TIMWORK-inc/kds-kcs-standards huggingface dataset:
: 식 (4.8-14)에 의한 타이로드 장력 (N)
② 띠장의 휨모멘트에 대한 검토
띠장의 휨모멘트는 식 (4.8-13)을 이용하여 검토한다.
(8) 버팀공의 설계
① 버팀공의 구조형식에는 버팀판, 버팀널말뚝, 버팀직선말뚝, 버팀틀말뚝 등이 있으며, 여기서는 버팀판 및 버팀널말뚝의 설계에 한정한다.
② 버팀공의 설치 위치는 강널말뚝의 주동붕괴면과 버팀공 수동붕괴면을 고려하여 결정한다.
③ 버팀판의 설계
가. 버팀판 앞면의 수동토압 및 타이로드 장력과 버팀판 뒷면의 주동토압의 비가 소요 안전율 이상이 되도록 설치 높이와 깊이를 정한다.
나. 단면력의 계산
일반적으로는 근사적으로 토압을 등분포 하중으로 간주하고, 수평방향으로는 연속판, 수직방향으로는 캔틸레버판으로 가정하여 다음의 식에 의해 최대 휨모멘트를 구한다.
(4.8-16)
여기서, : 수평방향 최대 휨모멘트 (N·mm)
: 수직방향의 최대 휨모멘트 (N·mm)
: 버팀판의 높이 (mm)
④ 버팀널말뚝의 설계
가. 타이로드 설치점 아래의 강널말뚝 길이를 긴 말뚝으로 간주할 수 있는 경우
강널말뚝과 해저면의 교차점을 통과하는 주동붕괴면과 타이로드 설치점으로부터 아래 (: 휨모멘트 제1영점)의 위치를 통과하는 수동붕괴면이 타이로드 설치점 밑에서 교차되지 않도록 설치한다.
나. 긴 말뚝으로 간주할 수 없는 경우
타이로드 설치점에서 아래 (: 긴 말뚝으로 볼 때의 제1영점 깊이)까지의 강널말뚝을 유효로 하여 버팀판의 설계와 동일하게 설계한다.
4.8.7.3.6 버팀대식 널말뚝의 설계
(1) 띠장과 버팀대 위치의 결정
① 띠장의 수직간격은 식 (4.8-13)~식 (4.8-15)를 이용하여 결정하고, 널말뚝 윗면에서 1 m 이내에 제1단째의 띠장을 넣는 것을 원칙으로 한다.
② 버팀대의 수평 및 수직간격은 모두 계산에 의해 결정한다.
③ 띠장의 이음 간격은 6 m 이상으로 한다.
(2) 가상 지지점 및 근입길이
① 가상 지지점은 굴착 저면에서 균형 깊이까지의 중간 수동토압 합력의 작용점 위치로 한다. 단, 가상 지지점의 최대깊이는 굴착저면에서 5 mm로 한다.
② 근입길이는 균형깊이의 1.2배로 한다. 단, 근입길이의 최솟값은 3 mm, 최댓값은 굴착깊이의 1.8배로 한다.
(3) 단면력의 산정
버팀대식 널말뚝의 단면력 산정은 4.8.7.3.3(1)의 토압에 의한 것으로 하고, 버팀대 위치 및 가상 지지점으로 하는 단순보로서 검토한다.
버팀대식 널말뚝의 휨모멘트는 식 (4.8-13)을 이용하여 검토한다.
(5) 변위량의 계산
변위량은 최상단 버팀대 위치 및 최종굴착저면과 가상 지지점의 중간점을 탄성지지점으로 한 단순보로서 가정하여 계산하며, 최대변위 및 탄성지지점으로 인한 변위를 이용하여 구한 변위량은 허용범위 내에 들도록 설계한다.
(6) 보일링 및 히빙의 검토
지반의 토질 조건에 따라서 보일링 및 히빙의 검토를 실시하고, 근입길이를 결정하여야 한다.
(7) 띠장 및 버팀대의 설계 계산
① 띠장 및 버팀대에 작용하는 하중은 아래 방향 분단법을 이용하여 구한다.
② 띠장은 버팀대를 지점으로 한 단순보에 버팀대설치점 반력이 등분포하중으로 작용한다고 가정하고 설계한다.
③ 버팀대는 버팀대 위치반력이 등분포 하중으로 작용한다고 가정하고 설계한다.
4.8.8 해양 구조물
4.8.8.1 적용범위
(1) 4.8.8은 해양구조물중 플랫폼구조물 및 기초구조의 설계와 시공에 대해 적용한다. 설계 이전에 구조물의 목적, 용도, 사용조건, 환경조건에 기초하여 설계조건을 정하고 구조형식을 선정하는 등 기본계획을 이해하여 경제적인 설계를 하여야 한다.
4.8.8.2 구조계획
4.8.8.2.1 사용조건
(1) 해양구조물의 용도, 목적에 따라 소요의 기능이 발휘되도록 배려하고, 필요에 따라서 사용조건을 정해야 한다. 구조물의 사용성 확보를 위하여 구조물의 변위 및 진동에 대한 안전대책을 고려하여 설계하여야 한다.
4.8.8.2.2 환경조건
(1) 해양구조물의 설계에는 구조물에 영향을 미치는 모든 환경조건을 고려하여야 한다. 환경조건에는 바람, 파도, 조류, 조수위, 얼음, 온도, 구조물에 부착되는 해양생물, 적설, 세굴, 지진 등이 있다.
4.8.8.2.3 현장조사
(1) 현장의 지질조건이나 해저지형 등을 파악하기 위해서는 원칙적으로 현장조사를 실시하여야 한다. 현장조사의 범위 및 내용은 구조물의 형식, 크기, 중요도 또는 현장토질의 균질성, 해저면의 상황 등에 따라 달라진다.
4.8.8.2.4 구조계획상의 주의사항
(1) 해양구조물의 세부계획에 영향을 미칠 수 있는 모든 작업상의 요구사항과 환경적 자료를 포함하여, 경제성과 안전성을 고려하여 다음 사항들에 대하여 계획하여야 한다.
● 위치선정, 방위 및 수심
● 플랫폼 갑판 입면
● 가공․제작 및 현장까지의 예인과 설치법
● 장비 및 부속구조물의 배치계획
● 접근입구, 탈출경로 및 방재에 대한 계획
● 현지공사와 공사 중의 안정
● 설치 후의 안정 및 세굴
● 보수․점검의 방법
4.8.8.3 하중
4.8.8.3.1 하중의 분류
(1) 고정하중
고정하중은 대기 중의 플랫폼 및 이에 반영구적으로 설치되는 장비와, 부속구조물의 자중 및 수면아래 구조물에 작용하는 정수압을 포함한다.
(2) 활하중
활하중은 플랫폼의 사용기간 동안 용도변화에 따른 하중변화를 포함하며 생산장비 자중·저장품·기기 등의 중량, 선박의 접안 및 계류에 의한 하중, 크레인에 의한 하역작업에 따르는 하중 등을 포함한다.
(3) 환경하중
바람, 파도, 조류, 얼음, 눈, 지진 등의 환경조건에 따라 생기는 하중이다. 또한, 파도와 조수에 의한 수심의 변화로 인한 정수압과 부재력의 변동도 포함된다.
(4) 시공하중
시공중 조립, 하중의 제거, 이동 및 설치로 인하여 생기는 하중을 고려한다.
(5) 동적하중
반복적인 하중이나 충격의 반작용으로 인하여 플랫폼에 가해지는 하중으로서 파도, 바람, 지진 등의 환경하중과 플랫폼에 장치된 기계류에 의하여 발생할 수 있다. 또한 선박의 정박이나 해상작업으로 인해 발생할 수 있다.
4.8.8.3.2 환경하중의 산정
(1) 파도하중
파도하중은 구조물의 종류, 형상, 구조물이 건설되는 해역의 지형 등에 따라서 다르며, 이에 따라 합리적인 하중을 선정하여야 한다. 해양에 건설되는 부재에 작용하는 파도에 의한 항력과 관성력은 식 (4.8-17)과 같이 산정할 수 있다.
(4.8-17)
여기서, : 부재에 작용하는 단위길이당의 파력
: 해수 단위중량 (=10.06kN/m3)
: 중력가속도
: 항력계수 (원형부재의 경우 0.6~1.0)
: 파도에 의한 물입자 속도
: 관성력계수(원형부재의 경우 1.5~2.0)
:파도에 의한 물입자 가속도
: 부재의 단위길이당의 유수 방향의 투영 면적
: 부재의 단위길이당의 체적
(2) 풍하중
풍하중은 식 (4.8-18)에 의해 산정한다.
(4.8-18)
여기서, : 바람에 의해 구조물에 작용하는 단위길이당의 힘
: 형상계수
: 설계풍속
: 풍하중의 작용 방향에 직각인 면에 대한 구조물 또는 부재의 단위길이당 투영면적
(3) 조류에 의한 하중
조류에 의해 해양구조물에 작용하는 하중은 식 (4.8-17)에서 대신 수정된 항력계수 를 사용하고, 파도에 의한 물입자의 속도가 0(=0)이라 간주하여 구한다.
(4) 빙하중
얼음이 구조물의 강관부재에 충돌할 경우에 얼음이 구조물에 미치는 하중은 식 (4.8-19)를 이용하여 산정한다.
(4.8-19)
여기서, : 빙력
: 얼음의 1축 압축강도
: 부재의 바깥지름
: 빙압계수 (0.3~0.7)
: 얼음의 두께
(5) 지진하중
해양구조물은 구조물의 사용기간 동안 치명적인 구조적 손상을 입지 않도록 안전한 강도와 강성을 지니고, 구조적 손상이 발생하더라도 지진에 의해 붕괴되는 것을 방지할 수 있는 충분한 내진성능을 가지도록 설계한다.
② 내진해석
내진설계 시에는 동적해석을 원칙으로 하며, 응답스펙트럼법 또는 시각이력해석법을 사용한다. 일반적으로 구조물의 해석모델은 지반운동의 구조물과 구조물주변 유체의 부가질량을 고려하여 3차원으로 한다. 2차원 모델로 하는 경우에는 비틀림응답의 영향을 고려하여야 한다.
③ 설계스펙트럼
응답스펙트럼법에 의해 구조물의 지진응답을 구하는 경우 가설지점의 지반에 적합한 응답스펙트럼을 사용하여야 한다.
④ 시간이력해석법에 사용되는 입력지진
시간이력해석법에 사용되는 입력지진은 가설지점의 과거 지진기록, 지반조건과 유사한 지점의 지진기록, 또는 그것들을 수정한 것에 의하는 것으로 한다.
4.8.8.4 구조용 강재의 설계
4.8.8.4.1 일반
(1) 해양구조물에 사용하는 강재에 대하여는 허용응력 설계법을 적용한다. 측면 및 연직방향으로 설계환경하중을 받는 경우 허용응력의 1/3을 증가시킬 수 있다.
4.8.8.4.2 강관부재의 허용응력
(1) 축방향력을 받는 강관부재
① 축방향력이 인장인 경우
축방향력이 인장인 경우, 허용인장응력 는 다음 식으로부터 구한다.
(4.8-20)
여기서, = 항복강도 (MPa)
② 축방향력이 압축인 경우
축방향력이 압축이고, 강관의 바깥쪽 지름와 강관의 두께의 비( )가 60 이하인 경우 허용압축응력는 식 (4.4-1) 및 식 (4.4-2)으로 구한다. 가 60보다 큰 경우에는 국부좌굴에 대한 고려가 필요하므로 식 (4.4-1) 및 식 (4.4-2)에서 대신에 탄성 국부좌굴응력 혹은 비탄성 국부좌굴응력 중에서 작은 값을 대입하여, 와 를 계산한다.
가. 탄성 국부좌굴응력,
(4.8-21)
여기서, : 위험 탄성좌굴계수
: 탄성계수
나. 비탄성 국부좌굴응력,
(4.8-22)
(2) 휨모멘트를 받는 강관부재
휨모멘트를 받는 강관부재의 허용휨응력 는 다음 식으로부터 구한다.
; (4.8-23)
(4.8-24)
(4.8-25)
(3) 전단을 받는 강관부재
① 전단
원통형 강관의 최대전단응력 는 다음과 같이 계산된다.
(4.8-26)
여기서, : 최대전단응력
: 횡방향 전단응력
: 단면적
허용전단응력 는 다음과 같다.
(4.8-27)
② 비틈전단
원통형 강관의 최대비틈전단응력 는 다음과 같이 계산된다.
(4.8.28)
여기서, : 최대비틈전단응력
: 비틈모멘트
: 극관성모멘트
허용비틈전단응력 는 다음과 같다.
(4.8-29)
(4) 정수압을 받는 강관부재
정수압을 받는 모든 강관부재의 후프응력 는 안전율을 고려한 임계 후프좌굴응력를 넘지 않도록 해야 한다.
(4.8-30)
(4.8.31)
여기서, : 정수압에 의한 후프응력
: 정수압
: 수압으로 인한 파괴에 대한 안전계수
(5) 축방향력과 휨모멘트를 받는 강관부재
① 축방향력이 압축인 경우
가. 강관부재 : 부재 길이방향으로 모든 점에서 4.6.2의 규정에 준하여 검토되어야 한다.
나. 강관말뚝 : 점토질 지반아래의 말뚝에 대해서는 좌굴에 대해 검토하여야 한다. 또한, 횡방향 및 축방향하중을 받는 경우 2차효과를 고려하여야 한다.
② 축방향력이 인장인 경우
축방향인장력 및 휨모멘트를 받는 강관부재는 부재길이방향으로 모든 점에서 4.6.3의 규정에 준하여 검토되어야 한다.
(6) 축방향력 및 정수압을 받는 강관부재
축방향인장 및 후프압축에 의한 응력이 동시에 발생한다면, 다음의 상관식을 만족하여야 한다.
1.0 (4.8-32)
: 포아송비 (= 0.3)
: 항복강도
: 작용하는 축방향응력의 절댓값
: 작용하는 휨응력의 절댓값
: 작용하는 후프압축응력의 절댓값
: 임계후프응력
: 축방향 인장에 대한 안전계수
: 후프압축에 대한 안전계수
축방향압축 및 후프압축에 의한 응력이 동시에 발생한다면, 다음의 상관식을 만족하여야 한다.
(4.8-33)
(4.8-34)
여기서, : 휨에 대한 안전계수
4.8.8.5 접합부의 설계
4.8.8.5.1 축방향력을 받는 부재의 접합
(1) 강관의 단순접합부는 다음의 조건을 만족해야 한다.
(4.8-35)
여기서, : 지관부재의 항복강도
: 주관부재의 항복강도로 와 중 작은 값
θ : 주관에 대한 지관의 경사각
: 주관의 외경
: 지관의 외경
: 주관의 관 두께
: 지관의 관 두께
4.8.8.5.2 구속조건 및 수축
(1) 구조상세는 연성 거동에 대한 구속을 최소화하고, 과도한 용접의 집중을 피하며, 용접위치의 용이한 접근이 보장되어야 한다. 또한, 격점부는 용접부의 냉각에 의한 응력집중이 최소화되도록 설계되어야 한다.
4.8.8.5.3 강관 접합부
(1) 단순격점부
① 단순격점부는 하중형태에 따라 K, T, Y, 또는 크로스 격점으로 분류되며, 직경이 비슷한 K, X 격점부에서의 편심모멘트에 대해서는 유의하여 설계하여야 한다.
② 격점부에서는 지관의 펀칭전단 및 공칭내력에 대하여 안전하게 설계하여야 한다.
③ 단순격점부에서 지관사이의 최소거리는 50 mm를 확보하여야 하며, 주관 혹은 지관의 두께가 증가하는 경우에는 그림 4.8-6을 따라야 한다.
그림 4.8-6 단순격점부의 상세
(2) 중첩되는 격점부
지관모멘트가 작고 축방향 하중의 일부가 하나의 지관에서 다른 지관으로 공통된 용접부를 통하여 직접적으로 전달되는 경우, 주관에 직각방향으로의 허용축방향 하중성분을 고려한다. 어떠한 경우에도 지관두께가 주관두께를 초과해서는 안 된다.
(3) 복합된 접합부
인접한 평면의 지관이 중첩된 접합부와 겹치면, 다음의 사항들이 고려되어야 한다.
① 어느 위치에서든 1차지관이 2차지관보다 두꺼운 경우 2차지관은 상기 (2)의 중첩되는 지관들처럼 설계되어야 한다.
② 접합부에서 단면이 커지는 경우에는 상기 (1)의 단순격점부를 따라 설계한다.
③ 구형 접합부가 사용될 경우 상기 (1)의 펀칭전단에 근거를 두어 설계한다.
④ 접합부에 장애물이 될 수 있는 2차지관은 이격시켜야 하며, 편심에 의한 모멘트가 발생될 경우에는 설계에서 고려하여야 한다.
(4) 주관을 통한 하중 전달
크로스 격점부, 헌치레그 격점부, 주관을 가로질러 하중을 전달하는 격점부 등은 일반적인 붕괴에 저항하도록 설계되어야 한다.
(5) 다른 복잡한 격점부
상기 (1)~(4)에서 다루지 않은 복잡한 격점부는 적당한 실험, 시공경험 및 상세한 구조해석을 근거로 설계하여야 한다.
4.8.8.6 피로
(1) 강구조로 이루어진 해양구조물에 대해서는 피로설계를 수행하는 것을 원칙으로 하며, 피로해석 및 설계는 KDS 14 30 20 또는 관련 설계기준을 준용한다.