306

2011년도 설계실무자료집 - 교량공

5-7 교량기초 휨철근 설계기준 개선 설 계 처-2597

(2011. 10. 26)

I 검토배경

o 휨부재 최소철근량 규정과 관련하여 콘크리트구조설계기준과 도

로교설계기준이 상이하며, 도로교설계기준 적용으로 기초철근량이

과다하게 배근되어, 비경제적이고 시공성이 불리해짐.

o 따라서, 합리적 기준 검토를 통해 경제성 및 시공성을 개선코자 함.

※ 휨부재의 “최소철근량” 규정 : 콘크리트 구조물의 취성파괴 방지

철근 미파단

최소철근량 이상

취성 파괴 발생 배근

(철근․콘크리트 동시 파괴)

연성 파괴 유도

(콘크리트 파괴, 철근이 견딤)

II 현 설계기준 및 문제점

□ 현 설계기준

o 콘크리트구조설계기준 및 도로교설계기준 비교

콘크리트구조설계기준(2007) 도로교설계기준(2010)

4.3.6.1 휨부재 최소철근량

(1)  min  



,

 min  



 중 큰 값

(3) 예외 :  min  



 인 경우

(4) 예외 : 두께 일정한 슬라브 및 기초판은

온도철근량이 최소철근량임

6.3.2 휨부재 최소철근량

(1)  min   



,

 min  



 중 큰 값 적용

(3) 예외 :  min  



 인 경우

307

2011년도 설계실무자료집 - 교량공

o 콘크리트구조설계기준은 기초판 예외 규정이 있어, 온도철근량만을

최소철근량으로 규정함으로써 필요철근량만 배근이 가능함

o 도로교설계기준은 기초판 예외 규정이 없어 필요철근량 4/3배 배근함

□ 문제점

o 콘크리트구조설계기준과 도로교설계기준이 서로 불일치하고 도로교

설계기준 적용시 휨철근 33%이상 과다배근 필요

o 따라서, 보수적인 기준 적용으로 인해 철근량이 많아져, 비경제적

※ 도로교설계기준

이고, 시공성이 불리해짐

III 기준검토

□ 검토단면

교 대 교 각

기초 앞굽 하면, 뒷굽 상면 기초하면

308

2011년도 설계실무자료집 - 교량공

309

2011년도 설계실무자료집 - 교량공

□ 각 설계기준별 산출 예시

※ 산출 예시 대상교량(OO교 기초) : =400MPa, =27MPa, h=1,800mm, d=1,650mm)

관련기준 산출기준 산출결과(예)

도로교설계기준

(1) min   



,

min  



 중 큰 값

(2) 예외 : min  



인 경우

=26,574㎟

min =37,537㎟

 =35,432㎟

(약 33% 이상 배근)

콘크리트구조설계기준

철도설계기준

한계상태설계법 초안

ACI 318-08

(1) min   

 ,

min  



 중 큰 값

(2) 예외 : min  



인 경우

(3) 예외 : 기초판은 온도철근량 적용

※   1800㎟/m(콘, 철)

  0.0018~0.0020bd(ACI)

=26,574㎟

min =11,700㎟

또는 21,450㎟(ACI)

 =26,574㎟

Euro Code

min  

  

   



=26,574㎟

min =18,876㎟

 =26,574㎟

AASHTO 2002

 ≥  을 만족하는 철근량

     ×  × 



min   

 ×   × 







=26,574㎟

min =24,304㎟

 =26,574㎟

o 도로교설계기준 외의 타 기준 적용 시에는

필요철근량만으로 배근 가능

310

2011년도 설계실무자료집 - 교량공

□ 관계기관 협의 (한국도로교통협회 : 도로교설계기준 관리)

o 추진경위

- 2011. 6. 24. 한국도로교통협회 질의

- 2011. 7. 14. 한국도로교통협회 도로교설계기준 회의 참석

․협회 : 도로교는 공공성 측면에서 보수적 설계가 필요함.

․도공 : 국내․외 기준 추가조사 후 재협의하겠음

- 2011. 8. 26. ~ 31. 도로교설계기준 위원회 방문 설명

․국내․외 기준 등 추가 자료 제시(책임위원 신현목 교수 등)

- 2011. 8. 29. 전문가 회의 실시

- 2011. 9. 5. 한국도로교통협회 방문

․그간 경위 및 국내․외 기준 등 설명(협회 기술국장 등)

- 2011. 9. 14. 한국도로교통협회 회신(협회→도공)

o 질의 회신 내용

<질의내용>

교량 기초 휨철근 최소철근량 산정시 도로교설계기준과 콘크리트구조 설계기준이 상이

하여 혼선이 야기되고 도로교설계기준 적용시 비경제적 설계가 되므로, 콘크리트구조설

계기준 6.3.2 휨부재의 최소철근량 적용 예외 규정에 따라 온도․수축철근의 최소철근비

만 만족시키도록 적용하여도 되는 것인지.

<답변내용>

- 도로교의 휨부재의 최소철근량의 규정은 교량이 부정정차수가 낮고, 공공성이

강조되므로 도로교설계기준을 적용하여야 함.

- 따라서, 기초판에 대해서도 휨부재의 최소철근량의 규정을 따라야 함.

- 다만, 휨부재의 최소철근량을 산정함에 있어서, 도로교설계기준 등에서 채택하고

있는 최소철근량의 식   



은 설계자의 편의를 위한 간략식이므로, 과소보강보의

취성파괴를 방지하기 위한 보다 원론적인 식인 AASHTO의 기준 식  ≥ 

을 적용하여도 큰 문제는 없을 것으로 판단됨.

311

2011년도 설계실무자료집 - 교량공

□ 검토결론

o 일반적인 시방서 제정은 콘크리트구조설계기준을 모법으로 하여

도로교 및 철도교 관련 기준을 제정함.

※ 철도설계기준(노반편)

o 공공성이 강한 철도설계기준(노반편)과 콘크리트구조설계기준은

※ 기초 최소철근량 = 온도철근량

동일하나, 도로교설계기준만 상이하여 비경제적인 설계가 되고 있음

o 현재 최신 개정 중이거나 최신 설계법 등을 고려할 때

※ 한계상태설계법 초안, AASHTO LRFD, Eurocode

- 기초 최소철근량은 온도철근량으로 규정되거나,

-  ≥  에 해당되는 철근량으로 기초 최소철근량을 규정함.

o 또한 기초는 지반 상의 구조물로써 취성파괴 가능성이 거의 없음.

o 따라서, 교량기초 최소철근량은 구조적 연관성, 경제성, 최신 설계법

추세 등을 고려할 때 온도철근량으로 규정하는 것이 타당함.

IV 교량기초 휨철근량 기준 개선 방안

□ 콘크리트구조설계기준 적용으로 교량기초 휨철근량 산정

당 초 개 선

① 필요철근량( ) 산정 ① 필요철근량( ) 산정

② 최소철근량( min) 산정

㉮  min  max



   

  

㉯  min  



 

☞ ㉮, ㉯ 중 작은 값

③ 온도철근량( min) 산정

  = 0.0015bh(h:최대 1,200mm)

② 온도철근량( min) 산정

  = 0.0015bh(h:최대 1,200mm)

④ 사용철근량( )

①,②,③ 비교하여 큰 값 이상 적용

③ 사용철근량( )

① , ② 비교하여 큰 값 이상 적용

312

2011년도 설계실무자료집 - 교량공

□ 기대효과

o 교량 기초 철근량 절감에 따른 건설원가 절감, 시공성 향상, CO2

발생량 저감

원가절감 : 약 250억원(제잡비 포함) , CO2감축 : 35,544 ton

- 교대 1기당 78만원(철근량 0.49ton) 절감 , 1.15 ton·CO2 발생 저감

교각 1기당 520만원(철근량 3.15ton) 절감 , 7.37 ton·CO2 발생 저감

- 설계중 및 착공예정인 부산외곽선 외 3개노선 적용시

9,833백만원(철근량 5,945ton) 절감 , 13,911 ton·CO2 발생 저감

- 시공중인 상주~영덕 외 10개노선 미시공 교대ㆍ교각에 적용시

4,734백만원(철근량 2,862ton) 절감 , 6,697 ton·CO2 발생 저감

- 향후 계획노선(기본설계중) 광주순환 외 6개노선 적용시

10,509백만원(철근량 6,380ton) 절감 , 14,936 ton·CO2 발생 저감

V 적용방안

□ 설계 중 노선 : 본 방침 적용

□ 공사 중 노선 : 현장여건에 따라 미시공 교량에 적용

(상부구조계 변경 없이 기초 철근량 조정 가능)

# 붙 임

1. 교량기초 휨부재 철근량 산정 방법 및 계산근거

2. 설계변경 예(구조계산서 및 도면)

3. 한국도로교통협회 질의회신 공문 사본

313

2011년도 설계실무자료집 - 교량공

교량기초 휨 철근량 산정 방법

구분 콘크리트구조설계기준(2007) 도로교설계기준(2010)

철근량

산정식

ⓛ필요철근량

   ×  ×  



 ≥ 가

되도록 하는 철근량

ⓛ필요철근량

   ×  ×  



 ≥ 가

되도록 하는 철근량

②최소철근량

㉮  min  max



   

  

㉯  min  



 

☞ ㉮, ㉯ 중 작은 값

②온도철근량

  min     (h: 최대 1.2m)

③온도철근량

  min     (h: 최대 1.2m)

철근량

결정

- ⓛ, ② 중 큰 값 적용 - ②최소철근량 적용 원칙

- ⓛ, ②, ③ 중 큰 값 적용

붙 임 #1

314

2011년도 설계실무자료집 - 교량공

기초 휨철근량 산정 계산 예

구분 콘크리트구조설계기준(2007) 도로교설계기준(2010)

검토

단면

검토

조건

b=6,500, h=1,800, d=1,650, Mu=14586.4, fck=27MPa, fy=400MPa, Φ=0.85

필요

철근량

     ×  × 



 …①

   ×      …②

②를 ①에 대입하여 이차방정식을 풀면

   = 26,574㎟

     ×  ×  



 …①

   ×      …②

②를 ①에 대입하여 이차방정식을 풀면

  = 26,574㎟

최소

철근량

①   min  max



   

  

 max   = 37,537㎟

②   min  



×  

 



× = 35,432㎟

☞   min = min(①, ②)

= 35,432㎟

온도

철근량

      

  ×  × 

= 11,700㎟

      

  ×  × 

= 11,700㎟

사용

철근량

    max(   ,  )

= 26,574㎟

    max(   ,   min ,   )

= 35,432㎟

검토

의견

- “도로교설계기준”은 필요철근량 4/3배 배근

- “콘크리트설계기준”은 필요철근량 배근함(25% 절감)