2013년도 설계실무자료집 - 부대공사

491

8-7

기후변화에 대비한

고속도로 표지판 설치기준 개선 검토

설 계 처-1239

(2013. 4. 26)

I 추진배경

□ 최근 기후변화에 따른 태풍, 강풍 등으로 인한 도로시설물 피해 증가

□ 도로시설물 중 피해가 집중된 표지판(단주, 복주식)에 대한 설치

기준 개선 필요

Ⅱ 기후변화 추이

□ (기온변화) 기온은 과거 80년 동안(1911~1990) 1.3℃상승한 반면,

최근 20년 동안(1991~2010) 0.8℃로 급증(약 2.5배), 세계기온 상승

추세보다 급함(약 2.8배)

□ (태풍 발생빈도) 태풍의 발생빈도는 평균적으로 연간 25개 정도이며,

한반도에 직접 영향을 미치는 빈도는 연간 3.1개 수준으로 7월~9월에 집중

□ (태풍 강도) 내습한 태풍은 지구온난화 등의 원인으로 그 강도 및

규모가 커지고 있으며 또한, 국지적인 돌풍도 자주 발생함

(속초, 63.7m/s, 2006)

【기온변화 추이 및 태풍 풍속 극값 변화 】

☞ 향후 기후변화에 대비한 시설물 설치기준 강화 필요

2013년도 설계실무자료집 - 부대공사

492

Ⅲ 피해발생 현황 분석

□ 표지판 피해현황

o 연도별 피해현황

연도	피해개소	복구예산(백만원)	최대풍속(m/s)	비고
계	948	1,340
2003	541	700	60	매미
2010	238	291	52.4	곤파스
2012	169	349	51.8	덴빈,벌라벤

 

o 2012년도 피해 내용 분석

- 지역별 피해현황

구분	계	경기본부	전북본부	전남본부
피해개소(지사)	169	1(동서울)	74(전주,부안)	94(광주, 담양, 함평, 보성, 남원)

 

- 주요 피해내용

․단주 및 복주식 지주의 좌굴 및 전도, 변형 집중발생

․내민식 표지판의 경우 보조표지판 파손 등 피해 경미

- 지주 형식별 피해 현황

구 분 피해개소 비 율 비 고

계 169

복주식 23 14%

단주식 138 82% 부착식 포함

내민식 8 5% 보조표지판

2013년도 설계실무자료집 - 부대공사

493

o 표지판 피해사례 (사진대지)

전도 및 비틀림 (복주식-H형) 전도 (단주식-원형)

Ⅳ 설계기준

□ 설계기준 변천경위

o 문형식 표지판 지주 및 기초단면 개선 (설계처, 1998. 10)

- ‘도로표지관련 규정집’ 하중조합 조건에 맞춰 기초 및 지주단면에

대하여 경제성 위주의 설계기준 최적화

o 표지판 설계 풍하중 검토 (설계처, 2004. 12)

- 설계풍속 및 풍하중 산출식 개선

o 표지판 세부기준 정립 및 표준도 개정 (설계처, 2005. 12)

- 설계 풍하중 검토결과 적용 및 표지판 지주 허용응력 및 할증계수 정립

□ 현 설계기준

구 분 내 용 비 고

풍하중 P =

1

2

×ρ×V2

d ×Cd×G×Iw 설계처, ‘04. 12

허용응력

- 원형지주(STK 400) : 140 MPa

- 사각지주(SM 490) : 190 MPa

도로교 설계기준

할증계수

- 사하중 : 1.00

- 풍하중 : 1.20

- 사하중+풍하중 : 1.25

도로교 설계기준

2013년도 설계실무자료집 - 부대공사

494

o 표지판 설계풍하중

기본풍속

(m/s)

단주식, 복주식(kN/㎡) 편지식, 문형식(kN/㎡)

판

지 주

판

지 주

원 형 원 형 각관형

30 0.8 0.4 1.1 0.6 1.1

35 1.1 0.6 1.5 0.9 1.5

40 1.5 0.8 2.0 1.1 2.0

45 1.9 1.1 2.5 1.5 2.5

o 단주식, 복주식 표지판 현황

지주형식 표지종류 지주형태 기초형태 비고

단주식

안내표지

H형 역T형

비정규표지

교통표지 원형 사다리꼴형

복주식

안내표지

H형 역T형

비정규표지

□ 문 제 점

o (피해발생 지속) 지속적인 설계기준 보완에도 불구하고 강풍에

의한 표지판 지주 피해 지속발생

- 2012년 : 발생건수 169건, 피해액 349백만원

o (기후변화 가속) 최근 지구온난화에 따른 기후변화 가속으로 태풍의

강도 및 규모가 커지고 국지적인 돌풍 빈발

- 설계풍하중을 초과하는 태풍발생 증가

* 2012년 태풍(볼라벤)의 경우 최대풍속 51.8m/s

2013년도 설계실무자료집 - 부대공사

495

o (비틀림 검토 미흡) 풍하중 방향에 따른 지주의 비틀림 검토 미흡

- 풍하중 검토시 이상적인 상태의 등분포하중으로 가정하고 있으나,

- 풍향의 불규칙성 및 복주식 표지판의 지주길이 상이로 변위차 발생

- H형 지주 구조상 강축 및 약축방향의 강성차이로 약축방향으로 하중

작용시 구조상 불리

비틀림

강축

약축

구 분

단주식

(H100x100x6x8)

복주식

(H200x200x8x12)

강 성

Ix=3.83E-06 (강축)

Iy=1.34E-06 (약축)

Ix=4.72E-05 (강축)

Iy=1.60E-05 (약축)

강성비 강축/약축 = 2.8배 강축/약축 = 3.0배

※ 풍하중 산출식

-   



×  ×  

 ×   ×  × 

P : 유효투영면적당 풍하중 (kgf/m 2) ρ : 공기밀도 (1/8 kg sec² /m⁴)

Vd : 설계기준풍속(m/s) Cd : 항력계수

G : 거스트 영향계수 (1.9) IW : 중요도 계수

☞ 내용년수를고려한중요도계수(편지․문형식-0.9, 단주․복주식-0.66)를도입하여경제적이고

합리적인설계를하였으나 상대적으로 단주식, 복주식의 경우 낮은 풍하중 적용

o (기초 토피 부족) 공용 중 집중호우 등 여러요인에 의한 성토부

유실로 기초상부 토피 부족현상 발생

- 단주식(교통표지)의 경우 대부분의 피해사례가 기초전도임

☞ 기초형상 개선필요 (사다리꼴 형태→역T형)

최근 기후변화에 대비하고 시설물 피해예방을 위해

표지판(단주 및 복주) 설계기준 개선 추진

2013년도 설계실무자료집 - 부대공사

496

Ⅴ 검토내용

1. 추진방향

o (현 설계기준 준용) 기본풍속 및 설계풍하중 산정식 등 설계기준

변경에 대한 한계

- 기본풍속은 도로교 설계기준에서 제시한 지역별 풍속 적용

- 모든 표지판을 대상으로 한 설계기준 강화시 경제적 설계문제 대두

- 해외 설계기준 대비 국내 표지판이 강화된 풍하중을 적용하고 있는 실정

구 분

기본풍속

(m/s)

단주식, 복주식(kN/㎡)

판 지주(원형)

국내 설계기준

40

1.5 0.8

일본 도로공단 1.2 0.7

미국(AASHTO) 0.97 -

o (단면개선) 방향별 풍하중 저항에 우수한 지주단면 적용

- 방향에 관계없이 저항성이 우수한 단면으로 개선 필요 (H형→원형)

o (추가하중 검토) 구조계산시 비틀림 모멘트를 고려한 하중계산 적용

- 설계단면력 모델링 검토 (하중재하 형상 및 단면력도)

불리한 조건으로 풍하중

재하 후 비틀림 모멘트

산정 후 적용

o (기초형상 개선) 기초부 전도에 유리한 단면형상으로 개선

- 기초전도 안전율(Fs) 상향 : 사다리꼴(Fs=2.1), 역T형(Fs=3.5)

2013년도 설계실무자료집 - 부대공사

497

2. 지주 및 기초검토

□ 표지판 지주

구 분

현 기 준 개 선 안

단주식 복주식 단주식 복주식

개 요

특 징

- 지주의 강축과 약축의 강성이 다르며,

풍하중 저항에 불리한 단면형상

- 지주를 기초에 매입

- 모든 방향에 강성이 동일하며, 풍하중

저항에 우수한 단면형상

- 앵커를 기초에 매입

주요

자재

H100x100x6x8 H200x200x8x12

Φ139.8x4.5t

앵커볼트

Φ20x8ea

Φ216.3x8t

앵커볼트

Φ20x16ea

공사비 243,000원 1,860,000원

289,000원

(증 46,000원)

2,006,000원

(증 146,000원)

* 공사비 산정시 표지판 제외 (풍속 30m/s 적용한 경우)

2013년도 설계실무자료집 - 부대공사

498

□ 단주식(원형) 표지판 기초

구 분 현 기 준 검 토 안

개 요

기초전도

검토

- 기초콘크리트 : 23.932kN

- 측면토사 : 0.116kN

- Fs = Mr/Mo = 2.1

- 기초콘크리트 : 20.585kN

- 측면토사 : 15.827kN

- Fs = Mr/Mo = 3.6

특 징

- 성토사면 유실에 의한 상재토피

부족가능

- 기초규격 : 사다리꼴, 1.0x1.0

- 성토사면의 상재토피 증가

- 기초규격 : 역T형 , 1.2x1.2

주요자재

콘크리트 : 1.086 m3

거푸집 : 4.56 m2

콘크리트 체적 : 0.895 m3

거푸집 : 3.80 m2

공사비 178,000원

148,000원

(감 30,000원)

* 기초 콘크리트 및 거푸집 공사비임 (풍속 30m/s 적용한 경우)

2013년도 설계실무자료집 - 부대공사

499

3. 검토결론

□ 풍하중의 방향에 따른 지주의 비틀림 영향을 고려하여 단주식

및 복주식 표지판의 지주형태(H형→원형) 변경

□ 기초 상부토피 유실 등을 고려하여 단주식 표지판의 기초형태

(사다리꼴→역T형) 변경

□ 단주식 및 복주식 표지판 계산시 비틀림 모멘트 고려

□ 검토결과를 반영하여 표준도 변경

Ⅵ 적용방안

□ 실시설계 중인 노선 : 본 방침 적용

□ 건설 및 공용중인 노선은 공사 및 유지보수 여건에 따라 주관

(시행)부서에서 적용여부 판단

별첨 # 1. 2012년 태풍피해 세부현황.

2. 표지판 지주 및 기초안정 검토결과

3. 공사비 산출근거.

4. 구조계산서.

5. 표준도.

2013년도 설계실무자료집 - 부대공사

500

2012년 태풍피해 세부 현황

본 부 지 사 개소 피 해 내 용 비 고

　합 계 169 　　

경 기

소 계 1 　　

동서울지사 1 출구안내 보조표지판 꺽임 내민식

전 북

소 계 11 　　

전주지사

1 출구안내 보조표지판 꺽임 내민식

1 휴게소 예고표지판 전도 복주식

2 운행제한 표지판 전도 및 지주 휨 복주식

2 제한최고속도 표지판 전도 복주식

5 기타 교통표지판 전도 및 파손 단주식

소 계 63 　　

부안지사

1 출구안내 보조표지판 파손 내민식

2 주차장 안내표지 전도 복주식

1 휴게소 안내표지 전도 복주식

1 제한최고속도 표지판 전도 복주식

2 연약지반구간 안내표지 전도 복주식

56 교통표지판 등 전도 및 파손 단주식

전 남

소 계 34 　　

광주지사 34 교통표지판 등 전도 및 파손 단주식

소 계 18 　　

담양지사

1 제한최고속도 표지판 전도 복주식

2 제한최고속도 표지판 지주 휨 복주식

15 교통표지판 등 전도 및 파손 단주식

소 계 8 　　

함평지사

1 휴게소 예고표지판 전도 복주식

5 출구안내 보조표지판 파손 내민식

2 교통표지판 등 전도 및 파손 단주식

소 계 9 　　

보성지사

5 휴게소 예고표지판 등 전도 복주식

4 교통표지판 등 전도 및 파손 단주식

소 계 25 　　

남원도로관리소

3 휴게소 예고표지판 등 전도 복주식

22 교통표지판 등 전도 및 파손 단주식

별 첨 #1

2013년도 설계실무자료집 - 부대공사

501

전도 및 비틀림 (복주식-H형) 전도 및 비틀림 (복주식-H형)

연결부 꺾임 (복주식-H형) 전도 (단주식-원형)

연결부 꺾임 (단주식-H형) 연결부 꺾임 (단주식-H형)

2013년도 설계실무자료집 - 부대공사

502

표지판 지주 및 기초 안정 검토결과

구 분

표지판

크기(BxH)

현 기 준 검 토 안

지주 비 고

형상

규격

기초

형상

크기

지주

형상

규격

기초

형상

크기

단주

분기점

표지

30

m/s

1.300x2.000

H형

100x100x6x8

역T형

1.3x1.3

원형

Φ139.8x6t

- 지주개선

40

m/s 1.300x2.000

H형

150x100x6x9

역T형

1.5x1.5

원형

Φ165.2x6t

- 지주개선

복주

종합휴게소

2,3차

예고표지

30

m/s 4.000x3.600

H형

200x200x7x10

역T형

2.1x2.1

원형

Φ216.3x8t

- 지주개선

40

m/s 4.000x3.600

H형

200x200x8x12

역T형

2.2x2.2

원형

Φ267.4x9t

- 지주개선

단주

(원형)

교통표지

(10)

30

m/s

원판 2EA +

사각판

원형

Φ114.3x3.2t

사다리꼴

1.0x1.0

-

역T형

1.2x1.2

기초개선

40

m/s

원판 2EA +

사각판

원형

Φ114.3x5.6t

사다리꼴

1.3x1.3

-

역T형

1.5x1.5

기초개선

별 첨 #2

2013년도 설계실무자료집 - 부대공사

503

공사비 산출 근거

□ 단주식 지주 자재비 비교 (426-1분기점)

구 분 공 종 규 격 수 량 공사비

표준도

100x100x6x8

H-BEAM 100x100x6x8 6.0 M 92,880

강판 - 7.90 kg 7,110

볼트 Φ20 x 50 F8T 4 ea 3,200

콘크리트 구입,타설 24MPa 0.858 ㎥ 74,474

거푸집 보통마감 3.700 ㎡ 65,860

합계 243,524

원형지주

Φ139.8x4.5t

원형강관 Φ139.8 x 4.5t 4.7 M 70,500

강판 - 22.90 kg 20,610

앵커볼트 Φ20 x 800 8 ea 57,600

콘크리트 구입,타설 24MPa 0.858 ㎥ 74,474

거푸집 보통마감 3.700 ㎡ 65,860

합계 289,044

□ 복주식 지주 자재비 비교 (428-4,5 종합휴게소 2,3차 예고표지)

구 분 공 종 규 격 수 량 공사비

표준도

200x200x8x12

H-BEAM 200x200x8x12 18.0 M 807,931

강판 - 69.90 kg 62,910

볼트 Φ20 x 70 F10T 64 ea 57,600

콘크리트 구입,타설 24MPa 7.000 ㎥ 607,600

거푸집 보통마감 18.200 ㎡ 323,960

합계 1,860,001

원형지주

Φ216.3x8t

원형강관 Φ216.3 x 8t 14.6 M 875,400

강판 - 94.20 kg 84,780

앵커볼트 Φ20 x 800 16 ea 115,200

콘크리트 구입,타설 24MPa 7.000 ㎥ 607,600

거푸집 보통마감 18.200 ㎡ 323,960

합계 2,006,940

별 첨 #3

2013년도 설계실무자료집 - 부대공사

504

표 준 도 별 첨 #5

2013년도 설계실무자료집 - 부대공사

505

2013년도 설계실무자료집 - 부대공사

506

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507

2013년도 설계실무자료집 - 부대공사

508