기준 2021년도 국도건설공사 설계실무 요령_2편_4.02_설계요령(구조물공)

2021.01.11 15:25

황대장 조회 수:10856

4.02 설계요령

1. 일반사항

가. 적용 기준

본 내용은 구조물 설계 전반에 대한 통일성과 합리적이고 경제적인 구조물 설계를 도모하고자 설계 기준은 다음에서 인용하였다.

KDS 24 00 00 교량설계기준

..............

국토교통부

KCS 24 00 00 교량설계기준

..............

국토교통부

KDS 14 00 00 구조설계기준

..............

국토교통부

KCS 14 00 00 구조개료공사

..............

국토교통부

도로설계편람(교량편)

..............

국토교통부, 2008

도로설계요령

..............

한국도로공사, 2016

KDS 44 00 00 도로설계기준

..............

국토교통부

KDS 11 00 00 지반설계기준

..............

국토교통부

KDS 51 10 05 하천일반사항

..............

국토교통부

기타 국토교통부에서 제정한 관련시방서 등

본 설계요령에 규정하지 않은 사항은 상기의 시방서 혹은 지침에 의하되 그 인용근거를 명시하도록 한다.

※ KDS 24 10 00 (교량설계 일반사항)...............................................국토교통부

KDS 24 12 00 (교량 설계 하중) ...............................................국토교통부

KDS 24 14 00 (교량 구조 설계) ...............................................국토교통부

KDS 24 17 00 (교량 내진 설계) ...............................................국토교통부

KDS 24 90 00 (교량 기타시설 설계)..........................................국토교통부

나. 적용 범위

본 설계요령은 국대도, 일반국도, 국지도 공사의 도로 구조물 설계에 적용한다.

다. 설계등급

「도로교 설계기준(한계상태설계법)」에 의한다.

1) 1등교 (차량활하중 KL-510) : 고속국도, 자동차 전용도로, 특별시도, 광역시도, 일반국도 및 국방상 중요한 도로상의 교량, 교통량이 많고, 중차량의 통과가 불가피한 지방도, 장대교량

2) 2등교 (1등교 활하중 효과의 75%를 적용) : 일반국도, 특별시도와 지방도로상의 교통량이 적은 교량, 시도 및 군도중에서 중요한 도로상에 가설하는 교량

3) 3등교 (2등교 활하중 효과의 75%를 적용)

라. 교량의 설계 발생 빈도, 다리 밑 공간(통과높이), 경간장 결정

1) 설계발생빈도

하천정비 기본계획의 계획빈도를 따르며 하천정비 기본계획이 미 수립된 경우에는 하천 관련 기관과 협의하여 결정하거나 하천 설계기준에 따라 적용한다.

2) 다리 밑 공간(통과높이)

설계 구간의 구조물 횡단 여건에 따른 소요 다리 밑 공간은 다음을 기준으로 한다.

① 도 로

? 국도(주간선 도로) : 4.5m 이상 (동계적설에 의한 한계높이 감소 또는 포장의 덧씌우기 등이 예상되는 경우에는 4.7m 이상)

? 농로 : 4.5m 이상으로 하되 단순 농로는 현지 여건에 따라 조정할 수 있다.

? 철도 : 7.01m 이상(「철도건설규칙」에 따라 철도공사와 협의)

? 고속철도 : 9.01m 이상(관계기관과 협의)

② 교량의 형하고는 계획홍수위에 여유고를 더한 높이 이상으로 한다. 단, 현재의 계획 제방 높이 또는 현재의 제방 높이보다 낮아서는 안 된다. 여유고는 계획홍수량에 따라 다음표의 높이를 표준으로 한다. 단, 하한치보다 작아서는 안 된다.

하천에서의 다리 밑 공간

계획홍수량(㎥/sec)

다리 밑 공간(m)

비 고

200 미만

0.6 이상

200 ～ 500

0.8 이상

500 ～ 2,000

1.0 이상

2,000 ~ 5,000

1.2 이상

5,000 ～ 10,000

1.5 이상

10,000 이상

2.0 이상

주) 다리밑 공간은 교량설치를 감안하여 산정한 홍수위로부터 교각이나 교대중 가장 낮은 교각(교대)에서 교량상부구조를 받치고 있는 받침장치 하단부까지 높이를 뜻하며 받침장치가 콘크리트에 묻혀있을 경우 콘크리트 상단높이까지를 말하며, 교대와 교각이 여러개일 경우 이들 중 가장 낮은 지점의 높이를 말한다. (라멘교는 가장 낮은 헌치부 하단까지의 높이)

3) 교량의 경간장 결정(「하천설계기준, 국가건설기준, KDS 51 90 10, 2018」)

① 교량길이는 하천 폭 이상이어야 한다.

② 경간장은 산간 협착부라든지 그 외 하천의 상황, 지형의 상황 등에 따라 치수상 지장이 없다고 인정되는 경우를 제외하고는 다음 식으로 얻어지는 값 이상으로 한다. 단, 그 값이 50m를 넘는 경우에는 50m로 할 수 있으나 인접교량의 교각과 연계하여 수리적 특성(통수단면 축소, 수위상승량, 세국반경 등)의 검토와 교량설치에 따른 공사비 등을 종합적으로 분석해야 한다. 만약 최소경간장이 50m 일 때 부정적인 수리영향이 예상될 때에는 경간장을 70m로 한다.

L = 20+0.005Q

여기서 L은 경간장(m)이고 Q는 계획홍수량(㎥/sec)이다.

③ 다음의 각 항목에 해당하는 교량의 경간장은 하천 관리상 큰 지장을 줄 우려가 없다고 인정될 때는 ②항의 규정에 관계없이 다음의 값으로 한다.

? 계획홍수량이 500㎥/sec 미만이고 하천폭이 30m 미만인 하천일 경우 12.5m이상

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

? 계획홍수량이 500㎥/sec～2000㎥/sec인 하천일 경우 20m 이상

? 주운을 고려해야할 경우는 주운에 필요한 최소 경간장 이상

④ 단, 하천의 상황 및 지형적 특성상 ②, ③항에서 제시된 경간장의 확보가 어려운 경우 치수상 지장이 없다면 교각 설치에 따른 하천폭 감소율(교각폭의 합계/설계홍수위에 있어서의 수면의 폭)이 5%를 초과하지 않는 범위내에서 경간장을 조정할 수 있다.

⑤ ②항에서 산정된 경간장이 25 m를 넘는 경우에는 유심부 이외의 부분은 25 m이상으로 할 수 있다. 단, 이 경우에는 교량의 경간장 평균값은 규정된 경간장보다 길어야 한다.

⑥ 일반적인 형식의 교량이 아닌 아치형, 경사 지주형 라멘교(diagonal brace rahmen) 등의 경간장은 해당교량의 교대 및 교각에 의해 잠식된 하도의 점유 단면적(a')은 계획홍수량을 통과시키는 하도 단면적(A) 대비 잠식된 점유 비율(a'/A×100)은 5%이내로 한다.

4) 교량 설치위치의 적정성 평가

① 교량 등 하천 점용 시설물을 설치하는 경우 설치 위치의 적정성을 평가하여야 한다.

② 부득이한 경우를 제외하고는 제체내에는 교대 등 교량에 관련된 하천점용 시설물을 설치하지 말아야 한다.

- 교대, 교각을 제방 정규 단면에 설치하면 제체 접속부에서의 누수 발생으로 인하여 제방의 안정성을 저해시킬 수 있을 뿐만 아니라 통수능력의 감소로 치수에 어려움을 초래할 수 있다. 따라서 교대 및 교각위치는 제방의 제외지측 비탈 끝으로부터 10m이상 떨어져야 한다. 단, 계획홍수량이 500㎥/sec 미만인 하천에서는 5m 이상 이격하여야 한다. 부득이 제방 정규단면에 교대 또는 교각을 설치할 경우에는 제방의 구조적 안정성이 확보될 수 있도록 충분한 검토와 대책을 강구해야 한다.

③ 교각의 유하방향 투영면적이 전하폭에 걸치게 되는 교량을 계획하지 않아야 한다.

제방도로와 계획홍수량 관계(㎥/s)

계획홍수량

(㎥/sec)

제 방 도 로

폭원(m)

공간높이(m)

200 미만

4.0 이상

4.5

200 이상 ～ 5,000 미만

5.0 이상

4.5

5,000 이상 ～ 10,000 미만

6.0 이상

4.5

10,000 이상

7.0 이상

4.5

※ 제내측에 통로BOX설치 등 별도의 조치가 있을 경우 공간 높이를 조정할 수 있다.

주) ; 여유고(교량받침하단과 계획홍수위까지의 높이)는 상한치 적용을 원칙으로 한다.

자 료 : ① 도로교 설계기준 (국토교통부)

② 도로설계 요령 (한국도로공사, 제3권 교량편)

③ 하천 설계 일반사항 (국토교통부)

④ 교량은 물이 흐르는 방향인 하천 종방향으로 설치하지 않아야 하지만 설치가 불가피한 경우 수리모형실험과 수치모형해석을 통해 설치의 적정성을 평가한 후 설치해야 한다. (KDS 51 90 10, 2018)

마. 설계방법 및 적용 구조물

1) 설계적용 방법

① 한계상태설계법 : 휨이나 진동의 증가 등에 기인하는 사용한계 상태와 구조물의 파괴를 가정한 극한한계 상태를 고려하여 설계하는 방법

② 허용응력설계법 : 구조물을 탄성체로 가정하고 재료가 공칭항복강도에 도달했을 때 파괴가 발생한다는 가정하에 구조부재의 응력이 적합한 안전율을 고려한 재료의 허용응력을 초과하지 않도록 설계하는 방법

③ 강도설계법 : 구조물이 극한상태에 도달했을 때 파괴가 발생하는 것으로 가정하고 강도감소계수를 고려하여 산정한 부재의 설계강도가 하중계수 고려하여 계산한 부재의 소요강도보다 크도록 설계하는 방법

④ 합성형교 콘크리트 바닥판의 경우 한계상태설계법을 적용하며 경험적 설계법 기준을 만족할 경우 경험적 설계법을 적용할 수 있다.

2) 적용구조물

적용설계법

주 요 대 상 구 조 물

비고

한계상태

설계법

RC 구조물

라멘교, 슬래브, 교대, 교각 등

PSC 구조물

PSC BEAM, PSC BOX등

강합성 구조물

합성형 라멘교, ST. BOX GIRDER등

전통적

설계법

강도설계법

RC암거, RC옹벽등

향후 한계상태설계법으로 가능

허용응력설계법

말뚝 및 말뚝 두부보강

경험적설계법

BEAM교 또는 GIRDER교의 바닥판

바. 하 중

아래표의 하중은 교량을 설계할 때 고려해야 할 하중의 종류를 모두 열거한 것으로, 가설지점의 여러 조건과 구조에 따라 적절한 하중 및 하중조합을 선정하여야 하며 가장 불리한 조합하중으로 설계하고 구조계산서에 상세히 기재한다.

1) 하중의 종류

설계에 있어서는 다음 하중을 고려한다.

이때 사용되는 하중은 KDS 24 12 21 : 교량설계하중 (한계상태 설계법, 2018)을 사용함을 원칙으로 한다.

지속하는 하중

변동하는 하중

1) 고정하중

- 구조부재와 비구조적 부착물의 중량(DC)

- 포장과 설비의 고정하중(DW)

1) 활하중

- 차량활하중(LL)

- 상재할하중(LS)

- 보도하중(PL)

2) 프리스트레스힘(PS)

- 포스트텐션에 의한 2차 하중효과를 포함한 시공과정 중 발생한 누적 하중효과

2) 충격(IM)

3) 풍하중

- 차량에 작용하는 풍하중(WL)

- 구조물에 작용하는 풍하중(WS)

3) 시공 중 발생하는 구속응력(EL)

4) 온도변화의 영향

- 단면평균온도(TU)

- 온도경사(TG)

4) 콘크리트 크리프의 영향(CR)

5) 지진의 영향(EQ)

6) 정수압과 유수압(WA)

7) 부력 또는 양압력(BP)

8) 설하중 및 빙하중(IC)

5) 콘크리트 건조수축의 영향(SH)

9) 지반변동의 영향(GD)

10) 지점이동의 영향(SD)

11) 파압(WP)

12) 원심하중(CF)

6) 토압

- 수평토압(EH)

- 상재토하중(ES)

- 수직토압(EV)

- 말뚝 부마찰력(DD)

13) 제동하중(BR)

14) 가설 시 하중(ER)

15) 충돌하중

- 차량충돌하중(CT)

- 선박충돌하중(CV)

16) 마찰력(FR)

2) 고정하중: DC, DW

고정하중은 구조물의 자중?부속물과 그곳에 부착된 제반설비, 토피, 포장, 장래의

덧씌우기와 계획된 확폭 등에 의한 모든 예측 가능한 중량을 포함한다. 고정하중을

산출할 때는 다음에 나타낸 단위질량을 사용하여야 한다. 다만, 실질량이 명백한

것은 그 값을 사용한다.

재료의 단위질량

(단위 : ㎏/㎥)

재 료

단 위 질 량

재 료

단 위 질 량

강재, 주강, 단강

7,850

콘 크 리 트

2,350

주 철

7,250

시멘트모르터

2,150

알 미 늄

2,800

목 재

800

철근콘크리트

2,500

역청재 (방수용)

1,100

프리스트레스

콘 크 리 트

2,500

아스팔트포장

2,300

흙의 단위질량

(단위 : ㎏/㎥)

재 료

단 위 질 량

재 료

단 위 질 량

지 하 수 위 이 상

1,800

뒷채움 (ø= 35°)

2,000

지 하 수 위 이 하

1,000

뒷채움 (ø= 30°)

1,900

② 지하구조물(암거) 토피하중

Pv = α?γ?D

Pv :암거윗면에 작용하는 연직토압(kN/㎡)

γ :암거상부의 흙의 단위체적중량(kN/㎥)

D :암거의 토피두께(m)

α:암거근입특성에 따른 계수

= 1+0.2(D/B0)≤1.15

B0:암거의 외측폭(m)

3) 활하중

① 차량활하중(LL)

? 차량활하중의 재하를 위한 재하차로의 수 은 다음식과 같다.

의 정수부

여기서, = 연석, 방호울타리(중앙분리대 포함)간의 교폭 (m)

= 발주자에 의해 정해진 계획차로의 폭 (m)

? 표준트럭의 중량과 축간거리는 아래 그림과 같다.

135 kN

192 kN

48 kN

3.6 m

1.2 m

7.2 m

12.0 m

3.0 m

0.6 m

1.8 m

0.6 m

표준트럭하중

② 상재활하중(LS)

교량에 궤도차량하중이 있다면 발주자가 궤도차량하중의 특성과 궤도차량과 일반차량간의 예상되는 상호관계를 규정해야 한다.

③ 보도하중(PL)

? 바닥판과 바닥틀을 설계하는 경우는 보도 등에는 5×10-3MPa의 보도하중이 설계차량활하중과 동시에 적용된다.

? 주거더를 설계하는 경우에 보도 등에는 아래와 같은 등분포하중을 재하한다.

? 보도나 보행자 또는 자전거용 교량에서 유지관리용 또는 이에 부수되는 차량통행이 예상되는 경우 이 하중은 설계에 고려되어야한다. 이 차량에 대해 충격하중은 고려하지 않는다.

지간장 (m)

≤ 80

80〈 ≤ 130

〉130

등분포하중의 크기(MPa)

3.5×10-3

(4.3-0.01)×10-3

3.0×10-3

④ 지하구조물의 노면 활하중(폭원 6m이하일 경우에 한함)

? 암거 상면의 토피 및 포장층 두께 (m)

Bo : 암거폭(다련 BOX인 경우 외측 1-BOX의 폭) (m)

? 노면활하중이 10 kN/㎡ 이하일 때는 10 kN/㎡으로 한다

⑤ D/Bo ≥ 0.5

토피두께 (D, m)

노면활하중 (PVl ,kN/㎡)

비 고

1.0

?토피의 중간 값은 노면활하중 상위의 값을 적용

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5이상

⑥ D/Bo 〈 0.5

D/Bo

노면활하중 (PVl×D, kN/㎡)

비 고

0.1

?D/Bo의 중간 값은 PVl×D의 상위 값을 적용

?노면활하중(PVl)은 표의 값을 D로 나누어 구함.

0.2

0.3

0.4이상

⑦ 토피고 1.0m이내인 경우 이동하중으로 재하하고 상부 슬래브는 바닥판 기준을 따라 설계한다.

※ 상기 노면 활하중 값의 기준은 DB-24이므로 DB-18 적용시는 별도로 검토하여 적용되어야 한다.

※ 자 료 : ① 도로교 설계기준 (국토교통부 2016)

② 도로설계 요령 (한국도로공사, 제7권 암거)

※ 폭원 6m이상일 경우 지하차도공을 참고한다.

4) 충격 하중

? 원심력과 제동력 이외의 표준트럭하중에 의한 정적효과는 아래표에 규정된 충격하중의 비율에 따라 증가시켜야한다.

? 정적 하중에 적용시켜야 할 충격하중계수는 다음과 같다. (1+IM/100)

? 충격하중은 보도하중이나 표준차로하중에는 적용되지 않는다.

성 분

바닥판 신축이음장치를 제외한 모든 다른 부재

피로한계상태를 제외한 모든 한계상태

25％

피로한계상태

15%

충격하중계수, IM

다음과 같은 경우에는 충격하중을 적용할 필요가 없다.

① 상부구조물로부터 수직반력을 받지 않는 옹벽

② 전체가 지표면이하인 기초부재

충격하중은 KDS 24 10 11(4.7.2.1)의 규정에 따라 충분한 증거에 의해 검증될 수 있다

면 연결부를 제외한 다른 부재에 대하여 감소시킬 수 있다.

4) 토 압 (EH, ES, LS, DD)

① 적용방법

토압은 구조물과 지반의 상대적인 변위와 관계하여 정지토압, 주동토압 및 수동토압

으로 구분된다.

토압과 토압분포는 구조물과 지반과의 상대적인 변위, 구조물의 형태, 토질종류,

토층상태, 배면지형, 상재하중조건 등을 고려하여 산정한다.

토압은 다음과 같은 요인에 의하여 영향을 받는다.

? 지반의 종류와 밀도

? 함수비

? 흙의 크리프특성

? 다짐도

? 지하수위

? 지반-구조물 상호작용

? 상재하중

? 지진효과

? 후면경사각

? 벽체 경사

② 토압강도

? 가동벽 (주동토압) : 교대, 옹벽

－ 점성토 : Pa = Ka?(q + r?h) - 2?c?

－ 사질토 : Pa = Ka?(q + r?h)

? 고정벽 (정지토압) : 우물통, 날개벽, 라멘, 암거 등에 적용

Ps = Ks?(q + r?h)

여기서, Pa : 주동토압강도 (kN/m2)

Ps : 정지토압강도 (kN/m2)

q : 노면 활하중 (kN/m2)

r : 흙의 단위중량 (kN/m3)

h : 토압이 작용하는 깊이 (m)

Ka : 주동토압 계수

Ks : 정지토압 계수

※ q(토압활하중) 적용하는 경우

ⅰ) 암거 및 지중 라멘인 경우 : q는 PVl를 적용

ⅱ) 옹벽 및 교대인 경우 : q는 과재하중 10 kN/m²를 적용

③ 토압계수

? Coulomb 토압계수 : 단면설계시 적용

Ka =

Kp =

? Rankine 토압계수 : 안정검토시 적용

Ka = cosα?

Kp = cosα?

여기서, Ka : 주동토압 계수. Kp : 수동토압 계수. ø : 흙의 전단 저항각

α : 지표면과 수평면이 이루는 각. θ : 벽배면과 연직면이 이루는 각

δ : 벽배면과 흙사이의 벽면 마찰각 (ø/3)

? 정지토압계수 (Ks)

Ks = 1 - sinø

사. 구조물 설계법 기준

1) 한계상태 설계법

① 하중계수를 고려한 총 설계하중은 다음과 같이 결정한다.

이때 사용되는 하중조합은 KDS 24 12 11 : 교량설계하중조합 (한계상태 설계법, 2016)을 사용함을 원칙으로 한다.

Σ ηi γi Qi ≤ RT (= ΦRn)

ηi : 하중수정계수 (연성, 여용성, 구조물의 중요도에 관련된 계수)

γi : 하중계수 (하중효과에 적용하는 통계적 산출계수)

Qi : 하중 또는 하중효과

RT : 계수저항강도, RT = ΦRn

Φ : 저항계수

Rn : 공칭저항강도

② 하중 조합

? 극한한계상태 : 대상구조물이 구조적 혹은 기능적 설계 요구 성능을 만족하지 못하는 한계상태 (붕괴 또는 구조적 파괴)

극한한계상태 하중조합Ⅰ

일반적인 차량통행을 고려한 기본하중조합. 이때 풍하중은 고려하지 않는다.

극한한계상태 하중조합Ⅱ

발주자가 규정하는 특수차량이나 통행허가차량을 고려한 하중조합. 풍하중은 고려하지 않는다.

극한한계상태 하중조합Ⅲ

거더 높이에서의 풍속 25m/s를 초과하는 설계 풍하중을 고려하는 하중조합

극한한계상태 하중조합Ⅳ

활하중에 비하여 고정하중이 매우 큰 경우에 적용하는 하중조합

극한한계상태 하중조합Ⅴ

차량 통행이 가능한 최대 풍속과 일상적인 차량통행에 의한 하중효과를 고려한 하중조합

? 극단상황계상태 : 극단(지진, 선박, 차량 등 충돌사고)하중을 고려한 한계상태

극단상황한계상태

하중조합Ⅰ

지진하중을 고려하는 하중조합

극단상황한계상태

하중조합Ⅱ

빙하중, 선박 또는 차량의 충돌하중 및 감소된 활하중을 포함한 수리학적 사건에 관계된 하중조합.

이때 차량충돌하중 CT의 일부분인 활하중은 제외된다.

? 사용한계상태 : 부재가 충분한 기능을 발휘할 수 있도록 사용 중의

응력한계, 균열폭 제한 및 처짐 제한에 관련된 한계상태(처짐,균열)

사용한계상태 하중조합Ⅰ

교량의 정상 운용 상태에서 발생 가능한 모든 하중

의 표준값과 25m/s의 풍하중을 조합한 하중상태

사용한계상태 하중조합Ⅱ

차량하중에 의한 강구조물의 항복과 마찰이음부의

미끄러짐에 대한 하중조합

사용한계상태 하중조합Ⅲ

교량의 정상 운용 상태에서 설계 수명 동안 종종

발생 가능한 하중조합. 이 조합은 부착된 프리스트

레스 강재가 배치된 상부구조의 균열폭과 인장응력

크기 검증시 사용

사용한계상태 하중조합Ⅳ

설계수명 동안 종종 발생 가능한 하중조합으로 교

량 특성상 하부구조는 연직하중보다 수평하중에 노

출될 때 더 위험하기 때문에 연직 활하중 대신에

수평 풍하중을 고려한 하중조합

사용한계상태 하중조합Ⅴ

설계수명 동안 작용하는 고정하중과 수명의 약

50%기간 동안 지속하여 작용하는 하중을 고려한

하중조합

? 피로한계상태 : 구조물 수명이내 반복하중에 의해 부재가 파단되는 한계상태

피로한계상태 하중조합

피로설계트럭하중을 이용하여 반복적인 차량하중과

동적응답에 의한 피로파괴를 검토하기 위한 하중조합

③ 하중조합과 하중계수

하중

한계상태

하중조합

이 하중들은 한 번에 한 가지만 고려

극한Ⅰ

1.80

1.00

0.50/

1.20

극한Ⅱ

1.40

1.00

0.50/

1.20

극한Ⅲ

1.00

1.40

1.00

0.50/

1.20

극한Ⅳ -

EH, EV, ES, DW DC만 고려

1.00

0.50/

1.20

극한Ⅴ

1.40

1.00

0.40

1.0

1.00

0.50/

1.20

극단상황Ⅰ

1.00

극단상황Ⅱ

0.50

1.00

사용Ⅰ

1.00

0.30

1.0

1.00

1.00/

1.20

사용Ⅱ

1.00

1.30

1.00

1.00/

1.20

사용Ⅲ

1.00

0.80

1.00

1.00/

1.20

사용IV

1.00

0.70

1.00

1.00/

1.20

1.0

사용V

1.00

0.50

피로 - LL, IM & CF만 고려

0.75

④ 에 관한 하중계수

하중의 종류

하중계수

최대

최소

DC : 구조부재와 비구조적 부착물

1.25

1.50(극한한계상태

조합IV에서만)

0.90

DD : 말뚝부마찰력

1.80

0.45

DW : 포장과 시설물

1.50

0.65

EH : 수평토압

주동

정지

1.50

1.35

0.90

EV : 연직토압

전체 안정성

옹벽 및 교대

강성 암거 (예, 콘크리트 박스)

뼈대형 강성구조물 (예, 라멘형)

연성 암거 (예, 파형강관)

박스형 연성 강재암거

1.00

1.35

1.30

1.35

1.95

1.50

1.00

0.90

ES : 상재토하중

1.50

0.75

EL : 시공중 발생하는 구속응력

1.0

PS : 프리스트레스힘

세그멘탈콘크리트교량의 상부, 하부구조

비세그멘탈콘크리트교량 상부구조

비세그멘탈콘크리트교량 하부구조

- 를 사용하는 경우

강재 하부구조

1.0

0.5

1.0

CR, SH : 크리프, 건조수축

세그멘탈콘크리트교량의 상부,하부구조

비세그멘탈콘크리트교량 상부구조

비세그멘탈콘크리트교량 하부구조

- 를 사용하는 경우

강재 하부구조

DC에 대한 사용

1.0

0.5

1.0

⑤ 가설 시 하중에 대한 하중계수

?구조물과 부속물의 중량에 대한 하중계수는 1.25 이상의 값을 택해야 한다.

?발주자에 의해 특별히 제시되지 않은 경우에는 시공하중, 설비하중 그리고 동적효과에 대한 하중계수는 1.5 이상의 값을 택해야 한다. 풍하중에 대한 하중계수 는 1.25 이상의 값이어야 한다. 모든 다른 하중계수들은 1.0을 택한다.

⑥ 받침인상과 포스트텐션힘을 위한 하중계수

?발주자에 의해 정하지 않았다면, 사용하는 설계인상력을 받침인상위치에 가장 가까운 지점에 발생하는 고정하중에 의한 반력의 1.3배보다 작아서는 안 된다. 받침인상작업 시 교통통제가 이루어지지 않은 경우에는 활하중계수를 곱한 활하중에 의한 반력을 포함하여야한다.

? 포스트텐션의 정착부에 대한 설계력은 최대긴장력의 1.2배를 택한다.

2) 허용응력 설계법

① 하중조합 및 증가계수

? 강 교

강교에서의 하중조합 및 증가계수

하 중 조 합

강 교

콘크리트교

주하중 + 주하중에 해당하는 특수하중 + 온도변화의 영향

1.15

주하중 + 주하중에 해당하는 특수하중 + 풍하중

1.25

주하중 + 주하중에 해당하는 특수하중 + 온도변화의 영향 + 풍하중

1.35

주하중 + 주하중에 해당하는 특수하중 + 풍하중 + 제동하중

1.25

주하중 + 주하중에 해당하는 특수하중 + 충돌하중

1.70

1.50

풍하중만 고려할 때

1.20

제동하중만 고려할 때

1.20

활하중 및 충격 이외의 주하중 + 지진의 영향

1.50

1.33

가설시 하중

1.25

※ 주 : 1) 가설시 하중의 경우, 특히 가설기간이 길거나 신공법으로 가설되는 교량에 대해서는 허용응력을 증가시키지 않는다.

2) 콘크리트교에서 부하중 및 부하중에 상당하는 특수하중을 고려하는 경우에 PS강재의 허용인장응력은 PS강재 항복점의 90%이하의 값으로 하며, 프리스트레싱 직후의 콘크리트 및 PS강재의 허용응력은 증가시키지 않는다.

? 하부구조

하부구조에서의 하중조합 및 증가계수

하 중 조 합

증가계수

주하중 + 주하중에 해당하는 특수하중 + 온도변화의 영향

1.15

주하중 + 주하중에 해당하는 특수하중 + 풍하중

1.25

주하중 + 주하중에 해당하는 특수하중 + 온도변화의 영향 + 풍하중

1.35

주하중 + 주하중에 해당하는 특수하중 + 풍하중 + 제동하중

1.25

주하중 + 주하중에 해당하는 특수하중 + 충돌하중

강구조에 대하여

철근 및 무근콘크리트에 대하여

1.70

1.50

활하중 및 충격 이외의 주하중 + 지진의 영향

강구조에 대하여

철근 및 무근콘크리트에 대하여

1.50

1.33

가설시 하중의 조합

완성후의 응력이 현저히 저하되는 경우

완성후의 응력이 허용응력과 같은 정도로 되는 경우

1.50

1.25

3) 강도 설계법

① 설계하중 조합

? 주요 하중 조합의 하중계수

U=1.3D＋2.15(L＋i)＋1.3CF＋1.7H＋1.3Q……………………………………①

U=1.3D＋1.7H＋1.3Q＋1.3W……………………………………………………②

U=1.3D＋1.3(L＋i)＋1.3CF＋1.7H＋1.3Q＋1.3(0.5W＋WL＋BK) …………③

U=1.3D＋1.3(L＋i)＋1.3CF＋1.7H＋1.3Q+1.3G………………………………④

U=1.25D＋1.65H＋1.25Q＋1.25W＋1.25G ……………………………………⑤

U=1.25D＋1.25(L＋i)＋1.25CF＋1.65H＋1.25Q＋1.25(0.5W＋WL＋BK)＋1.25G……⑥

U=D＋H＋Q＋E ………………………………………………………………⑦

U=1.3D＋1.3(L＋i)＋1.3CF＋1.7H＋1.3Q＋1.3CO …………………………⑧

U=1.2D＋1.55H＋1.2Q＋1.2W＋1.2CO………………………………………⑨

여기서, D

= 고정하중 또는 이에 따른 단면력.

= 활하중 또는 이에 따른 단면력

= 충격 또는 이에 따른 단면력

= 토압 또는 이에 따른 단면력

= 풍하중 또는 이에 따른 단면력

= 차량활하중에 작용하는 풍하중 또는 이에 따른 단면력

= 제동하중 또는 이에 따른 단면력

= 지진의 영향 또는 이에 따른 단면력

= 원심하중 또는 이에 따른 단면력

= 충돌하중 또는 이에 따른 단면력

= 부등침하, 크리프, 건조수축, 제작 또는 시공시 치수의 착오,

습도변화 또는 온도변화등으로 인한 팽창 또는 수축변형으로

유발된 변형력 또는 이에 따른 단면력

= 부력 또는 양압력, 수압, 파압 등이 하중 또는 이에 따른 단면력

? 특수 하중조합의 하중계수

－ 2, 3등교의 설계에서 초과하중에 대하여 검토하는 경우

U=1.3D＋2.85(L＋i) ……………………………………………………… ⑩

－ 특별 과하중(탱크, 특수 중차량 등)에 대하여 검토하는 경우

U=1.3D＋1.3(L＋i)＋1.3CF＋1.7H＋1.3Q……………………………… ⑪

? 식 ①에서 충격을 고려한 차량활하중과 보도 등의 군중하중의 하중조합에 의해서 외측 주거더를 설계할 때는 활하중계수를 2.15대신 1.65로 하여 설계한다. 다만 이때의 설계강도는 활하중계수를 2.15로 한 차량 활하중만에 의한 값보다 작아서는 안된다. 이 경우에 있어서 바닥판 슬래브를 설계할 때는 활하중계수를 2.15 대신 1.3으로 한다.

? ①항의 모든 하중조합에서 각 경우에 대한 고정하중계수와 토압하중 계수는 각각 다음표에 제시한 값을 사용하여야 한다.

주요하중조합에서 고정하중계수와 토압하중계수를 바꾸어 설계하는 경우

구 분

고 정 하 중 계 수

토 압 하 중 계 수

식

기둥설계시 최소 축하중

및 최대 모멘트 또는 최대

편심에 대하여 설계할경우

라멘구조에서 횡토압

에 의해 정모멘트를

검토하는 경우

연직토압의 경우

① ～ ④

⑦ ～ ⑧

～

1.00

0.65

1.50

⑤ ～ ⑥

0.95

0.65

1.45

⑨

0.90

0.80

1.40

?기초를 설계할 경우 토압 등에는 하중계수에 의한 하중 증가를 시키지 않는다. 또한, 전도, 활동 등에 대한 안전율을 사용하여 구조물 기초의 안정성을 검토하는 경우에도 하중계수를 사용하지 않는다.

아. 주요 재료 사용기준

1) 콘크리트

① KDS 24 10 11 : 교량설계일반(한계상태설계법, 2018)을 적용한다.

② 노출환경 등급에 따른 최소 콘크리트 기준 압축강도를 적용한다.

노출환경

부식

탄산화에 의한 부식

염화물에 의한 부식

해수의 염화물에 의한 부식

EC1

EC2

EC3

EC4

ED1

ED2

ED3

ES1

ES2

ES3

최소 콘크리트

강도(MPa)

노출환경

콘크리트의 손상

위험없음

동결/융해 침투

화학적 침투

EF1

EF2

EF3

EF4

EA1

EA2

EA3

최소 콘크리트

강도(MPa)

③ 현장 타설말뚝

? 일반적으로 현장 타설 말뚝은 지하수위 영향 등으로 배합 콘크리트 강도에 비하여 변동이 크고 또한 평균 강도도 저하되게 된다. 따라서 호칭강도에 준하는 콘크리트 사용시 실제 기준강도는 다음표 이상의 값이 되도록 한다.

(단위 : MPa)

콘크리트의 호칭 강도

수중 콘크리트의 설계기준 강도

2) 철 근 : KS D 3504에 적합한 재료를 기준

종 류

항 복 강 도

허 용 응 력

적 용 구 조 물

SD 500

fy=500MPa

fsa=225MPa

?fck = 27 MPa 이상 구조물

?교각 기둥 및 기초판 (발주자 협의)

SD 400

fy=400MPa

fsa=180MPa

?fck = 27 MPa 이상 구조물

?일반적 부재

fsa=160MPa

바닥 및 지간이 10m이하인 슬래브교

수중 혹은 지하수위 이하에 설치되는 구조물

SD 300

fy=300MPa

fsa=150MPa

fck = 27 MPa 미만 구조물

3) PC 강재 : KS D 7002에 적합한 재료를 기준으로 적용한다.

① SWPC 7BL (B종, 저릴렉세이션)

항복점 강도 fpy = 1,580 MPa

인 장 강 도 fpu = 1,860 MPa

② SWPC 7DL (D종, 저릴렉세이션)

항복점 강도 fpy = 2,040 MPa

인 장 강 도 fpu = 2,400 MPa

③ 기타사항은 관련 시방기준에 따라 적용할 수 있다.

4) 일반강재 : KS D 3503, KS D 3515에 적합한 재료를 기준으로 하여 다음과 같이 부재별 기능 및 적용 기준을 적용하여 설계하여야 한다.

구 분

기 능

응력수준

(상대적)

중요도

구 분

사 용

강 종

상?하

플 랜 지

외부하중을 직접 부담하며 휨모멘트에 저항하는 주거더 부재

High

주요부재

HSB500 or

HSB600 or

HSB800

복 부

(Web)

외부하중을 직접 부담하며 전단력에 저항하는 주거더 부재

High

주요부재

HSB500 or

HSB600 or

HSB800

주거더연결판

(SplicePlate)

주거더를 연결하는 연결판으로 휨모멘트 및 전단력에 저항

High

주요부재

HSB500 or

HSB600 or

HSB800

종 리 브

주형의 일부로 작용하며 휨모멘트에 대하여 저항

High

주요부재

HSB500 or

HSB600 or

HSB800

횡 리 브

플랜지 국부 좌굴방지용 보강재

Low

2차부재

SM 400

수직 보강재

복부의 면외 변형방지 및 복부 좌굴방지용 보강재

Low

2차부재

SM 400

지 점 부

수직 보강재

연직하중이 집중되는 부분으로 받침에 원할한 하중전달

High

주요부재

HSB500 or

HSB600 or

HSB800

수평 보강재

복부의 수평방향 좌굴방지용 보강재로 부착되는 위치의 복부 응력과 같은 응력이 작용

High

주요부재

HSB500 or

HSB600 or

HSB800

격 벽

(Diaphragm)

박스거더의 횡단면 변형 방지 및 비틀림 모우멘트에 대한 보강

Low

2차부재

SM 400

지점부 격벽

횡단면 변형방지와 비틀림 저항 능력 보강은 물론 수직하중을 분담하여 지점에 전달

High

주요부재

HSB500 or

HSB600 or

HSB800

횡 빔

(Cross-beam)

주형의 하중 분배 및 전달

Low

2차부재

SM 400

교량받침이

설치되는 횡빔

형하공간 제약등 특수한 경우에 교량받침을 횡빔에 설치, 큰 연직하중을 횡빔을 통해 하부로 전달

High

주요부재

HSB500 or

HSB600 or

HSB800

스트링거

(Stringer)

종방향 Girder의 역할보다는 슬래브 하중을 횡빔으로 전달하는 역할이 주 기능

Low

2차부재

SM 400

Sole plate

지점부 수직하중을 확실하게 받침에 전달

(해석상으로는 지점부 수직보강재가 응력 분담)

(pre-flex-beam의 경우 주부재로 작용)

High

주요부재

HSB500 or

HSB600 or

HSB800

Plate Girder교

Bracing재

주요부재의 2차적 기능을 가진 부재

Low

2차부재

SM 400

※ 1. 특수교 및 장경간 교량 등은 단면력에 따라 변경할 수 있다.

2. 1BOX 1SHOE의 지점부 횡빔은 주요부재로 적용한다.

3. HSB500(HSB380) , HSB600(HSB460) , HSB800(HSB690) , SM400(SM275)

판두께 (mm)

강종

6 8 16 25 32 40 50 80 100

일반구조용

압연강재

SS400

용접구조용

압연강재

SM400A

SM400B

SM400C

SM490A

SM490B

SM490C

SM490C-TMC

SM490YA

SM490YB

SM520B

SM520C

SM520C-TMC

SM570

SM570-TMC

용접구조용

내후성열간

압연강재

SMA400A

SMA400B

SMA400C

SMA490A

SMA490B

SMA490C

SMA570

교량구조용

압연강재

HSB500

HSB500L

HSB500W

HSB600

HSB600L

HSB600W

HSB800

HSB800L

※ 1) 판두께가 8 mm 미만의 강재에 대해서는 도로교설계기준의 강바닥판 구조 세목에 따른다.

2) 판두께 25 mm로 부터 32 mm 사이의 SM490YB는 진정강괴로 제조해야 한다.

주요 구조용 강재의 재료강도(MPa)

강도

강재기호

판구께

SS400

SM400

SMA400

SM490

SMA490

SM520

SM490Y

SM570

SMA570

?

40mm 이하

235

315

355

450

40mm 초과

75mm 이하

215

295

335

430

75mm 초과

100mm이하

215

295

325

420

?

100mm이하

400

490

520

(490) 1)

570

구조용 강재의 재료강도(MPa)(계속)

강도

강재기호

판두께

SM490C-TMC

SM520C-TMC

SM570TMC

HSB500

HSB600

HSB800

?

100mm이하

315

355

450

380

450

6902)

?

100mm이하

490

520

570

500

600

8002)

※ 1) SM490Y의 인장강도는 490 MPa

2) HSB800의 경우 적용 판두께는 80mm 이하

자. 철근 구조 세목 적용 기준

1) 철근 피복 기준

철근피복은 도로교설계기준 및 콘크리트 구조설계기준에 근거하여 다음 표와 같이 적용한다. 다만 가설 지점 위치가 특수한 경우 과업 여건에 따라 발주자 및 설계자의 결정으로 변경하여 적용할 수 있다.

① 환경 조건에 따른 노출 등급

노출

등급

환경 조건

해당 노출 등급이 발생할 수 있는 사례

? 부식이나 침투 위험 없음

? 철근이나 매입금속이 없는 콘크리트 :

동결/융해, 마모나 화학적 침투가 있는 곳을

제외한 모든 노출

? 철근이나 매입금속이 있는 콘크리트 :

매우 건조

? 공기 중 습도가 매우 낮은 건물 내부의 콘크리트

? 탄산화에 의한 부식

EC1

건조 또는 영구적으로 습윤한 상태

? 공기 중 습도가 낮은 건물의 내부 콘크리트

? 영구적 수중 콘크리트

EC2

습윤, 드물게 건조한 상태

? 장기간 물과 접촉한 콘크리트 표면

? 대다수의 기초

EC3

보통의 습도인 상태

? 공기 중 습도가 보통이거나 높은 건물의

내부 콘크리트

? 비를 맞지 않는 외부 콘크리트1,2

EC4

주기적인 습윤과 건조 상태

? EC2 노출등급에 포함되지 않는 물과 접촉한 콘크리트 표면

? 염화물에 의한 부식

ED1

보통의 습도

? 공기 중의 염화물에 노출된 콘크리트 표면

ED2

습윤, 드물게 건조한 상태

? 염화물을 함유한 물에 노출된 콘크리트 부재

ED3

주기적인 습윤과 건조 상태

? 염화물을 함유한 물보라에 노출된 교량 부위

? 포장

? 해수의 염화물에 의한 부식

ES1

해수의 직접적인 접촉없이 공기 중의 염분에 노

출된 해상대기중

? 해안 근처에 있거나 해안가에 있는 구조물

ES2

영구적으로 침수된 해중

? 해양 구조물의 부위

ES3

간만대 혹은 물보라 지역

? 해양 구조물의 부위

노출

등급

환경 조건

해당 노출 등급이 발생할 수 있는 사례

? 동결 / 융해 작용

EF1

제빙화학제가 없는 부분포화상태

? 비와 동결에 노출된 수직 콘크리트 표면

EF2

제빙화학제가 있는 부분포화상태

? 동결과 공기 중 제빙화학제에 노출된 도로 구조물의 수직 콘크리트 표면

EF3

제빙화학제가 없는 완전포화상태

? 비와 동결에 노출된 수평 콘크리트 표면

EF4

제빙화학제나 해수에 접한 완전포화상태

? 제빙화학제에 노출된 도로와 교량 바닥판

? 제빙화학제를 함유한 비말대와 동결에 직접 노출된 콘크리트 표면

? 동결에 노출된 해양 구조물의 물보라 지역

? 화학적 침식

EA1

조금 유해한 화학환경

? 천연 토양과 지하수

EA2

보통의 유해한 화학환경

? 천연 토양과 지하수

EA3

매우 유해한 화학환경

? 천연 토양과 지하수

※ 1) 중공 구조물의 내부는 차도로부터의 배수 또는 누출수에 의해 영향을 받을 수 있는 표면을

제외하고 노출등급 EC3으로 간주할 수 있다.

2) 규정에 따라 방수처리된 표면은 노출등급 EC3으로 간주할 수 있다.

3) 이것은 차도로부터 6 m 이내에 있는 모든 난간, 벽체, 교각을 포함하며, 또한 차도로부터 배출되는 물에 노출되기 쉬운 신축이음부(expansion joints) 하부 교각의 윗부분과 같은 표 면을 포함 한다.

② 상부구조물 설계강도 및 피복 두께

부 재

위치

재료

콘크리트 강도(Mpa)

철근 피복 두께(mm)

노출

등급

최소

강도

적용

강도

※(1)

① 부착

(＜80mm)

② 환경조건

최소피복

MAX

(①, ②)

강도상향

철근고정

품질확보

설계편차

공칭피복

(순피목)

적용피복

(설계피복)

내구성

최소피복

염화물

or 해수

콘크

리트

포장

슬래브

(캔틸

레

버)

상면

철근

EC3

-10

하면

철근

EC3

ED1

MAX

(35/

45)

-10

아스콘

포장

슬래브

(캔틸

레버)

상면

철근

ED3

-10

하면

철근

EC3

ED1

MAX

(35/

45)

-10

가로보

전체

철근

EC3

-10

거 더

(포스트

텐션)

외측

철근

EC3

ED1

공법

사별

적용

공법사

MAX

(35/

45)

-5

(0+0+5)

공법

사별

적용

강

연

선

덕트

지름

MAX

(45/

55)

덕트

지름

-5

공법사

공법

사별

적용

내측

철근

EC3

공법

사별

적용

공법사

-10

(5+0+5)

강

연

선

덕트

지름

덕트

지름

-10

공법사

공법

사별

적용

※ 1. 슬래브 적용피복은 주철근 직경 25mm 기준임.

③ 하부구조물 설계강도 및 피복 두께

부재

위치

재료

콘크리트 강도(Mpa)

철근 피복 두께(mm)

노출

등급

최소

강도

적용

강도

①

부착

② 환경조건

최소피복

MAX

(①, ②)

강도상향

철근고정

품질확보

설계

편차

공칭

피복

(순피목)

적용

피복

(설계피복)

내구성

최소피복

염화물

or 해수

일반

교대

흉벽

전면

철근

ED3

-5

(0+0+5)

100

배면

철근

EC4

-10

(5+0+5)

100

벽체

전면

철근

ED3

-5

(0+0+5)

100

(110)(1)

배면

철근

EC4

-10

(5+0+5)

100

날

개

벽

전면

철근

ED3

-5

(0+0+5)

100

(110)(1)

배면

철근

EC4

-10

(5+0+5)

100

기초

철근

EC2

-5

(0+0+5)

100

(150)(2)

접속

슬래브

아스팔트

철근

EC4

-10

(5+0+5)

(80)(3)

콘크리트

철근

ED3

-5

(0+0+5)

150

(80)(3)

교각

코

핑

상면

철근

ED3

-5

(0+0+5)

120

수직면

철근

ED3

-5

(0+0+5)

120

하면

철근

ED3

-5

(0+0+5)

120

기둥

철근

ED3

-5

(0+0+5)

125

기초

철근

EC2

-5

(0+0+5)

100

(150)

(2)

※ 1. 차도가 6.0m이내에 없는 경우 반일체식, 일체식 교대는 신축이음 장치가 없으므로 EC등급 적용.

2. 무늬거푸집 적용 시 기본 피복+20mm 추가 적용한다.

주) 1) 철근 직경32mm 적용시 피복

2) 말뚝기초 적용시 피복

3) 하면 적용 피복 : 접속슬래브 하면은 교대기초와 동일한 조건임.

2) 철근비 기준

① 최소철근비

항 목

내 용

비 고

① 건조수축 및 온도 철근

?≤400 MPa, Pmin≥0.002

?>400 MPa, Pmin≥0.002×

콘크리트 구조기준

P109

② 휨 부 재

?Pmin > MAX

콘크리트 구조기준

P123

③ 플랜지가 인장상태인 정정 구조물

?Pmin > MAX

콘크리트 구조기준

P123

④ 두께가 균일한 구조용 슬래브 및 기초판

?≤400 MPa, 0.0014<Pmin<0.002

?>400 MPa, 0.0014<Pmin<0.002×

콘크리트 구조기준

P109

⑤ 압축부재 (기둥)

?0.01 A ≤ Pmin ≤ 0.08 A

A : 압축부재의 총단면적

콘크리트 구조기준

P128

⑥ 벽 체

?수직철근 Pmin > 0.0015

?수평철근 Pmin > 0.0025

콘크리트 구조기준

P189

※ 건조수축 및 온도철근 : 교대, 기초 등 교량 하부구조에 배치하여야 하는 온도?수축철근의 단면적은 0.0015hs 이상되어야 한다. 여기서 h는 부재의 두께이며 s는 온도?수축철근의 간격이다.

② 균형 철근비(Pb)와 최대 철근비(Pmax)

구 분

균 형 철 근 비 (Pb)

최대철근비 (Pmax)

인장철근만을 갖는

직사각형 단면

Pmax = 0.75 Pb

압축철근만을 갖는

직사각형 단면

여기서 = 균형조건에서의 압축철근의 응력

Pmax = 0.75 Pb

③ 계수전단력 Vu가 콘크리트에 의한 설계전단강도 ΦVc의 1/2을 초과하는 모든 철근콘크리트 휨부재에는 다음의 경우를 제외하고는 최소전단철근을 배치하여야 한다.

? 슬래브와 기초판

? 전체 깊이가 250mm이하이거나 I형보, T형보에서 그 높이가 플랜지 두께의 2.5배 또는 복부폭의 1/2 중 큰 값 이하인 보

? 교대 벽체 및 날개벽, 옹벽의 벽체, 암거등과 같이 휨이 주거동인 판 부재

3) 철근의 정착

각 단면의 철근에서 계산된 힘이 매입길이, 갈고리나 기계적 장치, 또는 이들의 조합

에 의해 단면의 양 측에서 발휘될 수 있도록 철근을 정착하여야 한다. 갈고리는 인장

철근을 정착하는데만 유효하다.

도로교설계기준 (한계상태설계법, 2016)을 원칙으로 한다.

① 부착강도

? 극한상태의 부착 강도는 부착파괴에 대해 충분한 여유를 가지고 있어야 한다.

? 이형 철근의 부착강도에 대한 설계값은 다음과 같이 취한다.

???  ?  ????

여기서, ???? = 콘크리트 기준인장강도 ???? = 0.21??,m2/3 

 ? = 콘크리트의 재료계수

고강도 콘크리트의 경우 취성이 커지기 때문에 평균부착강도가 ???= 50 MPa일

때의 값 이상으로 커진다는 것이 입증되지 않으면 ???? 값은 ??? = 50 MPa일 때의

값(???? = 3.07 MPa)로 제한되어야 한다.

  = 부착조건과 콘크리트 타설 시의 철근의 위치에 관계되는 계수,

  = 1.0 : 양호한 조건의 경우

 = 0.7 : 그 외의 경우와 양호한 부착조건이 아닌 슬립폼으로 만들어진 구조 부재

내의 철근의 경우

 2 = 철근의 지름에 관계되는 계수

 2 = 1.0, ??＜32 mm

 2 = (132-?? )/100, ??＞32 mm의 경우

a)와 b) 모든 철근이 양호한 부착조건

c)와 d) 빗금치지 않은 영역-양호한 부착조건 빗금 친 영역-불량 부착조건

② 기본정착길이

?기본정착길이(??)는 균일한 부착응력 ???을 가정하여 철근의 힘 ????를 정착하는데

필요한 직선구간 길이이다. 기본정착길이의 산정에는 철근의 종류와 철근의 부착특

성을 고려하여야 한다.

?절곡 철근의 정착길이는 철근의 중심선을 따라 잰 값으로 한다.

?지름이 ??인 철근의 기본적인 정착길이는 다음과 같다.

??  ?? ????? 

여기서, ??는 철근의 설계 응력이다.

?와이어나 철근의 다발(pairs of wires/bars)이 용접된 섬유구조(welded fabric)인 경

우에는 지름 ??는 등가의 지름 ?? ? = ??로 바꾸어 계산한다.

③ 설계정착길이

? 설계정착길이는 다음 식으로 계산한다.

???  ?? ≥ ?? min 여기서     5 6은 다음 표의 계수이다.  : 적절한 피복두께를 가진 철근의 형상효과

 : 콘크리트 피복두께의 효과

보와 슬래브에서 ? 의 크기

3 : 횡철근에 의한 구속 철근

4 : 설계정착길이 ?? 내에 하나 또는 하나 이상의 용접된 횡철근의 영향,

?? ?는 횡철근의 지름으로 ?? ?  ??이어야 한다.

5 : 설계정착길이를 따라 발생하는 쪼갬 면 (plane of splitting)을 가로지르는

압력에 대한 효과

(   )의 곱 ≥ 0.7

6 : 표준갈고리의 전 정착길이에 배근된 띠철근이나 스터럽에 의한 구속 효과

여기서 표준갈고리한 보와 슬래브에서의 ? 값을 만족하는 갈고리를 뜻한다.

?? min : 다른 제한 조건이 더 이상 적용되지 않는 경우, 최소 정착길이

? 인장측에서의 정착길이 : ??minmax(0.3??  ??   mm)

? 압축측에서의 정착길이 : ??minmax(0.6??  ??   mm

영향 인자

정착부 형태

철근

인장측

압축측

철근의 형상

직선

  

직선 외 형태

 ?  ??이면   

아니면    

  

콘크리트 피복

직선

     ?  ????

≥ 

≤ 

  

직선 외 형태

     ?  ????

≥ 

≤ 

  

주철근에 용접되어

있지 않는 횡철근에

의한 구속

모든 형태

   

≥ 

≤ 

  

용접된 횡철근에

의한 구속 *

모든 형태

위치와 크기

  

횡방향 압력에 의한

구속

모든 형태

    ?

≥ 

≤ 

표준갈고리

그림 5.11.5와

그림 5.11.6을 만족하는

경우

  

그림 5.11.5와

그림 5.11.7을 만족하는

경우

  

그림 5.11.5와

그림 5.11.6과

그림 5.11.7을 모두

만족하는 경우

  

그 외의 형태

  

계수 2456

여기서 제시한 그림 번호는 도로교설계기준(한계상태설계법, 2016)에 따른다.

4) 철근의 이음

① 일반사항

? 철근에 작용하는 힘은 다음의 방법으로 다른 철근에 전달된다.

- 겹침이음

- 용접

- 기계식 장치

? 철근의 이음 및 이음부를 엇갈리게 배치하는 것에 대한 허용 위치, 형태 및 치수는 설계도서에 명시되어야 한다.

② 겹침이음

? 철근 사이의 겹침이음 상세는 다음과 같아야 한다.

- 하나의 철근에서 다른 철근으로의 하중전달이 확실하여야 한다.

- 이음부 근처에서 콘크리트의 박리가 발생하지 않아야 한다.

- 구조물의 성능에 영향을 주는 커다란 균열은 발생하지 않아야 한다.

? 겹침이음

- 철근 사이에서 서로 엇갈리게 배치하고 응력이 큰 영역에서는 배치하지 않는다. 예외는 아래 그림과 같다.

- 일반적으로 대칭으로 배치한다.

? 겹침이음 철근의 배치는 아래 그림에 따른다.

- 겹침이음된 두 철근 사이의 횡방향 순거리는 4?? 또는 50 mm 이하이어야 한다. 이를 만족하지 못하는 경우, 겹침이음 길이는 4?? 또는 50 mm를 넘는 순간격만큼 동등한 길이로 증가시켜야 한다.

- 인접한 두 겹침이음의 축방향 거리는 겹침이음 길이(?0)의 0.3배 이상이 되어야 한다.

- 인접한 겹침이음의 경우, 철근사이의 순거리는 2?? 또는 20 mm 이상이 되어야 한다.

? 상기 항에 부합되는 경우, 인장측에서의 철근의 겹침이음 허용비율은 모든 철근이 한층에 배치되어 있을 경우 100 %로 할 수 있다. 만약, 철근이 여러 층에 배치되어 있는 경우에는 50 %로 감소시켜야 한다.

압축측의 모든 철근과 배력 철근은 한 단면에서 겹침이음이 되어도 된다.

인접 겹침이음

③ 겹침이음 길이

? 설계 겹침이음길이는 다음과 같이 계산한다.

?       ?? ????????? ≥ ? min

여기서,

?min > max  ?? ??   mm

?, 2, 3, 5의 값들은 아래표와 같다. 그러나, 3의 계산에 있어서 ??  min 는

1.0 ?로 하여야 한다. ?는 겹침이음철근 1개의 면적이다. ?,reg는 필요 철근 단면적이며,  ?,prov는 사용한 철근의 단면적이다.

    이지만 1.5를 넘어서는 안된다. 여기서, 은 고려하는 겹침길이의 중앙으로 부터 0.65 ?내에 겹침이음된 철근의 비이다.(아래 그림참조) 의 값은 아래표에 주어져 있다.

총 단면적에 대한

겹침이음철근의 비율

＜ 25 %

33 %

50 %

＞ 50 %

 

1.15

1.4

1.5

주) 중간 값들은 보간법으로 결정할 수 있다.

주) 그림에서 Ⅱ번 철근과 Ⅲ번 철근은 고려하는 단면의 외측에 있다. 따라서 이경우의 겹침이음의 비율은 50%이고 =1.4이다.

④ 겹침이음 영역에서의 횡방향 철근

? 겹침이음 구역에서의 횡방향 인장력에 저항하도록 횡방향철근을 배치하여야 한다.

? 겹침이음 철근의 지름이 20 mm 보다 작은 경우 또는 겹침이음철근의 비율이 어느 한 부분에서 25 %보다 작은 경우에는, 전단철근이나 띠철근으로 배치된 횡방향 철근이 횡방향 인장력에 대해 충분하다고 가정할 수 있다.

? 겹침이음 철근의 지름이 20 mm 이상인 경우, 횡방향 철근의 전체면적?t (겹침이음된 철근에 평행한 모든 횡방향 철근 단면적의 합)은 겹침이음된 철근 하나의 면적(?)보다 작아서는 안된다(Σ?t ≥ 1.0?).

횡방향 철근은 겹침이음 철근과 콘크리트 표면 사이에 겹침이음 철근의 방향에 수직으로 배치하여야 한다. 만약에 50 % 이상의 철근이 한 지점에서 겹침이음되고 또한, 단면 내에서 이웃하는 겹침이음 사이의 거리(a)가 10??이하라면(인접 겹침이음 그림 참조) 횡방향 철근은 띠철근 또는 단면 내에 정착되는 U형 철근형태로 배치하여야 한다.

⑤ 기타 겹침이음의 상세

- 용접철망의 겹침이음

- 지름이 큰 철근에 대한 추가 규정

- 다발철근에 대한 추가 규정

- 프리스트레스트 콘크리트 긴장재의 상세

- 기타 철근 상세 등

※ 도로교설계기준(한계상태설계법, 2016)에 준하여 설계에 반영한다.

차. 교량배수 시설기준

1) 점배수구 배치 기준

① 배수구의 배치는 교각 상면에 물이 떨어지지 않는 곳에 두도록 하며, 횡단육교에서는 가급적 배수구를 교량내에 두지 않도록 한다.

② 배수구의 간격은 아래의 표를 기준으로 한다.

배수구형태

배수구 설치 간격 (m)

최대간격

일반구간

완화곡선,Sag부

사각집수구

10∼20

(5m단위로)

3∼10

(정수 단위로)

③ 종단곡선이 오목하게 된 경우, 중앙에 반드시 배수구를 설치하여야 한다.

④ 완화곡선 구간 및 S곡선구간의 변곡점 부근에 생기는 횡단구배가 수평 또는 수직에 가까운 곳에는 차도 양측에 배수구를 설치하여야 한다.

⑤ 교량 신축이음과 난간이 만나는 부분에는 배수구를 설치하여야 한다.

2) 배수관의 형상

① 배수관의 단면은 원칙적으로 원형으로 하고, 내경은 150mm이상, 계획배수량의 3배를 유하시킬 수 있는 단면으로 계획한다.

② 하천용 배수구는 거더 하단부에서 20cm이상 돌출 시켜야 한다.

3) 배수관 굴곡부 막힘 방지

종배수관 굴곡부 갯수를 가급적 적게 하고 거더의 높이를 고려, 가급적 큰 경사로 하여 배수관 굴곡부 막힘 현상을 방지 하여야 하며, 부득이 종배수관을 완만한 경사로 설치하거나 모래, 토사 등 유입으로 배수관 굴곡부 막힘이 예상되는 경우는 종배수관 규격을 가급적 크게 하거나, 굴곡부에 뚜껑붙인 청소공을 설치하도록 한다.

4) 육교형 배수관 형식을 적용해야 하는 경우

하천용 배수관의 설치로 피해가 예상되는 경우에는 가급적 육교용 배수관 형식을 적용하여야 하며, 대상은 다음과 같다

a. 도로 및 철도를 횡단하는 경우

b. 농경지 통과구간

c. 강풍시 비산으로 인해 인접가옥에 피해가 우려되는 경우

d. 하천제방 등에 직접 낙수되어 세굴이 우려되는 경우

e. 하천구간중 수질보호를 위해 직접 낙수하는 것이 바람직하지 않다고 판단되는 경우

f. 기타 설계자가 필요하다고 판단하는 구간

5) 교량용 배수관 하부지반의 세굴방지대책

① 육교용 배수관의 하단부에 필요한 경우 유도수로(토사 또는 콘크리트 측구)를 설치하여 배수시키고, 지형여건상 유도수로가 불필요한 경우 또는 설치가 곤란한 경우에는 콘크리트 물받이 설치

6) 교량상판 배수처리공법

① 집수구 상단은 슬래브 상단 콘크리트면에 일치시켜 교면배수 및 아스팔트 포장침투수 배수에 지장이 없도록 하여야 함.

② 교량상판 콘크리트내 침투수 배수처리는 시공성 및 경제성, 우수성이 있는 적정 공법을 선정하여 상판 백태를 방지하여야 함.

<교량상판 배수처리 공법 “예”>

a. 유공관을 이용한 교량상판배수 처리공법

b. 교량포장 및 바닥판 손상방지를 위한 침투수 배수처리공법

c. 스프링형 드레인 배수시스템

d. 와이어 메쉬를 이용한 배수시스템 등

7) 교량부 선배수 시스템 도입

① 선(線) 배수 시스템 설치방안

a. 배수관 설계 : 철근 배근 고려 규격 80mm, 배수관 간격 최소 1.0m 적용

b. 측구 설계 : 강우강도 10년, 수위 측구 전체높이의 80% 적용

② 선(線) 배수 시스템 적용 대상

a. 설치대상

구 분

대 상

비고

직선교량

전 체

곡선

교량

분리교량

각 행선별 곡선내측

비분리교량

길어깨측(중앙분리대 측 제외)

b. 배수시설 설치형식 : 육교용 배수관 설치 대상구간(하천용 제외)

c. 효율 및 횡배수관 설치간격(최소 1.0m) 고려 횡단경사 2% 이상 교량

d. 측구규격 확대가 필요한 교량(Type-3)은 경제성 및 안전성에 대한 별도 검토 후 시행

? 측구 제작단면 Type

구 분

Type-1

Type-2

Type-3

측 구

규 격

250×150mm

300×200mm

연장별 규격산정

생산가능

별도 제작

☞ 교량 연장별 유량 산정 후 측구규격 산정 필요

? 교량점검시설 설치구간은 측구 간섭이 발생되지 않도록 교량 점검시설을 측구 외측으로 이동 설치(교량점검시설 별도 구조검토 시행)

? 신축이음장치 설치구간은 전(후) 교각에 수직관을 설치하여 배수

⑤ 다설 한랭지역은 측구 동결에 따른 배수확인을 위하여 추가 시험시공 시행

8) 교량배수시설은 선배수 시스템과 기존의 육교용과 하천용의 배수시설을 비교?검토 후 현황에 맞는 배수시설을 선택 적용한다.

9) 배수설비의 연결구 및 배수관 내부에 오물이 퇴적되어 교량 상판 노면 빗물의 배수가 원활하지 못하는 문제 발생을 고려하여 배수설비의 연결구에 오물배출식 장치 등을 설치하여 오물의 퇴적상태를 용이하게 점검 및 확인하여 간편하게 외부로 배출시켜 제거할 수 있도록 계획한다.

10) 교량경관 개선 및 장대교량 연속 배수 적용을 고려하여 수리검토 후 배수관 용량 및 경사를 결정한다.

? 교량 미관 개선 및 내구성 증진을 위한 배수구 설치 간격 검토

① 초기 배수구 위치에 따른 교면 배수구 최소화

구분

초기 배수구 위치가

교량 밖에 있는 경우

초기 배수구 위치가

교량 안에 있는 경우

<그림 2>

<그림 3>

(기존)

최대 20m 이하로 교면 배수구 설치

(개선)

?교면 배수구 미 설치

?초기 배수구 위치를 계산하여 설치

?그 이후는 20m 이하로 설치

- 수리계산 결과에 의한 배수구 간격 결정

- 현행 “국토부 지침”에 위배되지 않도록 최대 간격 20m 준수

(설치 방법)

a. 교량 전·후 토공부에 집수거 설치

<그림 1>

b. 교량 종·횡단경사를 고려하여 초기 배수구 위치(D) 결정

c. 초기 배수구 위치(D)가 토공 집수거 설치간격(L)보다 클 경우 교면 배수구를 설치하지 않음.

<그림 2>

d. 초기배수구 위치(D)가 집수거 설치 간격(L)보다 작은 경우 배수구 설치 간격(S)에

따라 배수구 설치

<그림 3>

※ 배수구 설치 간격(S)이 20m 이상인 경우 20m이하로 설치

② 종배수관 최소화를 위한 배수구 간격 조정 검토

o 교각(교대) 근처 배수구 설치로 최소화 가능

ex) 연장 5@40 = 200m,

- 초기 배수구 위치 계산값 64m

- 그 이후 구간 17m

a. 간격 조정 없는 경우 (종배수관 총 연장 : 90m)

b. 간격 조정 하는 경우 (종배수관 총 연장 : 67m)

카. 신축이음, 받침

1) 신축이음

o 신축이음을 선정하고 배치할 때에는 온도변화 및 시간 의존적 원인에 의한 교량 상하

부구조의 각종 변형을 수용하여 교량 기능을 보장하여야 하고 차량 및 이륜 자동차,

원동기, 자전거 등의 통행에 지장이 없도록 하여야 한다.

o 신축이음은 사용한계상태 및 극한한계상태에서 하중을 충분히 지지할 수 있어야 하고,

상하부 구조의 회전 및 이동을 자유롭게 수용해야 한다. 또한 피로한계상태에 대한 요

구조건을 만족하여 충분한 내구성을 가지도록 설계되어야 한다. 대부분의 신축이음은

방수기능이 필수적으로 요구되 고 있는데 이러한 신축이음은 내구연한동안 누수가 발

생하지 않도록 설계되어야 한다.

o 신축이음 내구연한이 교량 공용수명보다 작은 경우에는 상부구조에의 영향을 최소화

하는 교체 방법을 제시하여야 한다. 또한 신축이음 내구연한 동안 유지관리나 교체가

필요한 부품들에 대한 작업 방법들을 제시하여야 한다.

o 신축이음에 발생하는 하중은 신축이음 구조형상과 각 요소들의 강성, 제작 및 시공 오

차에 따라 달라진다. 각 요소들에 대한 설계하중 계산 시 이러한 영향들을 합리적으로

고려하여야 한다.

① 신축이음 장치의 요구사항

a. 구조설계

신축이음의 허용 신축량과 극한 신축량은 발생 가능한 모든 하중들의 조합들 중에서 가장 불리한 경우에 대하여 각각 계산하여야 한다. 신축이음장치 본체와 그 지지부는 최대로 신축하였을 때 계수 하중에 안전하도록 설계하여야 한다. 여기서, 재료계수는 강교편에 규정된 적절한 값을 사용할 수 있고 하중계수와 하중 조합은 제3장 하중편을 참조한다.눈이 많이 내리는 지역에서는 신축이음 연결부 및 앵커는 제설기에 의해 신축이음에 가해질 수 있는 수평하중에 저항하도록 설계하여야 한다.

b. 형상신축이음 이동방향은 이동이 구속되거나 또한 받침에 불리한 하중이 작용하지 않도록, 받침과 연계하여 작동할 수 있는 형상으로 설계되어야 한다. 그리고 차량, 원동기 및 자전거 등의 바퀴와 보행자가 미끄러지거나 빠지지 않는 형상을 갖도록 해야 한다.

c. 재료

재료는 온도나 화학적으로 적합한 것을 선정하여야 한다. 재질적 차이가 있는 곳에서의 접촉면은 완전하게 제기능을 발휘할 수 있도록 처리하여야 한다.

탄성체를 제외한 다른 재료들은 50년 이상의 사용수명을 가지고 있어야 한다. 신축이음 봉함재에 사용되는 탄성체와 물받이는 15년 이상의 사용수명을 가져야 한다.

차륜을 접촉하는 신축이음은 미끄럼이 발생하지 않도록 해야 하며 모든 부품은 마모와 차량의 충격에 견딜 수 있어야 한다.

융빙제에 노출되는 신축이음의 경우, 고장력 볼트를 제외한 나머지 부분은 도장 처리를 실시하거나 스테인레스 강재 등 내부식성 재료로 만들어져야 한다.d. 유지관리 및 교체신축이음은 교량 설계수명동안 유지관리가 최소화가 되도록 설계하여야 한다. 바닥판 하부에서 신축이음에 접근이 가능하도록 유지관리를 위한 충분한 공간이 확보되어야 한다.부분 또는 전면 교체를 고려하여 설계할 경우에는 구체적인 교체 방법을 제시해야 한다. 탄성부품 등 소모성 부품은 교체가 가능해야 한다. 그리고 도로 포장의 덧씌우기를 고려하여 수직방향으로 높이 조절이 가능하도록 설계되어야 한다.

② 신축이음 장치의 선정 및 위치

교량 구조물에서 신축이음 수는 최소화하도록 하고 교량 종방향 구배를 고려하여 곡선부 최고점에 설치하는 것이 바람직하다.

③ 신축이음장치의 설계

a. 설계 이동량 계산 및 허용 틈새 간격? 신축이음의 이동량은 발생 가능한 모든 하중들의 조합들 중에서 가장 불리한 경우에 대하여 하중편에서 규정한 극한한계상태 하중조합을 사용하여 계산하여야 한다.? 각종 이동량 및 시공 여유량 등을 모두 고려하여 차량진행방향으로 산정한 신축이음 노면 최대 틈새 간격(W, mm)은 다음을 만족하여야 한다. - 틈새가 하나인 경우(for single gap) : W≤ 100mm

- 틈새가 여러 개인 모듈 형식(for multiple modular gaps) : W ≤ 80mm

? 강교량인 경우 노면 틈새 간격은 계수하중을 고려한 극한이동 상태에서 최소 25mm 이상이어야 한다.? 크리트교량인 경우 크리프 및 건조수축 변형을 감안하여 초기에 일시적으로 최소 틈새 간격이 25 mm 보다 작을 수 있다.

b. 설계 상세

? 신축이음은 차량과 포장 유지관리 장비, 그리고 장기적인 다양한 환경적 손상 영향을 수용할 수 있도록 설계되어야 한다.? 교대부에서 신축이음 양쪽 부분의 부등 처짐이 예상되는 경우에는 이를 수용할 수 있는 신축이음을 선정해야 한다.? 콘크리트 단부 보호용 앵글 등에서는 콘크리트 타설시 충분한 채움을 위해 중심 간격 460 mm이하, 최소 직경 20mm의 공기 배출 구멍을 가지고 있어야 한다.? 신축이음과 채움 콘크리트 사이에 완전 합성거동을 보장할 수 있는 앵커나 전단 연결재를 설계하여야 하며, 경계면은 완전 방수 처리하여 누수가 발생하지 않도록 해야 한다.? 주행방향으로 300mm 이상 신축이음 표면이 차량에 노출되는 경우에는 미끄럼 방지 처리를 하여야 한다.

④ 제작 및 현장이음설계a. 제작앵글 또는 형강, 강판 등은 용접 변형 최소화 또는 부속 부품과의 강한 접합을 위해 충분한 두께를 가져야 한다.? 신축이음의 구성요소는 제작장에서 완벽하게 가조립한 상태에서 검사를 받아야 한다.? 신축이음과 봉함재는 가능한 완전하게 조립되어 현장(job-site)으로 운반되어야 한다.? 길이 18,000 mm 까지의 조립 신축이음은 중간에 현장 용접이음이 없어야 한다.

b.. 현장 이음 설계교량 시공 단계별로 설치되거나 길이가 18,000 mm 이상인 신축이음에서는 현장이음을 가질 수 있다. 이러한 현장 이음은 피로설계를 수행하여 피로수명을 최대로 하는 이음부 상세를 가져야 한다. 가능하면 피로하중을 작게 받고 부식이 적게 발생하도록, 차륜의 통과위치나 체수가 예상되는 지역을 피해서 설치하는 것이 좋다..고무 또는 기타 재료로 만들어진 봉함재는 일체형 하나로 사용되어야 한다. 봉함재의 현장이음이 불가피한 경우에는 연결부에 가황처리를 해야 한다.

2) 받 침

① 일반사항

? 받침의 설계는 도로교 설계기준(한계상태설계법, 2016)을 기준으로 시행한다.

? 받침은 상부구조에서 전달된 하중을 하부구조에 전달하여야 하고 특히 부반력 에 대하여는 안전하게 설계되어야 하며 상·하부 구조에 유해한 구속력을 발생 시키지 않아야 한다.

? 곡선교의 경우 교량 받침의 배치방향에 따라 교량 하부에 미치는 온도하중의 영향이 있으므로 현방향 배치 및 접선방향 배치 중 유리한 배치 방법을 검토

하여야 한다.

? 받침은 지진, 바람, 온도변화 등에 대해서도 안전하도록 설계하여야 한다.? 받침 또는 받침 부품은 필요 시 점검, 유지관리 및 교체가 가능하도록 설계하 여야 한다.? 받침은 최소의 반력을 발생시키면서 지정된 이동이 가능하도록 설계되어야

한다. 가능한 프리 셋팅(presetting)을 피해야 하며, 불가피한 경우에는 공장에 서 이행해야 한다. 현장조정이 불가피할 때에는 발주처의 승인 하에 수행해야 한다.

? 받침 또는 받침 부품은 필요 시 점검, 유지관리 및 교체가가능하도록 설계하여 야 한다.

?<그림1>에는 곡선교와 사교의 신축방향과 회전방향을 나타내고 있는데 이와 같은 경우에는 양자를 만족시키는 받침형식을 사용하는 것이 좋다.

<그림1> 곡선교, 사교의 신축방향과 회전방향

<그림2>는 폭이 넓은 교량의 받침배치이다. 일반적으로 (a)의 배치가 이상적이지만 보통 하부구조의 신축 등도 고려되기 때문에 (b)의 배치로 하여도 지장이 없다. 아치나 라멘 등의 부정정 교량에서는 온도변화, 크리프, 건조수축 등의 영향에 의해 구속력이 생기기 때문에 이 영향도 충분히 고려하여야 한다. 또, 받침은 움직이는 것이기 때문에 특히 활동면과 회전면의 지압, 마찰, 마모등을 충분히 검토하고, 재질의 선정을 신중히 하여야 한다.

<그림2> 폭이 넓은 경우의 받침배치

② 받침에 작용하는 부의 반력

받침에 부(-)의 반력이 작용하는 경우에 받침은 식(1)과 식(2)에 의해 구해진 부의 반력중 불리한 값을 사용하여 설계하는 것을 원칙으로 한다.

R = 2RL+1 + RD (1)

R = RD + RW (2)

여기서, R : 받침 반력(kN)

RL+1 : 충격을 포함한 활하중에 의한 최대부반력(kN)

RD : 받침에 부의 반력을 일으키는 부분에 가해지는 고정하중에 의한 받침반력

RW : 풍하중에 의한 최대 부반력(kN)

③ 거더밑 공간(하부구조물 상단과 상부구조물 하단사이의 공간) 확보기준

? 거더밑 공간은 인체의 일부분 (머리 및 어깨)이 들어가서 작업을 하거나 세밀하게 관찰할 수 있고, 유지보수시 JACK의 설치가 가능한 공간인 400mm를 확보하도록 한다. 단, 부득이한 경우는 450mm까지 가능하다.

? 교량받침은 무수축성 모르터로 처리하며 높이는 50mm를 기준으로 하고 폭은 교량받침보다 50mm이상 여유를 둔다.

④ 교량받침 연단거리 확보 기준

? 연단거리 기준

다리밑공간 확보를 위해 콘크리트 받침을 설치할 경우의 연단거리 적용기준은 원칙적으로 도로교 설계기준의 기준을 적용하되 특히, 소교량의 교각 등에서 연단거리의 기준으로 인한 비경제적인 설계를 방지하기 위하여 아래 그림과 같이 교좌장치 전면으로 부터 취하는 것으로 한다.

받침연단거리(S)

? 교축방향의 받침연단과 하부구조 연단과의 거리는 다음의 값 이상으로 한다.

－ 거더의 경간길이 100m이하 : S=200+5L

－ 거더의 경간길이 100m이상 : S=300+4L

주) L = 경간길이(m)

? SKEW 교량에서 교축직각 및 경사방향의 교량받침연단과 하부구조 연단과의 거리도 위에서 언급한 거리를 유지하는 것을 원칙으로 하되, 부득이하여 경사방향으로 연단거리 확보가 불가능할 때는 별도의 응력검토를 하여 구조계산서에 첨부하고 구조물도를 보완토록 한다.

? 교좌면의 치수는 교축방향과 직각방향에 대해서 상기 연단거리를 고려하여 정하며, 교량받침의 상부 PLATE가 받침부를 벗어나지 않도록 한다.

⑤ 콘크리트 강도를 고려한 받침부 설계

a. 설계 개념

? 교량 받침부는 상부의 하중을 지지하면서, 내구성과 유지관리성을 만족하도록 설계

? 교량 받침부는 콘크리트의 저항강도를 우선적으로 평가한 후 부족한 경우에 철근을 배근

? 교량 받침부와 신축이음 하부는 잭킹, 청소, 보수 및 받침과 신축이음의 교체가 용이하도록 설계

b. 받침부 정의

? 받침콘크리트 : 받침부의 점검과 유지보수를 위하여 필요한 공간을 확보하기 위하여 하부구조의 코핑부와 받침사이에 두는 콘크리트

? 하부판 : 받침과 하부구조를 연결하기 위하여 설치, 주강재 받침에는 25mm이상, 주철재 받침에는 35mm이상

? 앵커볼트 : 받침에 작용하는 부반력과 수평하중에 저항하면서 받침의 하부판과 하부구조를 연결하기 위한 강재 볼트

? 앵커소켓 : 앵커볼트 시공을 위하여 앵커볼트보다 직경이 큰 소켓을 미리 설치

c. 받침콘크리트 보강 설계 기준

? 연직, 수평하중에 대해 콘크리트 강도(지압, 파열)만으로 대부분 저항 가능

? 설계 시 검토하여 최소철근 배치

- 연직하중에 대한 검토

? 받침콘크리트 높이 × 2 ?? 연단거리 : 검토 생략 및 최소철근 보강

? 받침콘크리트 높이 × 2 > 연단거리 : 검토 필요

? (= 계수연직하중 - 콘크리트 지압강도)에 대해 철근 보강

- 수평하중에 대한 검토

? 받침콘크리트 높이 / 1.5 ?? 연단거리 : 검토 생략 및 최소철근 보강

? 받침콘크리트 높이 / 1.5 > 연단거리 : 검토 필요

? (= 계수수평하중 - 콘크리트 파열강도)에 대해 철근 보강

d. 코핑부 콘크리트 보강 설계 기준

? 연직, 수평하중에 대해 콘크리트 강도(지압, 파열)만으로 대부분 저항 가능

? 설계 시 검토하여 최소철근 배치

- 연직하중에 대한 검토

? (= 계수연직하중 - 콘크리트 지압강도)에 대해 철근 보강

? 보강 철근량

- 수평하중에 대한 검토

? (= 계수수평하중 - 콘크리트 파열강도)에 대해 철근 보강

? 보강 철근량

e. 받침 콘크리트의 철근 배근

? 최소철근 및 가외철근

- 받침 콘크리트가 구조적 안전성을 확보하고 있다 할지라도 균열 및 취성파괴

방지를 위해 최소 철근 및 가외철근을 배근한다.

- 최소철근과 가외철근은 코핑부와 일체 거동을 할 수 있을 정도의 철근량을

배근한다.

? 각 방향에 대해 동일간격으로 적용한다.

? 최소철근량

- 최소철근은 D13이상의 철근을 200mm 이하의 간격으로 배근한다.

- 0.0015hs 이상이어야 한다.

여기서, h는 받침콘크리트 두께이며 s는 철근의 배근간격이다.

- 철근은 П형으로 가공하고 수직길이는 철근의 정착길이 이상으로 하되 수평력에 의한 파괴면을 고려하여 가능한 길게 한다.

? 가외철근

- 가외철근은 200mm 이하의 간격으로 배근한다.

- 철근 간격은 50mm 내외에서 이동할 수 있다. (소켓에 의한 철근절단 방지)

- П형 철근을 배근하되 주철근을 90도 표준갈고리를 갖도록 한다.

? 철근피복

- 철근 피복은 50mm 이상 확보하여야 한다.

? 철근 배근 방법

- 최소철근과 가외철근은 2싸이클로 배근하여야 한다.

⑥ 교좌받침 콘크리트 보강철근 설계기준

? 보강개념

－ 수평하중에 의한 교좌받침과 하부구조 상면사이의 전단응력에 대하여 수직 철근의 전단마찰로 저항하도록 한다.

－ 수평력에 의한 45°방향의 전단파괴는 고려하지 않아도 지장이 없다. (교좌받침 콘크리트의 폭이 높이에 비해 100mm의 여유가 더 있으므로 45°방향의 전단 파괴면은 발생치 않을 것으로 판단됨.)

? 보강 철근량

As ? H / fsa (전단마찰 계산시의 마찰계수 μ 적용)

As : 보강 철근량 (mm2). H : 수평력 (kN). fsa : 철근의 허용인장응력 (kN/mm2)

? 보강철근 구조 세목

－ 교좌받침 콘크리트의 높이가 200mm 이하인 경우 1단 배치하고, 200mm 이상인 경우는 2단 배치토록 한다.

－ 철근은 교좌받침 콘크리트 상면에서 구부려 하부구조 구체에 필요 정착 길이 이상 매입시켜야 한다.

－ 상면의 철근 배근 간격은 교좌장치 하면 보강철근의 간격과 일치시키도록 한다.

－ 앵커의 시공을 고려하여 C.T.C 는 125mm를 기준으로 한다.

－ 온도 및 건조수축에 대한 최소 철근규정을 준수하여야 한다.

? 철근 배근예

① H? 200mm

② H > 200mm

파. 교대의 기초 설계

1) 연약지반 위에 만들어지는 교대의 기초 설계 시에는 측방향 이동의 유무를 검토하여야 한다.

2) 말뚝 시공 후 지반의 이완 또는 말뚝의 돌출을 고려하여 교대 앞면을 기초폭 이상의 여유를 확보한다.

3) 말뚝머리의 수평변위량을 계산할 때 돌출말뚝으로 계산한다.

하. 내진 설계기준

1) 내진설계 기준의 기본 개념

이 기준은 국토교통부의 내진설계일반(KDS 17 10 00 : 2018) 및 기타 연구결과 중 현재 수준에서 인정할 수 있는 일부 규정을 기존 설계기준의 체계에 맞도록 채택하여 개정되었다. 이 기준을 따르지 않더라도 기술자의 판단에 따라 보다 발전된 설계를 할 경우에는 이를 인정한다.

① 인명피해를 최소화 한다.

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 규정을 따르지 않더라도 창의력을 발휘하여 보다 발전된 설계를 할 경우에는 이를 인정한다.

2) 내진 구조 계획

내진구조계획의 목표는 지진시 발생하는 구조물의 변형과 부재력에 적절히 대응할 수 있도록 구조적 안정성과 경제성의 양 측면을 동시에 만족하는 교량 설계를 도모 하는데 있다. 초기 계획 단계에서의 내진 구조계획은 교량의 기하학적 형상, 상하부구조형식, 사용재료 특성, 부재간 연결상태 등을 종합적으로 고려하여 지진하중에 대한 효율성을 제고토록 하여야 하는바, 조건이 허락하는 한도내에서 다음 기본 조건을 만족하도록 한다.

① 단순성

지진하중에 의한 상부 관성력을 직접적이고도 명확한 하중경로를 통하여 하부구조 및 지반으로 전달할 수 있는 구조물이 되도록 하여야 한다.

② 대칭성

지진시 구조부재의 수직축에 대한 비틀림을 최소화 할수 있도록 교량의 기하학적 대칭성 및 경계조건의 대칭성, 질량중심과 강성중심의 일치성을 확보토록 한다.

③ 완전성 및 연속성

지진하중의 효율적 분산을 위하여 부재 강성의 연속성 및 연결부의 강성을 고려한 구조계획, 낙교방지계획(연단거리 확보) 및 하부구조의 연성도(Ductility)의 확보가 필요하다.

3) 내진설계 흐름도

예 비 설 계

가속도계수 및 내진등급결정

?A=위험도계수×지진구역계수

내진 Ⅰ등급교 : 재현주기 1000년

내진 Ⅱ등급교 : 재현주기 500년

응 답 수 정 계 수 결 정

단경간 교량

그렇다

아니다

?지진설계 요구사항

면제

내진Ⅱ 등급교

내진 Ⅰ등급교

설계지진력 결정

?고정하중반력 에 가속도 계 수와 지반계 수를 곱한값

?최소받침지지 길이

?교대:상시설계

?교대 : 상시설계

?고정하중 반력의

20% 받침부 검토

설계지진력 결정

해석방법 결정

?단일모드

?다중모드

설계범위 결정

?수평지진력 산정

종방향:고정단교각에 서 전고정하중×0.2

횡방향:해당고정하중

반력×0.2

설계변위 결정

각 부재의 방향별

탄성지진력과

변 위 결 정

?최소받침 지지길이

방향별 탄성지진력의 합성

?직교 지진력의 조합

기 초 의

안정검토

단 면 조 정

?설계지진력=1.0×(고정하중+탄성지진력/R)

교각기둥항복

PM 상관도

경제성 검토

Mu > фMn

Mu < фMn

소 성 설 계

탄 성 설 계

연 결 부 : R=0.8,1.0

하부구조 : R > 1.0

연 결 부 : R=0.8,1.0

하부구조 : R=1.0

설계지진력 및 변위 결정

?응답수정계수 적용

구 조 부 재 의 설 계

?소성설계

:소성힌지 발생교각은 심부 구속철근 배치

?탄성설계

:소성힌지가 발생하지 않는 교각은

심부구속 철근 배치 불필요

기 초 설 계

교 대 설 계

?지진시 토압

※ 설계노선이 1등급, 2등급 지역을 통과하는 경우

- 교량이 1등급지역과 2등급지역을 통과하는 경우

1등급교의 규정에 의하여 내진설계 수행

- 그 이외의 경우 각 교량이 통과하는 등급지역에

해당하는 규정 적용

부재 단면의

적정여부

내진설계완료

※ 필요에 따라 소요 연성도를 이용한 방법(도로교설계 기준, 2016 참조)을 적용할 수도 있다.

4) 가속도 계수 결정

① 유효수평지반가속도 계수 S(or A) = 지진구역 계수(Z) × 위험도 계수(I)

지진구역 구분

지진구역

행 정 구 역

Ⅰ

시

서울, 인천, 대전, 부산, 대구, 울산, 광주, 세종

도

경기, 충북, 충남, 경북, 경남, 전북, 전남, 강원 남부(1)

Ⅱ

도

강원 북부(2), 제주

주 :

(1) 강원도 남부 (군, 시)

: 영월, 정선, 삼척, 강릉, 동해, 원주, 태백

(2) 강원도 북부 (군, 시)

: 홍천, 철원, 화천, 횡성, 평창, 양구, 인제, 고성,

양양, 춘천, 속초

지진구역 계수 (평균재현주기 500년에 해당)

지 진 구 역

Ⅰ

Ⅱ

지진구역계수,Z

0.11

0.07

위 험 도 계 수

재현주기 (년)

100

200

500

1,000

2,400

4,800

위험도 계수, Ⅰ

0.4

0.57

0.73

1.0

1.4

2.0

2.6

② 특정 부지에 대해 지진위험도(지진재해도)를 정밀하게 평가하고자 할 경우에는 행정안전부장관이 정한 국가지진위험지도를 내진설계에 활용할 수 있다. 국가지진위험지도릐 값은 우효수평지반가속도(S)이며, 국가지진위험지도를 이용하여 유효수평지반가속도를 결정하는 경우, 행정구역에 따라 결정한 값의 80%보다 작지 않아야 한다.

교량의 내진등급

내진등급

교 량

내진특등급

- 내진I등급 중에서, 국방, 방재상 매우 중요한 교량 또는 지진 피해 시 사회경제적으로 영향이 매우 큰 교량

내진I등급

- 고속도로, 자동차전용도로, 특별시도, 광역시도 또는 일반국도상의 교량 및 이들 도로 위를 횡단하는 교량

- 지방도, 시도 및 군도 중 지역의 방재계획상 필요한 도로에 건설된 교량 및 이들 도로 위를 횡단하는 교량

- 해당도로의 일일계획교통량을 기준으로 판단했을 때 중요한 교량

내진II등급

- 내진특등급 및 내진I등급에 속하지 않는 교량

5) 내진성능목표

① 교량의 최소 내진성능목표는 KDS 17 10 00(4.1.4(2))에 따른다.

② 아래 표와 같이 기능수행을 포함하고, 즉시복구, 장기복구/인명보호, 붕괴방지 수준 중에서 하나 이상의 내진성능수준을 선택할 수 있다.

③ 잠정적으로 붕괴방지수준만을 내진성능수준으로 선택할 수 있다.

설

계

지

진

내진성능수준

평균재현주기

기능수행

즉시복구

장기복구/

인명보호

붕괴방지

50년

내진II등급

100년

내진I등급

200년

내진특등급

500년

내진II등급

1,000년

내진I등급

2,400년

내진특등급

교량의 내진성능목표(1)

설

계

지

진

내진성능수준

평균재현주기

기능수행

즉시복구

장기복구/

인명보호

붕괴방지

50년

내진II등급

100년

내진I등급

200년

내진특등급

500년

내진특등급

내진I등급

내진II등급

1,000년

2,400년

교량의 내진성능목표(2)

6) 지반의 분류

① 국지적인 토질조건, 지질조건과 지표 및 지하 지형이 지반운동에 미치는 영향을 고려하기 위하여 지반을 아래 표에서와 같이 , , , , , 의 6종으로 분류한다.

다만, 기반암은 전단파속도가 760 m/s 이상인 지층으로 정의한다.

지반

종류

지반종류의 호칭

분규기준

기반암 깊이, H (m)

토층평균전단파속도,(m/s)

암반 지반

1 미만

얕고 단단한 지반

1∼20 이하

260 이상

얕고 연약한 지반

260 미만

깊고 단단한 지반

20 초과

180 이상

깊고 연약한 지반

180 미만

부지 고유의 특성평가 및 지반응답해석이 필요한 지반

② 토층의 평균전단파속도()는 탄성파시험 결과가 있을 경우 이를 우선적으로 적용한다. 이때, 탄성파시험은 시추조사를 바탕으로 가장 불리한 시추공에서 수행하는 것을 원칙으로 한다.

③ 기반암 깊이와 무관하게 토층평균전단파속도가 120 m/s 이하인 지반은 지반으로

분류한다.

④ 지반종류 은 부지 고유의 특성평가 및 지반응답해석이 필요한 지반으로 다음과 같다.

? 액상화가 일어날 수 있는 흙, 예민 비가 8 이상인 점토, 붕괴될 정도로 결합력이 약한 붕괴성 흙과 같이 지진하중 작용 시 잠재적인 파괴나 붕괴에 취약한 지반

? 이탄 또는 유기성이 매우 높은 점토지반(지층의 두께 > 3 m)

? 매우 높은 소성을 띤 점토지반(지층의 두께 > 7 m이고, 소성지수 > 75)

? 층이 매우 두껍고 연약하거나 중간 정도로 단단한 점토(지층의 두께 > 36 m)

? 기반암이 깊이 50 m를 초과하여 존재하는 지반

7) 설계지반운동의 특성 표현

① 설계지반운동의 세기 및 진동수성분은 기본적으로 응답스펙트럼으로 표현한다.

② 암반지반(지반) 설계지반운동의 가속도표준설계응답스펙트럼은 다음과 같다.

? 5% 감쇠비에 대한 수평설계지반운동의 가속도표준설계응답스펙트럼은 가속도표준설계응답스펙트럼(암반지반) 및 가속도표준설계응답스펙트럼 전이주기로 정의되며, 각 주기영역에 대한 설계스펙트럼가속도()는 주기영역별 설계스펙트럼가속도()과 같다.

가속도표준설계응답스펙트럼(암반지반)

구분

(단주기스펙트럼

증폭계수)

전이주기(sec)

수 평

2.8

0.06

0.3

가속도표준설계응답스펙트럼 전이주기

주기(, sec)

설계스펙트럼가속도

(, g)

주기영역별 설계스펙트럼가속도()

? 5% 감쇠비에 대한 수직설계지반운동의 가속도표준설계응답스펙트럼은 수평설계지반운동의 가속도표준설계응답스펙트럼과 동일한 형상을 가지며, 최대 유효수평지반가속도에 대한 최대 유효수직지반가속도의 비는 0.77이다.

? 수평 및 수직 설계지반운동의 가속도표준설계응답스펙트럼의 감쇠비(, %단위)에 따른 스펙트럼 형상은 감쇠보정계수 를 표준설계응답스펙트럼에 곱해서 구할 수 있다. 단, 감쇠비가 0.5%보다 작은 경우에는 적용하지 않으며 해당 구조물의 경우 응답이력해석(=시간이력해석)을 권장한다.

주기(, sec)

모든 감쇠비에 대해서

1.0

일 때, 1.0

일 때,

그 사이는 직선보간

감쇠보정계수()

② 토사지반(~지반) 설계지반운동의 가속도표준설계응답스펙트럼은 다음과 같다.

? 5% 감쇠비에 대한 수평설계지반운동의 가속도표준설계응답스펙트럼은 그림 4.2-2로 정의한다.

가속도표준설계응답스펙트럼(토사지반)

? 유효수평지반가속도()에 따른 단주기지반증폭계수()와 장주기지반증폭계수()는 아래 표를 이용하여 결정한다. 유효수평지반가속도()의 값이 중간 값에 해당할 경우 직선보간하여 결정한다.

지반종류

단주기지반증폭계수,

장주기지반증폭계수,

S ≤ 0.1

S = 0.2

S = 0.3

S ≤ 0.1

S = 0.2

S = 0.3

1.4

1.3

1.5

1.4

1.3

1.7

1.5

1.3

1.7

1.6

1.5

1.6

1.4

1.2

2.2

2.0

1.8

1.3

3.0

2.7

2.4

지반증폭계수( 및 )

?감쇠비에 따른 스펙트럼 형상은 해당 토사지반에 적합한 가속도시간이력을 이용하여 공학적으로 적절한 분석과정을 통해 결정할 수 있다.

?5% 감쇠비에 대한 수직설계지반운동의 가속도표준설계응답스펙트럼은 ①에 있는 수평설계지반운동의 가속도표준설계응답스펙트럼과 동일한 형상을 가지며, 최대 유효수평지반가속도에 대한 최대 유효수직지반가속도의 비는 공학적 판단으로 결정할 수 있다.

8) 내진해석방법

해 석 방 법

주 요 특 성

응답

스펙트럼

해석법

단일

모드

해석법

?구조물의 형상이 단순하여 기본모드가 구조물의 동적거동을 대표할

수 있는 경우

?교량의 기본 주기로부터 탄성지진력 및 변위를 예측

?동역학에 대한 깊은 지식이 없어도 쉽게 적용가능한 간략한 해석법

이며 수계산이 가능

?형상이 단순한 단순교나 연속교에 적용 가능

?일반적으로 다른 해석법에 비해 응답값이 크게 산정됨.

?구조물의 형상이 복잡하여 기본모드 이외의 모드들에 의한 영향이

큰 경우는 적용이 어려움.

다중

모드

해석법

?기본모드 이외의 모드들이 구조물의 동적거동에 대한 기여도가 큰

경우에 사용

?여러개의 진동모드가 구조물 전체의 거동에 기여

?선형해석프로그램을 이용하여 해석

?일반적으로 중간정도 지간의 연속교에 적용하며 해석모델을 잘 선택

할 경우, 장대교와 특수교량에도 적용 가능

?시간이력해석법에 비해 시간과 노력을 적게 들이고도 정밀한 해석

결과를 얻을수 있음

?기하학적인 형상이 복잡하여 직교좌표축으로 모드를 분리하기 힘든

교량에 대해서는 적절한 응답값을 기대하기 어려움

시간이력 해석법

?하중의 지속기간이 짧을 경우

?모드간의 구분이 명확하지 않아 Coupling 모드가 나타나기 쉬운 경우

?높은 안전성이 요구되어 비선형 해석을 필요로 하는 경우

?입력 데이터로 실측된 지진파형이나 인공파형이 필요

?선형 혹은 비선형 해석 프로그램을 이용하여 해석

?응답해석에 필요한 모드의 갯수가 많을 경우 효과적 (모드중첩법)

?동적 비선형 해석 가능(직접분석법)

?예상되는 지반운동을 정확히 예측하기가 어렵기 때문에 기존의 지진

기록이나 합성된 지진기록을 사용하여야 하므로 해석 및 결과분석에

많은 시간과 노력이 필요

9) 단경간교의 설계규정

① 상부구조와 교대 사이의 연결부에 대하여 고정하중 반력에 최대지반가속도를 곱한 값의 수평지진력이 작용한다고 보고 종방향, 횡방향 및 수직방향에 대하여 안전하도록 설계하여야 한다. 이때 최대지반가속도는 암반지반()의 경우는 지진위험도 및 유효수평지반가속도에서 규정된 유효수평지반가속도()로 하고, 토사지반(~) 의 경우는 유효수평지반가속도()와 토사지반(~) 설계지반운동의 가속도 표준 설계응답스펙트럼에 규정된 단주기 지반증폭계수()를 곱한 값으로 한다.

② 낙교방지를 위한 최소받침지지길이는 KDS 17 10 00 : 2018의 4.2.8 설계변위에서 규정한 값으로 한다.

③ 지진구역 Ⅱ에 위치하는 내진 Ⅱ등급교의 설계지진력은 다음과 같다.

?지진구역 Ⅱ에 위치하는 내진Ⅱ등급교에서 상부구조와 하부구조를 연결하는 교량받침이나 기계장치는 고정하중의 20%에 해당되는 수평지진력이 구속방향으로 작용한다고 보고 이에 저항하도록 설계하여야 한다.

?종방향으로 구속되어 있을 경우 종방향의 수평지진력에 사용되는 고정하중은 상부구조의 각 세그멘트의 고정하중으로 정의 된다.

? 횡방향으로 구속되어 있을 경우 횡방향의 수평지진력에 사용되는 고정하중은 그 교량받침에서의 고정하중 반력으로 정의 된다.

10) 응답수정계수와 설계 지진력① 응답수정계수, R

하 부 구 조

연 결 부 분(1)

벽식 교각

상부구조와 교대

0.8

철근콘크리트 말뚝가구(Bent)

1. 수직말뚝만 사용한 경우

2. 한 개 이상의 경사 말뚝을 사용한 경우

상부구조의 한 지간내의 신축이음부

0.8

단일 기둥

기둥, 교각 또는 말뚝가구와 캡빔 또는 상부구조

1.0

강재 또는 합성강재와 콘크리트 말뚝가구

1. 수직말뚝만 사용한 경우

2. 한 개 이상의 경사 말뚝을 사용한 경우

기둥 또는 교각과 기초

1.0

다주 가구

주 1) 연결부분은 부재간에 전단력과 압축력을 전달하는 기구를 의미하며, 교량받침과 전단키 등이 이에 포함된다. 이때, 응답수정계수는 구속된 방향으로 작용하는 탄성지진력에 대해서만 해당된다.

② 응답수정계수의 적용? 소성설계를 수행하는 경우 교량 각 부재와 연결부분에 대한 설계 지진력은 탄성지진력을 응답수정계수로 나눈 값으로 한다. 단, 하부구조의 경우 축방향력과 전단력은 응답수정계수로 나누지 않는다.? 소성설계 요건을 충족시키지 못하는 경우 하부구조와 연결부분에 대한 응답수정계수는 각각 1.0과 0.8을 넘지 못한다.? 벽식 교각의 약축방향은 기둥규정을 적용하여 설계할수 있다. 이때 응답수정 계수 R은 단일기둥의 값을 적용할 수 있다.? 응답수정계수 R은 하부구조의 양 직교축방향에 대해 모두 적용한다.

? 방향별 응답수정계수(R) 적용기준

① Multiple columns with moment-resisting system

R = 5 R = 5

② Single column with bearing-supported system

R = 3 R = 3

③ Multiple columns with bearing-supported system

R = 5 R = 3

④ Single column with moment-resisting system

R = 3 R = 5

③ 설계지진력

? 구조부재 및 연결부의 설계지진력

－ 설계지진력은 다음의 각 경우에 적용한다.

?상부구조, 상부구조의 신축이음 및 상부구조와 하부구조 상단 사이의 연결부

?하부구조 상단으로부터 기둥이나 교각하단까지

(단 후팅, 말뚝머리 및 말뚝은 포함하지 않는다.)

? 상부구조와 교대의 연결요소

－ 설계지진력은 탄성지진력과 탄성변위의 조합,하중 경우 1과 하중 경우 2 및 하중 경우 3으로부터 구한 탄성지진력을 응답수정계수 R로 나눈 값으로 한다. 철근콘크리트 기둥형식의 교각(단일기둥, 다주가구, 말뚝가구)을 철근콘크리트 기둥의 연성도 내진설계에 따라 설계하는 경우에는 이항에 따라 기둥의 설계지진력을 결정할 필요가 없다.

- 각 설계지진력을 다른 설계력과 함께 KDS 24 12 11(4.1)에 따라 최대하중을 구한다. 이때 설계지진력의 부호는 양 또는 음 중 불리한 경우를 취한다.

- 응답수정계수가 적용되지 않은 경우, 교각과 상부구조 또는 하부구조와의 연결부분의 설계지진력은 교각의 최대소성힌지력에 따라 결정된 교각의 최대소성힌지력과 응답수정계수를 적용하지 않은 탄성지진력 중 작은 값으로 한다.

－ 설계지진력 = 탄성지진력 / R

－ 설계지진력의 조합

최대하중 = 1.0 ( D + B + F + H + EM)

D = 고정하중, B = 부력, F = 유체압, H = 횡토압,

EM =설계지진력

－ 설계지진력이 포함된 하중조합은 전체하중조합과 함께 사용해야 한다.

－ 허용응력 설계법을 사용할 경우 강구조물은 1.5 철근콘크리트 구조물 1.33의 할증계수를 사용할 수 있다.

? 기초의 설계지진력

－ 확대기초, 말뚝머리 및 말뚝을 포함하는 기초의 설계지진력 교각의 최대소성힌지력과 응답수정계수를 적용하지 않은 탄성지진력 중 작은값으로 한다.

－ 각 설계지진력은 다른설계력과 함께 KDS 24 12 11(4.1)에 따라 최대하중을 구한다. 이때 설계지진력의 부호는 양 또는 음 중 불리한 경우를 취한다.

－ 기초의 각 요소에서 단면의 설계강도는 최대하중에 대한 소요강도 이상이어야 하며 설계규정을 만족하여야 한다.

설계지진력 = 탄성지진력 / 0.5R

－ 말뚝가구

설계지진력 = 탄성지진력 / R

－ 설계지진력의 조합

최대하중 = 1.0 ( D + B + F + H + EF )

D = 고정하중, B = 부력, F = 유체압, H = 횡토압,

EF = 설계지진력

－ 설계지진력이 포함된 하중조합은 전체하중 조합과 함께 사용해야 한다.

④ 설계변위

? 내진Ⅰ등급교 및 지진구역Ⅰ에 위치하는 내진Ⅱ등급교

－ 최소받침 지지길이

N = ( 200 + 1.67L + 6.66H ) ( 1 + 0.000125θ² ) ( mm )

여기서,

L : 인접 신축이음부까지 또는 교량단부까지의 거리 (m)

다만, 지간내에 힌지가 있는 경우의 L은 힌지 좌ㆍ우측방향의거리인 L1과 L2의 합으로 한다. (그림참조)

최소 받침지지길이 규정에 관한 치수

H : 다음 각 경우에 대한 평균 높이 (m)

교대 … 인접 신축이음부의 교량상부를 지지하는 기둥의 평균 높이

단경간교의 평균높이는 0으로 한다.

기둥 또는 교각 … 기둥 또는 교각의 평균높이

지간 내의 힌지 … 인접하는 양측 기둥 또는 교각의 평균높이

θ : 받침선과 교축직각방향의 사잇각(도)

－ 내진해석으로부터 구한 탄성지진변위

두값 중에서 큰값을 설계변위로 한다.

? 단경간교 및 지진구역Ⅱ에 위치하는 내진Ⅱ등급교로 하고, (1)항의 최소받침지지 길이 이상으로 한다.

⑤ 상부구조의 여유간격

a. 지진시에 상부구조와 교대 혹은 인접하는 상부구조물간의 충돌에 의한 주요구조부재의 손상을 방지하고, 설계시 고려된 내진성능이 충분히 발휘될 수 있도록 하기 위하여 교량의 단부에는 최소 받침지지길이 규정에 관한 치수 그림과 같이 여유간격을 설치하여야 한다.

b. 교량의 여유간격은 아래식에 의한 값 보다 작아서는 안되며, KDS 24 90 11(4.2.2.3)에서 규정하는 여유량을 고려한 가동받침의 이동량보다는 커야 한다.

여기서,

: 상부구조의 여유간격(mm)

: 지반에 대한 상부구조의 총변위()(mm)

: 콘크리트의 건조수축에 의한 이동량(mm)

: 콘크리트의 크리프에 의한 이동량(mm)

: 온도변화로 인한 이동량(mm)

c. 교축직각방향의 지진 시 변위에 의한 인접교량 및 주요 구조부재간의 충돌가능성이 있을 때는 이를 방지하기 위한 여유간격을 설치하여야 한다.

교량의 여유간격

11) 기초 및 교대 내진설계

① 기초

? 조 사

지진구역 Ⅰ에서는, 평상시 설계에 필요한 조사이외에 지진에 대한 ① 사면불안정, ② 액상화, ③ 성토지반의 침하, ④ 수평토압 증가와 관련된 지진피해 가능성 판단과 내진설계에 필요한 조사를 추가하여야 한다.

? 액상화 검토

FSL = τ1 / τd

여기서,

FSL : 액상화 안전율( 현장시험 : 1.5, 실내시험 : 1.0 )

τ1 : 반복횟수 N번일 때, 액상화를 일으키는 평균반복 전단 응력

τ1는 불교란시료의 실내 반복전단시험이나 현장시험(예:표준관입시험) 결과로부터 결정 할 수 있다.

τd : 지진에 의해 N번 반복되는 평균반복전단응력

τd는 지반응답해석으로 계산하거나, 지진규모 6.5를 적용하여 Seed와 Idriss(1971)의 간편법으로 산출한다.

－ 현장시험을 이용한 액상화 평가의 안전율이 1.5미만일 경우에만 실내시험을 이용한 액상화 평가를 추가로 수행한다.

? 기초설계시 고려사항

－ 지진이 발생하는 동안에 일어나는 지반의 강도와 강성의 변화

－ 기초의 상승

지진의 반복하중에서 지반의 강도가 심하게 감소하지 않는 경우에는 선단지지 군말뚝수의 1/2 까지, 기초 바닥판 접촉면적의 1/2까지는 일시적으로 지반과 분리되는 것을 허용한다.

－ 말뚝의 횡하중

수평방향의 강성을 계산할 때는 말뚝을 탄성체로 간주하고 Winkler의 탄성 기초 해석법 또는 탄성연속체 해석방법 및 등가 캔틸레버개념을 이용한다. 그러나 연약점토와 사질토에서 큰수평력이 발생하는 경우에는 지반의 비선형 반력을 고려할 수 있는 말뚝의 p-y곡선을 사용한 설계를 하여야 한다.

－ 지반과 말뚝의 상호작용

자유장 지진의 지반운동과 말뚝 사이의 상호작용결과 나타나는 교량 구조물의 관성효과로 인한 횡하중을 고려한다.

－ 기초의 침하량

구조물 설계시에는 기초가 침하 하더라도 교량 구조물이 지진에 견딜 수 있도록 하여야 한다.

② 교대

? Mononobe-Okabe 토압공식

교대에 작용하는 지진에 의한 토압계산은 Mononobe-Okabe에 의해 개발된 의사-정적 해석방법을 적용한다.

－ 주동토압계수

－ 수동토압 계수

θ = tan-1 {Kh / (1-Kv)}

δ = 흙과 교대사이의 마찰각

I = 뒷채움흙 경사각

β = 교대 배면과 연직면의 사이각

－ 작용점

지진시 토압은 교대 배면에 균등하게 분포하고, 그 합력은 교대 높이의 ½에작용하는 것으로 가정한다.

? 독립식 교대

－ 교축방향 변위 허용시

수평지진계수 : Kh = 0.5A,

수평예상변위 : δ = 250A (mm)

－ 교축방향 변위 구속시

수평지진계수 : Kh = 1.5A

? 일체식 교대

－ 일체식 교대는 지진시 큰 상부 관성력이 뒷채움 흙에 전달되므로 과다한 상대 변위가 발생하지 않도록 적절한 수동저항력을 갖도록 설계한다.

－ 교대뒷채움흙의 강성과 근입된 기초 강성을 조합하여 내진설계 과정에 따라 설계한다.

12) 구조 세목

① 강교 설계

a. 적용대상

구조용 강재 기둥과 연결부의 설계 및 시공에 적용한다.

b. 설계법

KDS 24 14 31(강교 설계기준(한계상태설계법)과 KDS 24 17 11(내진설계 일반)의 추가 요구조건을 만족하여야 한다.

c. P-△효과의 고려

P-△효과 (지진변위로부터 발생하는 편심과 기둥 축력에 의한 모멘트)로 인한 2차 휨을 고려하여 축방향 응력과 휨응력을 계산할 때, 모든 축방향 하중을 받는 부재는 KDS 24 14 31(4.5)에 의거하여 설계하여도 된다.

② 콘크리트교 설계

a. 적용대상

일체로 현장치기되는 기둥, 교각의 확대기초, 연결부의 설계와 시공

b. 설계법

KDS 24 14 21(콘크리트설계기준(한계상태설계법)과 KDS 24 17 11(내진설계 일반)의 추가 요구조건을 만족하여야 한다.

c. 소성힌지에서의 심부구속 횡방향 철근 배치

－ 원형기둥의 나선 철근비 ρs는 체적비

--------------------------------- 가

---------------------------------------- 나

가, 나 중 큰값으로 한다.

원형후프띠철근을 용접 또는 기계적 연결장치 등으로 연결하거나 보강띠철근을 추가하여 정착단에서 슬립이 발생하지 않게 함으로써 나선철근과 동등한 심부구속효과를 발휘할 수 있다면 원형 띠철근량의 계산은 나선철근식을 사용할 수 있다.

－ 사각형 기둥의 띠철근량

-----------------------------가

-------------------------------------나

가, 나 중 큰값으로 한다.

여기서 ,

a : 띠철근의 수직간격, 최대 150 mm

Ac : 기둥 심부의 면적(mm2)

Ag : 기둥의 총 단면적(mm2)

Ash : 수직간격이 a이고, 심부의 단면치수가 hc인 단면을 가로지르는 보강띠철근(cross ties)을 포함하는 횡방향 철근의 총 단면적(mm2) 직사각형 기둥의 두 주축 모두에 대하여 별도로 계산하여야 한다

fck : 콘크리트의 설계기준강도(MPa)

fy : 띠철근 또는 나선철근의 항복강도(MPa)

hc : 띠철근 기둥의 고려하는 방향으로 심부의 단면 치수(mm)

Ps : 콘크리트 심부 전체의 부피에 대한 나선철근의 부피의 비

(나선철근의 끝에서 끝까지)

- 원형기둥에서 심부구속철근으로 원형띠철근을 사용하는 경우

원형후프띠철근을 용접 또는 기계적 연결장치 등으로 연결하거나, 보강띠철근을

추가하여 정착단에서 슬립이 발생하지 않게 함으로써 나선철근과 동등한 심부구

속 효과를 발휘할 수 있다면, 완전원형후프로 인정하여 나선철근식을 사용한다.

d. 소성힌지에서의 심부구속 횡방향 철근 배치

- 나선철근은 소성힌지구간에서 겹침이음하지 않아야 한다. 소성힌지구간에서 나선철근의 연결은 기계적 연결이나 완전 용접이음으로 하여야 한다.

- 사각형 심부구속 횡방향철근으로는 하나의 사각형 후프띠철근 또는 중복된 사각형 폐합띠철근을 사용할 수 있으며, 보강띠철근은 후프띠철근과 유사한 크기를 사용하여야 한다.

- 사각형 후프띠철근은 외측 축방향철근들을 감싸는 폐합띠철근 형태이거나 또는 나선철근과 유사하게 연속적으로 감은 연속띠철근 형태로 사용할수 있다. 사각형 폐합띠철근 형태는 양단에 띠철근 지름의 6배와 80mm 중 큰 값 이상의 연장길이를 갖는 135° 갈고리를 가져야 한다. 사각형 연속띠철근 형태는 양단에 띠철근 지름의 6배와 80mm 중 큰 값 이상의 연장길이를 갖는 135° 갈고리를 가져야 하며 이 갈고리는 축방향철근에 걸리게 하여야 한다.

- 보강띠철근은 하나의 연속된 철근으로 한쪽 단에 135°이상의 갈고리를 갖고, 다른 쪽단에 90°이상의 갈고리를 갖도록 하여야 한다. 이 때, 135°갈고리는 띠철근 지름의 6배와 80mm 중 큰 값 이상의 연장길이를 가져야 하며 90°갈고리는 띠철근 지름의 6배 이상의 연장길이를 가져야 한다.

－ 심부구속 사각형 띠철근의 내진 상세

< cross tie >

－ 축방향 철근이 2열 이상으로 배근된 경우 최외곽 축방향 철근을 감싸는 후프띠철근만 사용하는것을 원칙으로 한다.

－ 소성힌지 구간에서 축방향 철근의 이음은 가급적 피하도록 하고 불가피하게 이음을 해야하는 경우에는 겹이음이나 용접이음보다는 기계적 연결장치를 사용토록하며, 이음위치는 가능한한 최대 모우멘트의 작용위치를 피하도록한다.

－ 원형 띠철근 중에서 양단에 90° 갈고리를 갖고 1개소 또는 2개소에서 철근 지름의 40배 이상으로 겹침이음된 원형 후프띠철근에 2개의 보강띠철근이 후프띠철근의 겹침이음 구간을 감싸는 경우에는 완전원형후프로 간주할 수 있다. 이때 후프띠철근의 90°갈고리는 축방향철근에 걸리게 하여야 하며, 2개의 보강띠철근은 후프띠철근의 겹침이음구간의 양쪽 끝부분에 배치하여야 한다. 또 교각의 종방향과 단면 평면방향으로 보강 띠철근의 90° 갈고리가 연달아 걸리지 않도록 보강 띠철근의 양단을 바꿔주어야 하며, 원형 후프띠철근의 겹침이음 부분이 교각의 종방향으로 연달아 위치하지 않도록 배치하여야 한다.

－ 원형기둥 띠철근의 내진 상세(소성힌지 구간, 예시)

용접

이음

기계적

이음

주) 커플러는 예시도면으로 필요 시 검토 후 변경 적용할 수 있다.

? 횡방향 철근의 배근 범위

－ 심부구속을 위한 횡방향 철근은 기둥의 상부와 하부에 설치하며 설치구간은기둥의 최대 단면 치수, 기둥 순높이의 1/6, 450 mm중 가장 큰 값 이상이어야 한다. 횡방향 철근은 인접부재와 연결면으로부터 기둥 치수의 0.5배 까지 연장해서설치해야 하나 그 길이가 380 mm 보다 작아서는 안된다.

－ 말뚝가구의 말뚝 상단에서의 구속을 위한 횡방향 철근은 기둥에 대해 규정된 것과 같은 구간에 설치한다. 말뚝하단에서는 모멘트 고정점에서 말뚝지름의 3배 길이만큼 내려간 위치로부터 진흙선에서 말뚝 지름의 1배와 450 mm중 큰 값 이상의 길이만큼 올라간 위치까지의 구간에 횡방향 철근을 설치해야 한다.

－ 철근의 최대 중심 간격은 부재 최소 단면치수의 1/4 또는 축방향 철근 지름의 6배 중 작은 값을 초과해서는 안 된다.

－ 위 항에서 규정된 횡방향으로 구속된 부분에서는 나선철근 겹이음은 허용되지 않는다. 이부분의 나선철근연결은 완전 용접 또는 기계적 연결장치로 해야 한다.

? 철근콘크리트 기둥의 축방향 철근에 관한 최소 규정

소성영역이 예상되는 기둥의 상부와 하부에서 기둥의 최대단면치수, 기둥 순높이의 1/6, 450 mm 중 가장 큰 값으로 결정되는 구간에 배근되는 축방향 철근은 전체 철근 중 1/2 이상이 연속철근(단일철근 또는 기계적으로 연결된 철근)이어야 한다.

13) 지진격리교량의 설계

① 기본방침

? 지진격리 설계의 목적

지진에 의해 교량이 입는 피해의 정도를 최소화 시킬 수 있는 내진성의 확보를 위해 지진격리받침을 적용한 경우에 필요한 최소 설계요구조건을 규정하는데 있다.

? 기본개념

지진격리설계는 수평지진력에 의한 지진시 교량의 가속도 응답을 줄일 목적으로, 주로 상부구조와 하부구조 사이에, 지진격리받침을 적용하여 설계기준에서 요구하는 내진성능을 확보하는 방법이다. 이때, 지진격리받침은 교량의 고유주기를 길게함으로써 교량에 작용하는 지진력을 줄여주고, 지진에너지 흡수성능 향상을 통하여 지진 시 가속도응답을 감소시키는 역할을 한다.

－ 지진격리 설계의 적용은 교량의 장주기화 혹은 지진에너지 흡수성능 향상효과를 상시와 지진시의 양측면에서 검토한 후에 판단하여야 하며, 다음 조건에 해당되는 경우에는 지진격리설계를 적용하지 않는 것으로 한다.

? 하부구조가 유연하고 고유주기가 긴 교량

? 기초주변의 지반이 연약하고 지진격리설계의 적용에 따른 교량 고유주기의 증가로 지반과 교량의 공진가능성이 있는 경우

? 받침에 부반력이 발생하는 경우

－ 교량의 장주기화로 인한 지진시 상부구조의 변위가 교량의 기능에 악영향을 주지 않도록 해야 한다.

－ 지진격리받침은 역학적 거동이 명확한 범위에서 사용하여야 한다. 또한 지진시의 반복적인 횡변위와 상하진동에 대하여 안정적으로 거동하여야 한다.

－ 지진격리받침 이외에도 그 특성의 안정성이 확인된 각종 감쇠기, 낙교방지장치, 지진보호장치 등에 의하여 보다 발전된 설계를 할 경우에는 이를 인정한다.

－ 지진격리교량에 적용하는 지반분류, 표준설계 응답스펙트럼 등은 일반교량과 동일하게 적용하여야 하지만 이를 지진격리교량에 적용하는 경우의 보정 등에 관한 연구성과가 부족하여 잠정적으로 기존의 규정을 적용한다. 향후 연구성과가 축적되면 이를 반영한다.

? 지진격리교량의 지반분류 및 지반계수

－ 지진격리교량의 지진하중을 결정하는데 사용되는 지진격리교량의 지반계수는 아래표와 같으며, 지반분류는 아래와 같다.

지진격리교량의 지반계수 Si

지진격리교량의 지반계수

지 반 종 류

Ⅰ

Ⅱ

Ⅲ

Ⅳ

1.0

1.5

2.0

2.7

지반종류

지반종류의 호칭

지표면 아래 30m 토층에 대한 평균값

전단파속도(m/s)

표준관입시험(N치)1)

비배수전단강도

(kPa)

Ⅰ

경암지반

보통암지반

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 지반2)

주 1) 비점착성 토층만을 고려한 평균 N치주 2) 지반종류Ⅴ는 부지의 특성 조사가 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 작용 시 잠재적인 파괴나 붕괴에 취약한 지반

② 이탄 또는 유기성이 매우 높은 점토지반

③ 매우 높은 소성을 갖은 점토지반

④ 층이 매우 두꺼우며 연약하거나 중간 정도로 단단한 점토

지반의 분류

? 지진격리교량의 응답수정계수

－ 내진설계를 위해 추가로 규정된 설계요건을 모두 충족시키는 경우 지진격리 교량의 각 부재와 연결부분에 대한 설계지진력은 지진격리 해석에서 규정된 등가지진력을 아래표의 지진격리교량의 응답수정계수로 나눈 값으로 하며, 하부구조의 경우 축방향력과 전단력은 응답수정계수로 나누지 않는다.

－ 내진설계를 위해 추가로 규정된 설계요건과 소성힌지구역에 관련된 모든 설계요건을 충족시키지 못하는 경우, 하부구조와 연결부분에 대한 응답수정계수는 각각 1.0과 0.8을 넘지 못한다. 이때 지진응답해석을 통하여 설계지진시에 하부구조가 축방향철근이 항복하지 않는 탄성범위 내에서 거동함을 확인하여야 하고, 철근콘크리트 기둥 형식의 교각과 말뚝가구의 철근상세는 철근콘크리트 기둥의 축방향 철근에 관한 최소 규정을 만족시켜야 한다.

지진격리교량의 응답수정계수 Ri

하 부 구 조 (Ri)

계수

연 결 부 분 (Ri)

계수

벽식 교각

1.5

상부구조와 교대

0.8

철근콘크리트 말뚝가구(Bent)

1. 수직말뚝만 사용한 경우

2. 한 개이상의 경사 말뚝을 사용한 경우

1.5

상부구조의 한 지간내 신축이음

0.8

단일 기둥

1.5

기둥, 교각 또는 말뚝가구와 캡빔 또는 상부 구조

1.0

강재 또는 합성강재와 콘크리트 말뚝가구

1. 수직말뚝만 사용한 경우

2. 한 개이상의 경사 말뚝을 사용한 경우

2.5

1.5

기둥 또는 교각과 기초

1.0

다주가구

2.5

? 해석방법

－ 지진격리교량의 지진해석은 다음과 같은 네가지 해석법 또는 발주자가 인정하는 검증된 정밀해석법을 사용할 수 있다.

? 등가정적 하중법

? 단일모드 스펙트럼 해석법

? 다중모드 스펙트럼 해석법

? 응답(시간)이력 해석법

－ 지진격리받침의 유효강성의 keff 및 지진격리시스템의 등가 감쇠비 βi는 아래의 가 및 나식에 의해 산출하여야 하며, 지진격리받침의 유효강성은 설계변위에서 계산되어야 한다.

－ 유효주기가 3초보다 긴 교량 또는 등가감쇠비가30%를 초과하는 지진격리받침을 사용하는 경우에는 지진격리받침의 비선형을 고려한응답(시간)이력해석을 수행하여야 하며, 교각의 비선형거동이 예상되는 경우에는 교각의 비선형도 고려하여야 한다.

---------------------------------가

---------------------------나

여기서, Fn : 지진격리 장치의 원형 시험시, 한 cycle 동안의 최대 부변위량 발생시의 수평력

Fp : 지진격리 장치의 원형 시험시, 한 cycle 동안의 최대 양변위량 발생시의 수평력

dn : 지진격리 장치의 원형 시험시, 한 cycle 동안의 최대 부변위

dp : 지진격리 장치의 원형 시험시, 한 cycle 동안의 최대 양변위

di : 고려하고 있는 방향에 대한 강성 중심에서의 등가지진력에 의한 지진 시 설계변위

EDC : 한 cycle 당 소산된 에너지

? 기타 요구조건

－ 상시 수평력 안정성

지진격리 받침은 풍하중, 원심력, 제동력, 온도변위에 의한 하중을 포함하는 모든 상시 수평력 조합에 안정적으로 거동하도록 설계되어야 하며, 지진격리받침 탄성중합체의 최대전단변형률은 상시 70%, 지진시 200%이내 이어야 한다.

－ 수직력 안정성

지진격리 받침은 수평변위가 없는 상태에서 고정하중과 활하중을 더한 수직하중에 대하여 최소한 3이상의 안전율을 제공하여야 하며, 1.2배의 고정하중, 지진하중으로 인한 수직하중, 그리고 횡방향 변위로 인한 전도하중의 합에 대하여 안정적으로 거동하도록 설계하여야 한다. 여기서, 전도하중을 계산할 때의 횡방향 변위는 옵셋변위와 설계지진력에 의한 설계변위의 2.0배와 같다.

－ 회전성능

지진격리 받침의 회전성능은 고정하중, 활하중, 시공공차의 영향을 포함하여야 하고, 여기서 고려되는 시공오차의 설계회전각은 0.005rad보다 작아서는 안된다.

－ 품질기준

다수의 지진격리받침을 대상으로 측정한 평균 유효강성은 설계값의 ±10%이내 이어야 하고, 각각의 유효강성은 설계값의 ±20%이내이어야 한다. 또한 평균 EDC 값은 설계값의 -15%이상이어야 하고 각각의 EDC 값은 설계값의 -25%이상이어야 한다.

지진격리받침 유효강성과 EDC의 품질기준

구 분

keff

EDC

개체차

± 20%

- 25%

평균값

± 10%

- 15%

지진격리받침의 유효강성 및 등가감쇠비는 지진설계변위에 의한 연속반복재하에 대해 안정적이어야 한다.

지진격리받침은 원칙적으로 지진후에 교량의 기능에 악영향을 주는 잔류변위가 발생하지 않도록 설계해야 한다.

지진격리 받침의 유효강성 및 등가감쇠비는 도료교 설계기준의 온도범위에서 안정적이고, 지진설계변위 범위에서 항상 양의 접선각을 가져야 한다.

－ 품질기준지진격리시스템을 구성하는 지진격리받침, 감쇠기, 낙교방지장치, 지진보호장치 등의 성능 기준과 품질기준에 관해서는 KDS 17 10 00(4.5) 및 KDS 24 90 11에 따른다.

14) 옹 벽

높이 8m 이하인 옹벽은 일반적으로 안정검토를 생략하지만 옹벽의 중요도 및 복구 난이도를 고려하여 필요에 따라 지진시 안정검토를 실시한다.

15) 암 거

암거중량과 흙의 중량이 비슷하여 암거와 주변 흙이 근사한 거동을 하게 되므 로 지반이 연약하여 액상화 현상이 예상되거나 활성단층을 가로지르는 경우를 제외하고는 고려할 필요가 없다.

거. P.S.C BEAM교 설계 및 세부지침

1) 해석방법

P.S.C BEAM교의 설계는 도로교 설계기준 및 콘크리트 구조설계 기준ㆍ해설에 의해 설계하여야 한다.

2) P.S.C 빔교 중간격벽

PSC 빔교 중간격벽은 구조계산을 하여 안정성이 확보되면서도 경제적인 개수가 설치되도록 하여야 한다. 또한, 교고가 높거나 안전사고의 위험이 많을 경우 현장여건에 따라 조립식 강재 또는 강관으로 적용할 수 있다.

<※설계 예>

표준빔 형태

격 벽 개 소

25m 표준빔

경간당 3개소

(양단부 각 1개소, 중앙부1개소)

※ 단, 교량사각(교축 중심선에서 잰 각도를 말함)이 60° 미만은 제외

30m 표준빔

35m 표준빔

겨. 교량 중앙분리대

1) 중앙분리대 형식

구분

분 리 형

일 체 형

개요

ㆍ중앙분리대를 상ㆍ하행 분리시공

ㆍ중앙분리대를 일체로 시공

단면도

경제성

공사비고가

공사비 저렴

장단점

ㆍ교량 구조물의 상ㆍ하행 대칭

ㆍ차량하중에 의한 진동으로 국부적 파손 유발

ㆍ시공성 및 미관불량

ㆍ교량 상부구조물 비대칭

ㆍ일체화로 시공성 양호

ㆍ차량하중에 의한 진동발생시 국부적 파손방지

적용

교량

ㆍ분리식 : PSC BOX Girder교 및

기타 특수교량

ㆍ일체형 : 특수형식

(현수교, PSC BOX교등)을 제외한 모든 교량

※ 교량 구간내에서 편경사가 바뀔 경우 (S-Curve)는 배수 및 누수등으로 인한 유지관리에 문제가 있을 우려가 있어 분리형을 적용.

※ 교량용 중앙 분리대 편측 설치에 따른 구조계산 범위

- RC 라멘교, PSC BEAM교 및 강합성형교의 상ㆍ하부 구조계산 범위는 중분대가 설치되는 행선에 대하여만 구조계산하고, 중분대 미설치행선은 별도 구조계산 없이 중분대 설치행선의 구조계산결과를 준용

- 강합성교의 솟음(Camber)에 대하여는 중분대 설치행선과 미설치행선 모두 구조계산 수행

2) 슬래브 일체화

교량 슬래브 종방향 누수방지에 따른 내구성 확보 및 경제성 측면에서 교량 상하행 슬래브 일체화할 수 있다.

<슬래브 일체화 예>

※ 제약사항 교량

- 엇교 불가

- 편경사 교량은 중분대측 배수구 설치 가능 여부확인(거더 플렌지 폭과 집수구 간섭)

※ 거더 본수 축소여부는 구조계산후 판단

- L=30m, 35m는 일반 PSC 빔교 8본/경간

- L=35m 초과 개량형 PSC 빔교 7본/경간

- St. Box Girder교 4주형→3주형 강재량 비교검토 후 적용성 판단

- 구조계산 범위 설정 결과

교량형식

검토위치

해석여부(○,×)

비 고

중분대 설치 행선

중분대 미설치 행선

RC 라멘교

상부구조

○

하부구조

○

PSC 및 기타 BEAM교

상부

구조

바닥판

○

BEAM

○

Camber

○

하부구조

○

강합성교

및

ST.Plate

상부

구조

바닥판

○

주 형

○

Camber

○

하부구조

○

※단, 상?하행선의 폭원, 형식 및 선형과 하부 지형 조건이 현저히 상이할 경우는 예 외로 한다.

고. 방음벽 설계 풍하중

방음벽 설계풍하중을 지역별 설계풍속을 적용, 산출하는 경우 지표조도 및 방음벽 고도별로 많은 변수가 발생하여 방음벽의 설치와 유지관리를 고려한 표준설계풍하중이 필요한 실정이므로, 토공부의 경우 지표조도Ⅱ, 교량부의 경우 지표조도Ⅱ와 방음벽 고도 20m를 기준으로 표준 설계풍하중을 산출하고 높이별 할증계수를 고려한 방음벽 표준 설계풍하중을 아래와 같이 정함. 국토해양부, “이상기상 대비 구조물의 내풍설계기준 정비 및 개발” 2010 반영

기본

풍속

(m/s)

지 명

표준 풍하중(kN/m2)

토 공 부

교량부

H≤

4.5m

4.5<H≤9.0m

9.0m

서울,인천,대구,대전,광주,춘천,청주,

수원,추풍령,전주,익산,진주,서산

0.7

0.9

1.0

1.1

부산,울산,강릉,포항,군산,목포,충무

0.9

1.2

1.3

1.5

여수,속초

1.2

1.5

2.0

1.5

2.5

2. 옹벽공

가. 쌓기부 도로옹벽 형식선정

설치 높이에 따라 R.C옹벽과 보강토 옹벽(판넬식, 블록식)의 적용성에 대한 시공성, 안정성, 경제성 및 조형미 등에 대한 비교ㆍ검토 후 적절한 형식을 선정하여야 한다.

나. 옹벽 적용 방안검토

1) 보강토 옹벽과 R.C 옹벽의 비교 검토

구 분

R.C 형 옹 벽

PANEL식 보강토 옹벽

블록식 보강토 옹벽

개 요 도

개 요

?기존에 가장 널리 활용되던 옹벽종류로서 중력식, L형, 역T형, 부벽식 등이 있으며, 배면의 토압을 지지하는 방식

?프리캐스트 전면판, 마찰앙카(보강재)와 앙카바, 흙으로 구성되며 보강재를 설치하고 뒷채움 재료를 다져서 일정한 높이의 보강토 옹벽을 축조하는 공법

?블럭형태의 전면판, 지오그리드 형식의 보강재와 연결핀, 흙으로 구성되는 보강토 옹벽으로 원리는 PANEL식과 유사함

지반조건

?지반 지지력이 약한곳에서 부등침하 방지대책 필요(말뚝기초 등 기초 처리)

?지반의 지지력이 약한곳에서 단순치환만으로 설치 가능(하단부 줄기초 Con'c 필요)

?지반의 지지력이 약한곳에서 단순치환만으로 설치 가능(잡석다짐)

품질관리

?현장 타설로 현장 여건에 맞는 구조체 형성으로 철저한 품질관리 요구

?사용재료가 공장제품으로 품질관리 용이

?사용자재가 공장제품으로 품질관리 용이

안 정 성

?지진등 동적하중에 대해 설계시 별도 고려

?H=8.0m 이상의 경우 특수설계 필요

(부벽식 옹벽)

?각 PANEL이 유연하게 되어 있어 진동 및 지진시 PANEL 파괴등 부작용 배제

?최대높이 : H=12m

?지진 및 진동하중을 자체에서 흡수할 수 있어 동적하중에 대해 안정

시 공 성

?경험 풍부

?기초공사시 터파기등에 따른 부지 확보 필요

?기초 공사시 터파기 등에 따른 부지확보 다소 적음

?기초 공사시 터파기 등에 따른 부지확보 적음

공사기간

?기후에 영향을 받으며 양생기간 등의 소요공기가 길다

?양생기간 불필요로 소요공기가 짧다

?양생 기간이 불필요로 소요공기가 짧다

2) 검토결론

① 검토의견

? 옹벽설치는 동일 구간에서는 같은 형식으로 계획한다.

? 판넬식 옹벽과 블록식 옹벽의 공법 선정시에는 경제성뿐만 아니라 자연환경, 미관등을 고려하여 주위조건과 잘 부합되는 옹벽을 선정하고 Con'c옹벽과 보강토 옹벽의 단가를 상호 비교하여 경제성 및 지형여건을 고려하여 옹벽형식을 적용함.

② 적용기준

구 분

R.C 옹벽

PANEL식

보강토 옹벽

블록식

보강토 옹벽

비 고

높이에 따른 적용성

4∼7M

○

△

8M이상

○

미 관

△

○

주변 도로와의 여유폭

○

기초지반 불량한 곳 적용성

○

흙깍기부 적용성

○

△

※ ○ 양호, △ 보통, × 불량

다. 보강토옹벽 설계 및 시공시 유의점

① 설계기준 안전율과 설계방법은 「KDS 11 80 10 보강토 옹벽」을 기본으로 하며, 철도 및 도로 등 시설물별 특성에 따라 별도의 기준을 적용해야할 경우에는 「KDS 47 00 00 철도설계기준」, 「도로설계편람」 등 해당분야 기준에 명시된 기준을 적용할 수 있다. 위 기준 및 잠정지침에 명시되지 않은 상세한 설계사항에 대해서는 미국 연방 고속도로 관리국(FHWA)의 설계방법을 적용한다.

② 보강토옹벽의 보강재인 그리드의 장기 설계인장강도는 금속보강재와 토목섬유보강재 등 재질에 따라 결정하며, 항목별 감소계수는 공신력 있는 기관에서 수행한 시험결과를 통해 산정한다, 설계도서에 적용된 항목별 감소계수에 대한 검토 결과 시험값의 신뢰도가 높지 않은 경우에는, 토질 및 기초분야 전문가의 확인하에 감소계수를 결정한다. 이때 감소계수중 시공손상에 대한 감소계수(RFID)와 크리프 파단에 대한 감소계수(RFCR)에 대한 산정방법은 다음을 참고한다.

-시공손상에 대한 감소계수(RFID):입경이 19mm를 초과하는 흙을 뒤채움재료로 사용할 경우에는 시공손상 평가를 위한 현장 내시공성시험을 실시하여 시공성 강도감소계수를 산정한다. 참고로 시공손상에 대한 현장시험 방법은 ASTM D 5818(1995), GSI-GG4(1995) 등을 참조할 수 있다.

-크리프 파단에 대한 감소계수(RFCR):산정방법은 KS K ISO 20432에 따른다. 단 발주자와 협의하에 KS K ISO 20432에 제시된 시간-온도 중첩법(TTS) 및 단계등온법(SIM)을 이용하여 산정할 수 있다. 이 때 시험결과값이 앞서 기술한 참조값의 최소값보다 작은 경우에는 참조값을 적용한다.

다. 보강토옹벽 설계 및 시공시 유의점

① 설계기준 안전율과 설계방법은 「건설공사 비탈면 설계기준」을 기본으로 하며, 철도 및 도로 등 시설물별 특성에 따라 별도의 기준을 적용해야할 경우에는 「철도설계기준」, 「도로설계편람」 등 해당분야 기준에 명시된 기준을 적용할 수 있다. 위 기준 및 잠정지침에 명시되지 않은 상세한 설계사항에 대해서는 미국 연방 고속도로 관리국(FHWA)의 설계방법을 적용한다.

라. 주요재료 사용기준

1) 콘크리트(㎥)

① = 25-24-15

2) 철 근(MPa)

① = 400 (SD40, 역T형, L형)

② = 300 (SD30, 반중력식)

마. 신축 이음 설치

1) 스티로폼(T=20 mm)

2) 설치간격 : - 중력식 및 반중력식 : 10 m 이내로 설치한다.

- L형 및 역T형 옹벽 : 20 m 이내로 설치한다.

3) 다웰바 설치(C.T.C 500, Φ32mm)

바. 수축 이음 설치

1) 옹벽표면에 V형 홈을 설치한다.

2) 6.0m이하로 설치한다.

3) V형 홈의 깊이는 35.0 mm를 기준으로 한다.

사. 뒷채움

1) SB-1의 재료를 사용한다.

2) 「배수공」편 뒷채움 참조.

3. 지중 RAHMEN의 뒷채움 및 접속슬래브 설치기준

가. 지중 RAHMEN교의 뒷채움 범위

1) CASE 1 - 라멘교 상단이 노상내에 있는 경우는 노체상단까지만 뒷채움 시행

뒷채움(SB-1)

2) CASE 2 - 라멘교 상단이 도로 노상 마무리면에서 1.2 m 이내에 있는 경우는 라멘교 상단까지만 뒷채움 시행

1.2m이하

뒷채움(SB-1)

3) CASE 3 - 라멘교 상단이 노상 마무리면에서 1.2 m 이상에 있는 경우는 되메우기로 하고 뒷채움과 동등한 수준으로 다짐한다.

1.2m이상

나. 접속SLAB 설치기준

1) 접속슬래브는 라멘 상단이 포장층 내에 위치할 경우 설치.

2) 설치폭(B) = 차로폭 + 내외측 양측대

3) 설치길이(L) = 뒷채움 상단폭 + 0.5m

다. 접속SLAB 주요재료 사용기준

구 분

당초

개선

두께 (mm)

400

450

피복 (mm)

상부

50(100)

하부

50(100)

재료강도

콘크리트 (fck)

24 MPa

변경없음

철 근 (fy)

300 MPa

400 MPa

※ ( )안은 암거의 피복

※ 형식에 상관없이 교량 및 암거에 적용 가능

4. 교량용 방호울타리 설치기준

1) 포장면으로부터 난간 및 방호벽 상단까지의 높이는 1.1 m를 유지하여야 하며 형식은 현장여건을 고려하여 적용한다.

구분

적용구간

콘크리트 방호울타리

H=1.18m

?4차로 이상 교량에 기본적용

?주변경관의 조망이 필요치 않은 지역에 가설되는 교량

?차량이 교량하부로 추락할 시 제2차 사고등이 유발될 수 있는 지역 : 도로 및 철도횡단구간 등

?수자원 보호구역을 관통하는 지역

?적설 한냉지역이 아닌곳에 적용

?터널과 터널사이 골짜기에 위치한 소교량(횡풍압력 작용)

조합(콘크리트+핸드레일)

H=(0.78+0.4)m

?주변경관의 조망이 필요한 지역에 가설되는 교량

?적설 한냉지역 교량에 확대적용

?교량 토공 교량이 연속되는 경우에 적용

철재방호울타리

H=1.1m

?강상판교 등

?주변경관이 수려하여 조망권 확보가 필요한 구간

?적설, 한냉 지역으로 잔설, 노면결빙 문제구간

?강상판교 또는 영종대교와 같이 상징적, 조형미등이 특히 강조

되는 경우에 적용

방호울타리 형식 “예”

< 콘크리트 방호울타리 > < 조합(콘크리트+핸드레일) >

( )안의 치수는 인력타설 치수임.

2) 콘크리트 방호벽은 교량구간(날개벽 구간 포함) 적용하며 날개벽 구간은 토공구간의 가드레일 높이를 고려하여 높이를 변화시켜야 한다.

3) 미관을 고려하여 연석+난간 2단이상 적용시 적용사유에 대하여 검토하고 설계도서에 명기하여야 한다.

이 경우 연석폭 B=450㎜을 적용한다.

4) 화학적 침투나 해수의 영향에 의한 염해 피해가 우려되는 경우 토양성분 및 염해 분석을 통해 노출등급을 결정할 수 있다.

5) 기계타설 시 와 인력타설 시로 구분하여 적용한다.

5. 교대벽체 균열유발 줄눈설치

1) 교대 폭원 B=8.0 m 이상일 경우 콘크리트 타설시 수화열에 의한 온도변화 및 건조수축에 의한 균열발생을 제어하기 위하여 균열유발 줄눈(수축 JOINT)을 설치하여야 한다.

2) 설치간격은 5 m 이하로 설치하는 것을 원칙으로 하며 현장여건에 따라 조정 적용할 수 있다.

6. 방음벽 지주 설치

1) 교량구간에 방음벽 설치시 방음벽 기초의 H-BEAM 매입으로 인한 균열유발 및 차량충돌 등에 의한 파손, 유지보수의 어려움을 고려하여 지주는 앵커볼트형으로 설치한다.

2) 교량 방음벽 기초는 차량충돌시 방음판넬 손상의 우려가 있으므로 전면을 교량 방호울타리와 같은 형상으로 한다. 이 경우 연석폭 B=620mm를 적용한다.

7. 교면방수

바닥판 방수의 목적은 바닥판에 물의 유입 또는 염화물 이온과 같은 유해한 물질의 침투를 방지함으로써 바닥판의 내구성을 확보하는데 있으며, 교면방수로서는 종류는 각 관련기준을 상세히 검토하여 적용하도록 한다.

1) 각종 방수공법의 특징 및 장단점(참고용)

구분

흡수방지식

도 막 식

시 트 식

복 합 식

공

법

개

요

-콘크리트 슬래브 표면의 미세공극에 방수재의 침투로 방수막 형성

-CR계 합성고무로이루어진 도막제를 도포하여 도막형성

-부직포 또는 직포에 가열 용해한 고무혼합 AP를 함침 피복시킨 시트를 다구토치를 이용하여 교량슬래브에 가열 부착하는 공법

-양면 샌드가 부착된 교면시트를 시트와 동질의 재료인 개량아스팔트 콤파운드를 기계로 도포하며 동시에 시트를 부착시키는 공법

특

징

-시공이 간편

-공사비 저렴

-고강도 콘크리트일경우 침투깊이 확인 곤란

-크랙대응성이 취약

-연결부 없는 연속 시공이 가능

-접착성 우수

-불균일한 도막형성

-아스콘 골재에 의한 펀칭 현상발생

-기포 과다 발생

-용제사용으로 화기위험성이 높음

-방수성능 우수

-연성으로 균열진동의 대응력 우수

-직접 가열방식에의한 물성파괴 우려

-에어포켓 발생으로들뜸부위 발생

-최대 200m까지 기계화 시공으로 일정한 시공품질 유지

-도막과 시트의 단점 보완

-접착성 우수

-시트를 200m까지 연속시공으로 아스콘밀림에 대한 전단저항력 우수

-회전반경이 심한 교량의 시공이 난이함

적

용

노출바닥판

노출라멘교

아스팔트 콘크리트

2) 도로교 바닥판용 방수재의 분류 및 특징(참고용)

종류

시공방법

최소

두께

시 트 식

준수

시트형

가열

융착식

방수재 하면에 불이나

고온의 열을 가하여 접착

4mm

이상

폴리에스테르 부직포에 고무 혼합 아스팔트를 합침

원칙적으로 기계식

시공 장비를 사용

현장여건상

부득이한 경우

인력시공 가능

부착식

시트와 동일한 재질의

접착재를 고온으로 가열

하여 도포하면서 바로 시

트를 접착

2mm

이상

자착식

프라이머 도포 양생 후

주재료와 휘발성 용제가

혼합된 상온의 용액을 약

3회 이상 도포

2mm

이상

도막식

용제형

프라이머 도포 양생 후

주재료와 휘발성 용제가

혼합된 상온의 용액을 약

3회 이상 도포

2mm

이상

클로로프렌 고무를

톨루엔이나 크실렌

등의 용제에 용해한

액상 상태

부직포나 직포 등의

중심 기재 없이

사용 불가

가열형

프라이머 도포 양생 후

고무 아스팔트계라고도

불리며 약 190℃ 이상의

고온으로 가열하여 도포

2mm

이상

아스팔트를 합성고

무 등으로 품질을

개선한 고체 상태

수지형

프라이머 도포 양생 후

자기반응형 합성수지를

현장에서 상온으로

혼합하여 도포

1mm

이상

합성수지로 구성되

고 화학반응에 의해

경화하는 액상 상태

기존 3년 이상의

건전한 시공실적이

없으면 시험시공을

통하여 입증 후

적용가능

수지

슬러리형

프라이머 도포 양생 후

자기반응형 합성수지와

규사 등을 상온에서

혼합하여 도포

2mm

이상

1액 또는 2액형 수

지와 직경 2mm 이

하의 규사가 혼합된

슬러리 상태

기존 3년 이상의

건전한 시공실적이

없으면 시험시공을

통하여 입증 후

적용가능

? 1. 아스팔트 콘크리트 포장 시공 지침(2017. 4, 국토교통부)을 참조하여 적용한다

2. 포장을 결정하고 방수재료 등은 적합한 종류을 선정한다.

8. 교면포장

가. 관련기준

?도로설계요령-포장(2009, 한국도로공사)

?교면포장 설계 및 시공 잠정지침(2011. 9, 국토해양부)

?아스팔트 콘크리트 포장 시공 지침(2017. 4, 국토교통부)

나. 일반사항

1) 교면포장은 교통하중의 반복 재하 및 충격과 극심함 기상변화에 대한 직접 노출, 그리고 빗물 또는 제설염화물 침투 등으로 인한 교량 상판의 조기열화 현상(premature deterioration)을 극소화하여 교량의 내하력 손실을 방지하고, 통행차량의 주행 질을 확보하기 위하여 내구성이 큰 내유동성의 아스팔트 포장 또는 콘크리트 포장으로 교량상판 위를 덧씌우기 하는 보호방법이다.

2) 교면포장의 적용 포장형식은 3) 교면포장의 적용 형식을 참고로 하며, 아스팔트 포장의 경우 마모표층, 레벨링층(필요시 설치), 방수층 그리고 접착층으로 이루어지고, 콘크리트 포장인 경우에는 마모표층과 접착층으로 구성된다. 교량 상판의 표면 평탄성에 따라 1층 또는 2층 시공이 바람직하다.

3) 교면포장의 적용 형식

구분

아스팔트계

콘크리트계

고성능콘크리트

(노출 바닥판)

단

면

도

마모층

40mm

80mm

마모층

50mm

마모층

30~50mm

고르기층

40mm

교량 SLAB

VAR

교량 SLAB

VAR

방수층

교량 SLAB

특

징

?슬래브 상부에 아스팔트 혼합물을 포설하는 공법

?강상판형 교량

?도심지등 소음민원 예상지역

?기타 아스팔트계 교면포장이 필요한 교량

?슬래브 상부에 시멘트 콘크리트를 주된 재료로 포설하여 교량바탁판의 내구성을 증대시키는 교면포장공법

?일반교량중 평탄성 및 시공성 확보가 불리한 교량

-신축이음장치 150mm 초과교량

-종단 또는 편경사 3%이상 교량

-편도 3차로 이상 교량

?프리캐스트 콘크리트 패널 적용교량

?PC박스교량 및 특수교량(현수고,사장교)

?슬래브 상부에 슬래브와 동일한 재료로 마모층을 설치하여 동결융해 등 콘크리트의 열화를 방지하는 바닥판 시공법

?30MPa의 콘크리트를 사용

?염화물 사용과 관계없이 전지역교량에 적용하되 평탄성, 시공성, 내구성 확보에 불리한 교량은 콘크리트계 포장 적용

? 1. 최근 소음저감과 주행안전성을 위하여 저소음?배수성 교면 포장을 적용하기도 한다.

2. 배수성 혼합물(40mm) + SMA 혼합물(40mm)

4) 교면포장 비교표 (참고용)

구분

노출바닥판

(30Mpa)

콘크리트 교면포장

LMC

(Latex Modified Concrete)

아스팔트 교면포장

SMA

(Stone Mastic Asphalt)

개

요

?교량 슬라브 상부에 마모층 콘크리트를 동시에 타설하는 공법 (3분계 콘크리트 사용)

?라텍스를 보통 콘크리트에 일정량 혼합하여 콘크리트의 성능을 개선한 공법

?골재간 맞물림 효과 극대화를 위해 2.5mm 이상 굵은 골재 위주로 배합한 아스팔트 포장공법

단면도

콘크리트

구성

및

특징

?3분계 콘크리트 사용

(시멘트+고로슬래그+플라이애쉬)

?내구성 및 균열저항성 양호

?슬래브 피복증가

?침투식 방수제 사용

?유동성 및 점착력 증가

?균열 억제

?모바일 믹서 사용생산

?방수효과 우수

?내구성 증진, 유지관리 양호

?품질관리, 시공성 다소불량

?소성변형/균열저항성 우수

?균열 및 탈리현상 방지

?소음감소 효과 있음

?미끄럼 저항성 증가

?아스콘 생산 및 시공품질관리가 어려움

?화이버 투입기 추가설치 필요

5) 일체식 교면포장 공법은 마모층을 포함한 상부철근의 피복두께를 최소 90mm이상 확보하도록 설계한다

6) 교면포장의 설계 및 시공에 관한 상세한 내용은 도로설계요령(2009, 한국도로공사), 교면포장 설계 및 시공 잠정지침(2011. 9, 국토해양부) 및 아스팔트 톤크리트 포장 시공 지침(2017. 4, 국토교통부)을 준용한다.

9. 가교 및 가도의 계획

가. 하천 횡단 공사용 가교 및 가도에 대한 기준을 검토하여 경제적이고 합리적인 기준을 수립하여 적용한다.

나. 가설교량은 공사용 작업장과 자재 및 장비운반 등 직접공사 시공을 위한 공사용 가설교량과 도로교통을 우회시키기 위해 하천 내에 설치되는 임시교량으로 구분되며, 가교 형식은 교통량 및 수리 영향을 고려하여 결정한다. (하천공사 설계실무 요령 2016.12 국토교통부)

다. 폭원 100m 이상인 하천의 경우 교량 구조물 가설을 위한 공사용 가교 설치를 원칙으로 한다.

라. 폭원 100m 이하의 하천의 경우에도 공사용 가교 설치를 원칙으로 하나 부득이한 경우 가도 축도공을 적용할 수도 있다.

단, 반드시 가배수로 확보에 의한 하천 유량소통에 만전을 기울여야 한다.

또한 차량통행을 위한 임시 우회도로 설치 시 국도 간선기능 확보 등을 위하여 가교 설치를 원칙으로 한다..

마. 공사용 가교 설치폭원은 교량상부의 시공방법 및 교각높이, 하부교각 굴착공법 등 사용장비의 규격, 현장여건에 따라 적정 폭으로 설치하여야 한다.

바. 설계 기준

가도 및 가교의 설계 기준은 다음과 같다.

구분

적용

계획고

폭원

비 고

가도

평수위 + 여유고(0.50m)

?최소 폭 4m 이상

?현장여건에 따라 결정

가교

평수위 + 여유고(1.0m이상)

?최소 폭 4m 이상

?사용 장비의 규격, 현장

여건에 따라 적정폭으로 설치

사. 공사용 가교는 도면 및 구조 계산서를 첨부하여 시공 시 현장여건에 따른 변화요인을 최소화 하여야 한다.

※ - 가교 설치 및 철거비는 복공판과 H-PILE을 제외한 가교 가공 조립 및 설치?철거 비용이다. (아래 도면 참조)

아. 말뚝선단이 지지층에 도달하여도 설계지지력을 확보하였는지 말뚝재하시험을 실시하여 확인하여야 한다. 동재하시험 횟수 (구조물 기초설계기준, 국토교통부, 2016 참조)

자. 가설 교량의 구체적인 사항은 다음의 문헌을 참고로 설계한다.

-. KDS 21 00 00 가시설물 설계기준(2019)

-. KDS 21 10 00 가시설물 설계 일반사항(‘18.06)

-. KDS 21 45 00 가설교량 및 노면 복공 설계기준(‘18.06)

-. KCS 21 00 00 가설공사(2018)

-. KCS 21 10 00 가설공사 일반사항(‘18.08)

-. KCS 21 20 00 공통가설공사(‘18.08)

-. KCS 21 45 00 가설교량 및 노면복공(‘18.06)

10. 교량유지 관리용 접근시설

가. 접근방법 및 점검대상

1) 점검차(차량)

① 차량용 굴절차를 이용 점검

② 전 교량 상부구조

2) 점검계단

① 교량상부 또는 하부에서 접근

② 전 교량 교대

3) 점검사다리

① 교량상부 또는 하부에서 접근

② 점검로, 점검통로, 대차설치하는 교량 접근시

4) 점검대차(제한적 이동)

① 상시점검을 위하여 이동식으로 교대 또는 교각에 설치

② 1종교량으로서 점검차 이용이 곤란한 교량

5) 점검로(외부)

① 교각(횡)

-교좌장치 및 신축이음장치의 점검용으로 상부 또는 하부에서 접근

-형하공간 6.5m이상 점검차접근이 불가능하거나 곤란한 경우

② 상부(종)

-상부점검을 위해 종방향으로 설치

-1종교량으로 형하공간 6.5m이상 점검차 접근이 불가능하거나 곤란한 경우

6) 점검통로(내부)

① BOX, GIRDER, ARCH교량등의 내부점검

② STEEL BOX, GIRDER교량, 콘크리트 상자형 교량, ARCH교량

7) 교량 점검용 출입사다리 설치경사

?설치경사 : 90°→45°

?방호울타리 절개위치

- 코핑 측면 수직상단에서 차량 진행방향의 시점측

*주변여건(하부도로, 철도 한계시설 저촉 등)에 따라 절개위치 조정 또는 현행(90°)대로 설치

나. 강교 내부 전기시설

강교내부 점검을 위한 전기시설은 설치하고, 전원공급은 이동식 발전기로 하는 것을 원칙으로 한다. 다만 주위에 별도로(가로등 전기 등) 전원공급시설이 있을 경우는 활용할 수 있다.

다. 형하공간 예외규정, 설치예외 교량 및 부재, 점검용 조명시설 세부설치 기준 등 기타 자세한 사항은 현장여건 및 발주청과 협의하여 결정한다.

라. 세부 설치기준

구분

점검계단

점검(출입)

사다리

점검대차

점검로

(교각부,횡방향설치)

점검통로

(상부,종방향설치)

비고

설

치

요

건

이동사다리로 접근이 곤란하면서 비교적 용이하게 계단설치가 가능한 교량

-지형여건등으로 이동사다리로 접근이 곤란한 경우 교각구체에 접근사다리를 설치

-점검통로로 접근하기 위해 필요한 경우

-1종교량중 상부에서 점검차 이용이 곤란한 교량, 상부구조 점검통로가 없어 주형점검이 불가능한 교량, 단, 종방향 점검로 설치와 경제성을 검토 비교하여 설치

-가동단 교좌장치 및 신축이음장치가 설치된 교각(해상교량)으로서 형하공간이 6.5m 이상인 교량(교각, 교대)

-철도과선교량(이동식장비 접근곤란할 때)

-시특법상 1종시설의 특수교량

-1종 교량중 상부에서 점검차 이용이 곤란한 교량, 상부구조 점검통로를 설치하지 않고 주형점검이 불가능한 교량. 단,종방향 점검로 설치와 경제성을 검토 비교하여 설치

설

치

방

법

-교량상부 또는 하부에서 교대앞까지 접근할수 있도록 설치

-점검계단의 수량은 교대1개소당 1기를 설치, 마주보는 교대는 엇갈리게 설치, 단 지형적인 여건을 고려 필요하다고 판단될시 교대 개소당 2기설치

-교량상부로부터 설치된 교량은 시건장치를 설치

-하상으로부터 설치된 계단은 하상으로부터 일정높이로 설치하여 일반인(어린이)이 접근할수 없도록 설치

-수중부 교각은 교량상부로부터 설치

-육상부 교각은 하상으로부터 설치를 원칙으로하되 경제성을 검토하여 조정가능

-교량방호울타리가 있는 경우 방호울타리를 절개하여 출입구 설치

-가급적 1교량 1개소를 설치하는 것으로 하되 부득이한 경우 경간당 설치할수 있다

-교좌장치의 단복열 배치여부에 맞추어 설치하되 측면 한쪽은 제외

-상부구조(보강형등)에 교축방향으로 설치하며

-설치수량은 상부구조당 1열로 하되 상하행선이 분리된 교량은 각 1열씩 설치할 수 있다

재

질

-콘크리트로 설치하는 것을 원칙으로하되 부득이한 경우 부식되지 않는 철재로 설치 가능

부식이 되지 않는 강재

-SS400강재

-도장은 무기질징크1회+에폭시계1회+불소수지계2회

-콘크리트 또는 부식이 되지 않는 강재(알루미늄등)

-부식되지 않는 강재

규

격

-유효폭 60cm

-계단높이는 토공의 구배에 맞게 조정

-발판폭:50cm

-원형지지대 내경:60cm

-길이:교폭+2.25m(출입시설포함)

-B=1.2m,H=1.2m

-유효폭:80cm

마. 하부구조(교대·교각) 점검시설 설치 검토 흐름도

도보로 점검

④ 굴절식 교량점검차로 상부에서 점검가능

③ 고소작업차로 하부에서 점검이 가능

⑤ 점검 효율성을 고려할때 점검시설의 설치가 필요한가?

대상 교대·교각

①교좌부 도보접근 가능

Yes

②형하공간 ? 6.5m

굴절식 교량점검차를 이용한 점검

고소 작업차를

이용한 점검

Yes

고정식 점검시설 설치

Yes

③ 고소작업차 사용제한

? 고소작업차 교량하부 진입곤란 교량 ? 지반상태 불량으로 고소작업차 전도 우려

④ 굴절식 교량점검차 사용제한

? 상부형식이 현수교, 사장교, 아치교, 트러스교 등인 교량

? 굴절식 교량점검차의 제원을 초과하는 교량

- 종단경사 3% 이상, 최대 점검폭 20m 이상, 1방향 1차로 교량

- 난간 높이 2m 이상(방음벽, 가로등, 울타리, 고압선, 방풍벽 등)

? 굴절식 교량점검차 사용시 교통혼잡 예상되는 교량

- 신설?확장시 : 공용후 교통량이 급격히 증가하는 도시지역(수도권,광역시권)에 위치

- 공용중 : 서비스수준 E급 이하로 저하되는 경우

? 굴절식 교량점검차에 의한 점검시 안전사고 우려

- 강풍지역에 위치 : 6회/년 이상, 15.0m/sec 이상, - 가?감속차로에 위치한 경우

- 안개잦은 지역에 위치 : 30일/년 이상 발생, - 터널 출구부와 근접(800m이내) 위치한 경우

⑤ 점검의 효율성을 고려하여 점검시설 설치 여부 판단

? 신축이음장치가 있는 교대·교각

? 교량점검시설이 설치되어 있는 기존교량 확장시 확장부 교대?교각

? 해당교량의 형하공간 변화 등에 따라 교각 또는 교대 일부구간에만 점검시설

미설치되는 경우 점검의 효율성을 감안하여 전체 구간에 점검시설 설치

11. 부대공

가. 콘크리트 구조물 철근 덮개 기준

1) 도로교 설계기준

① 철근 다발의 최소덮개는 철근 다발의 등가지름 이상이어야 하며, 60 mm 보다 클 필요는 없다. 다만, 지중콘크리트 80mm이상, 수중콘크리트 100mm이상이어야 한다.

② 부식이나 염해 등에 영향을 받는 콘크리트의 최소덮개는 적절히 증가시켜야 한다. 부식을 방지하는 다른 방법으로는 에폭시 도막철근을 사용하거나 특수 콘크리트로 덧씌울 수 있다.

③ 장차 확장될 목적으로 표면에 노출되는 철근은 부식으로부터 보호되도록 조치를취해야 한다.

④ 슬래브 하단 배력 철근 피복두께 및 철근 배근은 구조계산 및 시방서, 시공상세도면을 작성하여야 한다.

2) 구조계산시, 철근 덮개를 고려하여 설계해야 한다.

① 철근조립을 위한 가외철근의 사용으로 인한 설계도면 누락 및 피복부족으로 인한 균열발생을 방지하기 위해 구조계산시 충분한 덮개 확보할 수 있도록 설계반영하여야 한다.

3) 구조물설계시 가외철근을 고려하여 설계하여야 한다.

나. 시공상세 도면

1) 현장에서 종사하는 기능공과 기술자들이 쉽게 이해할 수 있도록「국토교통부 시공상세도면 작성기준」에 의거 시공상세 도면작성 및 시방서에 각 공종별로 명기하고, 설계에 반영하여야 한다.

다. 고장력 볼트

1) 강교 설치시 볼트는 TS 볼트 사용을 원칙으로 하며, 현지여건에 따라 발주처와 협의 후 사용여부를 결정한다.

2) 가시설과 같은 가설구조물은 고장력 볼트를 사용한다.

라. 세굴심도 측정 및 사석보호공

1) 하천설계기준 및 해설(국토교통부) 세굴평가 및 세굴방호공을 참조한다.

① 동일교량에서 다수의 교각이 설치될 경우 사석의 크기는 시공성을 고려하여 교각별 사석크기 중 최대치 적용

② 사석은 유수에 의해 유출되지 않도록 맞물림 시공하고, 마무리면은 하상면과 동일하게 시공

?사석을 이용한 세굴 방호공일 경우에는 사석 보호공의 붕괴를 최소화하기 위하여 시공될 사석 아래의 토사가 이동할 우려가 있는 구간에는 필터층(전석층, 토목섬유층 등)을 둘 수 있다.

③ 사석 크기

?lsbash 공식 또는 Richardson 공식 중 큰 것을 사용하든지 국토교통부의 승인을 받은 국내공식 또는 직접 현장실험을 수행한 결과를 사용한다.

(예: 한강교량의 경우 평균중량 약 700N)

2) 사석품질기준 [KCS 51 60 10 : 2016, 하천 호안,국토교통부]

① 비중 2.5이상, 최소안전 중량 300N이상을 적용하여야 한다.

② 제주 현무암과 퇴적암류인 사암, 역암, 이암, 혈암, 석회암, 용회암 등을 제외한 암석 사용

③ 물리적 풍화를 고려할 때 연암이상(일축압축강도 50MPa이상)의 비 풍화암을 사용

3) 세굴발생 위치

① 하천의 곡선부, 수충만곡부에 원심력에 의해 발생

② 호안 양단보에서 발생

③ 호안 구조물이 교량등의 구조물과 연결되는 구간에 발생.

④ 하천과 인접한 교량 옹벽부 비탈면 세굴발생

⑤ 위와 같이 세굴발생 위치에 대해서는 세굴검토 후 세굴에 대한 대책을

마련하여야 한다.

4) 세굴방지공 설치

① 기초 위치의 지반특성에 따른 세굴방지공 설치 방법

가) 기초가 토사 지반에 위치한 경우(파일기초)

- 예상세굴심이 기초 하단EL보다 낮은 경우 : 기초EL.을 예상세굴심보다 낮게 설치하는 경우와 세굴방지공 실치시의 경제성을 비교 검토하여 적용(그림1참조)

- 예상세굴심이 기초 상단EL.~하단EL.에 위치하는 경우 : 세굴방지공 불필요하나, 기초 되메우기부 원지반이 흐트러진 상태가 되므로 유수에 저항할 수 있도록 사석채움 실시(그림2참조)

나) 기초가 풍화암 지반에 위치하는 경우

- 예상세굴심이 기초 하단EL.보다 낮을 경우 : 기초EL.을 예상세굴심 보다 낮게 설치하는 경우와 세굴방지공 설치시의 경제성을 비교 검토하여 적용(그림3참조)

- 예상세굴심이 기초 상단EL~하단EL.에 위치하는 경우 : 세굴방지공 불필요하나, 기초 되메우기부 원지반이 흐트러진 상태가 되므로 유수에 저항 할 수 있도록 사석채움(그림4참조)

다) 기초가 연ㆍ경암 지반에 위치한 경우

- 예상세굴심이 기초 하단 EL보다 낮을 경우 : 장기적으로 기초저면부에 국부세굴 발생 가능성이 있으므로 기초를 암반에 0.3m 근입시키고, 암반 되메우기부는 콘크리트 타설후(3종, h=0.3m) 상부에 사석채움 실시(그림5참조)

- 예상세굴심이 기초 상단EL～하단EL에 위치하는 경우 : 기초 하면의 세굴은 발생치 않으므로 세굴보호공은 불필요하나 기초 되메우기부는 원지반이 흐트러진 상태가 되므로 유수에 저항 할 수 있도록 사석채움 실시(그림6참조)

① 고수부지의 세굴 검토 기준

가) 세굴의 대부분은 홍수시에 발생되므로 고수부지도 유수부와 동일하게 다음 절차에 따라 세굴심도 검토 (그림7참조)

- 식생분포 상황등을 판단하여 조도계수(n) 결정

- 배수위산정 프로그램(HEC - RAS) 이용하여 유속(V) 산정

- 세굴검토 공식(수축세굴, 국부세굴 등)으로 세굴량 산정

나) 세굴방지공 사석채움은 하상변동에 의한 지반노출을 고려하여 원지반에서 0.5m(수종식물 생육심도) 아래에 설치 (그림8)

마. 교각 충돌 방지시설

하천이나 해상교량 중 선박의 주운 및 항해에 의한 충돌이 우려될시 충돌시험등을 통하여 검증된 충돌 방지시설을 설치하여야 한다.

12. 지하공동 보강공

가. 개 요

1) 구조물 지하에 발달한 자연동굴, 인위적 공동의 분포규모 및 특성을 파악하고 구조물 의 안전성에 미치는 영향을 검토한다.

2) 하부에 발달한 지하공동에 의해 구조물의 안정성이 저하될 경우 노선변경을 검토하 고 노선변경이 불가능할 경우 보강공사를 실시하여 구조물의 안정성을 확보한다.

나. 지하공동 조사

1) 사전조사

- 인위적 지하공동, 지질구조 및 기반암의 특성과 관련된 지하공동발달 징후를 확인하고 필요시 추가 조사 필요 여부, 항목, 수량을 결정하기 위하여 사전조사를 실시한다.

< 표 1 > 사전조사 항목 및 수량

항 목

조사빈도

조사목적

기존 문헌조사

전 구간

?지질분포 현황 및 지형의 특징 파악

?터널, 광산 갱도 등 인위적 지하공동

유무 확인

위성영상, 항공사진,

수치등고선도 분석

전 구간

?개략적인 지질구조 파악

?선구조, 절리, 단층, 암상의 개략적인 추정

지표지질조사

전 구간

(좌우 500m)

?노두 관찰을 통한 암상 및 지하공동 분포

징후 확인

관계기관협의

(광물자원공사,석탄공사,한국관해관리공단)

전구간

?대상지역 주변의 인위적 갱도 확인

2) 개략조사

- 사전조사 결과 지하공동의 발달이 예상되는 구간을 대상으로 노선 종단방향의 물리탐사를 실시하여 지하공동의 개략적인 발달심도 및 규모를 파악하고 정밀조사 필요 여부, 항목, 수량을 결정한다.

< 표 2 > 개략조사 항목 및 수량

항 목

조사빈도

조사목적

탄성파굴절탐사

주요 구조물 종단

?지층 경계에서 굴절되는 탄성파를 이용하여 지층의 분포, 지하의 지질구조나 암석의 물리적 성질 파악

전기 비저항탐사

주요 구조물 종단

?지층의 전기적 성질을 이용하여 지층

구조, 암석분포 상태 등을 확인

3) 정밀조사

- 개략조사 결과 지하공동의 발달이 확인된 구간에 대하여 지하공동의 위치, 크기, 형태, 충진물의 종류, 역학적 특성을 파악하여 구조물 안정성 해석을 실시하고 불안정시 보강대책을 수립하기 위한 자료를 제공하기 위하여 실시한다.

< 표 3 > 정밀조사 항목 및 수량

조사항목

조사빈도

조사목적

시추조사

?교량 : 응력영향심도이하, 기초당

4개소

?비탈면 : 계획고하 1 m까지, 절토

개소당 2공 이상

?지층 구성상태 확인

?지하공동 발달심도 확인

탄성파 반사법탐사

또는 3차원

전기 비저항탐사

?교량 : 기초당 3단면 이상

?비탈면 : 종방향 분포 범위까지

?시추조사, 토모그래피탐사 범위를

벗어난 구간의 지하 공동규모 및

분포 위치 확인

?시추조사, 토모그래피탐사 결과와

대비하여 3차원 영상 획득

토모그래피 탐사

(탄성파 또는

비저항)

?교량 : 기초당 3단면 이상

?비탈면 : 개소당 2단면 이상

?시추공 사이에 분포하는 지하공동

확인

?탄성파속도 및 비저항치를 파악

하여 지층 특성 파악

현장시험 및 실내시험, 기타

?지층특성 파악, 안정성 해석

기초자료 취득

4) 안정성 해석

- 개략조사 및 정밀조사를 통해 지하공동의 분포를 확인한 구간은 기존의 지지력 공식 등 기준에 근거한 지지력 평가와 경험식, 전산해석(연속체 해석, 불연속체 해석)을 실시하여 침하량을 평가한 후 구조물의 안정여부를 판단한다.

< 표 4 > 안정성 평가 기준

구분

평가항목

허용범위

(구조물기초설계기준)

적용기준

비고

침하량

전 침하량

s = 25～37.5 mm

25 mm 이하

Terzaghi

Skempton

부등 침하량

s = 10～25 mm

10 mm 이하

각 변위

δ = 1 / 300

1 / 300 이하

지지력

허용하중

> 작용하중

다. 보강공법

시공조건

구분

공법

비고

공동내

작업가능

충전법

다짐충진법, 고형블록 쌓기법, 갱내 기둥

보강법

공동내

작 업

불가능

주입공법

압력주입

LW , SGR, MSG, JSP

분사주입공법

2중관 주입공법, 3중관 주입공법

Mortar 주입

시멘트계,규산소다,

급결혼합액

말뚝공법

현장타설말뚝 - 지하공동 심도 이하

지지층까지

13. 하부구조 설계기준

가. 적용범위

본 설계 요령은 국대도, 일반국도 및 국지도 공사의 도로구조물 설계에 적용한다.

나. 적용기준

본 하부구조 설계에 적용하는 설계기준은 아래의 기준을 근간으로하여 4. 02 1. 나. 적용기준을 공통적용하기로 한다.

다. 지반조사

KDS 11 10 10 지반조사의 규정을 준용한다.

라. 설계일반

1) 흙의 분류

흙의 분류는 통일분류법(KSF2324)을 원칙으로 한다.

2) 흙의 단위 체적중량

흙의 단위체적중량은 토질시험 결과에 따라 정하는 것을 원칙으로 하지만 토질시험을 하지 않는 경우에는 <표 1>의 값을 참고할 수 있다.

< 표 1 >

종 류

상 태

지하수위 이상에

있는 흙의 단위

체적중량 (kN/m³)

흙

쌓

기

자갈섞인모래

다져진 것

모래

다져진 것

입도가 좋은 것

입도가 나쁜 것

사 질 토

다져진 것

점 성 토

다져진 것

자

연

지

반

자 갈

조밀한 것 또는 입도가 좋은 것

조밀하지 않은 것 또는 입도가 나쁜 것

자갈섞인

모 래

조밀한 것

조밀하지 않은 것

모 래

조밀한 것 또는 입도가 좋은 것

조밀하지 않은 것 또는 입도가 나쁜 것

사 질 토

조밀한 것

조밀하지 않는 것

점 성 토

단단한 것

(손가락으로 세게 눌러 약간 들어감, N=8～15)

약간 연한 것

(손가락으로 보통 힘으로 눌러 들어감, N=4～8)

연한 것(손가락이 쉽게 들어감, N=2～4)

점토및실트

단단한 것

(손가락으로 세게 눌러 약간 들어감, N=8～15)

약간 연한 것

(손가락으로 보통 힘으로 눌러 들어감, N=4～8)

연한 것(손가락이 쉽게 들어감, N=2～4)

(가) 지하수위 이하에 있는 흙의 단위체적중량은 <표1>에서 9를 뺀 값을 사용한다.

(나) 쇄석은 자갈과 같은 값으로 한다. 또 암버럭, 암괴의 경우에는 종류, 형상, 크기 및 간극에 따라 고려할 필요가 있다.

(다) 자갈 섞인 사질토 또는 자갈 섞인 점성토에서는 혼합비율 및 상태에 따라서 적당한 값을 정한다.

(라) 지하수위는 시공후인 경우 평균치를 고려한다.

(마) 입도가 나쁜 모래란 예를 들면 입경이 균등한 모래를 말한다. 자갈의 경우도 같다.

3) 흙의 전단강도

흙의 전단강도는 원칙적으로 토질시험을 실시하여 구하여야 하지만 <표2>에 나타낸 값을 참고할 수 도 있다.

< 표 2 > 흙의 내부마찰각 및 점착력

종 류

상 태

내부마

찰각(도)

점착력 (kN/m²)

흙

쌓

기

자갈 및

자갈섞인모래

다져진 것

모래

다져진 것

입도가 좋은 것

입도가 나쁜 것

사 질 토

다져진 것

30이하

점 성 토

다져진 것

50이하

자

연

지

반

자 갈

조밀한 것 또는 입도가 좋은 것

조밀하지 않은 것 또는 입도가 나쁜 것

자갈섞인

모 래

조밀한 것

조밀하지 않은 것

모 래

조밀한 것 또는 입도가 좋은 것

조밀하지 않은 것 또는 입도가 나쁜 것

사 질 토

조밀한 것

조밀하지 않는 것

30이하

점 성 토

단단한 것

(손가락으로 세게 눌러 약간 들어감, N=8～15)

약간 연한 것

(손가락으로 보통 힘으로 눌러 들어감, N=4～8)

연한 것(손가락이 쉽게 들어감, N=2～4)

점토및실트

단단한 것

(손가락으로 세게 눌러 약간 들어감, N=8～15)

약간 연한 것

(손가락으로 보통 힘으로 눌러 들어감, N=4～8)

연한 것(손가락이 쉽게 들어감, N=2～4)

(가) 흙의 전단강도는 가능한 한 토질시험을 실시하여 결정하여야 한다. 특히 연약지반을 구성하는 점착력을 갖는 흙의 전단강도는 반드시 토질시험을 실시하여 결정하여야 한다.

(나) <표2>에 나타낸 내부마찰각 및 점착력의 값은 압밀-비배수(압밀-급속) 전단에 대한 값이다.

(다) <표2>에서는 쌓기에 대한 지하수, 용수의 영향을 고려하지 않고 있다.

(라) 쇄석, 암버력, 암괴 등은 대체로 자갈에 준하여도 좋다.

(마) 자갈 또는 암괴가 섞인 사질토 및 점성토에서는 혼합비율, 상태에 따라서 적절한 값을 정한다.

(바) 시험에 의하지 않고 자연지반의 점토, 실트 및 점성토의 점착력을 결정하는 경우 <표 2>에 주어진 내부마찰각과 추정된 선행하중에서 전단강도를 구하고, 그 전단강도로 점착력을 가정하여도 된다.

4) 지지 지반의 선정

(가) 기초는 양질의 지층에 지지시키는 것을 원칙으로 한다.

(나) 기초의 목적은 상부공 및 구체에서의 하중을 기초지반에 안전하고 확실하게 전달하는데 있다. 따라서, 충분한 두께를 갖는 양질의 지지층에 지지시켜야 한다. 양질인 지지층의 표준이 되는 N값은 <표3>와 같다.

그러나 적당한 강도를 갖는 지반에서 어느 정도의 침하를 허용할 수 있을 때는 구조물의 중요도와 경제성을 고려해서 마찰말뚝을 사용하는 편이 좋은 경우도 있다.

< 표 3 > 지지층과 N 값

지지층

층의 분류

양질의 층

견고한 층

사 질 토

30 < N < 50

50 < N

점 성 토

20 < N < 30

30 < N

(다) 또한 부득이 중간의 얇은층에 지지시키는 경우 하층에 대한 충분한 조사를 하고 지지력의 감소, 침하량의 산정을 해야하며 상부구조를 포함한 전체의 안정성에 대한 검토를 해야할 필요가 있다.

5) 지반변형계수( )

지반변형계수는 기초의 즉시 침하량 및 말뚝의 수평변위량 산정등에 사용되며 적용 값은 현장 재하시험 결과의 적용을 원칙으로하나 N치를 토대로 지반변형계수를 추정 할 경우는 다음과 같이 적용한다.

지 층 상 태

(MPa)

NAVFAC DM 6.1-220

실트 , 모래질 실트

0.4N

가는내지 중간모래

0.6N

좋은모래(자갈이 약간 함유된 모래)

모래질 자갈 , 자갈

1.2N

마. 얕은 기초

1) 얕은 기초는 상부하중에 대하여 활동, 전도, 지내력에 대하여 충분한 안전율을 확보하여야 한다.

2) 기초가 충분한 지내력을 확보하기 위해서는 다음의 사항을 각각 만족하여야 한다.

① 전단파괴에 대하여 안전 ② 과도한 침하나 부등침하에 대하여 안전

3) 허용 침하량(얕은 기초)

구조물 기초는 구조형식에 따라 다음과 같이 허용 침하량을 적용한다.

① 정정구조

지 지 층

총 변 위

부 등 변 위

모 래 지 반

50 mm

40 mm

점 토 지 반

100 mm

40 mm

복 합 지 반

60 mm

40 mm

② 부정정구조

지 지 층

총 변 위

부 등 변 위

모 래 지 반

25 mm

20 mm

점 토 지 반

50 mm

20 mm

복 합 지 반

30 mm

20 mm

③ 각변위

구 분

허용각변위 (δ/s)

다경간 교량

0.004

단경간 교량

0.005

④ 보강토옹벽

구 분

총 변 위

부 등 변 위

교량 접속부

100～200 mm

상기이외의 경우

150～300 mm

H : 옹벽고

4) 기초심도 선정

① 얕은 기초는 지지층이 지표면 5 m 이내에 있는 경우 적용하며, 그 외의 경우는 다른 기초형식과 비교 검토를 하여 적정공법을 선정 하여야 한다.

② 얕은 기초는 지반의 상태에 따라 콘크리트(mass concrete)로 치환을 할 수 있으며 콘크리트로 치환하는 깊이는 설계시 2 m, 시공시 3 m 이내의 범위로 제한하는 것이 합리적이다.

바. 깊은기초

1) 말뚝기초는 다음과 같은 지지력 검토를 수행하여야 한다.

- 연직지지력. - 수평지지력. - 인발지지력.

- 무리말뚝 영향검토.

2) 말뚝의 연직지지력은 아래의 검토값중 가장 적은 값으로 한다.

- 정역학적 공식. - 동역학적 공식. - 재하시험(필요시).

- 말뚝 본체의 축방향력.

3) 최소 말뚝길이

말뚝기초는 지지층이 지표면으로부터 5m이상 또는 10D(D : 말뚝직경)에 있는 경우에 적용하며 그 외의 경우는 다른 기초형식과 충분한 비교 검토를 통하여 적정공법을 선정하여야 한다.

4) 허용 침하량(깊은기초)

구 조 형 식

허 용 변 위

허 용 각 변 위

철근콘크리트 구조

50 mm

5) 매입말뚝의 연직지지력 산정

매입말뚝의 경우는 다음의 <표 4>와 같이 연직지지력을 산정한다.

< 표 4 > 각종 매입말뚝의 지지력 공식(일본 건설성 고시 기준)

시 공 법

선단지지력 산정법

말뚝 선단부의 조건

주면 마찰력의 산정식

타격공법

은 말뚝

선단부의 평균치

≤40

시멘트

페이스트

주입공법

은 말뚝

선단부의 평균치

≤40

선굴착

고결공법

은 말뚝

선단부의 평균치

≤40

선굴착

최종

타격공법

은 1D～4D

평균치

≤40

선굴착

최종

경타공법

은 1D～4D

평균치

≤40

시 공 법

선단지지력 산정법

말뚝 선단부의 조건

주면 마찰력의 산정식

선굴착확대

고결공법

은 1D～4D

평균치

≤40

주면고결액을 사용 않을 때 1.5LU

속파기

확대

고결공법

은 1D～4D

평균치

≤40

회전

고결공법

은 1D～4D

평균치

≤40

주면고결액을 사용 않을 때 1.5LU

여기서,

극한지지력 (kN)

주면길이 (m)

말뚝의 주면마찰력 (kN/㎡)

선단지반의 N치

선단에서 아래 1D (D : 말뚝직경) 및 위로 4D의 N치의 평균치

사질토 N치의 평균치

사질토층의 두께 (m)

점성토 N치의 평균치

점성토층의 두께 (m)

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