강교 설계기준 2(허용응력설계법) 돈버는 인테리어

강교 설계기준(허용응력설계법)

4 설계

4.1 설계일반

4.1.1 일반내용

(1) 이 기준은 강교 및 강합성교의 설계에 관한 설계제한사항을 규정한다.

(2) 기호

표 4.1-1 부재의 세장비

부재의 종류	세장비
주압축재	100
부압축재	120
인장재	200

4.1.3 2차응력

(1) 구조물의 각 부분에 대하여 다음 각 항의 원인에 의한 2차응력에 주의하여 설계한다.

① 부재의 편심

가. 부재의 설계에 있어서 부재의 편심결합에 의해 생기는 휨응력 및 비틀림응력을 될 수 있으면 적게 되도록 주의한다.

나. 압축현재와 브레이싱의 연결은 다소의 편심은 피할 수 없지만, 이 영향이 될 수 있으면 작게 되도록 설계하는 것이 바람직하다.

② 격점의 강성

가. 일반 트러스에서는 격점을 회전이 자유로운 힌지로 생각해서 축방향 응력만으로 설계하는 것이 보통이다. 그러나 격점을 힌지로 본 결합 트러스도 핀 결합부분의 녹 등에 의해서 마찰이 증가하고 상당한 2차응력이 발생되며, 특히 격점이 리벳 또는 고장력볼트 결합의 경우는 거의 강결의 상태에 있어 큰 2차응력을 발생시킬 수 있으므로 이에 대한 검토를 해야 한다.

나. 주 트러스현재와 바닥틀을 합성시킨 트러스교 등 현재와 격점이 현저히 강성이 큰 경우에는 휨의 영향을 고려해서 부재를 설계한다.

③ 가로보의 처짐 - 가로보가 충분한 강성을 가진 경우는 그 처짐이 작고, 따라서 주거더의 변형도 적다. 그러나 가로보의 처짐이 큰 경우에는 그 양단의 각 변화에 의해 주거더가 변형하여 하로플레이트거더에서는 주거더의 비틀림, 또 트러스에서는 수직재의 휨과 사재의 비틀림에 의해 2차응력이 증가하므로 주의해야 한다. 특히 포니트러스와 하로플레이트거더의 경우에는 가로보의 처짐에 의한 변형이 발생하기 쉬우므로 가로보는 충분한 강성을 갖도록 설계한다.

④ 현재의 길이 변화에 의한 바닥틀의 변형

가. 트러스 또는 하로플레이트거더의 바닥틀은 일반적으로 세로보와 가로보에 의해 구성된 격자구조가 많다. 이 같은 바닥틀에 하중을 재하하면 각 부재는 수직면 내에 휨이 생기게 하지만 동시에 트러스의 현재가 힘을 받아 그 길이가 변화하고 그 영향이 바닥틀에도 전달되어 수평면 내의 변형을 일으킨다. 거더 전체 길이가 길어지게 되면 가로보 플랜지에는 큰 응력이 발생할 가능성이 있기 때문에 4.5.2(1)에 규정한 바와 같이 세로보에 신축장치를 두도록 하고 있다.

나. 상로트러스에서 가로보 위에 세로보를 놓는 경우에는 그 교차점 구성에 대하여 충분한 주의가 필요하다. 또, 현재의 길이가 변화하면 수평브레이싱에도 응력이 생겨 2차응력을 발생시키므로 수평브레이싱의 강성 등에 관해서도 고려해야 한다.(4.7.2 및 4.7.3 참조)

⑤ 자중에 의한 부재의 처짐

가. 부재의 세장비가 큰 경우에는 부재의 자중에 의한 2차응력이 커지고, 그 처짐 때문에 하중의 편심이 발생한다.

나. 인장재의 경우 인장력이 작용할 때의 편심은 작게 되는 경향이 있으므로 부재가 특별히 길지 않는 한 그다지 문제되지는 않지만, 압축재에서는 편심이 점점 증가하고 압축강도를 저하시키므로 바람직하지 못하다. 또, 열차통과에 의한 진동이 생기기 쉽고 피로의 측면에서 보아서도 바람직하지 못하다. 따라서 응력에 여유가 있는 경우라도 너무 세장비가 큰 부재를 사용해서는 안 된다.

⑥ 교량거더의 가동단받침의 마찰
교량거더의 가동단받침이 가동되지 않는 경우에는 구조물의 각 부분에 2차응력이 생기며, 교량거더뿐만 아니라 하부구조에도 예측하기 힘든 하중을 작용시키게 된다. 따라서 가동단은 마찰이 가능한 한 적게 되도록 하며, 보수도 용이한 구조로 설계해야 한다.

⑦ 부재의 진동
거더의 높이가 큰 박스거더의 복부판과 다이아프램이 열차주행에 의하여 가진되고 그로 인하여 보강재와 복부판의 용접부위가 파손되는 경우가 있다. 이들의 부재에 대해서는 공진을 피하기 위해 응력상 여유가 있어도 보강 등의 방법으로 고유진동수를 공진점에서 멀리 할 필요가 있다. 또, 연결판을 끼워서 부재를 연결하는 경우에 있어서도 부재단부를 깊숙이 밀어 넣도록 한다.

⑧ 지점침하와 온도변화의 영향에 의한 2차응력과 단면의 급격한 변화, 재료의 부식 등에 의한 응력집중에 대해서 고려하되, 이 값들은 될 수 있는 한 작게 되도록 하며 어쩔 수 없는 경우에는 그에 대응하는 설계를 해야 한다.

4.1.4 부재단면의 구성

(1) 교량거더 및 용접조립 부재의 단면구성은 가능한 한 용접부가 상하 좌우에 대하여 대칭의 위치에 오도록 고려해야 한다.

(2) 부재 및 그 이음은 조립작업, 용접, 검사 등이 용이하도록 하고 가능한 용접의 집중이나 응력의 집중이 일어나지 않도록 설계해야 한다. 또, 용접에 의한 수축응력 및 변형을 고려해야 한다.

(3) 부재는 그 단면의 도심이 가능한 한 단면의 중심과 일치하고 골조선과 일치하도록 설계한다.

4.1.5 강재의 최소두께

(1) 주부재에서는 원칙적으로 최소 9 mm로 한다. 다만, 강바닥판은 최소12 mm로 한다.

(2) 2차부재에서는 원칙적으로 8 mm 이상으로 한다. 다만, 채움재 깔판, 난간 등에 사용하는 경우는 이 제한을 적용하지 않는다.

4.1.6 최소 L형강

수평브레이싱, 제동트러스, 수직브레이싱 등에 사용하는 최소 L형강의 다리길이는 90 mm로 한다.

4.1.7 솟음

(1) 지간 30 m 이상의 교량거더에 대해서는 주거더의 고정하중에 의한 처짐에 대하여 솟음을 두는 것을 원칙으로 한다. 다만 무도상의 개상식 교량거더의 경우는 다음의 열차하중도 고려한다.

① KRL-2012 하중: 기관차 뒤에 따르는 등분포 활하중의 1/3 크기의 등 분포 하중

② EL 하중: 전동차 하중의 1/4 크기의 하중

(2) 트러스 및 아치교의 솟음량은 고정하중과 (1)의 열차하중도 고려한다. 단, 열차하중에 대한 솟음은 무도상 개상식일 경우만 고려한다.

(3) 압연강재 거더에서의 솟음은 두지 않으며, 조립 및 시공 중 부득이하게 발생된 솟음은 상향이 되도록 한다.

4.1.8 연속구조 및 캔틸레버구조

(1) 설계의 기본가정

① 모멘트, 전단력, 그리고 반력은 일반적인 해석법에 따라 계산한다. 부재의 내력계산에서 정역학적 부정정구조물의 경우, 휨부재에 대해서는 전체 단면2차모멘트, 트러스부재에 대해서는 전체 단면적을 원칙으로 하고, 유공 덮개판을 사용하는 부재에 대해서는 유효단면적을 사용한다.

② 연속구조의 설계에서 받침구조 자체는 항복하지 않는 것으로 가정하며, 제8장 에 규정된 지점침하를 고려해야 한다. 받침구조 자체는 항복하지 않는 것으로 가정하여 설계 및 시공되는 경우가 많으므로 실제 구조물에서의 조건이 가정과 다른 경우, 받침구조의 합리적인 침하량을 근거로 한 지점침하를 고려한 설계를 해야 한다.

③ 활하중의 재하는 구조물에 최대부재력이 발생하도록 해야 한다. 다만 원칙적으로 하중을 끊어서 2개소 이상 재하하지 않는다.

(2) 충격하중
충격하중은 KDS 24 12 20(4.1.3(3) 및 (4))에 규정한 충격계수를 적용하여 구한다.

(3) 브레이싱

① 연속지간에서의 브레이싱은 4.7의 규정에 따라 설치한다.

② 부모멘트 구역뿐만 아니라 추가로 정모멘트 구역 플레이트거더의 상부 플랜지에 대해서도 4.7의 규정에 따라 브레이싱을 설치하고 길이에 관계없이 모든 하부플랜지에는 연속 횡방향 브레이싱을 설치한다.

(4) 수평보강재

① 복부좌굴을 방지하기 위해 부모멘트가 발생하는 연속 또는 캔틸레버구조로서 높이가 큰 거더(deep girder)의 지점 상부에 수평보강재를 설치해야 한다. 수직보강재와 서로 교차하는 곳에서의 수평보강재는 절단해도 무방하다. 수평보강재는 통상 복부판의 한쪽면에만 설치한다. 거더 응력의 일부분으로 고려되는 보강재의 응력값은 사용재료의 기본허용휨응력 이하로 한다.

② 수평보강재의 설치위치 및 설계는 4.4.4(5)를 따른다.

(5) 휨부재의 이음

① 연속 또는 캔틸레버 휨부재의 이음은 최대모멘트 상태에서의 전단력, 또는 최대전단력상태에서의 모멘트에 대하여 설계한다.

② 이음은 연속구조의 경우 가급적 고정하중에 의한 변곡점 위치에 오도록 한다.

③ 볼트를 이용한 플랜지 이음부 강도는 플랜지 모재 전 강도의 75% 이상 강도를 갖도록 한다.

4.2 허용응력

4.2.1 일반내용

(1) 강교 및 강합성교에서 부재 각 부분은 이 장에 규정된 허용응력을 초과해서는 안 된다.

(2) 피로의 영향에 관해서는 고정하중, 활하중, 충격 및 원심하중만을 고려해서 4.2.3에 의해 검토해야 한다.

(3) 주하중, 부하중 및 그 밖의 하중의 조합은 이 설계기준 KDS 24 12 10(4.2.3)의 하중조합을 따른다. 이 경우의 허용응력은 4.2.2, 4.2.4 및 4.2.5에 KDS 24 12 10 표 4.2-1에서 제시하는 증가계수를 곱한수치를 적용한다.

(4) 기호

4.2.2 구조용 강재 및 용접부의 허용응력

허용응력은 KS 개정 이전의 강종을 재사용할 경우 이전 강종기호 및 물성치를 사용하며, KS 개정에 따른 새로운 강종과 혼용할 경우 불리한 조건을 적용해야 한다.

(1) 기본허용응력

구조용 강재 및 용접부에 대한 기본허용응력은 표 4.2-1에 제시한 값으로 한다.

(2) 허용좌굴응력

허용좌굴응력은 표 4.2-2에 제시한 값으로 한다.

강종 응력의 종류, 판두께					SS235	SS275	SM275 SMA275	SS315	SM355 SMA355	SS410	SM420	SS450	SM460 SMA460	SS550	비고
구 조 용 강 재	인장응력 (순단면적 기준)		축방향응력	16이하	140	165	165	190	215	245	250	270	275	330	①
				16초과 40이하	135	160	160	185	210	240	245	265	270	325
				40초과 75이하	125	145	155	175	200		240		260
				75초과 100이하	125	145	145	175	195		235		250
				100초과	115	140	140	165	185		230
			휨응력	16이하	140	165	165	190	215	245	250	270	275	330
				16초과 40이하	135	160	160	185	210	240	245	265	270	325
				40초과 75이하	125	145	155	175	200		240		260
				75초과 100이하	125	145	145	175	195		235		250
				100초과	115	140	140	165	185		230
	압축응력 (총단면적 기준)		축방향응력	16이하	140	165	165	190	215	245	250	270	275	330
				16초과 40이하	135	160	160	185	210	240	245	265	270	325
				40초과 75이하	125	145	155	175	200		240		260
				75초과 100이하	125	145	145	175	195		235		250
				100초과	115	140	140	165	185		230
			휨응력	16이하	140	165	165	190	215	245	250	270	275	330
				16초과 40이하	135	160	160	185	210	240	245	265	270	325
				40초과 75이하	125	145	155	175	200		240		260
				75초과 100이하	125	145	145	175	195		235		250
				100초과	115	140	140	165	185		230
	전단응력		총단면적 기준	16이하	80	95	95	110	125	140	145	155	160	190	②
				16초과 40이하	80	90	90	105	120	140	140	150	155	185
				40초과 75이하	70	85	90	100	115		140		150
				75초과 100이하	70	85	85	100	115		135		145
				100초과	70	80	80	95	105
	지압응력		강판과 강판	16이하	210	250	250	285	320	370	380	405	415	495	③
				16초과 40이하	205	240	240	275	310	360	370	395	405	485
				40초과 75이하	185	220	230	265	300		360		385
				75초과 100이하	185	220	220	265	295		350		380
				100초과	175	210	210	250	275
용 접 부	공 장 용 접	그루브용접	인장응력	16이하			165		215		250		275		④
				16초과 40이하			160		210		245		270
				40초과 75이하			155		200		240		260
				75초과 100이하			145		195		235		250
				100초과			140		185		230
			압축응력	16이하			165		215		250		275
				16초과 40이하			160		210		245		270
				40초과 75이하			155		200		240		260
				75초과 100이하			145		195		235		250
				100초과			140		185		230
			전단응력	16이하			95		125		145		160		⑤
				16초과 40이하			90		120		140		155
				40초과 75이하			90		115		140		150
				75초과 100이하			85		115		135		145
				100초과			80		105
		필릿용접	비드방향의 인장, 압축응력	16이하			165		215		250		275		⑥
				16초과 40이하			160		210		245		270
				40초과 75이하			155		200		240		260
				75초과 100이하			145		195		235		250
				100초과			140		185		230
			목두께에 대한 인장, 압축, 전단응력	16이하			95		125		145		160		⑦
				16초과 40이하			90		120		140		155
				40초과 75이하			90		115		140		150
				75초과 100이하			85		115		135		145
				100초과			80		105
	현장용접		공장용접에 준하는 품질을 얻을 수 없는 경우에는 상기의 90%로 한다.												⑧

강종 응력의 종류, 판두께(mm)					SM 275 -TMC	SM 355 -TMC	SM 420 -TMC	SM 460 -TMC	HSB 380	HSB 460	HSB 690	비고
구 조 용 강 재	인장응력 (순단면적 기준)		축방향응력	100 이하	165	215	250	275	230	275	415	①
	인장응력 (순단면적 기준)		휨응력	100 이하	165	215	250	275	230	275	415
	압축응력 (총단면적 기준)		축방향응력	100 이하	165	215	250	275	230	275	415
	압축응력 (총단면적 기준)		휨응력	100 이하	165	215	250	275	230	275	415
	전단응력		총단면적 기준	100 이하	95	125	145	160	130	160	240	②
	지압응력		강판과 강판	100 이하	250	320	380	415	340	415	620	③
용 접 부	공 장 용 접	그루브용접	인장응력	100 이하	165	215	250	275	230	275	415	④
			압축응력	100 이하	165	215	250	275	230	275	415	④
			전단응력	100이하	95	125	145	160	130	160	240	⑤
		필릿용접	비드방향의 인장, 압축응력	100이하	165	215	250	275	230	275	415	⑥
		필릿용접	목두께에 대한 인장, 압축, 전단응력	100 이하	95	125	145	160	130	160	240	⑦
	현장용접		공장용접에 준하는 품질을 얻을 수 없는 경우에는 상기의 90%로 한다.									⑧
주) ① 강도가 다른 강종을 연결하는 경우의 용접부의 허용응력은 강도가 낮은 강종에 대한 값을 취한다. ② 비고 ①에 있어서의 부재의 순단면적은 총단면적에서 볼트구멍에 의해서 손실된 단면적을 제외한 것을 말한다. ③ 비고 ④ 및 ⑧에 있어서 맞대기 용접의 경우 주요 부재에 관해서는 방사선 검사 또는 초음파 탐사검사를 행해야 한다. 방사선 검사의 합격 기준은 KS B0845(강용접 이음부의 방사선 투과 시험방법)에 따라서 인장이음은 2류 이상, 압축이음은 3류 이상으로 하고 KS B0896(강 용접부의 초음파 탐상시험방법)에서는 2류 이상으로 해야 한다. ④ 비고 ⑧에 있어서 용접선 방향의 인장, 압축의 경우는 100%로 해야 한다.