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건축기사 토막지식

강교 설계기준(허용응력설계법) 돈버는 인테리어

by 익스크롬 2022. 7. 23.
반응형

 

강교 설계기준(허용응력 설계법)

일반사항

1.1 적용범위

이 기준은 일반철도와 고속철도의 강교 및 강합성교 교량설계에 대한 일반적인 기준을 규정하는 것이다.

1.2 용어의 정의

강축: 부재의 단면상에서 휨에 대하여 강한 축

고정하중 합성: 현장타설 바닥판의 중량을 합성 작용의 상태에서 받도록 하는 방법

교량거더 간격: 주거더 중심 사이의 거리

그루브용접: 용접되는 모재사이에 용착금속을 채워 넣는 용접

니브레이스: 수평재와 수직재가 만드는 우각부를 보강하기 위해 설치하는 사재. 귀잡이라고도 함.

다이아프램: 박스거더 단면 등의 폐단면 부재 형상을 유지하기 위하여 내부에 부재축에 직각으로 배치하는 판. 휨을 받는 박스거더 부재의 좌굴현상을 방지하고, 비틀림에 대하여 단면형상을 유지하기 위하여 설치됨

맞대기 이음: 둘 이상의 모재의 단과 단을 거의 동일한 평면 내에서 맞붙여서 접합하는 이음

모재: 절단, 용접 등에 의해 가공되는 구조의 본체가 되는 재료

목두께: 필릿용접의 유효단면두께

바닥판의 유효폭: 합성단면으로서 계산할 수 있는 바닥판의 폭

볼트의 선간거리: 볼트 인접선간의 거리 또는 L형 등 형강의 배면으로부터 첫 번째 볼트 중심선까지의 거리

볼트의 순간격: 인접한 볼트구멍 가장자리 간의 거리

볼트의 순연단거리: 부재 끝에서 볼트구멍 가장자리까지의 거리

볼트의 연단거리: 볼트의 중심으로부터 부재의 연단까지의 거리

볼트의 피치: 힘의 작용선 방향으로 잰 볼트구멍 중심 간의 거리

붕괴유발부재: 해당부재의 파괴가 교량의 붕괴를 초래하거나 교량의 설계기능을 발휘할 수 없도록 하는 인장부재, 인장압축 교번부재 또는 강교의 인장요소

비드: 1회의 패스에 의해 만들어진 용접금속

상세범주: 피로 분석 시 허용피로응력 범위 결정의 기준이 되는 연결부의 등급

세장비: 부재의 좌굴길이를 부재의 단면이차반경으로 나눈 값

스캘럽: 용접선의 교차를 피하기 위하여 한쪽의 부재에 설치한 홈

스터드: 강재 주거더와 콘크리트 슬래브와의 전단연결재로서 머리부와 줄기로 이루어짐

스터드용접: 볼트, 환봉 등의 선단과 모재사이에 아크를 발생시켜 용융풀에 눌러 붙이는 용접

약축: 부재의 단면상에서 휨에 대하여 약한 축.

연속구조: 인접한 최소 두 경간에서 모멘트가 자유롭게 전달되는 주부재의 거더 또는 트러스구조

용접부: 용착금속 및 열영향부를 포함한 부분의 총칭

전단연결재: 바닥판과 강거더가 합성 작용하도록 강거더에 붙인 것

전단지연 : 큰 폭의 플랜지를 갖는 부재가 휨을 받을 때, 플랜지의 수직응력이 일정하게 분포되지 않고 복부판의 접합부에서 크게 되는 현상

캔틸레버구조: 한 경간 내에서만 모멘트가 자유롭게 전달되는 주부재의 거더 또는 트러스로써 최소 한 지점을 통과하여 인접경간으로 내밀고 있어서 모멘트가 인접경간으로 자유롭게 전달되지 못하는 구조

트러스 : 여러 개의 직선부재로 구성된 골조구조로서, 구조역학상 부재끼리 결합하는 점(격점)은 부재 양끝이 자유롭게 회전하도록 결합되어있는 구조

플레이트거더: 하부플랜지와 복부판으로 구성된 I-단면 형상의 거더로서 압연 I형강과 용접 I형 플레이트거더가 주로 사용되며, 박판으로 이루어진 π형 단면 및 박스형 단면의 거더도 넓은 의미로 이에 포함됨.

필릿용접: 겹친 이음, T 이음, +자이음, 각이음 등에 있어서 교차하는 두 모재의 우각부를 용접하는 삼각형상의 단면을 갖는 용접

합성거더: 철근 콘크리트 바닥판과 강거더가 일체로 되어 작용하도록 이들을 적절한 전단연결재에 의하여 합성한 구조를 가진 거더

활하중 합성: 강거더의 자중 및 바닥판의 중량은 강거더가 받고 활하중 및 일부의 고정하중을 합성작용의 상태에서 받도록 하는 방법

 

1.3 하중

하중 및 하중조합은 KDS 24 12 10KDS 24 12 20을 따른다.

1.4 참고기준

KDS 14 20 00 콘크리트 설계기준

KDS 47 10 00 철도노반설계

KS B 1002 6각볼트

KS B 1010 마찰접합용 고장력 6각볼트 6각너트평와셔의 세트

KS B 1012 6각너트 및 6각 낮은너트

KS B 2819 구조물용 토크-전단형 고장력볼트, 6각너트, 평와셔의 세트

KS B 0810 금속재료 충격 시험 방법

KS B 0845 강용접 이음부의 방사선 투과 시험방법

KS B 0896 강 용접부의 초음파 탐상시험방법

KS D 3503 일반구조용 압연강재

KS D 3504 철근콘크리트용 봉강

KS D 3505 PC강봉

KS D 3509 피아노 선재

KS D 3515 용접구조용 압연강재

KS D 3529 용접구조용 내후성 열간 압연강재

KS D 3559 경강선재

KS D 3566 일반구조용 탄소강관

KS D 3698 냉간압연 스테인리스 강판 및 강대

KS D 3710 탄소강 단강품

KS D 3752 기계구조용 탄소강재

KS D 3858냉간성형 강널말뚝

KS D 3868 교량구조용 압연강재

KS D 4101 탄소강 주강품

KS D 4102 구조용 고장력 탄소강 및 저합금강 주강품

KS D 4106 용접구조용 주강품

KS D 4301 회주철품

KS D 4302 구상흑연 주철품

KS D 7002 PC강선 및 PC강연선

KS D 7004 연강용 피복 아크 용접봉

KS D 7006 고장력강용 피복 아크 용접봉

KS D 7101 내후성강용 피복 아크 용접봉

KS D 7106 내후성강용 탄산가스 아크 용접 솔리드 와이어

KS D 7109 내후성강용 탄산가스 아크 용접 플럭스 충전 와이어

KS F 4420교량지지용 탄성받침

KS F 4424 교량지지용 포트받침

KS F 4602 기초용 강관말뚝

KS F 4603 H 형강 말뚝

KS F 4605 강관 시트파일

KS M 6617 방진고무용 고무재료

2. 조사 및 계획

내용 없음.

3. 재료

3.1 일반내용

(1) 강철도교에 일반적으로 사용되는 재료는 구조용 강재, 연결용 강재, 받침용 재료가 있으며 이들 재료는 특별한 것을 제외하고는 한국산업규격(KS)에 규정된 것을 사용한다.

(2) 기술의 진보에 따라 새로운 재료를 적용할 때는 타당한 근거를 가지고 사용한다. KS 규격은 표 3.1-1과 같다.

규격번호 규격명 규격번호 규격명
KS B 1002
KS B 1010


KS B 1012
KS B 2819


KS D 3503
KS D 3504
KS D 3505
KS D 3509
KS D 3515
KS D 3529
KS D 3559
KS D 3566
KS D 3568
KS D 3698
KS D 3710
KS D 3752
KS D 3777
KS D 3858
6각볼트
마찰접합용 고장력 6각볼트 6각너트평와셔의 세트
6각너트 및 6각 낮은너트
구조물용 토크-전단형 고장력볼트, 6각너트, 평와셔의 세트
일반구조용 압연강재
철근콘크리트용 봉강
PC강봉
피아노 선재
용접구조용 압연강재
용접구조용 내후성 열간 압연강재
경강선재
일반구조용 탄소강관
일반구조용 각형강관
냉간압연 스테인리스 강판 및 강대
탄소강 단강품
기계구조용 탄소강재
철탑용 고장력강 강관
냉간성형 강널말뚝
KS D 3868
KS D 7002
KS D 7004
KS D 7006
KS D 7101
KS D 7102


KS D 7103


KS D 7106


KS D 7109


KS F 4420
KS F 4424
KS F 4602
KS F 4603
KS F 4605
KS M 6617
교량구조용 압연강재
PC강선 및 PC강연선
연강용 피복 아크 용접봉
고장력강용 피복 아크 용접봉
내후성강용 피복 아크 용접봉
탄소강 및 저합금강용
서브머지드 아크 용접 플럭스
탄소강 및 저합금강용
서브머지드 아크 용접 와이어
내후성강용 탄산가스 아크 용접 솔리드 와이어
내후성강용 탄산가스 아크 용접 플럭스 충전 와이어
교량지지용 탄성받침
교량지지용 포트받침
기초용 강관말뚝
H 형강 말뚝
강관 시트파일
방진고무용 고무재료

 

표준번호 표준명
SPS-KFCA-D4101-5004
SPS-KFCA-D4102-5005
SPS-KFCA-D4106-5009
SPS-KFCA-D4301-5015
SPS-KFCA-D4302-5016
탄소강 주강품
구조용 고장력 탄소강 및 저합금강 주강품
용접 구조용 주강품
회 주철품
구상 흑연 주철품

 

3.2 구조용 강재

(1) 강재

이 설계기준을 이용하여 설계하는 강교 및 강합성교에 사용하는 강재는 표 3.2-2의 규격에 적합한 것을 표준으로 한다.

(2) 강관

현재 강관구조로서 많이 사용되고 있는 일반 구조용 탄소강관, 강관말뚝, 강관 시트파일과 철탑용 고장력강 강관의 기계적 성질은 표 3.2-3과 같다.

(3) 단조품 - 단강품, 주강품, 주철품 등의 주단조품은 받침, 배수장치 난간, 특수한 신축장치, (pin) 등에 사용되며 단조품의 기계적 성질은 표 3.2-4와 같다.

 

종류의
기호
인 장 시 험 굽힘시험 편평시험
항 복 점
(MPa)
인장강도
(MPa)
연신율(%) 굽힘
각도
안쪽 반지름

평판간의
거 리

11호시험편
12호시험편
5호시험편
세로방향 가로방향
SGT275 275이상 410이상 23이상 18이상 90° 6D 2D/3
SGT355 355이상 500이상 20이상 16이상 90° 6D 7D/8
SGT410 410이상 540이상 20이상 16이상 90° 6D 7D/8
SGT450 450이상 590이상 20이상 16이상 90° 6D 7D/8
SGT550 550이상 690이상 20이상 16이상 90° 6D 7D/8
SRT275 275이상 410이상 - 23이상 - - -
SRT355 355이상 500이상 - 23이상 - - -
SRT410 410이상 540이상 - 20이상 - - -
SRT450 450이상 590이상 - 20이상 - - -
SRT550 550이상 690이상 - 20이상 - - -
STP275 275이상 410이상 - 18이상 - - 2D/3
STP355 355이상 490이상 - 18이상 - - 7D/8
STP380 380이상 500이상 - 16이상 - - 7D/8
STP450 450이상 590이상 - 18이상 - - 3D/4
STP550 550이상 690이상 - 18이상 - - 3D/4
SKY400 235이상 400이상 - 18이상 - - 2D/3
SKY490 315이상 490이상 - 18이상 - - 7D/8
SHT410 410이상 550이상 20이상 16이상 - - 7D/8
SHT460 460이상 590~740 20이상 16이상 - - 3D/4
기계적
성질


재료의
종류
기호 인장시험(4,10,14호 시험편) 충격시험
(4호시험편)
경도
(Hb)3)
탄소
당량
(%)
항복점
(MPa)
인장
강도
(MPa)
연신율
(%)
극한응력
상태에서의
신장율(%)
시험
온도
()
샤르피
흡수
에너지
(Nm)
탄소강 단강품 SF490A 245이상 490-590 22이상 40이상 - - 134이상 -
SF540A 275이상 540-640 20이상 35이상 - - 152이상 -
탄소 주강품 SC450 225이상 450이상 19이상 30이상 - - - -
용접 구조용
주강품
SCW410 235이상 410이상 21이상 - 0 27이상 - 0.40이하
SCW480 275이상 480이상 20이상 - 0 27이상 - 0.45이하
구조용 고장력
탄소강 및
저합금강 주강품
SCMn1A 275이상 540이상 17이상 35이상 - - 143이상  
SCMn2A 345이상 590이상 16이상 35이상 - - 163이상 -
기계 구조용
탄소강재1)
SM35C 304이상 510이상 23이상 - - - 149207 -
SM45C 343이상 569이상 20이상 - - - 167229  
회 주철품2) GC250 250이상 - - - - - 241이하 -
구상흑연
주철품
GCD400 250이상 400이상 15이상 - - - 130180 -
) 1) KS D 3752에서 참고값으로 제시한 값이다(노멀라이징 열처리를 한 경우).
2) 규격치는 주요두께 30~50mm인 것에 대한 것이다.
3) Hb는 브리넬경도이다.
4) 단조품을 용접하여 사용하고자 할 경우, 사전에 용접성검증이 필요하다.

 

(5) 선재, 선재2차 제품

피아노선재는 케이블 혹은 PS강선과 PS강연선 등의 선재2차제품 소재에 대한 규정이며, 기계적 성질을 표 3.2-5에 나타내었다.

이형 PS강선의 표면형상에 대해서는 KS D 7002에 규정되어 있지 않지만 표면형상에 따라서는 강선 자체의 피로강도가 저하되기도 하고, 프리텐션 방식을 사용한 경우에 부재 단부의 정착부에 큰 균열응력을 발생시키기도 하기 때문에 사용 시에 주의를 필요로 한다.

 

기호 호칭명 인장시험 릴렉세
이션
(%)
공 칭
단면적
(mm2)
단위
중량
(N/m)
0.2%영구
연신율에
대한 하중(N)
인장 하중
(N)
연신율
(%)
SWPC1

SWPD1
5mm 27,900이상
(1,420이상)
31,900이상
(1,630이상)
4.0이상 2.5이하 19.64 1.54
7mm 51,000이상
(1,330이상)
58,300이상
(1,520이상)
4.5이상 2.5이하 38.48 3.02
8mm 64,200이상
(1,280이상)
74,000이상
(1,480이상)
4.5이상 2.5이하 50.27 3.95
9mm 78,000이상
(1,230이상)
90,200이상
(1,420이상)
4.5이상 2.5이하 63.62 4.99
SWPC2 2.9mm
2연선
22,600이상
(1,710이상
25,500이상
(1,930이상)
3.5이상 2.5이하 13.21 1.04
SWPD3 2.9mm
3연선
33,800이상
(1,710이상)
38,200이상
(1,930이상)
3.5이상 2.5이하 19.82 1.56
SWPC
7A
9.3mm
7연선
75,500이상
(1,460이상)
88,800이상
(1,720이상)
3.5이상 2.5이하 51.61 4.05
10.8mm
7연선
102,000이상
(1,460이상)
120,000이상
(1,720이상)
3.5이상 2.5이하 69.68 5.46
12.4mm
7연선
136,000이상
(1,460이상)
160,000이상
(1,720이상)
3.5이상 2.5이하 92.90 7.29
15.2mm
7연선
204,000이상
(1,470이상)
240,000이상
(1,730이상)
3.5이상 2.5이하 138.7 11.01
SWPC
7B
9.5mm
7연선
86,800이상
(1,580이상)
102,000이상
(1,860이상)
3.5이상 2.5이하 54.84 4.32
11.1mm
7연선
118,000이상
(1,590이상)
138,000이상
(1,860이상)
3.5이상 2.5이하 74.19 5.80
12.7mm
7연선
156,000이상
(1,580이상)
183,000이상
(1,860이상)
3.5이상 2.5이하 98.71 7.74
15.2mm
7연선
222,000이상
(1,600이상)
261,000이상
(1,880이상)
3.5이상 2.5이하 138.7 11.01
SWPC
7C
12.7mm
7연선
182,000이상
(1,840이상)
214,000이상
(2,160이상)
3.5이상 2.5이하 98.71 7.74
15.2mm
7연선
255,000이상
(1,840이상)
300,000이상
(2,160이상)
3.5이상 2.5이하 138.7 11.01
SWPC
7D
12.7mm
7연선
202,000이상
(2,040이상)
237,000이상
(2,400이상)
3.5이상 2.5이하 98.71 7.74
15.2mm
7연선
283,000이상
(2,040이상)
333,000이상
(2,400이상)
3.5이상 2.5이하 138.7 11.01
SWPC
19
17.8mm
19연선
330,000이상
(1,580이상)
387,000이상
(1,860이상)
3.5이상 2.5이하 208.4 16.52
19.3mm
19연선
387,000이상
(1,590이상)
451,000이상
(1,850이상)
3.5이상 2.5이하 243.7 19.31
21.8mm
19연선
495,000이상
(1,580이상)
573,000이상
(1,830이상)
3.5이상 2.5이하 312.9 24.82
) 괄호 속의 값은 규격치를 공칭단면적으로 나눈 값(단위: N/mm2)이다.

(6) 봉강

철근콘크리트용 봉강은 KS D 3504에 규정되어 있는 종류 중 교량에 가장 많이 사용되고 있는 것을 나타내었다.

KS D 3504에 규정되어 있는 철근의 기계적 성질과 이형봉강의 단위중량, 표준치수는 표 3.2-6, 3.2-7과 같다.

종류의
기호
인장시험 굽힘성
항복점 혹은
0.2% 내력(MPa)
인장 강도
(MPa)
인장시험편 연신율
(%)
굽힘
각도
안쪽 반지름
SD300 300이상 440이상 2호에 준한 것 16이상 180° D16 이하: 공칭지름의 1.5
3호에 준한 것 18이상 D16을 넘는 것: 공칭지름의 2
SD350 350이상 490이상 2호에 준한 것 18이상 180° D16 이하: 공칭지름의 1.5
D16이상 D41이하: 공칭지름의 2
3호에 준한 것 20이상
D51: 공칭지름의 2.5
SD400 400이상 560이상 2호에 준한 것 16이상 180° 공칭지름의 2.5
3호에 준한 것 18이상

 

호칭명 단위중량
(N/m)
공칭지름(d)
(mm)
공칭단면적(s)
(mm2)
공칭둘레( )
(mm)
D 6
D 10
D 13
D 16
D 19
D 22
D 25
D 29
D 32
D 35
D 38
D 41
D 51
2.49
5.60
9.95
15.6
22.5
30.4
39.8
50.4
62.3
75.1
89.5
105.0
159.0
6.35
9.53
12.7
15.9
19.1
22.2
25.4
28.6
31.8
34.9
38.1
41.3
50.8
31.67
71.33
126.7
198.6
286.5
387.1
506.7
642.4
794.2
956.6
1140
1340
2027
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
160

 

3.3 연결용 재료

(1) 용접재료

용접봉의 선택은 양호한 용접을 하기 위해 중요하며, 제작에 있어서는 작업성 및 제품의 성능 등에 대해 충분한 검토가 있어야만 한다. 수동 용접에 사용되는 용접봉은 각 강종에 대해서 KS의 규격에 적합한 것을 사용하는 것이 원칙이지만 490 MPa급 강재 이상에서는 저수소계의 것을 사용한다. 또한 49 0MPa급 강재와 400 MPa급 강재를 연결하는 경우에도 저수소계의 용접봉을 사용하고, 400 MPa급 강재에서도 후판이나 구속이 큰 부분을 용접하는 경우에는 저수소계의 용접봉을 사용한다. 용접봉의 규격은 표 3.3-1을 따른다.

 

용접재료 강도(MPa) 적용 가능 강종
   
KS D 7004 연강용 피복아크 용접봉 345 420 인장강도 400급 연강
KS D 7006 고장력 강용 피복아크 용접봉 390 490 인장강도 490~ 780
고장력강
410 520
490 570
500 610
550 690
620 750
665 780
KS D 7101 내후성강용
피복 아크용접봉
390 490 인장강도 400~ 570
내후성 고장력강
490 570

 

서브머지드 아크용접에 있어서 목적에 따라 강선이나 용제의 적정한 조합을 택하는 것이 중요하다. 최근 탄산가스 아크용접이 많이 사용되고 있으며, 이 경우에도 용접하는 강재에 따라 알맞은 것을 선택할 필요가 있다.

. 내후성강재의 용접에서는 내후성이 있는 것을 사용하는 것이 바람직하다.

. 한랭지용 강재의 용접부는 저온에서 인성이 저하되지 않아야 한다. 서브머지드아크 용접의 경우 인성저하의 우려가 있으므로 용접재료나 시공방법에 관해서 충분한 검토가 필요하다.

. 자동용접으로는 서브머지드 아크용접 및 탄산가스 아크용접 외에 MAG용접, MIG용접, 엘랙트로슬래그용접 등 여러 가지 새로운 방법이 개발되어 있지만 목적에 따라 용접방법의 신뢰성 등을 충분히 검토할 필요가 있다.

(2) 볼트재료

고장력볼트 및 일반 볼트는 표 3.3-2의 것을 사용하는 것을 원칙으로 한다.

종별 규격 볼트의 등급
마찰이음용 고장력볼트 KS B 1010(마찰접합용
고장력 6각볼트 6각너트, 평와셔 세트)
F8T, F10T, F13T
KS B 2819(구조물용 토크-전단형 고장력볼트, 6각너트, 평와셔의 세트) F10T, F13T
일반 볼트 KS B 1002(육각볼트)
KS B 1012(육각너트 및 6각 낮은너트)
강도구분 4.6

3.4 받침용 재료

재료는 KDS 24 10 10(3.1(4))를 따른다.

 

3.5 재료의 특성치

(1) 강재

설계계산에 사용하는 강재의 물리상수 값은 표 3.3-3의 값을 사용한다.

3.3-3 설계계산에 사용되는 강재의 물리상수

종류 물리상수의 값
강과 주강의 탄성계수 (MPa)
철근의 탄성계수 (MPa)
PS강선, PS강봉의 탄성계수 (MPa)
PS강연선의 탄성계수 (MPa)
주철의 탄성계수 (MPa)
강의 전단탄성계수 (MPa)
강과 주강의 포아송비
주철의 포아송비
210,000
200,000
205,000
195,000
100,000
81,000
0.30
0.25

 

KS규격이 아닌 많은 개수의 PS강선을 묶거나, 혹은 연선으로 만든 케이블로 된 PS강재의 탄성계수는 2.0×10MPa 이하로 되는 경우가 있기 때문에 시험에 의해 별도로 정해야 한다.

프리스트레스의 감소량을 산출하는 경우에 PS강재의 겉보기 릴렉세이션율은 표 3.3-4의 값을 표준으로 한다. 다만, PS강재가 고온의 영향을 받는 경우에는 PS강재의 겉보기 릴렉세이션율은 표 3.3-4의 값에 2%를 가산하는 것을 원칙으로 한다.

3.3-4 PS강재의 겉보기 릴렉세이션율(%)

PS강재의 종류 겉보기 릴렉세이션율
PS강선, PS강연선
PS강봉
5
3

 

④ ③을 따르기 힘든 경우에는 PS강재의 인장응력에 따라 측정된 릴렉세이션율에서 콘크리트의 크리프, 건조수축 등의 영향을 고려하여 별도로 PS강재의 겉보기 릴렉세이션율을 정한다.

(2) 콘크리트

콘크리트의 탄성계수, 전단탄성계수, 크리프계수와 건조수축률 등은 KDS 24 14 20을 따른다.

 

4.설계 -- 다음 페이제 이동

 

강교 설계기준 2(허용응력설계법) 돈버는 인테리어

연약지반 수평배수 층 (돈버는 인테리어

수중펌프 배수 (돈버는 인테리어)

바닥타일(돈버는 인테리어)

철근 피복두께(돈버는 인테리어)

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