 적용하는 교량 및 준용의 방법은 1.1에

    규정한 바와 같으며, 특수한 형식의 교량(아치교, 사장교, 현수교 등)은 이 절의 설계개념 및

    원칙을 준수하고 적절한 보정을 한 지진격리교량 설계기준을 작성하여 설계할 수 있다. 이 절

    의 설계 규정들은 수평방향으로 지진격리시키는 시스템에 대해서만 고려되었으며, 수직방향에

    대해서는 강체라고 가정한다. 또한 이 절의 규정들은 외부에너지를 이용하지 않는 지진격리시

    스템에만 적용된다.

        1) 교각기둥의 결합형 심부구속 방법 설계적용방안 검토 (설계처 3521, 07.12.7)

 

11.9.2 지진격리설계의 기본방침

 

(1) 목적

    이 설계기준의 목적은 지진에 의해 교량이 입는 피해의 정도를 최소화 시킬 수 있는 내진성의

    확보를 위해 지진격리받침을 적용한 경우에 필요한 최소 설계요구조건을 규정하는데 있다.

(2) 기본개념

    지진격리설계는 수평지진력에 의한 지진시 교량의 응답을 줄일 목적으로, 주로 상부구조와 하

    부구조 사이에, 지진격리받침을 적용하여 설계기준에서 요구하는 내진성을 확보하는 방법이다.

    이 때, 지진격리받침은 교량의 고유주기를 길게 함으로써 교량에 작용하는 지진력을 줄여주고,

    지진에너지흡수성능 향상을 통하여 지진시 응답을 감소시키는 역할을 한다. 그 적용에 있어서

    다음 사항을 충분히 검토하여야 한다.

 

① 지진격리설계의 적용은 교량의 장주기화 혹은 지진에너지흡수성능 향상효과를 상시와 지진

    시의 양측면에서 검토한 후에 판단해야 한다. 특히, 다음의 조건에 해당되는 경우에는 지진

    격리설계를 적용하지 않는 것으로 한다.

 

가. 하부구조가 유연하고 고유주기가 긴 교량

나. 기초주변의 지반이 연약하고 지진격리설계의 적용에 따른 교량 고유주기의 증가로 지반

    과 교량의 공진가능성이 있는 경우

다. 받침에 부반력이 발생하는 경우

 

② 교량의 장주기화로 인한 지진시 상부구조의 변위가 교량의 기능에 악영향을 주지 않도록 해

    야 한다.

③ 지진격리받침은 역학적 거동이 명확한 범위에서 사용하여야 한다. 또한 지진시의 반복적인

    횡변위와 상하진동에 대하여 안정적으로 거동하여야 한다.

④ 이 절에서 규정하고 있는 지진격리받침 이외에도 그 특성의 안정성이 확인된 각종 감쇠기,

    낙교방지장치, 지진보호장치 등에 의하여 보다 발전된 설계를 할 경우에는 이를 인정한다.

 

11.9.3 지진격리교량의 가속도계수

 

11.2.1의 일반교량의 내진설계에 사용되는 가속도계수가 지진격리교량의 내진설계에도 동일하게 사

            용된다.

 

11.9.4 지진격리교량의 내진등급과 설계지진수준

 

지진격리교량의 내진등급과 설계지진수준은 11.2.2에서 규정된 일반교량의 규정과 동일하다.

 

11.9.5 지진격리교량의 지반계수

 

지진격리교량의 지진하중을 결정하는데 사용되는 지진격리교랴의 지반계수   는 [표 11.9.1]와 같

으며, 지반종류는 표 11.6에서 정의된 일반교량의 지반종류를 동일하게 사용한다.

 

[표 11.9.1] 지진격리교량의 지반계수  

 

지진격리교량의

지반계수

지반종류

Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ

  1.0 1.5 2.0 2.7

 

11.9.6 지진격리교량의 응답수정계수

(1) 11.5, 11.6, 11.7에서 내진설계를 위해 추가로 규정된 설계요건을 모두 충족시키는 경우, 지

    진격리교량의 각 부재와 연결부분에 대한 설계지진력은 11.9.7에서 규정된 등가지진력을 [표

    11.9.2]의 지진격리교량의 응답수정계수로 나눈 값으로 한다. 다만 하부구조의 경우, 축방향력

    과 전단력은 응답수정계수로 나누지 않는다.

 

(2) 11.5, 11.6, 11.7에서 내진설계를 위해 추가로 규정한 설계요건을 충족시키지 못하는 경우,

    하부구조와 연결부분에 대한 응답수정계수는 각각 1.0과 0.8을 넘지 못한다. 이 때, 지진응답

    해석을 통하여 설계지진시에 하부구조가 탄성범위 내에서 거동함을 확인하여야 하고, 철근콘

    크리트 기둥의 철근상세는 11.8를 만족시켜야 한다.

 

[표 11.9.2] 지진격리교량의 응답수정계수, 

 



하 부 구 조 

 연 결 부 분 



벽식 교각 1.5 상부구조와 교대 0.8

철근콘크리트 말뚝 가구(Bent)

1. 수직말뚝만 사용한 경우

2. 한 개 이상의 경사말뚝을 사용한 경우

1.5

1.5

상부구조의 한 지간내의 신축 이음 0.8

단일 기둥 1.5

기둥, 교각 또는 말뚝 가구와 캡빔

또는 상부구조

1.0

강재 또는 합성강재와 콘크리트 말뚝 가구

1. 수직말뚝만 사용한 경우

2. 한 개 이상의 경사말뚝을 사용한 경우

2.5

1.5 기둥 또는 교각과 기초 1.0

다주 가구 2.5

 

11.9.7 해석방법

 

(1) 일반사항

① 이 항의 규정은 지진격리교량의 지진해석에 대한 규정이며 다음과 같은 네 가지 해석법 또

    는 발주자가 인정하는 검증된 정밀해석법을 사용할 수 있다.

 

가. 등가정적하중법

나. 단일모드스펙트럼해석법

다. 다중모드스펙트럼해석법

라. 시간이력해석법

 

제11장 내진설계 | 5-11-23

 

② 교량해석은 지진격리받침의 특성을 고려하여 수행한다. 지진격리받침의 비선형거동을 단순

    화하기 위해서 이중선형모델을 사용할 수 있다.

    지진격리받침의 유효강성   및 지진격리시스템의 등가감쇠비 는 원칙적으로 식

 

(11.9.1) 및 (11.9.2)에 의해 산출한다. 해석에 사용되는 지진격리받침의 유효강성은 설계변

    위에서 계산되어야 한다.

 

     

     [식 11.9.1]

  





  

 

전체 면적 ×    [식 11.9.2]

 

여기서,

  :지진격리장치의 원형 시험시, 한 cycle 동안의 최대부변위량 발생시의 수평력

  :지진격리장치의 원형 시험시, 한 cycle 동안의 최대양변위량 발생시의 수평력

 :지진격리장치의 원형 시험시, 한 cycle 동안의 최대부변위

 :지진격리장치의 원형 시험시, 한 cycle 동안의 최대양변위

 :고려하고 있는 방향에 대한 강성 중심에서의 등가지진력에 의한 지진시 설계변위

 :한 cycle 당 소산된 에너지이다.

 

<그림 11.9.1> 지진격리받침의 유효강성 및 지진격리시스템의 등가감쇠비 산출

 

유효주기가 3초보다 긴 교량 또는 등가감쇠비가 30%를 초과하는 지진격리받침을 사용하는

경우에는 지진격리받침의 비선형성을 고려한 시간이력해석을 수행해야 한다.

 

(2) 등가정적하중법

    등가지진력은 다음과 같다.

 

     [식 11.9.3]

 

여기서,   :등가지진력

 : 상부구조물의 총중량이다.

     등가지진력을 결정하기 위해서 사용되는 탄성지진응답계수   는 다음의 무차원식으로 구할

     수 있다. 단,   값은 2.5 보다 크게 취할 필요는 없다.

 

   

   × 

 

  

  [식 11.9.4]

 

지반에 대한 상부구조의 총변위  는 아래의 식으로 구한다.

 

  

     (㎜) [식 11.9.5]

 

여기서, 는 [표11.9.3] 으로부터 구한다.

유효주기    는 아래의 식으로 구한다.

 

     



  



[식 11.9.6]

 

여기서,   는 지진격리교량의 유효강성이다.

 

[표 11.9.3] 지진격리교량의 감쇠계수 

 

지진격리교량의

감쇠계수

지진격리시스템의 등가감쇠비  (%)

≤2 5 10 20 30

 0.8 1.0 1.2 1.5 1.7

(3) 단일모드스펙트럼해석법

    종방향 및 횡방향 지진에 의한 부재의 단면력과 처짐을 계산하는 등가정적 지진하중   

    는, 지진격리받침의 변위에 의하여 (2)에 따라 결정된 등가지진력을 사용하여 단일모드스펙트

    럼해석법에 기술된 대로 수평2축 방향을 따라 구하고, 그 값을 직교 지진력의 조합에 기술된

    대로 조합하여 사용한다.

 

        [식 11.9.7]

 

여기서,    :등가정적 지진하중의 단위길이당 하중강도

   : 상부구조의 단위길이당 고정하중

  : 식(11.9.4)에 의하여 계산되는 탄성지진응답계수이다.

 

(4) 다중모드스펙트럼해석법

    탄성지진응답계수는 그림 6.10.2와 같이 해당모드주기 

 

 가 0.8  를 초과하는 경우에만

 에 의해 감소된 값이 적용된다.

    



   ( 

 ≦0.8   ) [식 11.9.8]

    



   ( 

 >0.8   ) [식 11.9.9]

 

여기서,    :  번째 모드의 탄성지진응답계수



:  번째 모드의 주기이다.

다만,    값은 2.5 보다 크게 취할 필요는 없다.

직교하는 지진력의 조합은 직교 지진력의 조합에 의한다.

 

<그림 11.9.2> 지진격리교량의 탄성지진응답계수

 

(5) 시간이력해석법

    시간이력해석이 요구되는 지진격리교량의 경우에는 다음 조건들을 적용하여야 한다.

 

① 지진격리받침의 비선형 특성을 고려하여야 한다.

② 시간이력해석을 위한 지진입력 시간이력은 그림 11.9.2에 나타낸 감쇠율 5%에 대한 설계지

    반응답스펙트럼에 부합되도록 실제 기록된 지진운동을 수정하거나 인공적으로 합성된 최소

    한 4개 이상의 지진운동을 작성하여 사용해야 한다.

③ 작성된 시간이력이 설계지반 응답스펙트럼에 부합되기 위해서는 작성된 시간이력의 평균 응

    답스펙트럼이 다음 요건을 만족해야 한다.

 

가. 시간이력의 응답스펙트럼 값이 설계지반 응답스펙트럼 값보다 낮은 주기의 수는 5개 이

    하이고 낮은 정도는 10% 이내이어야 한다.

나. 시간이력의 응답스펙트럼을 계산하는 주기의 간격은 스펙트럼 값의 변화가 10%이상 되

    지 않을 정도로 충분히 작아야 한다.

 

④ 시간이력의 지속시간은 10∼25초 또 강진구간 지속시간은 6∼10초가 되도록 하여야 한다.

⑤ 두방향 이상의 시간이력을 동시에 고려할 경우, 각 직교방향의 시간이력은 통계학적으로 독

    립되어야 한다. 여기서, 두 시간이력 사이의 시작시간 차이를 고려하여 계산된 상관계수함

    수의 최대절대값이 0.3을 넘지 않는다면 두 시간이력은 통계학적으로 독립이라고 간주할 수

    있다.

⑥ 7쌍 미만의 지반운동시간이력에 의한 해석 결과로부터 얻어진 응답치의 최대값 혹은 7쌍

    이상의 해석결과로부터 얻어진 평균값을 설계값으로 한다.

 

11.9.8 기타 요구조건

(1) 상시 수평력 안정성

① 지진격리받침은 풍하중, 원심력, 제동력, 온도변위에 의한 하중을 포함하는 모든 상시 수평

    력 조합에 안정적으로 거동하도록 설계되어야 한다.

② 지진격리받침 탄성중합체의 최대전단변형율은 상시 70%, 지진시 200% 이내 이어야한다.

 

(2) 수직력 안정성

① 지진격리받침은 수평변위가 없는 상태에서 고정하중과 활하중을 더한 수직하중에 대하여 최

    소한 3 이상의 안전율을 제공하여야 한다.

② 또한 1.2배의 고정하중, 지진하중으로 인한 수직 하중, 그리고 횡방향 변위로 인한 전도하

    중의 합에 대하여 안정적으로 거동하도록 설계하여야 한다. 여기서 전도하중을 계산할 때의

    횡방향 변위는 옵셋변위와 설계지진에 의한 설계변위의 2.0배와 같다.

 

(3) 회전 성능

    지진격리받침의 회전성능은 고정하중, 활하중, 시공오차의 영향을 포함하여야 하고, 여기서 고

    려되는 시공오차의 설계회전각은 0.005 rad보다 작아서는 안된다.

(4) 품질 기준

    지진격리받침과 그 재료는 화학적, 물리적, 기계적 성질이 충분히 안정적이어야 하며, 다음의

    조건을 만족하여야 한다.

① 다수의 지진격리받침을 대상으로 측정한 평균 유효강성은 설계값의 ±10% 이내이어야 하

    고, 각각의 유효강성은 설계값의 ±20% 이내이어야 한다. 또한, 평균  값은 설계값

    의 -15% 이상이어야 하고 각각의  값은 설계값의 -25% 이상이어야 한다.

 

[표 11.9.4] 지진격리받침 유효강성과  의 품질 기준

 

  

개체차 ±20% -25%

평균값 ±10% -15%

 

② 지진격리받침의 유효강성 및 등가감쇠비는 지진설계변위에 의한 연속반복재하에 대해 안정

    적이어야 한다.

③ 지진격리받침은 원칙적으로 지진후에 교량의 기능에 악영향을 주는 잔류변위가 발생하지 않

    도록 설계해야 한다.

④ 지진격리받침의 유효강성 및 등가감쇠비는 도로교설계기준 2.1.12의 온도범위에서 안정적이

    어야 한다.

⑤ 지진격리받침은 지진설계변위 범위에서는 항상 양의 접선강성을 가져야 한다.

 

(5) PSC I형 거더 교각높이 약 20m 이상에서 면진받침을 사용할 경우2)

① 기둥단면(직경) 축소로 충실형 단면을 사용할 수 있으며,

② 신축이음 규격 축소로 주행의 안정성을 확보할 수 있으며,

③ 경제적인 시공을 할 수 있다.

④ 중소지간 PSC I형 거더교 교각(약 20m이상) 교량받침 설계시에는 면진받침과 탄성받침의

    경제성 및 안정성 등을 비교 · 검토하여 적용한다.

    2) 중소지간 PSCI형 거더교량의 면진받침 적용성 검토 (설계처 3241, 06.12.12)

 

 

 

제 12 장 가 설 구 조 물

 

 

12.1 설계일반

 

12.1.1 단면 설계법

    가시설 구조물의 설계는 허용응력 설계법을 적용함을 원칙으로 한다.

 

 

a. 지하수 조사 b. 지반 조사

c. 지하매설물 조사 d. 근접 구조물 조사

e. 시공조건 조사 결과의 검토 조사

    구조 형식의 선정 비차수용(H-Pile+토류판) 또는    

    차수용(강널말뚝등)

    구조물 치수 결정 굴착 폭, 말뚝 간격

    단면 가정

    버팀보(Strut, Earth Anchor 등), 띠장 및

    엄지말뚝의 간격, 강널말뚝

    지반정수의 결정 C, φ, γ, 지하수위

    근입부 계산용 토압 및 수압 계산 a. 토압 : Rankine-Resal 토압

b. 수압 : 정수압

    토압/수압에 의한

    평형깊이(l1)의 계산

a. 최하단 버팀보 설치시

b. 최하단 굴착시

c. 최하단 버팀보 철거시

d. 기타 위험하다고 생각될 때

    보일링에 대한 근입깊이(l2)의 계산 사 질 토 지 반

    히빙에 대한 근입깊이(l3)의 계산 점 성 토 지 반

    근입 깊이의 결정 l1, l2, l3중 최대값

    가상 지지점의 계산 평형깊이의 수동토압 합력의 작용점

    단면 결정용 토압 계산 a. Rankine-Resal 토압

b. Peck 토압

 

NO

말뚝의

단면 계산

YES

δ> δa

말뚝의

변위량 계산

δ ≤ δa

토류판 계산

버팀보(Strut, Earth Anchor 등),

띠장에 작용하는 토압 계산

a. 하방분담법

b. 단면결정용토압

H형강의 허용응력 산정 a. 휨 작용면 내

b. 휨 작용면 외

fc > fca

버팀보, 띠장

단면계산

fc ≤ fca

구조세목의 설계

 

12.1.2 하 중

(1) 하중의 종류

① 고정하중

② 활 하 중

③ 충격하중

④ 토압 및 수압

⑤ 기타 하중

 

(2) 하중의 조합

    하중의 조합은 아래 표를 기준으로 하되 각 가설 부재에 작용하는 하중조건을 면밀히 검토하

   여 추가하중을 조합할 수 있다.

   하중의 종류

   측벽파일 버팀보 띠장

 

근입장 지지력 단면 단면 단면

고정 하중 ○ ○ ○

활 하 중 ○ ○ ○

충 격 ○ ○

토압 및 수압 ○ ○ ○ ○

 

(3) 고정 하중

    재료의 중량은 개개의 경우에 따라 다르고 설계시 큰 영향이 있어 가능한 실하중을 분명히 하

    는 것이 바람직 하지만 정하기 어려우므로 ʻ도로교 설계기준 해설ʼ 2.1.2장에서 규정하는 고정

    하중을 사용하기로 한다.

(4) 활 하중

① 지표면에 10.0 kN/㎡의 상재하중 적용

② 자동차, 중기 및 건축물 등이 흙막이에 근접하는 경우 별도의 적절한 값 적용. (자동차 하중

    은 DB하중 사용)

③ 건설용 중기(크레인 등)의 자중 및 작업하중을 필요에 따라 검토하여 적용

(5) 충격하중

    활하중에 의한 충격을 고려하여 충격계수는 지간에 관계없이 0.3으로 한다.

(6) 토 압

① 흙막이벽체 설계시 적용 토압

    안정성 검토 및 단면 검토시 두 가지 경우의 해석을 모두 병행한 후 그 결과를 종합하여 설

    계 수행

 

구 분 적용토압 비고

- 가설 흙막이벽에서 굴착 단계별, 근입깊이 결정 및 자립

식 널말뚝의 단면 계산

- 흙막이 벽체 설계 굴착 단계별 검토시

삼각형토압

(Rankine-Resal)

- 굴착 및 버팀구조 설치가 완료된 후의 장기적 안정 해석

경험토압

(Peck)

 

② 삼각형 토압

    Rankine-Resal의 토압분포

 

흙막이벽 점착력 높이

PP Pa

수동토압 주동토압

수동토압 ( ) 주동토압 ( )

1.        ⋅ tan  

 

  ⋅ tan  

 

2.        ⋅ tan  

 

3.   ⋅ tan  

 

 : 지표면상에서의 상재하중 (kN/m2),  : 흙의 단위체적중량 (kN/m3)

h : 지표면에서 임의점까지의 깊이(m),  : 흙의 내부마찰각(〫)

C : 흙의점착력(kN/m2)

 

③ 경험 토압

    버팀구조 설치가 완료된 후의 토압은 실측자료 및 최악의 조건 등을 고려하여 Peck의 제안

    식을 기본적으로 적용한다.

 

사질토 지반에서의 Peck 토압 분포

개수성 흙막이

차수성 흙막이

(강널말뚝, 지중연속벽, 주열식말뚝)

H

w

Pa

w

H

hO

hw

Pw

Pa

P′a

          ′    ′       

   주동토압 계수[=  sin   sin],  : 흙의 내부마찰각(°),

 : 흙의 습윤단위중량(kN/m3)  ′: 흙의 수중단위중량(kN/m3),

 : 물의 단위중량(kN/m3),

 : 굴착깊이로서 공사용 측구 하단까지 포함(m)

 : 지표면 과재하중(kN/m2), hw : 지하수면의 높이(m)

5-12-4 | 제5편 구조물공

점성토 지반에서의 Peck 토압 분포

  ≥  의 경우   〈 의 경우

Pa =

H

w

0.75H

0.25H

Ka( H + g w)

w)

H 0.5H

0.25H

0.25H

Pa =

0.4(g H + w)

w

w)

  : 토압 계수   

 ,  : 체감률 (=1.0),  : 흙의 점착력 (tonf/m2)

 : 흙의 습윤단위중량(tonf/m3),  : 지표면 과재하중(tonf/m2)

다층 지반에서의 토압 분포

H 1

H2

H3

H

Pa1

Pa2

Pa3

토층1:

K a 1 ,γ t1 , h 1

토층2:

K a 2 ,γ t2 , h 2

토층3:

K a 3 ,γ t3 , h 3

Pa(i) = a[K a ( i)× γ t (i )× h ( i)]

Ka1 ＞Ka2 ＞Ka3

- a, h1, h2 및 h3는 Peck 토압의 기준에 따라 결정

- 지반이 여러 토층으로 구성된 경우의 토압( ,  ,  )

 

     ×   ×  ,      ×  ×  ,      ×   ×  

 

④ 암반 지반에서의 토압

    암반지반의 토압분포 적용은 현장조사 등을 시행하여 불연속면 방향성과 경사각의 임계 파

    괴면을 확인한 후 책임기술자의 판단에 의해 현장여건을 감안하여 적용한다

 

(7) 수 압

① 굴착 배면 지반의 수위는 굴착 심도, 지반의 특성 및 흙막이벽 종류에 따라 변하므로 시공

    조건을 감안하여 흙막이벽체에 작용하는 수압을 설계에 반영한다.

② 토사지반에 작용하는 수압은 흙막이벽체가 불투수층에 이상적으로 관입된 경우와 관입되지

    못한 경우 등의 시공상태와 굴착 배면 토층의 투수계수가 다른 경우 등의 지층조건을 고려    

    하려 합리적으로 적용하여야 한다.

③ 암반지반에 작용하는 수압은 암반의 투수성이 작은 경우와 투수성이 큰 경우 또는 암반내에

    파쇄대가 발달하는 경우 등을 조사하여 합리적으로 적용한다.

 

12.1.3 재 료

(1) 허용응력의 증가계수

구 분 가시설 구조물

영구 구조물

시공 중 시공완료후

허용응력 증가계수 1.5 1.25 1.0

(2) 철근 및 콘크리트의 허용응력

 

구 분

콘크리트 철 근 (SD35 이하)

허용 휨압축응력 허용 휨인장응력 허용 압축응력

허용응력              

※ ʻ도로교 설계기준 2005ʼ중 2.2.2.4장 참조

 

(3) 강재의 허용응력

① 흙막이용 가설 강재의 허용응력 및 강널말뚝의 허용응력은 ʻ구조물 기초설계기준 해설

    2003ʼ 7.7.3장 을 따른다.

② 가설 흙막이 구조물에서 강재의 허용응력은 영구구조물에 대한 허용응력보다 50% 큰 값을

    사용하며 신강재가 아닌 구강재를 사용하는 경우 부재의 재사용이나 단면의 감소에 따른 허

    용응력 저하를 고려한다.

③ 신 강재를 이용하는 경우 공사기간이 2년 미만인 경우에는 가설 구조물로 간주하여 설계하

    고, 2년 이상인 경우에는 영구 구조물로 간주하여 설계한다.

④ 재사용 강재를 적용하는 경우에는 단면 결손 또는 부식 등에 의한 허용응력 저감을 고려하

    기 위하여 장기 허용응력(영구 구조물로 간주)을 적용하여 설계한다.1)

 

(4) 목재의 허용응력

    토류판에 사용되는 목재의 허용응력은 ʻ구조물 기초설계기준 해설 2003ʼ 7.7.3장을 따른다.

 

(5) 기둥의 유효좌굴길이

    구조용 강재의 허용응력 계산시 기둥의 유효좌굴길이는 ʻ도로교 설계기준 2005ʼ 3.3.2장을 따른다.

    1) 흙막이 가시설 설계기준 보완 (건설계획처-3432, 2009.12.3)

 

 

 

12.2 흙막이공

 

 

12.2.1 지반 지지력 검토

 

(1) 허용지지력

① 최대 축방향력은 말뚝의 허용지지력 내에 들어야 한다.

② ∴ 최대 축방향력(P) = 주형보지점의 반력 + 버팀보 지점의 반력 + 주형보 지지보 자중 +

    띠장의 자중 + 파일의 자중 + 앵커의 수직분력 + 부마찰력(필요시)

 

(2) 허용지지력 산정

① 말뚝재하시험을 하지 않는 정역학적 공식으로 계산하며, 필요한 경우 시항타에 의해 동역학

    적 공식으로 확인한다.

② 정역학적 공식에 의한 극한지지력으로부터 허용지지력 산정시 안전율은 2.0이상을 적용한다.

③ 측벽말뚝 배면 흙이 배수 등의 원인으로 침하할 우려가 있는 경우 부마찰력을 측벽파일의

    축하중에 가산하여 검토한다.

④ 최대 축방향력에 흙막이 앵커의 수직분력이 포함되는 경우에는 허용지지력 산정시 흙막이

    앵커의 수평분력 및 버팀보의 반력에 의한 마찰력을 고려한다.

⑤ 천공말뚝의 마찰력 또는 부착력은 말뚝의 재질 또는 뒷채움재 등에 의해 결정된다.

 

12.2.2 말뚝의 근입깊이 검토

(1) 흙막이 말뚝의 근입깊이는 평형깊이의 1.2배로 하며 1.5m를 만족하지 않을때는 1.5m로 한다.

    단, 평형깊이는 아래표중 큰값을 적용한다.

    굴착완료시의 계산 최하단 버팀설치 직전의 계산

(2) 암반을 지지층으로 하는 경우는 1.0m 이상으로 하여 선단 폐쇄 효과가 발생하도록 한다.

(3) 엄지말뚝에 작용하는 주동토압의 작용폭은 굴착저면 상부는 말뚝의 간격, 굴착저면 하부는 플

    랜지 폭으로 하며, 수동토압의 작용폭은 아래 표에 준하되 특별한 경우 책임기술자의 판단에

    따른다.

 

지반의 상태

사질토 N > 30 30≥N>10 N≤10

점성토 N>8 8≥N>4 N≤4

토압의 작용폭 (파일간격 이하) 플랜지 폭의 3배 플랜지 폭의 2배 플랜지의 폭

 

 

12.2.3 측벽말뚝의 구조

(1) 버팀보 설치 위치를 탄성지점으로 하는 연속보로 계산한다.

 

(2) 관용 계산시 지중 가상 지지점의 위치

① 굴착 중 : 굴착저면 아래 0.5m로 하되 연약지반인 경우에는 그 이상으로 한다.

② 굴착 완료후 : 평형 근입장을 계산하여 수동토압 합력의 작용점으로 한다.

(3) 배면지반 침하량 및 부등침하 경사각은 측벽파일의 수평변위를 이용하여 검토한다.

 

(1) 지반융기 (heaving)

① 점성토 지반은 융기에 대한 검토를 한다.

② 지반융기에 대한 안정성 검토는 하중-지반지지력에 의한 방법과 모멘트 평형에 의한 방법

    에 의하며 ʻ구조물 기초설계기준 해설 2003ʼ의 제7장에 따라 검토한다.

(2) 파이핑 (piping)

① 사질지반에서 차수성 흙막이를 설치할 때는 파이핑에 대한 검토를 한다.

② 파이핑에 대한 안정성 검토는 한계동수경사 방법 및 테르자기(Terzaghi) 방법에 의하며 ʻ구

    조물 기초설계기준 해설 2003ʼ의 제7장에 따라 검토한다.

 

12.2.5 토 류 판

(1) 흙막이 가시설 토류판은 시행조건, 자재수급 등을 고려하여 적정 재질(목재, 강재 등)을 적용

        한다.2)

(2) 토류판의 설계는 다음 표에 따른다. 강재의 경우 사용 제품의 단면 강성을 준수한다.

구 분 내 용

토 압 ∙ 토류벽에 작용하는 토압 적용

계산 지간 ∙   L 

 b

(ℓ:계산지간, L:측벽파일 중심간격, b:플랜지 폭)

목재토류판

두께

∙ h 

fa × b M × 

, M 

 w

( : 토압, fa : 허용휨응력, b : 토류판 폭(=100㎝)

응 력

검 토

∙ 모멘트 : M 

w

∙ 휨응력 : fb Z

M ＜ fa (Z : 단면계수)

∙ 전단력 : S 

w

∙ 전단응력 :   bh

S ＜a

    2) 흙막이 가시설 재질 적용성 검토(설계처-1274, 2008. 5. 6)

 

12.2.6 띠 장 (wale)

(1) 띠장은 버팀보 또는 앵커 위치를 지점으로 하는 3경간 연속보 또는 단순보로 가정하고, 띠장

    위치에서의 엄지말뚝 지점반력을 집중하중으로 간주하여 계산한다.

(2) 굴착 및 해체단계의 띠장 설계에 쓰이는 하중은 각 단계에 있어서의 최대 하중으로 한다.

(3) 띠장의 길이 및 연직간격은 하중 크기, 흙막이벽체 부재의 강도, 강성 및 작업성 등을 고려하

    여 충분히 안전하도록 결정한다.

(4) 띠장은 이음으로 일체화시키고, 이것이 곤란한 경우 다음 엄지말뚝까지 띠장을 연장하여 내민

    보가 생기지 않도록 한다.

(5) 버팀보 위치에서 띠장의 횡변위를 구하고, 그 변위가 버팀보 축력에 미치는 영향을 검토한다.

(6) 버팀보와 연결되는 띠장 부위에는 보강재(stiffner)를 설치하여야 한다.

 

12.2.7 버 팀 보 (strut)

(1) 버팀보는 압축재로서 좌굴되지 않도록 충분한 단면과 강성을 가져야 한다.

(2) 버팀보 위에는 원칙적으로 재하해서는 안 되며 버팀보 위에 부득이 재하시에는 축력과 휨이

작용하는 단면으로 설계하여야 한다.

(3) 버팀보에는 이음을 하지 않는 것이 바람직하나 부득이하게 이음을 하는 경우에는 보강을 하여

    충분한 강도를 확보한다. 이음의 위치는 띠장 등으로 구속된 부근(1.0m이내)에 설치하는 것이

    바람직하다.

(4) 흙막이 벽체의 변위를 억제하고 띠장과 흙막이벽체의 밀착을 위하여 초기 지압력을 도입하는

    것이 바람직하다.

(5) 세장비()는 100 이하이어야 하며, 현장 여건상 좌굴에 대하여 효과적으로 구속이 불가능한

    경우라도 120을 초과할 수 없다.

(6) 좌굴길이 산정방법

구 분 좌굴 길이

수직방향 (강축방향) ∙ 엄지말뚝에 연결된 버팀보의 전 길이(ℓ) 를 고정점 간 거

리로 함.

수평방향

(약축방향)

수평방향 구속이

없는 경우

∙ 엄지말뚝에 연결된 버팀보의 전 길이(ℓ) 를 고정점 간 거

리로 함.

수평방향 구속이

있는 경우

∙ 1.5ℓ1, 1.5ℓ3 및 2.0ℓ2 중 큰 것을 고정점 간 거리로

하며 이 값이 전장 ℓ을 넘을 경우 ℓ로 함.

12.2.8 사보강재의 설계

(1) 사보강재는 버팀보의 수평간격을 넓게 하거나, 모서리의 띠장 하중의 받침 또는 띠장을 보강

    하는 목적으로 사용한다.

(2) 사보강재의 접합부는 활동에 대하여 충분한 내력이 있는 구조로 하여야 한다.

(3) 사보강재를 버팀보에 설치하는 경우에는 반드시 좌, 우 대칭으로 하여 버팀보에 편심하중에

    의한 휨모멘트가 생기지 않도록 한다.

(4) 사보강재는 띠장과 45° 각도로 대칭으로 설치하는 것을 원칙으로 한다.

(5) 사보강재는 축력을 받는 압축재로 설계한다.

(6) 사보강재를 설치하는 띠장은 수평력에 대하여 밀리지 않도록 보강한다.

 

사보강재에 작용하는 축력 N  

  

× W ×sin



 

 

12.3 지반앵커

 

12.3.1 일반사항

(1) 지반앵커는 구조물의 규모, 형상, 지반조건 및 환경조건에 적합한 것을 선정하고, 설계하중에

    대하여 인발저항력을 갖도록 설계한다.

(2) 지반앵커는 흙막이의 구조, 앵커의 치수 등을 고려해서 소요 정착력이 얻어지도록 설계하여야

    한다.

(3) 지반앵커는 양호한 지반에 정착하는 것으로 하고, 그 길이 및 배치는 토질 조건, 시공조건, 환

    경조건, 지하매설물의 유무, 흙막이벽의 응력, 변위 및 구조계의 안정 등을 고려하여 결정한다.

(4) 지반앵커의 초기 긴장력은 지반조건, 흙막이벽의 규모, 설치기간 및 시공방법 등을 고려하여

    적절한 값을 설정한다.

(5) 좌대 및 지압판은 설계 정착력에 대하여 충분한 강도를 갖고, 유해한 변형이 생기지 않도록

    한다.

 

12.3.2 설계 순서

(1) 주어진 지반 및 하중조건을 검토하고 시공성을 고려하여 앵커 배치계획을 수립한다.

(2) 1개의 앵커에 가해지는 외력을 계산한다.

(3) 안전율을 고려하여 앵커 1개당 극한인발저항력을 구하고 앵커체의 설계를 실시한다.

(4) 흙막이의 경우 구조체 전체의 안정성 검토를 실시한다.

(5) 앵커 두부, 인장부, 좌대 등의 세부 설계를 실시한다.

(6) 변위량, 초기인장력 등 구조물과 관련된 기타 세부를 설계한다.

 

12.3.3 앵커의 허용정착력 (Ta)

(1) 설계정착력(Td)은 허용정착력(Ta) 이하이어야 한다.

(2) 허용정착력(Ta)은 허용인발력(Tag)과 허용인장력(Tas)중 작은 값을 사용한다.

(3) 앵커의 허용인발력 (Tag)

앵커의 종류 사용 기간 극한인발력(Tug)에 대한 안전율

임시 앵커 2년 미만 1.5

영구 앵커

상 시 2년 이상 2.5

지진시 2년 이상 1.5 ~ 2.0

(4) 허용인장력(Tas)은 인장재 극한하중(Tus) 및 인장재 항복하중 (Tys)에 대하여 아래 표의 값 중

에서 작은 값을 사용한다.

앵커의 종류 사용 기간

인장재 극한하중

(Tus)에 대하여

인장재 항복하중

(Tys)에 대하여

임시 앵커 2년 미만 0.65 Tus 0.80 Tys

영구 앵커

상 시 2년 이상 0.60 Tus 0.75 Tys

지진시 2년 이상 0.75 Tus 0.90 Tys

 

(5) 앵커체 단위면적에 작용하는 지반과의 주면마찰저항(τu )은 기본시험을 토대로 구하는 것이

    원칙이나, 시험에 의하지 않을 경우 책임기술자의 판단에 의해 아래 표를 참고하여 정할 수

    있다.

 

지반의 종류 τu (kPa)

암 반

경 암

연 암

풍 화 암

1,000 ~ 2,500

600 ~ 1,500

400 ~ 1,000

사 력 층 N

10

20

30

4

0

50

100 ~ 200

170 ~ 250

250 ~ 350

350 ~ 450

450 ~ 700

지반의 종류 τu (kPa)

모 래 층 N

10

20

30

40

50

100 ~ 140

180 ~ 220

230 ~ 270

290 ~ 350

300 ~ 400

점 성 토 1.0×C(=점착력)

 

12.3.4 앵커의 정착장 (La)

(1) 앵커의 정착장(La)은 설계정착력으로부터 산출되는 앵커의 정착장(Laʻ)과 인장재의 부착장(Lsa)

    중 큰 값을 적용한다.

(2) 토사층인 경우 최소 정착장은 4.5m 이상으로 한다.

(3) 정착장 검토에 있어 진행성 파괴에 대한 검토를 생략할 수 있는 경우는 정착장이 10m 이내인

 

경우로 한다.

 

구 분 앵커의 정착장 (La') 인장재의 부착장 (Lsa)

산출식

La′  × Da × u

Td × Fs Lsa   × n × de × a

Td

Td : 설계정착력(kN)

Fs : 안전율(=1.8)

Da : 앵커체의 지름(m)

 : 앵커체와 지반의

주변마찰저항 (kN/㎡)

Td : 설계정착력(㎏f)

n : 인장재의 사용본수 de : 인장재의 지름(㎝)

 : 주입재와 인장재의

허용부착응력 (㎏f/㎠)

 

(4) 주입재와 인장재의 허용부착응력 (τu)

    지반의 종류 단기허용 부착응력 (kPa) 장기허용 부착응력 (kPa)

 

토 사 400 700

암 반 700 1,000

 

12.3.5 앵커의 자유장

 

(1) 버팀구조체가 지반앵커인 경우 정착부는 벽체로부터 가상 활동파괴면 밖에 위치하여야 하며

    자유장은 가상 활동면으로부터 1.5m 또는 0.15×H(=굴착 깊이)를 더한 값 중 큰 값을 적용

    하되 최소 4.5m 이상으로 한다.

(2) 앵커체가 설계정착력을 충분히 발휘할 수 있는 양호한 지반에 위치하도록 지반조건, 동상 등

    의 기상조건, 구조조건 등을 고려하여 앵커 자유장을 결정한다.

 

12.3.6 앵커 축력 및 정착 위치

앵커 축력 및 연직벽에

작용하는 축력

앵커의 정착 위치3)

H

0.15H

d

45˚+Φ/2

＞5.0m(토사)

≥1.5m

(신선한 암반)

≥ 3.5d

가상활동파괴면

d d d

≥4.0d

≥4.0d

∙ 앵커 축력 :    cos



∙ 연직벽에 작용하는 축력

    ⋅ tan ∙  : 앵커의 수평력 (최대 지반반력) ∙  : 앵커의 설치 각도

∙ 설계 자유장 > (앵커 지점에서 파괴면까지의 거리)

+(0.15H 또는 1.5m값 중 큰 값) ∙ 최상단 앵커체의 최소 토피고

- 토사층 : 5.0m 이상

- 신선한 암반층 : 1.5m 이상 ∙ 앵커체간 이격거리

- 수직방향 : 3.5d(=앵커체 지름) 이상

- 수평방향 : 4.0d(=앵커체 지름) 이상

12.3.7 기타 검토 사항

(1) 굴착현장에 인접하여 주변 건물이 존재하는 경우에는 구조물의 침하(부등 및 균등침하)에 대하

여 안정성 검토를 수행한다.

 

 

12.4 가교

 

12.4.1 일반사항4)

(1) 가교의 형식 선정시 지반조건, 형하공간, 경제성 등을 고려하여 H빔가교, 프리스트레스 H빔 가

    교, 파형강판 가교 등을 비교 검토해야 한다.

        3) 흙막이 가시설 설계기준 보완(건설계획처-3432, 2009.12.3)

        4) 가교공법 검토(설계구 13202-736, 2001. 12. 21])

(2) 소하천(폭원 15~20m) 횡단가교는 지반조건과 통수단면적을 고려하여 가능한 경우 파형강판

    가교를 적용한다.

(3) 하부공간 활용상 장경간 가교가 필요한 경우는 프리스트레스 H빔 가교를 적용한다.

(4) 기타의 경우는 H빔 가교(경간 7~10m)를 적용한다.

12.4.2 가설 계획

(1) 폭원은 4m를 표준으로 하고, 교통량, 용도에 따라서 6m로 하고 대피소를 설치할 수 있다.

(2) 가교의 지간은 6m를 표준으로 한다. 단 하천상의 가교에서는 하천관리자와 협의에 의해 결정

    하기로 한다.

(3) 가교의 형하공간은 하천 등의 수면상에 있어서는 예상고수위로부터 1m, 도로 등의 일반 교통

    로상에 있어서는 건축한계로부터 1m의 여유고를 둔다.

(4) 노면경사는 최대 6%를 원칙으로 한다. 다만, 지형 등에 의해 가교의 노면경사가 6%를 넘는

    경우에는 브레이싱으로 가교 축방향의 수평력에 대해 보강하여야 한다.

(5) 물막이에 인접한 부분에는 공사의 안전성, 작업성을 고려해서 노면을 수평하게 하여야 한다.

12.4.3 주요부재의 최소단면

(1) 가교의 주요부재에 사용하는 최소단면은 다음을 원칙으로 한다.

지지말뚝 H-300×300 또는 I-300×150

주 형 H-300×300 또는 I-300×150

보 받 침 ㄷ-250×90

브레이싱 L-100×100

이음볼트 ∅19

 

12.4.4 구조세목

 

(1) 주형과 말뚝의 표준간격은 2m 이하의 간격으로 하는 것을 표준으로 한다.

(2) 주형은 지점상에서 받침보에 체결하고 축방향 주형은 서로 연결하여 둔다.

(3) 지점 및 지간 중앙에서 보의 이동 및 전도를 방지하기 위해 주형 상호간을 횡형 없이 수직브

    레이싱으로 연결한다.

(4) 가교 말뚝은 서로 브레이싱을 만들어 체결한다.

(5) 부재의 접합은 원칙적으로 볼트에 의한다.

 

 

12.5 콘크리트용 교량 동바리

 

12.5.1 일반사항5)

(1) 실시설계시 동바리 구조계산 및 시공도면을 작성하고 건설시 시공사가 구조계산서 및 설계도

        5) 콘크리트 교량 동바리 설계기준(설계처-2020, 2007.7.13)

    면을 참고하여 시공계획서 작성해야 한다.

(2) 동바리 구조계산서는 구조계산서에 수록하고 설계도면은 교량 가시설도로 별도 작성해야 한다.

(3) 교량 가시설도는 계약문서로 효력은 없지만 시공계획서 제출및 동바리 시공시 교량 가시설도

    에서 제시한 기준 이상으로 시공계획서 제출 및 시공해야 한다.

(4) 동바리 구조계산은 수평방향 하중 및 수평변위 검토가 가능한 2D(횡방향 및 종방향) 또는 3D

    해석 수행해야 한다.

 

12.5.2 구조검토 절차

 

수직․수평재 가정 및 검토

(가새 설치, 규격, 간격)

- 수직재 : 1.2m×0.9m

- 수평재 : 1.8m

- 가 새 : 설치

수직재 재가정 및 검토

- 2D, 3D해석

- 수직재 힌지, 수평재 고정

수평재 재가정 및 검토

시공도 작성

O.K

O.K

O.K

N.G

N.G

O.K

 

12.5.3 구조세목

 

(1) 동바리 재료의 성능 등은 다음 기준을 참조한다.

① 거푸집 동바리 구조․설치 안전관리 기준(건설계획처-1513, 2007.4)

② 가설기자재 구조검토 적용기준(건설계획처-2503. 2007.7)

(2) 동바리는 수평변위가 최소화 되도록 가새 설치해야 한다.

 

(3) 시스템 동바리 높이는 가급적 10m이하로 적용해야 한다.

① 시스템 동바리 높이가 10m초과시 수평재 및 가새 추가 보강, 지반성토 등을 통한 높이 조

    정 및 강재동바리 적용 등에 대하여 안정성, 경제성, 시공성을 검토하여 적용한다.

 

 

 

제 13 장 옹 벽

 

 

13.1 적 용

(1) 본 편은 도로건설시 설치되는 옹벽의 설계에 적용한다.

(2) 지형, 지반, 시공조건 등에 따라 본 지침에 기술되어 있지 않은 옹벽의 설계가 요구될 경우에

    는 아래의 시방서 및 지침에 따르며, 본 편에 기술되어 있는 기본 사항에 입각하여 합리적인

    설계를 하는 것이 필요하다.

➀ 콘크리트 구조설계기준, 한국콘크리트학회

➁ 도로공사 표준시방서, 건설교통부

➂ 철근 콘크리트 설계 편람, 건설부

➃ 도로교 설계기준, 도로교통협회

➄ 구조물 기초설계 기준, 한국지반공학회

    13.2 옹벽의 계획

(1) 옹벽의 설계 계획에 있어서는 그 필요성을 명확히 하여야한다.

(2) 또한, 전체적인 도로 계획에 맞추어 기능성, 시공성 및 경제성을 고려하여야 한다.

 

13.2.1 조 사

(1) 조사는 합리적이고 경제적인 계획, 설계, 시공을 행하기 위해 필요한 자료 수집을 목적으로 한다.

(2) 조사 종류 및 방법은 옹벽의 규모, 중요도, 설치 위치 주변의 상황에 따라 결정한다.

 

(3) 설계 제정수를 구하기 위한 토질조사 항목

① 외력(토압)의 계산에 필요한 설계정수를 구하는 조사

② 기초지지력의 설계에 필요한 설계정수를 구하기 위한 조사

③ 안정의 검토에 필요한 설계정수를 구하는 조사

④ 압밀침하의 검토에 필요한 설계정수를 구하는 조사가 있다.

 

13.2.2 형식 선정

(1) 옹벽의 구조형식은 다음사항을 고려하여 결정한다.

➀ 옹벽이 설치될 위치와 다른 구조물과의 관계, 공간적 제약

➁ 옹벽의 높이 및 옹벽이 설치되는 지형

➂ 지반조건과 지하수 조건

➃ 시공에 소요되는 시간 및 경제성

➄ 옹벽의 미관과 유지관리의 편의성

 

(2) 주변 조건의 조사

    옹벽의 기초형식, 기초의 근입 깊이 및 옹벽 구조 형식의 결정에 있어서 설치 위치의 조사외

    에 주변환경에 주는 영향이나 그것으로 받는 영향을 옹벽 완성 후뿐 아니라, 시공중의 각종

    여건도 포함해서 검토하여야 한다.

(3) 또, 옹벽 붕괴사고의 대부분이 집중호우 등에 의한 흙 속의 물의 영향에 의한 것이므로, 특히

    배수계통에 대해서 잘 조사하고 뒷채움부에 물이 고이지 않도록 검토할 필요가 있다.

(4) 시공 조건의 조사

    시공에 있어서 작업 비계가 세워지는 발판으로서의 지반, 작업공간, 기존 구조물, 매설물의 상

    황에 대해 잘 조사하고, 시공중의 안전성 검토 및 주변에 미치는 영향을 검토한다.

(5) 또, 시공중에 주변에 미치는 소음, 진동, 오수, 분진 등에 대한 처리에 대해서도 검토하여야 한다.

 

(6) 옹벽의 적용범위

 

형 식

옹 벽 높 이 (m)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

중 력 식 옹 벽

반 중 력 식 옹 벽

비 자 립 식 옹 벽

캔 틸 레 버 식 옹 벽

뒷 부 벽 식 옹 벽

앞 부 벽 식 옹 벽

 

(7) 옹벽의 종류

(a) 중력식 옹벽 (b) 반중력식 옹벽

(c) 비자립형 옹벽 (d) 역T형 옹벽

(e) L형 옹벽

(f) 역L형 옹벽

(g) 뒷부벽식 옹벽 (h) 앞부벽식 옹벽

 

13.2.3 내진설계 여부

(1) 옹벽의 내진설계는 다음에 해당하는 경우에 수행한다.

➀ 시설물의 안전관리에 관한 특별법 시행령에 의해 2종시설물(연장 500m이상, 높이 5m이상

    의 옹벽)로 분류되는 옹벽규모인 경우

➁ 옹벽 상부와 하부의 피해범위내에 내진설계를 요하는 주구조물 또는 1종, 2종 시설물이 있

    는 경우

➂ 발주자가 요구하거나 설계자가 필요하다고 판단하는 경우

 

(2) 옹벽의 지진시 안정해석은 ｢지진시 옹벽의 안정해석｣ 및 ｢비탈면 설계기준의 내진설계기준｣을

    참조한다.

(3) 옹벽의 내진해석

 

➀ 유사정적해석(pseudo static analysis)

➁ 강성블럭해석(rigid block analysis)

➂ 수치해석

④ 위의 해석방법중 옹벽구조물의 중요성에 따라 설계자의 판단에 의하여 해석방법을 선택할

    수 있다.

 

 

13.3 설계하중

 

13.3.1 하중 종류

(1) 옹벽의 안정해석시 고려하는 하중의 종류는 다음과 같다.

➀ 옹벽과 뒤채움의 자중 등 고정하중

➁ 옹벽에 작용하는 토압과 상재하중에 의한 토압증가량

➂ 배수가 되지 않는 조건에서는 수압과 부력

➃ 옹벽에 직접 작용하는 외력

➄ 지진에 의한 하중 등

 

(2) 옹벽 설계시 고려하는 하중은 옹벽의 사용기간 중에 발생가능한 모든형태의 하중조합을 고려

    하여 설계한다.

(3) 옹벽의 하중조합은 통상 자중, 상재하중 및 토압의 조합으로 한다.

(4) 또한 지진시 영향을 고려할 경우 하중조합은 지진시 토압 및 지진시 관성력으로 한다.

(5) 하중계수는 ʻ콘크리트 구조설계기준 제3장 설계하중 및 하중조합 3.3.2 소요강도ʼ에 따른다.

 

13.3.2 자 중

(1) 옹벽에 작용하는 자중은 옹벽 구체 중량외에 저판 위의 흙의 중량을 포함한다.

 

(2) 철근 콘크리트 및 무근 콘크리트의 단위체적중량은 다음과 같이 한다.

① 철근 콘크리트 25 KN/㎥

② 무근 콘크리트 23.5 KN/㎥

 

(3) 흙의 단위체적중량은 토질시험결과를 기초로 하여 결정하는 것이 바람직하지만, 개략시설의

    경우에는 토질시험에 따르지 않고 [표 13.3.1]의 값을 써도 좋다.

 

[표 13.3.1] 뒷채움재의 종류 및 단위체적중량

 

뒷채움재의 종류 단위체적중량 (KN/㎥)

자 갈

모래, 사질토

실트, 점성토(단 WL < 50%)

20

19

18

 

(a) 중력식 및 반중력식 (b) 캔틸레버식 및 뒷부벽식 (c) 비자립식

 

<그림 13.3.1> 옹벽 종류별 자중 선택 범위 (연직 가상 활동면)

 

13.3.3 토 압

 

(1) 옹벽에 작용하는 자중은 옹벽 구체 중량외에 저판 위의 흙의 옹벽 설계에 쓰이는 토압은 다음

    과 같이 계산한다.

① 높이 8m 이하의 흙쌓기부 옹벽에 작용하는 토압은 [식 13.3.1]에 의해 계산한다.

 

PH = 1/2 ․ KH ․ γ․ H2 [식 13.3.1]

 

여기서, PH :토압의 수평 성분 (kN/m)

KH :수평토압 계수

H :토압 계산에 쓰는 벽체 높이 (m)

γ :흙의 단위중량 (kN/㎥)

 

② 높이 8m 이상의 흙쌓기부 옹벽에 작용하는 토압은 뒷채움재의 토질시험을 하여 설계 토질

    정수를 정하고 그 결과에 기초해서 Coulomb, Rankine, Terzaghi 등의 토압공식에 의해

    토압을 구하는 것을 원칙으로 한다.

③ 다만, 지표면의 경사가 크거나 불규칙한 경우에는 Culmann의 도해법에 의해 토압을 계산

    한다.

④ 땅깍기부 옹벽에 작용하는 토압은 벽체 배면 땅깎기면의 상태를 감안하여 활동면을 가정하

    고, 이 활동면과 벽체 사이의 흙의 중량에 의한 토압을 계산한다.

 

[표 13.3.2] 뒷채움재의 설계 토질정수

 

뒷채움재의 종류

단위체적중량

γ (KN/㎥)

내부 마찰각

ø (도)

① 자갈

② 사질토

③ 실트, 점성토

(단, WL < 50%)

20

19

18

35

30

25

⑤ 전면 수동토압을 고려하는 경우

    통상의 설계에서는 옹벽 전면의 수동토압을 무시하지만, 이것을 무시할 경우 현저히 비경제

    적으로 되는 경우에는 전면의 상황, 시공조건을 충분히 고려하여 가상 지표면을 설정하고

    수동토압을 계산에 포함시킨다.

 

13.3.4 상재하중

(1) 옹벽 배면에 건설장비의 이동, 자재야적 및 도로에 가해지는 윤하중 등에 의한 일시하중 또는

    구조물의 기초에 의한 영구하중이 작용하는 경우는 이를 설계에 고려한다.

(2) 일시적인 하중을 고려하기 위하여 옹벽배면 지반에는 10kN/m2의 등분포 하중이 작용하는 것

    으로 간주하여 옹벽의 안정해석과 구조검토를 실시한다.

(3) 옹벽 벽체 또는 가상배면으로부터 파괴면이 표면과 만나는 지점 내에 집중하중, 선하중, 구조물

    에 의한 하중이 작용하는 경우는 이에 의해 옹벽에 가해지는 수평토압의 증가량을 고려한다.

(4) 상재하중에 의한 수평토압의 증가량은 탄성지반에 작용하는 하중을 고려한 이론해를 이용할

    수 있다.

(5) 상재하중으로 인한 토압의 증가

 

Δ      [식 13.3.2]

 

여기서, △Pq :상재하중에 의해 증가되는 수평토압

q :등분포 상재하중

H :옹벽의 높이

Ks :토압계수(주동토압은 Ka, 정지토압은 Ko 적용)

δ :옹벽 배후의 지표면이 수평면과 이루는 각

 

13.3.5 수압과 부력

(1) 옹벽 배면에 물이 고여 있는 상태로 존재하게 되는 경우에는 옹벽에 직접 작용하는 하중으로

    서 수압을 고려하여야 한다.

(2) 이때 수면아래의 토압을 계산할 때는 수중단위 중량을 이용한다.

(3) 옹벽 배면의 뒤채움 내부에 배수시설 또는 배수층을 별도로 설치할 경우에는 옹벽배면 내에 존

    재하는 정상상태의 수두를 고려하여 가상배면 또는 시행쐐기에 작용하는 수압으로 작용시킨다.

(4) 단 배수층에 의해 가상배면 범위내에 수위가 발생하지 않도록 한 경우에는 수압을 고려하지

    않을 수 있다.

13.3.6 옹벽에 직접작용하는 하중

(1) 옹벽 구조물의 상단에 무시할 수 없는 규모의 연속적인 벽체 구조물이 설치되는 경우에는 이

    들 구조물로부터 전달되는 하중을 고려하여 옹벽의 외적안정성과 옹벽구조물 벽체를 설계해야

    한다.

 

13.3.7 지진의 영향

(1) 지진시 토압

    지진시 토압을 고려하는 경우, 흙쌓기부 옹벽 설계에 쓰는 토압은

    mononobe-okabe 공식을 쓰는 것이 좋다.

 

(2) 지진시 관성력

① 설계 수평진도를 Kh, 옹벽의 자중(저판 상의 흙의 중량 포함)을 W라 하면, 옹벽의 지진시

    관성력은 옹벽의 중심 G를 통해서 수평방향으로 Kh․W가 작용하는 것으로 한다.

② 또, 안정 계산에 쓰는 옹벽의 자중은 <그림 13.3.2>처럼 사선 부분을 취한다.

 

<그림 13.3.2> 지진시 관성력의 고려

 

 

13.4 기초의 설계

 

13.4.1 직접기초

(1) 직접기초는 양질인 지지 지반에 한하며, 연직하중은 직접기초 아래의 지반만으로 지지시킨다.

(2) 수평하중은 기초저면의 활동저항만으로 지지시키는 것을 원칙으로 한다.

(3) 기초지반의 지지력에 대한 안정

[표 13.4.1] 지반의 허용지지력

 

Rock Quality R.Q.D 허용지지력 (kN/m2)

Excellent 90 ~ 100 2,0000 ~ 3,0000

Good 75 ~ 90 1,2000 ~ 2,0000

Fair 50 ~ 75 6500 ~ 1,2000

Poor 25 ~ 50 3000 ~ 6500

Very Poor 0 ~ 25 1000 ~ 3000

 

(4) 활동에 대한 안정

    활동에 대한 안정 계산은 ｢교량 하부구조물｣에 의한다. 이때 활동에 대한 안전율은 통상 1.5

    이상, 지진시 1.2 이상으로 한다.

 

(5) 전도에 대한 안정

    전도에 대한 안정 계산은 ｢교량 하부구조물｣에 따른다. 이때 전도에 대한 안전율은 2.0 이상

    으로 한다.

 

(6) 전체적인 안정

    연약층을 포함하여 지반 및 사면상에 설치되는 옹벽에 있어서 지반을 포함한 전체적인 안정에

    대하여 검토한다.

① 연약층을 포함한 지반의 옹벽은 옹벽 배면의 흙쌓기 중량에 의해 <그림 13.4.1>에 나타나

    있는 지반내에서 파괴가 생기거나, 압밀침하나 연약층의 측방향 유동이 생겨 옹벽의 변위경

    사가 일어나는 일이 있으므로 지반을 포함하여 전체적인 안정에 대하여 검토하여야 한다.

 

가. 연약지반을 포함하여 지반 전체의 안정을 검토할 때는 일반적으로 원호활동의 계산을 한다.

나. 옹벽 시공 후의 전면과 배면과의 침하량의 차이에 대하여 검토한다.

다. 측방향 유동을 고려하는 경우는 ｢교량 하부구조물｣을 참조해서 행한다.

 

<그림 13.4.1> 연약층이 있는 지반에 대한 옹벽의 안정

 

② 사면상의 옹벽

    사면은 일반적으로 그 자체로서 안정상의 문제를 포함하고 있는 경우가 많지만, 사면상에

    옹벽을 설치하는 경우에는 옹벽 및 배면의 흙쌓기를 포함하여 사면 전체의 안정에 대해서

    검토해야 한다.

(7) 치 환

① 옹벽의 저면에 접해 있는 지반이 연약하고, 그 아래의 비교적 얕은 곳에 지지층이 있는 경

    우에는 치환한다.

② 치환을 하는 재료 및 시공은 뒷채움재와 동등 이상으로 하고, 지하수가 있는 경우에는 쇄석

    등 양질의 것을 쓴다.

③ 치환의 형상은 <그림 13.4.2>를 표준으로 한다.

 

<그림 13.4.2> 옹벽기초의 치환

 

13.4.2 말뚝기초

(1) ｢교량 하부구조물｣말뚝기초ʼ에 의해 검토를 행한다. 단, 말뚝 두부의 변위에 대해서는 고려하

    지 않는다.

 

 

13.5 구체의 설계

 

13.5.1 중력식 옹벽

(1) 중력식 옹벽은 자중에 의해 토압을 지지하는 형식으로, 토압과 자중의 합력에 의해 구체 단면

    이 콘크리트의 허용 인장응력 이상의 인장응력이 생기지 않도록 설계한다.

 

13.5.2 반중력식 옹벽

(1) 토압과 자중의 합력에 의해 옹벽단면 내에 생기는 인장력은 모두 철근으로 받게 한다.

(2) 설계법은 중력식 옹벽과 같지만 토압과 자중의 합력에 의해 구체 단면에 생기는 인장력을 부

    담시키기 위해 구체 내에 필요한 양의 철근을 배근한다.

<그림 13.5.1> 반중력식 옹벽의 형태

 

13.5.3 비자립형 옹벽

(1) 비자립형 옹벽은 자중으로 토압을 지지시키는 것으로 한다.

(2) 활동에 대해서는 충분한 안전 조치를 강구하여야 한다.

(3) 작용 토압은 뒷채움재의 두께가 얇을수록 적지만 강우나 침투수에 의해 토압이 증대되므로 뒷

    채움재는 시공성을 고려하여 두께를 결정할 필요가 있다.

(4) 배수에 충분히 주의할 필요가 있다.

 

<그림 13.5.2> 비자립형 옹벽의 예

 

13.5.4 캔틸레버 옹벽

(1) 캔틸레버 옹벽의 벽체와 기초는 접합부를 고정단으로 하는 캔틸레버로 설계한다.

(2) 벽체는 벽체의 자중을 무시하고, 토압의 수평 분력을 고려해서 설계한다.

(3) 앞판은 상향의 지반반력과 하향의 앞판 자중을 고려하여 설계한다.

(4) 뒷판은 뒷판 상부의 흙의 중량, 토압의 연직 분력, 지표면의 상재하중, 뒷판 자중 및 지반 반

    력을 고려하여 설계한다.

(5) 후팅의 앞판 상측과 뒷판의 하측은 균열방지 등을 위해, 반대측 주철근량의 1/2을 배근해야

    한다.

(6) 수동토압을 고려하는 경우에는 압판 위의 가상 지표면 아래 흙의 중량을 고려한다.

 

<그림 13.5.3> 역 T형 옹벽의 형태

 

<그림 13.5.4> 역 L형 옹벽

 

<그림 13.5.5> 벽체의 설계에 쓰는 토압

 

 

13.5.5 뒷부벽식 옹벽

(1) 벽체는 뒷부벽으로 지지된 연속판이 토압의 수평분력에 저항하도록 설계한다.

(2) 뒷부벽은 저판에 고정된 변단면 T형 캔틸레버보로 보고, 벽체에 작용하는 전 토압의 수평분력

    에 저항할 수 있도록 설계한다.

(3) 후팅은 뒷부벽으로 지지된 연속판으로서 저판 위의 흙의 중량, 토압의 연직 분력, 지표면의 상

    재하중, 판의 중량 및 지반 반력을 생각하여 설계한다.

(4) 후팅의 앞판 설계는 캔틸레버 옹벽에 준한다.

(5) 벽체 및 후팅의 양쪽 단부는 부벽에 지지된 캔틸레버보로 설계한다.

 

13.5.6 앞부벽식 옹벽

 

(1) 앞부벽식 옹벽의 부벽은 저판에 지지된 구형보로 보고 설계하며, 벽체 및 기초는 앞부벽으로

    지지된 연속판으로 보아 설계한다.

(2) 앞부벽, 벽체, 기초의 설계에 있어서 외력의 고려방법은 뒷부벽식에 준한다.

 

13.6 구조세목

(1) 배근

① 덮개는 벽의 노출면에서는 30㎜ 이상, 콘크리트가 흙에 접하는 면에서는 50㎜ 이상, 직접

    흙 중에 묻히는 저판에서는 80㎜ 이상으로 한다.

② 철근 콘크리트 옹벽에서는 건조수축 및 온도변화에 의한 균열을 방지하기 위하여 벽 노출면

    가까이에 수평방향으로 벽 높이 1m당 500㎜2 이상의 철근량을 중심간격 300㎜ 이하로 배

    치하여야 한다.

③ 뒷부벽식 옹벽에서는 전면벽과 저판에 의해 부벽에 전달하는 응력을 견디게 하기 위해 필요

    한 철근을 부벽에 충분히 정착해야 한다.

④ 또 전면벽과 저판에는 인장철근의 20% 이상의 배력철근을 두어야 한다.

⑤ 앞부벽식 옹벽의 전면벽에는 인장철근의 20% 이상의 배력철근을 두어야 한다.

⑥ 수평철근의 콘크리트 총 단면적에 대한 최소비는 다음과 같아야 한다.

 

가. 지름이 16㎜ 이하인 이형철근이고, 항복강도가 400㎫ 이상인 경우: 0.0020

나. 가.이외의 이형철근에 대하여 : 0.0025

다. 지름이 16㎜ 이하인 용접철망에 대하여 : 0.0020

라. 수평철근의 간격은 벽체 두께의 3배 이하, 450㎜ 이하라야 한다.

 

(2) 활동 방지벽 (key)

① 활동저항을 증가시키기 위하여 기초저면에 활동 방지벽을 설치하는 경우, 활동 방지벽은 저

    판콘크리트와 일체로 타설하여야 한다.

② 활동 방지벽(key)의 형상은 <그림 13.6.1(a)>에 나타낸 것을 원칙으로 하지만, 활동 방지

    벽의 깊이, 토질 상태 등에 따라 <그림 13.6.1(b)>와 같이 구조물 굴착선에 맞는 형상으로

    해도 좋다.

 

<그림 13.6.1>

 

(3) 이음

① 옹벽벽체 표면에는 6m 전후의 간격으로 V자홈의 연직방향 수축이음이나 최근에는 톱으로

    자르기(saw cutting)를 이용한 균열유발줄눈 등이 적용되고 있다.

② V형 홈이나 균열유발줄눈 설치는 벽체 표면의 건조수축균열을 홈에 집중시키는 역할을 하여

    불규칙한 균열을 방지할 수 있으며, 철근을 끊어서는 안된다.

③ 옹벽 설계시 콘크리트의 수화열, 온도변화, 건조수축 등의 부피변화에 대한 별도의 구조해석

    이 없는 경우 신축이음을 설치할 수 있다.

④ 부피변화에 대한 구조해석을 수행한 경우는 신축이음을 두지 않고 수평으로 철근을 연속으

    로 배치할 수 있다.

⑤ 벽의 신축이음은 일반적으로 중력식 옹벽에서는 10m 이하, 역 T형, L형 및 뒷부벽식 옹벽

    에서는 15~20m 이하의 간격으로 설치하되, 완전히 절단하여 온도변화와 지반의 부등침하

    에 대비하여야 한다.

⑥ 신축이음부의 토사유실을 방지하기 위해 고무채움재등을 주입하면 효과적이다.

⑦ 신축이음으로 구분되는 한 개의 구조단위에서 옹벽의 높이가 일정비율로 변화하는 경우에는

    벽체의 높은 단부로부터 옹벽길이의 1/3되는 지점에 작용하는 조건으로 소요철근을 설계할

    수 있다.

⑧ 전판의 두께는 일정하게 유지하는 것이 바람직하다.

⑨ 신축 이음은 원칙적으로 서로 물리는 <그림 13.6.2(b)>와 같은 형상으로 하지만, 높이가

    낮고 기초지반이 견고한 경우 등에서는 <그림 13.6.2(c)>와 같은 구조로 해도 좋다.

     이 경우 시공에 있어서 엇갈림이 생기지 않도록 충분히 주의하여야 한다.

(a) 연직 시공 이음 (b) 맞물린 이음 (c) 맞댐이음

 

<그림 13.6.2> 연직 시공 이음, 신축 이음

 

(4) 구체

① 본선에 접해 있는 벽체의 전면을 미관 및 주행상 일반적으로 1:0.02 이상의 경사를 붙인

    다.<그림 13.6.3>

② 옹벽의 정부(頂部)에는 <그림 13.6.3>과 같은 소단을 설치하는 것이 좋다.

③ 그 길이 ℓ은 설치 장소에 따라 다르지만 일반적으로 700㎜로 하면 된다.

 

<그림 13.6.3>

 

④ 연속된 옹벽에서 그 높이가 변하는 경우, 접속은 지형, 구조형식 등으로 판단하여 행하여야

    한다.

(5) 배수

 

① 옹벽 배면의 배수를 위하여 용이하게 배수할 수 있는 높이에 적어도 직경 100㎜ 정도의 배

    수공을 약 4m 간격으로 설치한다.

② 또한, 부벽 사이에 적어도 한 개의 배수공을 설치한다.

 

13.7 기타 설계시 주의점

(1) 옹벽에 있어서의 대부분의 문제는 다음과 같은 원인에 의해 일어나는 경우가 많으므로 주의하

    여야 한다.

 

① 기초지반의 부등침하

② 기초지반의 지지력 부족

③ 뒷채움부의 배수 불량

 

<그림 13.7.1> 원지반에 지하수가 있을 때

 

<그림 13.7.2> 흙쌓기 중 지표수를 뒷채움에

 

유입시키지 않는 시공

 

 

13.8 특수 옹벽(보강토 옹벽)1)

 

13.8.1 적용범위

(1) 본 기준은 고속도로 건설 및 확장공사, 시설개량 및 유지관리공사 중 금속 또는 섬유 등의 보

    강재를 이용하여 시공하는 보강토 옹벽의 설계에 적용한다.

(2) 시방기준에 적합한 제품에 대해서 공사시행시 현장여건에 따라 제품을 선택 사용할 수 있도록

    설계도면을 작성하도록 한다.

(3) 일반적인 보강토 옹벽의 구성은 보강재로 보강된 뒤채움과 전면벽체로 구성되며, 전체적인 시

    공단면은 <그림 13.8.1>과 같다.

 

전면체

보강재

뒷채움재

전면체

뒷채움재

보강재

 

<그림 13.8.1 보강토 옹벽의 구성>

 

1) 보강토 옹벽 설계기준 검토, 설계설-3563, 2007. 12.12

 

13.8.2 재료의 특성

(1) 보강재

① 보강재는 일정간격으로 수평배치하는 띠형과 전체면에 설치하는 평면형 보강재로 구분하며

    각 형식의 보강재는 다음과 같다.

② 띠 형 : 아연도강판, 알루미늄합금, 스테인레스강, 띠형섬유 등

③ 평면형 : 격자형 토목섬유, PP섬유, PET섬유, 직포매트 등

④ 보강토 옹벽을 위한 보강재는 다음과 같은 조건을 갖춰야 한다.

 

가. 보강목적의 인장강도를 보유해야 한다.

나. 최대인장강도 발생시 변형률은 5% 이내이어야 한다.

다. 흙과의 마찰저항력이 수평토압에 저항할 수 있어야 한다.

라. 시공 중의 손상에 대한 저항성을 지녀야 한다.

마. 화학, 물리 및 생화학적 작용에 대해 내구성을 지녀야 한다.

바. 금속보강재는 반드시 방식 처리를 하여야 한다.

 

⑤ 보강재의 설계인장강도(  )는 [식13.8.1]과 같이 장기인장강도(

     )에 안전율(FS)을 적용하

    여 계산한다.

 

    



 

[식 13.8.1]

 

⑥ 장기인장강도는 재료의 역학적, 장기적인 내구성을 고려하여 결정한다.

⑦ 금속보강재의 경우는 아연도금을 통한 방청처리를 하고, 내구연한에 따른 부식두께를 제외

    한 나머지 두께에 대하여 장기인장강도를 산정한다.

⑧ 토목섬유 보강재는 화학적인 내구성, 내시공성, 그리고 장기적인 크리프 특성을 고려한 감소

    계수를 적용하여 장기인장강도를 산정한다.

⑨ 설계에서 사용하는 토목섬유 보강재의 장기인장강도는 다음과 같다.

 



  

   [식 13.8.2]

    ×  

 ×  

 

여기서, 

 :장기인장강도 (kN/m)

   :보강재의 극한인장강도 (kN/m) (KS F 2124)

  :생․화학적 내구성에 대한 감소계수 (>1.1)

 

 :시공손상에 대한 감소계수 (>1.1)

  :크리프 파괴에 대한 감소계수(creep rupture)

 

⑩ 항목별 감소계수는 보강재의 재질 및 특성에 따라 다르며 재료별로 공인된 시험 결과 값을

    이용해야 한다.

 

(2) 전면판

① 패널식 보강토옹벽의 전면판은 콘크리트 28일 압축강도가 최소한 30.0㎫ 이어야 한다.

② 블록식 보강토옹벽의 프리캐스트 콘크리트 블록의 28일 압축강도는 최소한 24.0㎫이어야

    한다.

 

(3) 뒤채움재료

① 보강토 옹벽의 뒤채움재료로 사용하는 흙은 다음의 성질을 갖는 재료를 사용한다.

 

가. 흙-보강재 사이의 마찰효과가 큰 사질토

나. 배수성이 양호하고 함수비 변화에 따른 강도 변화가 적은 흙

다. 입도분포가 양호한 흙

라. 보강재의 내구성을 저하시키는 화학적 성분이 적은 흙

 

[표 13.8.1] 뒤채움재료 기준

 

입 도

내부마찰각 소성지수(PI)

입 경 통과백분율(%)

19㎜ 100 삼축압축 또는 직접전단시험

에 의한 내부마찰각

φ>25°

0.425㎜(#40) 0~60 6이하

0.075㎜(#200) 0~15

 

※ 1층 다짐두께는 200㎜, 다짐밀도는 최대건조밀도의 95%이상으로 하는 것을 원칙으로 한다. 다만, 시공시

    보강재의 내구성이 확보되고 보강재와 뒤채움 재료의 마찰각이 설계시 고려된 값 이상으로 발휘될 수 있는

    경우 별도의 입도분포 및 다짐두께 기준을 적용할 수 있다.

 

② 보강토 옹벽의 안정해석은 장기적인 안정성이며 사용하는 전단강도정수는 유효전단강도정수

    (′, ′)을 사용한다.

 

13.8.3 설계일반사항

(1) 설계목표

① 보강토 옹벽은 설계수명기간 동안 보강토체의 전체적인 안정성이 유지되어야 하며, 벽체를

    구성하는 각 구성부재와 연결부가 파괴되지 않아야 한다.

② 옹벽의 사용성을 위해서 과도한 부등침하나 횡방향 변위가 발생하지 않아야 하며, 도심지의

    경우에는 미관적인 요소도 고려하여 설계한다. 기초지반의 부등침하에 대한 기준은 다음과

    같다.

 

[표 13.8.2] 기초지반의 부등침하 기준

 

구 분 기 준

패널식 총침하량 50㎜, 부등침하 1/500 제한

블록식 부등침하 1/200 제한

 

(2) 보강토옹벽 적용기준

① 보강재의 길이는 전면판 기초부터 벽체높이의 0.7배보다 길어야 하며, 실제 보강재 길이는

    상재하중과 외력, 보강재와 뒤채움과의 마찰저항력을 고려하여 최종적으로 결정한다.

② 보강재의 설치길이는 전체높이에 걸쳐 동일하게 하며, 특별한 하중조건이나 목적을 위해서

    상부나 하부의 보강재 길이를 길거나 짧게 할 수 있다.

③ 보강재의 수직설치간격은 1.0m를 초과하지 않도록 하고, 저항영역내로 설치되는 보강재의

    길이는 최소 1.0m 이상이 되어야 한다.

④ 전면벽체는 기초지반내로 최소 0.3m 이상 근입되어야 한다. 경사지반의 경우에는 0.6m 이

    상이 되어야 하며, 기초지반이 동상피해가 예상되는 경우는 동결심도 이상 근입시켜야 한다.

 

<그림 13.8.2> 보강토 옹벽의 설치기준

 

⑤ 무근콘크리트 수평기초의 치수는 보통 깊이 150㎜ 이하 폭 0.40~0.50m로 한다.

⑥ 잡석기초의 경우에는 폭 0.75~0.80m, 깊이 150~300㎜로 적용한다.

⑦ 지반이 불량하여 근입깊이가 깊은 경우(d>0.8m)에는 골재다짐+콘크리트 또는 철근콘크리

    트 기초를 적용하도록 한다.

⑧ 다만 옹벽 기초부 설계시 옹벽의 높이, 상재하중, 지반조건에 따라 적절하게 보완해야 한다.

⑨ 판넬식 보강토 옹벽부의 성토시설물(돌쌓기 또는 돌붙임)은 기초가 보강재에 저촉되지 않도

    록 다음과 같이 조정해야 한다.

 

가. 단면도

 

<그림 13.8.3> 판넬식 보강토 옹벽과 성토시설물 중복구간 처리방안

 

나. 마감처리 형식

- 마감처리 : 콘크리트

- 마감두께 : 100㎜

- U형플륨관 : φ=300㎜

- 유공관 : φ=200㎜ (설치유공관은 보강토옹벽 끝나는 지점에서 법면 및으로 연장설치

  하여 법면하단 수로에 연결)

 

⑩ 블록식 보강토 옹벽부에 성토부 시설이 있는 경우는 보강토 옹벽 보강재를 기초에 저촉되지

    않도록 하향조정해야 한다.

 

(3) 내진설계

    일정규모 이상의 중요도가 있는 경우 또는 보강토 옹벽의 상부나 하부에 파괴로 인한 피해 범

    위 내에 가옥이나 고정시설물이 있는 경우에는 필요에 따라 지진시의 안정성 검토를 수행한다.

 

13.8.4 보강토옹벽의 설계

(1) 검토항목

① 보강토 옹벽의 안정해석은 외적안정해석과 내적안정해석으로 구분하여 수행한다.

② 외적안정과 내적안정에서 검토하는 항목은 다음과 같다.

 

가. 외적안정 : 저면활동, 지지력, 전도, 전체안정성, 침하에 대한 안정성

나. 내적안정 : 인발파괴, 보강재파단, 보강재와 전면판의 연결부 파단

 

(2) 안전율기준

    보강토 옹벽의 안정해석에 적용하는 안전율 기준은 다음과 같다. 지진시는 지진하중을 고려하

    여 안정성을 검토하는 경우이다.

 

[표 13.8.3] 보강토 옹벽의 설계안전율

 

구분 검토항목 평상시 지진시 비고

외적

안정

활 동 1.5 1.1

전 도 1.5 1.1

지지력 2.5 2.0

전체 안정성 1.5 1.1

내적

안정

인발파괴 2.0 1.5

보강재

파단

금속보강재 1.0 1.0

지오그리드 1.5 1.0

섬유보강재 1.5 1.0

 

(3) 외적안정해석

    보강토 옹벽의 외적안정해석은 보강토체를 중력식 옹벽으로 간주하여 활동, 전도, 지지력, 전

    체안정성에 대한 안정해석을 수행하며, 옹벽의 안정해석에서 적용하는 안전율 기준은 아래과

    같다. 지진시는 지진하중을 고려하여 검토한다.

 

[표 13.8.4] 옹벽의 설계안전율

 

검토항목 평상시 지진시

활동(sliding) 1.5 1.1

전도(overturning) 2.0 1.5

지지력(bearing capacity) 3.0 2.0

전체안정성(overall stability) 1.2~1.5 1.1

 

① 활동 안정성

가. 활동에 대한 안정성은 기초지반면과 옹벽저면에서의 미끄러짐이 발생하는가에 대한 검토

    이다. 경사하중 또는 비탈면상에 설치된 기초, 수평력을 받는 구조물의 기초에 대해서는

    활동에 대한 파괴를 검토해야 한다.

나. 활동에 대한 검토는 활동을 유발하는 횡방향 하중과 활동에 저항하는 저항력의 비율이

    기준안전율 이상이어야 한다.

 

  



   [식 13.8.3]

 

여기서,  :활동저항력(resisting force to sliding)

 :활동력(sliding force)

 

다. 점성토지반상의 옹벽기초에 대해서는 지반의 건조수축과 침하로 인하여 지반과 기초사이

    의 이격이 생길가능성을 고려하여야 한다. 옹벽 전면 흙의 수동토압을 활동 저항력으로

    고려하고자 하는 경우에는 기초 전면 흙이 장기적으로 유지될 수 있는지 여부를 확인하

    여야 한다.

 

② 전도 안정성

가. 전도는 옹벽의 앞굽을 중심으로 옹벽전체가 앞으로 회전하는지 여부에 대하여 검토한다.

    옹벽은 배면의 횡방향 토압으로 인해 저판앞굽을 중심으로 전도하므로 옹벽은 이에 대해

    충분히 안전하게 저항하여야 한다.

나. 전도의 검토는 옹벽에 작용하는 하중의 조합에 의해 작용모멘트와 저항모멘트의 비율이

    기준안전율 이상이어야 한다.

 

   



≧  [식 13.8.4]

여기서,  :저항모멘트 (resisting moment)

 :활동모멘트 (driving moment)

다. 별도의 계산을 하지 않더라도, 다음 기준을 만족하면 전도에 대해 안정한 것으로 간주한다.

- 기초지반이 흙인 경우, 힘의 합력이 기초중심에서 1/2B 이내에 있는 경우

- 기초지반이 암인 경우, 힘의 합력이 기초중심에서 3/4B 이내에 있는 경우

 

③ 지지력 검토

가. 지지력 검토는 다음과 같이 옹벽하부에 발생하는 지반반력(max)이 지반의 허용지지력

    ( ) 이상이 되는지를 검토한다.

 



max



≧  [식 13.8.5]

 

여기서,  : 지반의 허용지지력

max: 지반반력

나. 지반의 지지력의 계산은 구조물기초설계기준(건설교통부, 2003)을 참조한다.

 

④ 전체 안정성

가. 전체안정성은 옹벽을 포함한 기초지반 전체의 안정성을 의미한다. 옹벽이 설치되는 원지

    반이 특히 점성토 등의 연약 지반인 경우에는 강도에 대한 안정성뿐만 아니라 침하에 대

    한 안정성도 검토하여야 한다.

나. 기준안전율이 확보되지 않은 경우는 다음의 방법을 적용하여 지반의 안정성을 향상시킬

    수 있다.

- 기초 슬래브 아래에 활동방지벽 추가

- 기초 지반을 하향 조정

- 말뚝기초 적용

 

(4) 내적안정해석

① 보강토 옹벽의 내적안정해석은 보강토체를 활동영역과 저항영역으로 나누고, 각각의 보강

    재에 위치에서 발생하는 최대작용하중을 계산 후 보강재의 인장파괴 또는 보강재가 저항

    영역으로부터 빠져나오는지의 인발파괴에 대하여 검토한다.

② 파괴면은 각 보강재에 발생하는 최대인장력을 연결한 선이며 형상은 벽체저면에서 대수나

    선형태로 발생한다. 안정해석의 간편성을 위하여 직선 또는 이중직선으로 가정할 수 있다.

 

<그림 13.8.4> 보강토체 내부의 파괴형태

 

보강토 옹벽의 파괴형태는 보강재의 연신율 특성에 따라 크게 2가지 파괴형태로 가정할

수 있다. 금속재료 및 지오그리드와 같이 비교적 연신율이 작은 보강재의 경우는 파괴범

위가 벽체쪽에 가깝게 발생하는 경향을 나타내며 이런 경우는 두 개의 직선으로 파괴면

을 간주하고, 토목섬유와 같이 연신율이 큰 벽체의 경우는 옹벽의 주동파괴와 유사한 파

괴형태를 나타내며 이러한 경우는 1개의 직선으로 주동파괴 형태로 파괴가 발생하는 것

으로 간주한다.

(a) 변형율이 작은 보강재 (1% 미만) (b) 변형율이 큰 보강재 (1%이상)

 

<그림 13.8.5> 활동영역과 저항영역의 구분

 

③ 파괴면에서 각각의 보강재에 작용하는 최대인발하중( max)은 각 보강재 위치에서 작용하는

    수평토압계수와 보강재의 수직설치 간격을 고려하여 다음 식을 이용하여 산정할 수 있다.

 

 max     (kN/m) [식 13.8.6]

 

여기서,  :보강재에 작용하는 최대하중(       )

  :수평토압계수(해설그림 11.6 참조)

 :보강재 위치에서의 연직토압(분포 상재하중 포함)

 : 상재하중에 의해 유발되는 보강재 위치에서의 수평토압

  :보강재의 수직설치 간격

 

④ 내적안정해석은 각각의 보강재 위치에서 구한 최대인발하중보다 보강재의 장기허용인장강도

    (  )가 크거나 또는 인발저항력( )이 커야 한다.

 

13.8.5 지진시 안정해석

(1) 일반사항

① 지진시 보강토 옹벽의 안정해석에서는 다음의 사항을 검토한다.

 

가. 보강토 옹벽기초지반의 액상화에 대한 검토

나. 보강토 옹벽의 외적안정성에 대한 검토

다. 보강토 옹벽의 내적안정성에 대한 검토

 

(2) 지진시 고려하는 하중

① 지진시 보강토 옹벽의 안정해석에서 고려하는 하중은 정적상태에서 작용하는 하중과 지진에

    의해 작용하는 지진관성력 및 동적토압이며, 일시적인 상재하중은 고려하지 않는다.

② 지진관성력은 보강된 토체의 중량에 의해 작용하는 지진하중이며, 토체의 자중과 수평지진

    계수를 곱하여 산정하고 보강토체의 도심에 수평으로 작용시킨다.

③ 동적토압은 보강된 토체 뒷부분의 파괴쐐기에 의해 보강토체에 작용하는 토압이며 파괴흙쐐

    기의 자중과 수평지진계수를 곱하여 산정한 토압이며 Monobe-Okabe의 방법을 이용하여

    산정한다.

④ 지진계수(  )는 지반가속도계수(A)를 이용하여 다음과 같이 계산한다.

 

       [식 13.8.7]

 

(3) 지진시 외적안정해석

① 지진시 외적안정해석에는 다음의 사항을 검토한다.

 

가. 활동에 대한 검토

나. 전도에 대한 검토

다. 지지력에 대한 검토

라. 전체안정성에 대한 검토

 

② 외적안정해석에서는 정적하중, 지진관성력, 동적토압의 1/2만 작용시켜 안정해석을 실시하

    며, 지진관성력은 토체의 중심에, 동적토압은 옹벽높이의 0.6H에 작용시킨다.

③ 외적안정해석에서 지진관성력은 관성력의 영향을 받는 보강토체의 자중과 지진계수를 곱하

    여 산정한다.

 

(4) 지진시 내적안정해석

① 지진시의 내적안정해석은 지진관성력에 의해 각각의 보강재에 추가되는 하중에 대하여 보강

    재파괴와 인발파괴가 발생하지 않도록 한다.

② 내적안정해석에서 지진관성력은 활동영역의 자중과 지진계수를 곱하여 산정하고, 활동영역

    내의 각각의 보강재가 차지하는 면적비율로 지진관성력을 분담하는 것으로 한다.

③ 지진시 내적안정해석은 각각의 보강재 위치에서 지진에 의해 추가되는 인장력을 고려하여

    정적상태와 동일하게 계산한다.

 

13.8.6 보강토 옹벽의 배수시설

 

(1) 보강토체에 이용되는 뒤채움재료는 비교적 배수성이 양호하고 전면 배수공이 충분한 양질의

    토사를 이용하지만, 다량의 배면 유입수로 뒤채움 흙이 포화되면 흙의 전단강도가 급격히 저

    하하여 불안한 상태가 될 수 있으므로 배면 용출수의 유무, 수량의 과다에 따라 적절한 배수

    시설을 하여야 한다.

 

(2) 보강토 옹벽의 배수처리를 위하여 다음과 같은 배수시설을 설치해야 한다.

① 보강토체 내부 수평배수층

② 보강토체 전면판 뒤 300~1,000㎜ 필터재 설치

③ 벽체 상부 지표수 유입방지를 위한 배수구 설치

 

13.8.7 보강토 옹벽의 진동관리방안2)

(1) 파일 항타에 의한 진동속도 추정(Attewell&Farmer 제안)

 

  

 

 

여기서,  : 최대진동속도 (mm/sec)

 : 해머에너지 (KN-m)

 : 수평거리 (m)

 

① 보강토 옹벽의 허용 진동기준이 없으므로 국토해양부 구조물에 대한 발파진동 잠정 허용기

    준(안)을 근거로 잠정적으로 진동속도 0.5cm/sec 적용

② 추정된 허용진동 영향반경 내(內) : 매입공법 적용

③ 추정된 허용진동 영향반경 외(外) : 항타공법 적용

    2) 보강토 옹벽 진동관리방안 검토 (설계처-2679, 2009.5.18)

 

 

 

제 14 장 암 거

 

14.1 적 용

(1) 본 편은 철근 콘크리트 암거(박스형 암거, 아치형 암거 및 문형 암거)를 설계함에 있어서 필요

    로 하는 기본 사항 및 본선용 암거의 설계에 적용한다.

(2) 본선용 암거란 본선, 연결로 등을 통과시키기 위해 만드는 것을 말한다.

(3) 본선에 만드는 U형 옹벽에 대해서도 해당 장소에 따라 본선용 암거를 준용한다.

(4) 박스형 암거, 아치형 암거 및 문형 암거의 공통사항은 박스형 암거의 항에 표시하므로, 아치형

    암거 및 문형 암거 항에 표시되어 있지 않는 사항은 박스형 암거 항을 준용한다.

(5) 이 지침에 규정되어 있지 않는 사항에 대해서는 아래의 시방서 및 지침에 따른다.

 

① 콘크리트구조설계기준(한국콘크리트학회, 2007)

② 도로교설계기준(한국도로교통협회, 2005)

③ 도로설계편람(국토해양부)

④ 토목공사 일반 표준시방서, 국토해양부

⑤ 도로암거표준도(국토해양부, 2009)

 

 

14.2 암거의 계획

 

14.2.1 평면 형상

(1) 암거의 계획은 도로 또는 수로의 상황에 적합하고, 또 본선과 평면 교차각이 큰(90°에 가깝

    게) 형상을 선택한다.

(2) 사각을 이루는 박스형 암거, 아치형 암거 및 문형 암거는 한쪽면만 토압의 영향을 받아 부재

    에 생기는 응력이 직각 암거보다 크다.

(3) 이 영향은 연약지반에 설치하는 암거의 경우가 더 현저하다. 따라서 평면 형상을 직각으로 하

    는 것이 바람직하다.

(4) 수로의 기점과 종점에서 기존 수로의 유속 및 수심이 바뀌면 하상의 세굴 또는 토사의 퇴적에

    의한 하상의 상승이 생겨 호안파괴의 원인이 되므로 계획에 있어서 주의해야 한다.

 

14.2.2 내공단면

(1) 암거의 내공단면 결정에 있어서는 다음 조건을 만족시켜야 한다.

① 도로암거

 

가. 도로의 건축한계 이상일 것

나. 매설관 등의 설치 공간을 확보할 것

 

② 수로암거

 

가. 계획유량을 통과시킬 수 있는 단면일 것

나. 내공 높이는 H․W․L + 여유고 이상일 것

 

③ 본선용 암거

 

가. 소정의 건축한계 이상일 것

나. 조명등 기타 제시설을 설치할 수 있는 공간을 확보할 것

 

(2) 연약지반 위에 암거를 시공할 경우에, 시공 후 침하에 의한 장애(도로 건축한계의 부족, 수로

    단면의 부족 등)가 예측되고 또한 더올림만으로 대처할 수 없을 때는 암거의 내공 높이에 여

    유를 둔다.

(3) 암거의 내공단면은 보통 설계 협의과정에서 결정되나 이때 표준설계 단면을 채택하도록 각별

    히 유의한다.

(4) 연약지반 위에 시공되는 암거는 침하에 의해 각종 지장을 받으므로, 선재하(preloading) 처리

    하여 시공 후의 침하를 적게 하는 것이 원칙이다.

(5) 그러나 침하가 공용 후에도 장기간 계속되어 암거의 기능에 지장을 주는 일이 많으며, 시공후

    의 침하를 더올림만으로 처리할 수 없을 때에는 내공단면에 여유를 두어야 한다.

(6) (5)와 같이 함으로써 침하량만큼 암거 바닥을 덧쳐 올리고, 노면을 덧씌우기해도 암거의 기능

    을 유지할 수 있게 한다.

 

14.2.3 암거의 형식 선정

(1) 암거의 형식 선정시에는 내공단면의 크기, 기초지반의 상태, 시공성, 공사비를 고려한다.

(2) 암거의 형식 선정에는 여러 가지 조건이 고려되어야 하므로 일률적으로 정할 수는 없으나 일

    반적인 선정 기준을 [표 14.2.1]에 표시한다.

 

[표 14.2.1] 암거의 형식선정

 

형 식 기 초 형 식 순경간 또는 내경 토피두께 비 고

관 형 암 거 직접기초 ø1.0~4.5m 0.6~30m

박스형암거 직접기초 2~14m 0.5~15m

문 형 암 거

직접기초 8~17m

말뚝기초 12~17m 각도가 직각인 경우

아치형암거 직접기초 2~14m 15m 이상

 

14.3 박스형 암거

 

14.3.1 형 상

(1) 평면형상

① 박스형 암거의 평면형상은 사각이 클 때는 <그림 14.3.1>, 사각이 작을 때는 <그림

    14.3.2>와 같다.

② 신축줄눈간격 L1, L2는 15~20m로 하고, 직각일 때 L1은 공장생산 철근의 규격품으로 겹이

    음 없이 배근할 수 있는 길이를 기준으로 한다.

③ 또한 경사각의 각도 및 긴 변과 짧은 변 비의 제한치를 [표 14.3.1]에 표시한다.
 

L

L=2L + L

1 L2

1 2

θ=0~10

L1

o o

△L

L1

L1 L2

θ≥10o

L0

<그림 14.3.1> <그림 14.3.2>

 

[표 14.3.1]

 

지 반 조 건 Lo/L1 θ

연 약 지 반 0.5 이상 20 이하

보 통 지 반 0.5 이상 30 이하

 

(2) 토피두께와 부재단면

① 최소 토피두께는 원칙적으로 포장두께(일반적으로 500㎜ 정도)로 하지만 건축한계의 제한

    등 부득이할 경우에는 150㎜까지 한다.

② 암거 위의 토피두께가 변할 때는 최대 토피두께(h2)로 계산하고 이것으로 정해진 단면을 전

    체에 적용한다. (<그림 14.3.3>)

③ 단, 차선 분리 등의 영향으로 토피 두께의 변화폭이 매우 클 때는 각각의 토피두께로 부재

    단면을 정한다.

 

<그림 14.3.3>

 

14.3.2 하 중

(1) 고정하중 및 토압

① 상부슬래브의 하중

 

가. 암거 윗면에 작용하는 연직하중은 [식 14.3.1]로 계산한다.

 

(<그림 14.3.4>)

 

Pv = α․γ․D [식 14.3.1]

 

여기서,

Pv : 암거 윗면에 작용하는 연직토압 (kN/m2)

γ : 암거 상부의 흙의 단위체적중량 (kN/m3)

D : 암거의 토피두께 (m)

Bo : 암거의 외측 폭 (m)

α : 암거의 지지조건에 따른 계수(기초지반이

    양호하고, 양질의 토사인 경우α = 1.0)

 

Ho

D

Bo

T2

T3

P

B

T1

T3 H

v

 

<그림 14.3.4>

 

② 상부슬래브 자중은 [식 14.3.2]로 계산한다.

    Wd = γc ․ T1 [식 14.3.2]

 

여기서, Wd = 상부슬래브 자중 (kN/m2)

          γc = 철근콘크리트의 단위체적중량 (kN/m3)

          T1 = 상부슬래브 두께

 

③ 지반반력

암거의 지반반력(Q)은 다음식으로 구한다.

Q  Pv  Pvl  Bo

WD  Wl (kN/㎡) [식 14.3.3]

 

여기서,  : 암거의 종방향 단위길이당 중량 (kN/m)

           : 암거의 외측폭(m)

           : 상부슬래브에 작용하는 연직하중(kN/㎡)

         : 노면활하중(kN/㎡)

           : 암거내의 물 또는 활하중(kN/㎡)

 

④ 수평토압

 

가. 암거에 작용하는 수평토압은 암거의 강성을 고려하여 정지토압을 적용한다.

나. 정지토압 산출방법은 다음 식과 같다.

 

P  Ko ×  × Z Ko × q [식 14.3.4]

 

여기서, P : 깊이 Z에 대한 정지토압(kN/㎡)

 : 흙의 단위질량(㎏/㎥)

Z : Po가 벽면에 작용하는 깊이 (m)

Ko : 정지토압계수(Ko=1-sinφ)

q : 상재하중(q=10kN/㎡)

φ : 흙의 내부마찰각(°)

 

다. 암거의 설계시 수평토압은 최대 수평토압뿐만 아니라 수평토압이 실제보다 작게 작용하

    여 구조물에 불리하게 작용하는 경우에도 검토하여야 한다.

라. 이때 감소되는 토압은 실제 감소된 토압과 하중계수가 1이하인 값(0.65)을 사용하여 검

    토한다.

 

<그림 14.3.5> 암거구조물에서의 토압작용

 

⑤ 내부마찰각

 

가. 일반토사인 경우에는 내부마찰각 φ=30°를 적용한다.

나. 단, 특별히 시험을 하였을 경우에는 시험값을 적용한다.

 

⑥ 수 압

 

가. 암거의 성토재는 배수가 용이한(SB-1 이상)재료를 적용하여 수압에 의한 영향을 배제하

    고 접속날개벽에서 배수처리토록 할 경우 수압에 의한 영향은 미미하므로 수압작용을 무

    시한다.

나. 단, 수압의 영향을 배제할 수 없을 경우에는 수압의 영향을 고려하여 별도 검토한다.

 

(2) 노면활하중

① 토피두께가 1.0m 미만인 경우는 차륜 집중하중이 암거의 상부슬래브에 분포하중으로 작용하

    기에는 토피두께가 너무 작으므로 차륜하중을 직접 재하하여 별도검토를 수행하여야 한다.

② 암거에 적용할 노면활하중 값의 기준은 DB-24를 기준으로 한다.

③ 토피두께 1.0m≤D<4.0m 인 경우

 

가. B0≤Wl 인 경우

Pvl  B ⋅ Wl

Pr   i

    D

Pr   i

(kN/㎡) [식 14.3.5]

 

여기서,    : 암거 상면에 작용하는 활하중에 의한 연직하중(kN/㎡)

Wl : 활하중의 종방향 분포폭(Wl=2D+0.2m)

B : 차량의 점유폭(B=3.0m)

D: 토피두께(m)

Pr : 차륜하중(DB-24 : Pr=96kN)

I : 충격계수[표 14.3.2]

 

[표 14.3.2] 토피두께와 충격계수 관계

 

토피두께(D) 0.15m≤D≤1.0m 1.0m<D≤2.0m 2.0m<D≤3.0m 3.0m<D

충격계수(i) 0.3 0.2 0.1 -

 

나. B0>Wl인 경우

Pvl B



Pr   i B  D   

(kN/㎡) [식 14.3.6]

 

<그림 14.3.6> B0>Wl인 경우

 

④ 토피두께 4.0m 이상인 경우

 

가. 노면활하중의 최소크기는 10kN/㎡의 하중을 고려한다.

    <그림 14.3.7> 토피두께 4.0m 이상인 경우의 활하중

 

⑤ 활하중 영향에 의한 수평토압

    활하중의 영향에 의한 수평토압의 산출은 토피두께에 관계없이 일정하게 상재하중(q)을

    10kN/㎡으로 재하하여 산출한다.

 

(3) 온도변화 및 건조수축의 영향

① 암거를 설계할 때는 일반적으로 온도변화 및 건조수축의 영향은 생각치 않아도 된다.

② 즉, 온도변화와 건조수축의 영향을 고려하는 경우와 고려하지 않는 경우의 휨모멘트비를 구

    하면 [표 14.3.3]와 같이 되어 무시할 수 있는 값이므로 이들 영향은 생각치 않아도 된다.

 

[표 14.3.3]

 

B × H (m) 

       





     비 고

6 × 4 1.16 1.10 허용응력의 할증 1.15

8 × 4 1.17 1.10

10 × 4.5 1.19 1.12

 

여기서, Mt : 온도변화 (-10℃)의 영향에 따른 휨모멘트

Ms : 건조수축 (-15℃)의 영향에 따른 휨모멘트

Mn : 온도변화 및 건조수축을 고려하지 않을 경우의 휨모멘트

 

(4) 지진의 영향

① 박스형 암거의 설계는 원칙적으로 지진의 영향을 고려하지 않는다.

② 일반적으로 박스형 암거는 흙 속에 설치되며 다소 변위(구조물 전체로서의 변위)가 허용되

    기 때문에 지진의 영향은 고려하지 않아도 된다.

③ 암거구조물의 내진영향은 구조물의 중요도 등을 고려하여 책임기술자의 판단하에 내진해석

    을 수행할 수 있다.

 

14.3.3 단면력의 산정

(1) 부재접합부 및 헌치단면의 단면계산

    헌치의 영향을 고려할 경우 받침부 면에서 부재의 단면을 산정하기 위한 휨모멘트의 값은, 보

    에 있어서 기둥 전면의 휨모멘트, 기둥의 경우 보의 상․하면 위치의 휨모멘트를 사용할 수 있

    다. (<그림 14.3.8>(a) 참조)

(2) 헌치의 영향을 무시하고 구조해석을 할 경우는 절점 모멘트를 기둥 내측 또는 보의 단부까지

    이동시켜 구한 값을 사용할 수 있다. (<그림 14.3.8>(b) 참조)

 

(a) 헌치 및 단면변화의 영향을 고려해서 구조

    해석을 하는 경우

(b) 헌치 및 단면변화의 영향을 무시하고 구조

    해석을 하는 경우

 

<그림 14.3.8> 라멘부재 절점부의 설계휨모멘트

 

(3) 수평부재가 받는 축방향력

    연직하중을 받는 경우 수평부재의 응력계산에 수평부재에 생기는 축방향력은 무시하고 휨모멘

    트만이 작용하는 것으로 해서 계산해도 좋다.

(4) 토압이 작용하는 라멘교 벽식교각의 라멘교 등에서는 교각에 토압이 작용할 때 이를 고려하여

    야 한다.

 

(5) 부재의 최소두께

① 부재단면의 최소두께는 피복두께, 굵은골재최대치수, 시공성 등을 감안하여 300㎜ 이상이어

    야 한다.

② 설계(계수)전단력을 콘크리트의 전단강도로 부담할 수 있는 두께 이상으로 한다.

 

(6) 부재의 유효높이

① 부재단면의 유효높이는 인장 주철근 중심으로부터 압축부 연단까지의 거리이다.

② 헌치가 있을 경우에는 1:3이내의 헌치 단면까지는 유효한 단면으로 설계한다.

 

(a) 유효높이 d

(b) 헌치가 있는 경우의 유효높이

 

<그림 14.3.9> 부재의 유효높이

 

(7) 통로암거의 규격은 지역개발계획 및 지역의 도로망계획, 계획교통량, 대형차량통행을 충분히

    고려하여 결정한다.

 

 

14.4 사각을 이루는 암거

 

14.4.1 형 상

(1) 사각 α가 [표 14.4.1]에 표시한 값 이하일 때는 날개벽(wing)의 방향을 본선에 평행하게 한

    다. (<그림 14.4.1>)

(2) 사각 α 및 Lo/L가 [표 14.4.1]에 표시한 값 이상일 때는 연약지반의 경우 θ=20°, Lo/L =

    0.5, 보통지반의 경우 θ=30°, Lo/L = 0.5가 되도록 암거를 연장한다.(<그림 14.4.2>)

 

[표 14.4.1]

 

지 반 α Lo/L

연 약 지 반 20° 0.5

보 통 지 반 30° 0.5

L0 L

α

Z

L0 L

α

20m

θ

 

<그림 14.4.1>

 

<그림 14.4.2>

 

14.4.2 설계계산

(1) 사각을 이루는 암거는 보통의 토압 외에 한쪽면만 토압을 받는 경우도 고려한다.

(2) 저판의 수평반력은 기초지반의 전단저항과 측면의 수평반력의 비를 고려해서 계산한다.

(3) 부재응력은 단위폭당 라멘으로서가 아니라 암거 전체의 강성을 고려해서 구한다.

(4) 사각을 이루는 암거에 작용하는 편토압의 크기는 기초지반의 상태, 사각, 형상(치수)크기 및

    흙쌓기 방법에 따라 다르다.

 

14.4.3 구조세목

(1) 배 근

① 주철근의 배근은 철근의 덮개를 도로교암거표준도(국토해양부, 2009)에 따른 값으로 한다.

② 우각부의 배근은 <그림 14.4.4>를 표준으로 한다.

③ 휨 직각방향 수평철근은 주철근량의 20% 이상 배근한다.

④ 사각부의 배근

 

가. 사각부의 배근은 측벽의 길이 방향으로 사각부 이외의 단면과 같은 간격으로 배근한다.

 

75

75 60

60

60

(단위 mm)

60 75

75

 

<그림 14.4.3>

 

<그림 14.4.4>

 

<그림 14.4.5>

 

(2) 신축이음

① 신축이음의 간격은 15~20m 정도로 한다.

② 신축이음의 방향은 원칙적으로 측벽에 직각으로 하나 토피두께가 작을 때는 중앙분리대의

    위치 또는 차선표시 방향으로 하는 것이 좋다.

③ 도로성토 중앙부에 지반응력이 크므로 제반조건이 불량한 경우에 신축이음의 위치는 도로

    중앙부를 피해야 한다.

 

CL

(a) 토피두께가 얇을 때 중앙분리대 또는 차선

표시에 맞춘다.

CL

(b) 토피두께가 두꺼울 때 측벽에 직각으로 한다.

 

<그림 14.4.6> 암거의 이음위치 및 방향

 

④ 신축이음의 형식 및 적용

가. 신축줄눈은 구조상 안전함과 동시에 충분한 방수처리를 하여야 한다.

나. 신축이음의 간격을 15~20m 정도로 하는 것이 측벽의 건조수축에 의한 균열발생을 완

    전히 배제하는 것은 아니지만 영향을 줄일 수 있는 방법은 된다.

 

(3) 헌 치

① 암거의 우각부에는 헌치를 두는 것이 좋다.

② 암거의 우각부에는 응력 집중이 생기기 쉬우므로 헌치를 만드는 것이 좋으나 시공성을 고려

    해서 헌치를 두지 않을 수도 있다.

 

(4) 가드레일용 지주의 구조

① 토피가 얇은 암거의 경우 가드레일용 지주를 2m 간격으로 상부슬래브에 만든다.

② 이 구조의 참고도는 <그림 14.4.7>와 같다.

 

D320

D13

250

75 75

50 50

50

90 320 90

600

50

D32

 

<그림 14.4.7>

 

14.4.4 날개벽의 설계

(1) 날개벽의 설계

① 암거의 날개벽은 원칙적으로서 평행 날개벽으로 한다.

② 날개벽의 흙쌓기 경사는 1:1.5를 표준으로 하고, 근입 깊이는 1m로 한다.

③ 날개벽의 최대길이는 8m로 하고, 두께는 50㎜ 단위, 최소 300㎜ 두께로 하며, 최대라도 측

    벽 두께 이상이 되지 않게 한다. (<그림 14.4.8(a)>)

④ 흙쌓기시 암거가 흙쌓기면 밖으로 노출되는 경우 날개벽 위의 흙막이부는 높이 300㎜, 폭

    은 날개벽의 두께로 한다.

⑤ 토피두께가 얇을 때 원칙적으로 높이는 포장두께, 폭은 날개벽의 두께로 하고, 날개벽의 두

    께가 500㎜ 이하일 때는 500㎜로 한다. (<그림 14.4.8(b)>)

⑥ 날개벽은 본선의 종단경사에 평행하게 한다.

⑦ 단, 토피가 3m 이상일 때는 수평으로 해도 된다. (<그림 14.4.8(c)>)

 

(a)

(b)

(c)

 

<그림 14.4.8>

 

⑧ 사각을 이루는 암거에서 끝부분을 연장했을 때 날개벽 및 흙쌓기부의 처리는 <그림

    14.4.9(a)>를 표준으로 하고, 이와 같이 할 수 없을 때에는 <그림 14.4.9(b)>로 해도 된다.

(a) 흙쌓기를 용지폭을 넓혀 처리하는 경우 (b) 흙쌓기를 옹벽으로 처리하는 경우

 

<그림 14.4.9>

 

⑨ 높은 흙쌓기의 암거 날개벽은 암거를 연장하는 것과 옹벽을 쳐서 날개벽을 짧게 하는 것을

    비교 검토한 후 경제적인 것으로 결정한다. (<그림 14.4.10>)

 

<그림 14.4.10>

 

(2) 평행날개벽의 계산

① 평행날개벽은 암거 본체를 고정단으로 하는 캔틸레버로 설계하며, 암거 본체의 접합부 전폭

    을 폭으로 계산한다.

② 날개벽이 근입되는 전면에서 1m 이상 떨어진 곳의 수동토압은 생각하지 않는다.

③ 방호책이나 방음벽을 설치하는 날개벽은 그 영향을 고려해서 계산한다.

④ 시공시의 검토는 특별히 필요할 때 이외는 하지 않아도 된다.

⑥ 방음벽과 같이 법면측에서 하중을 받으면 날개벽의 전면에 인장응력이 생길 때가 있으므로

    검토가 필요하다.

 

(3) 배근 및 단면응력 검토

① 날개벽 부근은 원칙적으로 <그림 14.4.11>와 같이 배근한다.

 

<그림 14.4.11>

 

② 날개벽 전면의 철근은 일반적으로 D16-4개/m로 해도 좋으나 전면에 인장응력을 받을 때

    는 그 필요 철근량 이상으로 한다.

③ 날개벽의 흙막이 부분의 배근은 날개벽 상부와 같이 하고, 좌우 날개벽 및 암거 상부를 지

    나도록 배근한다. (<그림 14.4.12>)

④ 암거 본체의 측벽에 배근하는 보강 철근은 휨 및 인장을 받는 부재로 검토한다.

 

<그림 14.4.12>

 

14.4.5 기초

(1) 암거의 기초는 직접기초를 원칙으로 한다.

(2) 연약지반에 암거를 설치할 경우는 원칙적으로 암거 시공 전에 선재하, 배수 공법 등에 의해

    지반 개량을 한다.

 

<그림 14.4.13> 치환재의 형상

 

(3) 연약층의 두께가 얇을 때는 연약층을 제거하고 양질의 재료로 치환한다.

(4) 또한, 치환 재료는 뒷채움재 이상으로 하고, 지하수위가 있는 경우는 알맞게 섞은 쇄석 등 양

    질의 것을 사용한다.

(5) 그 형상은 <그림 14.4.13>을 표준으로 한다.

(6) 지지층이 암반으로 경사져 있어 부등침하의 염려가 있을 때는 이를 방지하기 위해 <그림

    14.4.14>과 같이 버림 콘크리트, 치환 기초 등을 고려해야 한다.

 

<그림 14.4.14> 횡방향으로 지반이 경사진 경우의 예

 

(7) 지반이 종방향으로 경사진 경우에는 <그림 14.4.15>에 표시한 치환기초 등을 고려하여 부등

    침하를 방지한다.

 

<그림 14.4.15> 종방향으로 지반이 경사진 경우의 예

 

14.4.6 기타 암거 설계에 관한 주의사항

(1) 암거의 뒷채움 및 배수

① 암거의 뒷채움 재료 및 형상은 ｢토공｣에 따른다.

② 암거 측벽에는 뒷채움부의 배수를 위해 배수용 파이프를 설치한다.

③ 구조물의 뒷채움은 재료를 포설하기전 구조물의 벽면에 200㎜마다 층두께를 뒷채움 전에

    표시하여 층다짐상태를 확인할 수 있도록 하여야 한다.

④ 뒷채움은 대형 로울러에 의한 다짐을 하여야하며 구조물에 손상이 되거나 변위가 발생해서

    는 안된다.

⑤ 다만, 대형 다짐장비에 의한 다짐작업이 곤란한 경우에는 마이티팩 또는 소형 램머

    (Rammer)등을 사용하여 다짐하여야 한다.

⑥ 뒷채움은 양층을 동시에 하여야 하나, 현장 여건상 부득이한 경우에는 감독원의 승인을 받

    아야 한다.

⑦ 시공자는 상부 슬래브 콘크리트를 타설․양생하여 설계기준강도의 80%이상을 확보한 후 뒷

    채움을 하여야 한다.

⑧ 뒷채움의 1층 다짐 완료후 두께는 200㎜이하여야 하며, 각측은 KS F 2312의 E방법에 의해

    구한 최대 건조밀도의 95%이상의 밀도로 균일하게 다짐해야 한다.

⑨ 시공자는 현장밀도에 의한 다짐관리가 부적합하다고 판단될 경우에는 KS F 2310에 따라 다

    짐관리를 하여야 한다.

 

 상부 포장형식에 관계없이 지지력계수(D30)는 침하량 2.5㎜에서 30㎏f/㎤ 이상이어야 한다.

 피토고 3.5m 이하의 암거, 절토부와 같이 지하수가 용출되는 지역, 피압대수층이 하부에 존

   재하는 지역, 기초지반이 연약지반인 경우에는 암거 뒷채움 재료 SB-1을 사용하여야 한다.

 상기 이외의 피토고 3.5m 이상인 암거로 대체 재료(일반 노상토급 토사)를 사용할 경우 완

   충재와 보온재로서 토목공사용 EPS 패널과 같은 재료 (최소 두께 100㎜ 이상)를 사용하여

   야 한다.

 

<그림 14.4.16> 암거의 배수용 파이프

 

(2) 암거 내 도로

① 암거 내 도로의 포장은 하지 않는 것이 원칙이다.

② 암거 앞뒤의 도로가 포장되어 있을 때는 그 포장의 종류에 따라 암거 내 도로를 포장한다.

③ 포장이 유리하다면 간단한 포장을 한다.

④ 암거 내 도로의 횡단경사는 3~5%의 편경사를 둔다.

⑤ 단, 포장할 때는 앞뒤에 맞는 경사로 한다.

 

(3) 수로가 있는 암거

① 수로암거 및 수로를 병설하는 암거의 경우 하류측에 차수벽을 만든다.

② 차수벽의 깊이 h는 호안공의 밑까지로 한다.

 

<그림 14.4.17>

 

③ 호안의 근입 깊이는 세굴을 고려해 정하나, 유속이 빨라 세굴의 염려가 있을 때는 수로바닥

    에 버림 콘크리트를 치는 것이 좋다.

④ 호안의 기초콘크리트 및 버림 콘크리트는 기초재를 쓰지 않아도 된다.

⑤ 언더패스(under pass)형 암거, 저류형 암거를 설계할 때에는 측벽의 수압을 고려한다.

⑥ 세부설계기준은 ｢하천 설계기준, 건교부(2000. 5)｣에 따른다.

 

<그림 14.4.18>

 

(4) 연약지반 위의 암거 설치 방법

① 시공장소가 연약지반이기 때문에 구축 후에 침하가 예상되는 경우에는 암거를 더올림해 설

    치한다.

② 더올림은 선재하 제거 후의 잔류침하량 Sr을 침하 검토 에 의해 구하고, 그 수치에 따라 하

    지만, 암거 전후의 도로 설치 상황, 수로의 통수 기능, 암거 이음부의 구조 등 조건이 허용

    하는 한 더올림을 많이 하는 것이 좋다.

③ 더올림은 암거 종단방향으로 일률적으로 하는 것을 원칙으로 한다.

④ 단, 연약층 두께가 암거 종단방향으로 크게 다를 때나, 선재하를 할 수 없고 암거를 흙쌓기

    에 앞서서 시공할 때에는 암거 각부의 잔류침하량을 추정하여 더올림을 정한다.

⑤ 암거의 침하는 공용 후에도 장기간에 걸쳐 계속되므로, 더올림으로 장기간의 침하에 대처하

    지 못하고 장래 암거의 기능에 장애를 끼칠 염려가 있을 때는 암거 내공높이에 여유를 두

    어야 한다.

⑥ 암거 이음부의 구조 때문에 과거에는 더올림 시공을 할 때의 기준이 박스형 암거는 300㎜,

    관형암거는 500㎜가 더올림량의 최대로 되어 있었다.

⑦ 따라서, ⑥의 값 이상의 더올림을 하고자 할 때는 이음의 구조를 별도로 고려할 필요가 있다.

⑧ 암거내공 높이의 여유에 대한 검토에 대해서는, 잔류침하량을 식(14.4.1)에 의해 구하고, 더

    올림에의해 대처할 수 없는 침하분을 내공높이의 여유로 한다.

⑨ 단, 식(14.4.1)은 장기침하의 발생원인, 발생조건 등 명확치 않는 점이 많이 있으므로, 시험

    흙쌓기 또는 유사한 시공 조건에서의 침하 추적자료가 있을 경우 그 결과에 따라 정하는

    것이 바람직하다.

 

잔류침하량 Sr = Sr1 + Sr2 + Sr3 (14.4.1)

 

여기서, Sr1 :재하한 흙쌓기의 제거 시점으로부터 흙쌓기 완성 후 600일 까지의 침하량

Sr2 : 재하한 흙쌓기의 제거시 지반 회복의 영향에 의한 침하량

Sr3 :충적층으로 된 연약지반에서의 흙쌓기 완성 후 600일 이후의 장기침하량

 침하에 의해 수로벽의 높이를 높일 경우가 예상될 때는 수로벽의 구조를 <그림 14.4.19>

   과 같이 장래 보수하기 쉬운 구조로 한다.

<그림 14.4.19>

 

 

14.5 아치형 암거

 

14.5.1 형 상

(1) 평면형상

① 아치형 암거의 평면형상은 직각으로 함을 원칙으로 한다. 신축줄눈 간격은 10m 정도로 한다.

 

(2) 토피두께와 부재단면

① 설계계산은 각 구간의 최대 토피두께(h1, h2, h3)로 한다. 단, 부재두께는 최대 토피두께(h1)

    로 구한 단면을 사용한다. (<그림 14.5.1>)

 

<그림 14.5.1>

 

(3) 단 면

① 아치형 암거의 단면은 소정의 내공단면 (a×b)을 확보하고 위쪽에 반원을 그린 모양을 표준

    으로 한다.

 

<그림 14.5.2>

 

(4) 아치형 암거의 설치는 가능한 주변의 지형, 흙쌓기가 좌우대칭이 되도록 하는 것이 바람직하

    다. 또, 사각을 이루면 한쪽면만 토압을 받게 되므로 직각으로 하는 것이 좋다.

(5) 아치형 암거는 토피 두께변화가 각 단면마다 크게 다르므로 설계하고자 하는 단면 위의 토피

    로 부재 단면을 구한다. 단면 분할은 종단방향으로 동일 단면인 점을 고려해 토피두께의 차이

    를 7m 정도로 한다.

(6) 단면은 종단방향을 동일하게 하며, 배근은 각각 토피두께에 대응해 증감시킨다.

 

14.5.2 단면력 계산

 

(1) 하중 계산시에는 바깥쪽 치수선(Bo, ho)를 사용하며, 이것에 의해 얻어진 하중을 응력 계산시

    에 강역을 고려해 골조선(B', h')에 적용한다.

 

<그림 14.5.3>

 

<그림 14.5.4>

 

(2) 우각부의 단면 응력은 각각의 강역 단면력을 사용해 구한다.

(3) 우각부 안쪽은 응력집중의 영향을 고려해 콘크리트의 허용응력을 60㎫(fca=24㎫의 경우)로 한

    다. 이때 철근의 허용응력은 변하지 않는다.

(4) 단면 응력의 게산에 있어서 측벽 및 아치부는 축방향력을 고려하고, 저판은 축방항력을 고려

    하지 않아도 된다.

(5) 토피가 두꺼운 장소에 설치되면 저판에 큰 전단력이 발생하므로 사인장 철근을 배근해 단면을

    결정한다.

(6) 아치부의 최소 부재 두께는 600㎜ 또는 B(내공폭)×0.15 이상으로 한다.

(7) 사인장철근을 배근할 경우 저판의 전단응력은 15㎫로 한다. 측벽과 아치부와의 단면두께의 균

    형을 고려해 단면을 결정하는 것이 바람직하다.

 

 

14.6 문형암거

 

14.6.1 형 상

(1) 문형 암거의 평면형상은 직각의 경우 박스형 암거에 준한다.

(2) 직각일 때에 대해서는 박스형 암거에 준하지만 경사각이 작을 때나 연약지반에 설치할 때는

    한쪽면만 토압을 받을 경우의 영향을 고려해서 형상을 결정하여야 한다.

 

14.6.2 하 중

(1) 사하중, 활하중 및 토압에 대해서는 박스형 암거항을 준용한다.

(2) 일반적으로 온도변화 및 건조수축의 영향을 고려한다.

(3) 지진의 영향

    양쪽에서 토압을 받을 경우에도 지진시에는 한쪽만 토압이 작용하는 것으로 검토한다.

(4) 온도변화와 건조수축의 영향을 고려할 경우와 고려하지 않을 경우에 대해 측벽 하단의 모멘트

    비를 구하면 표14.3.3과 같으며, 이 영향은 무시할 수 없는 값이므로 이 영향을 고려하도록

    한다.

    단, 토피 500㎜ 정도에서는 온도변화의 영향이 적으므로 고려하지 않아도 된다.

 

(5) 지진의 영향에 대해서는 박스형 암거와 달리 후팅이나 기초말뚝의 변위에 대해 차이가 있으므

    로 본 지침의 방법으로 검토한다.

14.6.3 기 초

(1) 기초설계

① 문형 암거의 기초는 직접기초로 한다.

② 부득이 말뚝기초로 할 경우에는 충분한 검토를 할 필요가 있다.

③ 박스형 암거에 준하여 직접기초로 함을 원칙으로 한다.

④ 연약지반에 말뚝기초를 하면 흙쌓기에 의해 말뚝에 수평토압이 작용하게 된다.

⑤ 사각이 작을 때에는 회전 영향을 고려해야 하기 때문에 충분한 검토를 할 필요가 있다.

 

(2) 스트러트

① 문형 암거에는 원칙적으로 스트러트를 설치한다.

② 스트러트는 장방형의 보 구조로 하고 후팅의 복부에 설치한다.

③ 스트러트의 설계는 기초지반의 종류([표 14.6.1])에 표시한 하중을 받는 양단핀의 보로 보고

    설계한다.

 

[표 14.6.1]

 

지반의 종류 적 용

A 암반․제3기 이전의 지반

B

홍적기 이전의 지반

충적층대의 자연 제방 등 단단한 지반

C

말뚝기초를 사용하는 지반

A․B의 지반으로서 교란된 지반

 

④ 스트러트는 라멘의 수평 반력을 받게 하여 후팅의 활동에 의한 우각부의 모멘트에 의한 사

    고위험을 적게하고 말뚝의 수평력 부담을 줄이기 위해 설치한다.

⑤ 스트러트와 후팅은 강결구조이지만 계산상 안전측이 되도록 양단핀으로 된 단순보로 가정한

    다. 철근의 배근은 스트러트의 전 길이에 걸쳐 대칭 복철근으로 하여 후팅에 정착시킨다.

 

14.7 U형 옹벽

(1) U형 옹벽은 밑판을 탄성바닥 위의 보로서 구조계를 보고 설계를 하며, 하중에 대해서는 다음

    과 같이 적용한다.

① 토 압

옹벽 측면에 작용하는 토압은 [식 14.7.1]로 계산한다.

Ph = Ka․γ․Z․cos S [식 14.7.1]

여기서, Ph : 옹벽 측면에 작용하는 수평토압 (kN/m2)

Ka : 주동토압계수

γ : 흙의 단위체적중량(kN/m3)

Z : 지표면에서 임의 점까지의 깊이 (m)

S : 벽 배면과 흙 사이의 벽면 마찰각(도)

② 지진의 영향

    지진시에는 한쪽에 주동토압과 관성력이 작용하는 것으로 계산한다. 이때 측면은 수평 스프

    링, 저면은 연직 스프링 및 전단 스프링으로 지지한다.

③ 본선 안의 U형 옹벽은 폭원이 커 비교적 변형되기 쉬운 구조계이므로 일반 옹벽과 같이

    Coulomb식에 의한 주동토압을 고려한다.