TIMWORK-inc/kds-kcs-standards huggingface dataset:
④ 콘크리트 경화 이후의 하중에 대한 합성단면의 콘크리트 부분 응력은 환산단면계수를 사용하여 검토하며 허용휨응력 이하이어야 한다.
(2) 시공중에 동바리를 설치하는 경우
① 건축물 사용 시의 고정하중 및 활하중에 대한 합성단면의 강재 부분 응력은 허용휨응력 이하이어야 한다.
② 건축물 사용시의 고정하중 및 활하중에 대한 합성단면의 콘크리트 부분 응력은 환산단면계수를 사용하여 검토하며 허용휨응력 이하이어야 한다.
4.7.3.6 노출형 합성보의 부모멘트에 대한 설계
다음 조건을 모두 만족하면 유효폭 슬래브 내의 종방향 철근을 합성보의 단면설계에 포함할 수 있다.
(1) 강재보가 조밀단면이며 적절히 횡지지된 경우
(2) 전단연결재가 설치된 경우
(3) 유효폭 내의 슬래브 철근이 적절히 이음 또는 정착된 경우
4.7.3.7 매입형 합성보의 설계
(1) 콘크리트에 완전히 매입된 강재보는 전단연결재가 없어도 완전합성으로 간주하며, 횡좌굴을 고려하지 않아도 된다.
(2) 단면설계시 유효폭의 슬래브를 포함한 합성단면의 단면계수 또는 식 (4.7-9)의 합성단면계수과 식 (4.7-22)의 허용휨응력 를 적용한다.
4.7.3.8 전단력에 대한 설계
(1) 합성보에 작용하는 전단력 전체는 강재 보의 복부판이 단독으로 부담하는 것으로 한다.
(2) 합성보 단부의 접합에서 전단력 전체가 복부판을 통하여 전달되는 것으로 한다.
4.7.3.9 처짐
(1) 합성보의 처짐은 탄성이론에 의해 산정하며, 콘크리트 타설시 안전성과 건축물 사용시 사용성을 유지하여야 한다.
(2) 동바리를 사용하지 않는 경우 고정하중에 의한 처짐은 강재보만의 단면2차모멘트 를, 활하중에 의한 처짐은 유효단면2차모멘트 를 사용하여 계산한다.
(3) 동바리를 사용하는 경우 고정하중과 활하중에 의한 처짐 모두 유효단면2차모멘트 를 사용하여 계산한다.
4.7.4 압축과 휨의 조합
합성기둥의 대칭면 내에서 축방향 압축력과 x방향 및 y방향의 휨모멘트의 조합은 다음 식에 의한다.
(4.7-24)
(4.7-25)
(4.7-26)
(4.7-27)
또한, x방향과 y방향의 모멘트 확대계수와 는 각각 다음 식에 의한다.
(4.7-28)
(4.7-29)
(4.7-30)
(4.7-31)
4.7.5 전단연결재
4.7.5.1 구조 제한
(1) 전단연결재는 용접 후의 높이가 단면의 지름의 4배 이상이며 머리가 있는 스터드 전단연결재나 압연 ㄷ형강으로 하여야 한다.
(2) 전단연결재의 콘크리트 피복두께는 어느 방향으로나 25 mm 이상으로 한다. 다만, 데크플레이트의 골 속에 설치되는 경우 측면의 피복두께는 이 제한을 적용하지 않는다.
(3) 강재 보의 복부판 선상에 설치되는 전단연결재를 제외하고는 스터드 전단연결재의 지름은 플랜지 두께의 2.5배 이하로 한다.
(4) 스터드 전단연결재의 종방향 간격은 스터드 전단연결재 지름의 6배 이상으로, 횡방향 간격은 스터드 전단연결재 지름의 4배 이상으로 한다.
(5) 스터드 전단연결재의 최대간격은 어느 방향이든 몸체 직경의 32배로 한다.
4.7.5.2 수평전단력
(1) 매입형 합성단면을 제외하고는 강재 보와 콘크리트 슬래브면 사이의 전체 수평전단력은 전단연결재에 의해서만 전달된다고 가정한다. 휨모멘트를 받는 강재 보와 콘크리트 슬래브가 합성작용하기 위해서는 총 수평전단력은 해석상의 값과 상관없이 다음과 같이 산정한다.
① 최대 정모멘트점과 영(0) 모멘트점 사이의 총 수평전단력 는 다음 중 작은 값으로 한다.
(4.7-32)
(4.7-33)
여기서, : 강재보의 단면적 (mm2)
: 슬래브의 유효폭 내에 있는 콘크리트 단면적 (mm2)
: 콘크리트의 설계기준강도 (MPa)
다만, 작은보를 불완전합성보로 설계할 경우, 상기 수평전단력 값을 50%까지 저감할 수 있다. 즉, 이어야 한다.
② 최대 부모멘트점과 0 모멘트점 사이의 총 수평전단력은 다음 값으로 한다.
(4.7-34)
여기서, : 철근의 설계기준항복강도 (MPa)
: 슬래브의 유효폭 내에 있는 보강철근 단면적 (mm2)
다만, 기둥면에서의 정모멘트를 합성보로 설계할 경우, 다음 값과 비교하여 큰 값으로 한다.
(4.7-35)
여기서, : 기둥면과 접한 콘크리트 부분의 폭 (mm)
: 기둥면과 접한 콘크리트 부분의 두께 (mm)
4.7.5.3 스터드연결재의 내력
(1) 스터드연결재 허용내력
콘크리트 슬래브에 매입된 스터드연결재 한 개의 허용내력 는 다음과 같이 산정한다.
(4.7-36)
여기서, : 스터드연결재의 단면적 (mm2)
: 스터드연결재의 인장강도 (MPa),
다만, 가 440 MPa 을 초과할 경우에는 440 MPa 로 한다.
(2) 감소계수
허용내력식에 포함된 감소계수 는 슬래브의 형태에 따라 다음과 같이 산정한다.
① 일정한 두께의 슬래브에 연결된 경우
(4.7-37)
즉, 스터드연결재의 허용내력을 100% 사용하므로 감소계수는 1.0으로 한다.
② 데크플레이트의 골 방향이 강재보에 직각인 경우
(4.7-38)
여기서, : 데크플레이트 골 당 스터드연결재의 개수, 단
: 데크플레이트 골의 평균 폭 (mm)
: 데크플레이트 골의 높이 (mm)
: 스터드연결재의 높이 (mm), 단
다만, 데크플레이트가 강재 보 위에서 연속하지 않고 절단 및 격리되어 보의 플랜지에 직접 용접된 경우, 격리된 거리를 로 하여 감소계수 식 (4.7-39)를 사용할 수 있다.
③ 데크플레이트의 골 방향이 강재 보와 평행인 경우
(4.7-39)
다만, 인 경우 이다.
4.7.5.4 전단연결재의 개수 산정 및 배열
(1) 최대 휨모멘트(정 또는 부)점과 인접한 영(0)모멘트 점 사이에 배열되는 전단연결재의 소요 개수는 4.7.5.2에서 산출한 수평전단력을 4.7.5.3에서 산출한 전단연결재 한 개의 허용내력으로 나누어 구한다.
(2) 일정 구간 내에 소요되는 개수의 전단연결재는 균등한 간격으로 배열한다.
(3) 집중하중을 받는 점과 영(0)모멘트 점 사이에는 다음 식에 따라 산정되는 전단연결재의 소요개수를 배열하여야 한다.
(4.7-40)
여기서, : 집중하중 점의 모멘트, 단
: 최대 모멘트
: 최대 모멘트점과 영(0)모멘트점 사이의 전단연결재 소요 개수
4.8 일반 강구조물을 위한 추가 규정
(1) 건축물 이외의 일반 강구조물을 설계하는 경우, 4.8.1~4.8.8의 규정을 추가로 적용하여야 한다.
(1) 강관구조물 (4.8.1)
(2) 골조구조물 (4.8.2)
(3) 박판구조물 (4.8.3)
(4) 관로 및 곡면구조물(4.8.4)
(5) 철탑구조물 (4.8.5)
(6) 케이블 구조물(4.8.6)
(7) 말뚝 및 널말뚝 구조물(4.8.7)
(8) 해양구조물(4.8.8)
4.8.1 강관 구조물
4.8.1.1 강재
강관부재로 사용되는 강재는 다음의 규격에 적합한 것을 표준으로 한다.
(1) 기성강관을 사용하는 경우에는 표 4.8-1에 준한다.
표 4.8-1 기성강관의 규격과 종류

규격번호 및 명칭

종류

강종

KS D 3566

2종

SGT275

4종

SGT355
(2) 각각의 강종에 대한 인장강도는 KS D 3566의 규정을 따른다.
(3) 제작방법에 따른 강관의 종류와 그 선정방법은 표 4.8-2에 준한다.
표 4.8-2 강관의 선정

부재

제조방법에 따른 분류

강종

주요 부재

아크용접 강관

SGT275, SGT355

전기저항용접 강관

SGT275

2차 부재

아크용접 강관

SGT275, SGT355

전기저항용접 강관

SGT275

이음매 없는 강관

단접 강관
주요 부재로 사용되는 강관의 이음매 부분은 원칙적으로 KS B 0832에 규정된 표면 휨시험을 실시하여 휘어진 부분의 외측에 균열 또는 다른 뚜렷한 결함이 없다는 것이 확인되어야 한다. 그렇지만 축방향의 단면력을 받는 부재로 응력의 여유가 있는 경우에는 표면 휨시험을 생략해도 좋다.
(4) 굽힘시험에 의해 제작관에 사용하는 강판은 표 4.8-3에 준한다. 표 4.8-3은 주로 지름 300 mm 이상, 두께 6.9 mm 이상의 강관을 대상으로 한다. 강관은 강판을 롤러에 의해 원통형으로 가공한 후에 이음매 부분을 아크용접으로 제작하는 것으로 한다.
표 4.8-3 강관의 제작에 사용하는 강판의 종류

규격번호 및 명칭

종류

강종

KS D 3503

일반 구조용 압연 강재

2종

SS275

KS D 3515

용접 구조용 압연 강재

1종

2종

3종

4종

SM275A,B,C,D,-TMC

SM355A,B,C,D,-TMC

SM420A,B,C,D,-TMC

SM460B,C,-TMC

KS D 3529

용접 구조용 내후성

열간 압연 강재

1종

2종

3종

SMA275A,B,C (W,P)

SMA355A,B,C (W,P)

SMA460 (W,P)
4.8.1.2 허용응력
(1) 강관의 허용응력은 4.3~4.7과 KDS 14 30 25의 규정을 준한다.
4.8.1.3 강관의 최소 두께
(1) 구조 내력상 중요한 부재에는 판두께 2.0 mm 이상의 강관을 사용한다.
4.8.1.4 단일강관 부재
(1) 강관이 세장비가 큰 행거, 지주 또는 트러스부재 등에 사용되는 경우에는 바람에 의한 진동을 제한하기 위해 그 강관의 바깥지름은 식 (4.8-1)을 만족시켜야 한다. 단, 특별히 진동에 대한 대책을 고려한 후 그 효과를 풍동시험 등으로 확인한 경우 또는 직접 바람의 영향을 받지 않는 부재에 대해서는 예외로 한다.
여기서, : 부재의 길이 또는 유효좌굴길이(m)
: 강관의 바깥지름(m)
: 강관의 판두께(mm)
(2) (1)의 규정에 따라 설계된 강관부재의 단부를 용접이음하는 경우에는 반드시 온둘레용접을 해야 하고, 그 방법은 일반적으로 필렛용접으로 한다. 가 이하의 경우에 대해서는 V형 용접으로 해야 한다.
(3) 부득이하게 연결판이나 리브를 붙일 경우에 그 앞부분은 피로강도가 저하되기 쉬우므로 용접부를 매끈하게 다듬질해야 한다.
4.8.1.5 보강재
4.8.1.5.1 보강재의 최대간격
(1) 강관부재에는 전단 및 비틀림에 의한 좌굴 또는 국부적인 변형을 방지하기 위한 링보강재 또는 다이아프램을 설치하는 것을 원칙으로 하며, 그 최대간격은 바깥지름의 3배로 한다. 단, 식 (4.8-2)의 조건을 만족하는 경우에는 보강재를 생략할 수 있다.
여기서, : 강관의 반지름 (mm)
: 강관의 판두께 (mm)
4.8.1.5.2 링보강재의 강도
(1) 링보강재의 폭과 두께는 식 (4.8-3)을 만족해야 한다. 단, 집중하중이 작용하는 점에 대해서는 4.8.1.6의 규정에 따라야 한다.
(4.8-3)
여기서, : 링보강재의 폭 (mm)
: 링보강재의 판두께 (mm)
: 강관의 바깥지름 (mm)
4.8.1.6 격점부
(1) 집중하중이 작용하는 격점부나 받침부는 국부적인 변형을 방지하기 위해 링보강재 또는 다이아프램으로 보강하는 것을 원칙으로 한다.
(2) 격점부의 변형량은 식 (4.8-4)를 만족해야 한다.
(4.8-4)
여기서, : 격점부 변형량 (mm)
: 강관의 반지름 (mm)
(3) 단면2차모멘트가 일정한 링보강재를 사용하는 경우에는 격점부의 변형량을 식 (4.8-5)에 의해서 구해도 좋다.
① 지지재를 병용하는 경우(그림 4.8-1(a) 참조)
(4.8-5(a))
② 링보강재만 사용하는 경우(그림 4.8-1(b) 참조)
(4.8-5(b))
여기서, : 작용하중 (N)
: 링보강재의 단면 2차 모멘트 (mm4)
: 탄성계수 (MPa)
그림 4.8-1 링보강재의 구조
(4) 링보강재의 단면2차모멘트를 산출할 때 강관의 유효폭은 식 (4.8-6)에 따른다.
(4.8-6)
여기서, : 강관의 유효폭 (mm)
그림 4.8-2 강관의 유효폭
4.8.1.7 굴곡관
(1) 굴곡관을 사용하여 부재를 구성하는 경우에는 굴곡부의 국부응력을 검토하여야 한다. 단, 꺽임각이 식 (4.8-7)을 만족하는 경우에는 직선부재로서 설계해도 좋다.
(4.8-7)
여기서, : 꺽임각(radian), 원호아치의 경우
: 강관의 지름 (mm)
: 직선부재의 길이 (mm)
: 아치의 곡률반경 (mm)
4.8.1.8 강관의 연결
(1) 강관과 강관을 축방향으로 연결하는 경우에는 고력볼트 또는 용접에 의한 직접연결을 원칙으로 한다. 다만, 2차부재로서 부득이할 경우는 플랜지 연결로 할 수 있다.
(2) 부재축의 방향이 다른 기타 부재와 강관을 연결하는 경우에는 연결판 연결 또는 가지 연결로 한다.
4.8.2 골조 구조물
4.8.2.1 적용범위
(1) 4.8.2는 트러스, 라멘, 아치 등의 설계에 적용된다.
4.8.2.2 트러스
4.8.2.2.1 트러스의 구성
(1) 트러스 구성은 부재의 중심축과 단면의 도심이 일치하도록 하여 가급적 2차응력이 발생하지 않도록 한다.
(2) 트러스의 절점은 강결에 의한 2차응력이 가능한 한 작도록 한다.
4.8.2.2.2 압축부재의 유효좌굴길이
(1) 트러스 면내
① 현재의 유효좌굴길이는 부재길이로 한다.
② 거세트플레이트에 의하여 현재에 연결된 수직재 및 사재의 유효좌굴길이는 연결고력볼트군의 중심간 거리를 사용해도 된다. 단, 부재길이의 0.8배 이상으로 한다. 또한, 수평브레이싱(수평가새)이나 수직브레이싱(수직가새) 등의 부재에서 부재의 양면에 거세트플레이트를 설치하지 않은 구조에서는 부재길이의 0.9배를 사용한다.
③ 부재의 중간점을 다른 부재가 유효하게 지지하는 경우는 그 지지점 사이를 유효좌굴길이로 사용해도 좋다.
(2) 트러스 면외에 대하여 압축부재의 트러스 면외 유효좌굴길이는 부재의 길이를 사용한다. 단, 수평브레이싱(수평가새), 수직브레이싱(수직가새), 교문브레이싱(교문가새)에 의해 지지된 주 트러스 현재 및 복부판재는 그 지지점간 길이을 유효좌굴길이로 사용해도 좋다.
(3) 축력이 다른 트러스 부재의 경우 면외 유효좌굴길이는 축력의 분포에 따라 적절히 조정할 수 있다.
그림 4.8-3에 표시한 부재와 같이 , 에 크기가 다른 압축력이 작용하고 트러스 면외에 지지재가 없는 경우, 부재 의 트러스 면외에 대한 유효좌굴길이 은 식 (4.8-8)에 의해 구할 수 있다.
(4.8-8)
여기서, , 는 부재 의 각 격간 , 에 작용하는 압축력이며, 이다. 또한, 그림 4.8-4에 표시한 K트러스의 수직재 와 같이 , 에서 부호가 다른 축력이 작용하고 트러스 면외에 지지재가 없는 경우, 부재 의 트러스 면외에 대한 유효좌굴길이 은 식 (4.8-9)에 의해 구할 수 있다.
(4.8-9)
단, 은 압축력의 절대치, 는 인장력의 절대치로 한다. 또한, 이들 식은 부재의 단면이 일정한 경우에 적용할 수 있다.
그림 4.8-3 축력이 다른 트러스 현재의 면외 유효좌굴길이

그림 4.8-4 축력이 다른 트러스 수직재의 면외 유효좌굴길이
4.8.2.2.3 직접하중을 받는 부재
(1) 절점 이외의 부위에 하중이 작용하는 경우 부재에 축력이외에 부가적인 휨모멘트가 발생하므로 이를 포함하여 조합응력으로 고려하여야 한다.
4.8.2.2.4 브레이싱
(1) 수평브레이싱(수평가새), 수직브레이싱(수직가새), 교문브레이싱(교문가새)은 주 트러스와 함께 교량이 입체적인 기능을 유지할 수 있도록 충분한 강성을 가져야 하고 그 배치가 적당해야 한다.
(2) 수평브레이싱(수평가새)이나 수직브레이싱(수직가새)에서 부재를 서로 교차시킬 경우에는 부재의 교점은 연결되어야 한다.
4.8.2.2.5 2차응력
(1) 트러스의 절점이 2차응력이 가능한 한 작게 되도록 설계하기 위하여 주 트러스 부재의 높이는 부재길이의 1/10보다 작도록 한다.
(2) 절점의 강접에 의한 2차응력이 무시할 수 없는 범위에 있는 경우에는 2차응력을 고려하여 부재의 응력 검토를 시행하여야 한다.
4.8.2.3 라멘구조
(1) 라멘구조의 설계 시 구조물 전체의 구조 안정성을 확보하기 위하여 골조에 작용하는 연직하중 및 변위에 의한 2차효과를 고려하여야 한다.
(2) 라멘구조에서 압축부재의 유효좌굴길이는 가새골조, 비가새 골조, 단부조건에 따라 구한다. 힌지단을 가지는 가새골조의 좌굴길이계수는 0.7~1.0이며, 힌지단을 가지는 비가새골조의 좌굴길이계수는 2.0 이상으로 한다. 또한, 고정단을 가지는 가새골조는 0.5~0.7을, 고정단을 가지는 비가새골조는 1.0~2.0을 좌굴길이계수로 사용한다.
(3) 비가새골조의 경우, 최소 좌굴길이계수는 1.0이며 일반적으로 좌굴길이계수는 1.0 이상이어야 한다.
(4) 라멘구조는 휨, 축방향력, 전단력의 조합에 대한 안전성을 고려하여 설계한다.
(5) 기초구조물의 회전 및 이동이 예상되는 경우에는 골조의 설계에 그 영향을 고려한다.
4.8.2.4 아치
(1) 아치부재는 축방향 압축력과 휨모멘트를 받는 부재로 설계해야 한다. 휨모멘트가 작은 경우에는 축방향 압축력을 받는 부재로 설계할 수 있다.
(2) 아치 부분의 부재축선은 골조선과 일치시키는 것을 원칙으로 한다.
4.8.2.5 접합부
4.8.2.5.1 트러스
절점은 가급적 단순한 구조로 하여 각 부재의 연결이 용이하도록 하고, 검사 및 청소 등의 유지관리에 지장이 없도록 한다.
(2) 거세트플레이트
① 부재를 거세트플레이트로 연결하는 고력볼트의 배치는 부재의 축에 대칭으로 하며, 부재와 거세트플레이트와의 접촉면 전체에 이어지도록 한다.
② 트러스 절점에서 현재의 복부판에 거세트플레이트를 겹쳐 붙이는 구조로서 부재 양면에 거세트플레이트를 사용하는 경우, 거세트플레이트의 두께는 강재의 종류에 관계없이 식 (4.8-10)에 의하여 계산한 값을 사용한다.
(4.8-10)
여기서, : 거세트플레이트의 두께 (mm)
: 거세트플레이트로 연결되는 단주 또는 복부판재에 작용하는 최대 부재력 (kN)
: 거세트플레이트로 연결되는 단주 또는 복부판재의 거세트플레이트 면에 접하는 부분의 폭 (mm)
③ 거세트플레이트의 최소두께는 9 mm를 표준으로 한다.
4.8.2.5.2 라멘
(1) 우각부는 보와 기둥의 응력흐름을 원활하게 하고 국부적인 응력집중에 대해서 충분한 고려가 필요하다.
4.8.2.5.3 아치
(1) 아치의 케이블재 등에 의한 접합부는 응력집중 또는 2차응력 발생에 의해 결함이 발생하지 않도록 주의가 필요하다.
4.8.2.6 전체 골조구조에 대한 유의사항
4.8.2.6.1 좌굴
(1) 전체 길이에 비하여 그 간격이 매우 좁은 트러스에서는 전체 좌굴에 대하여 합리적인 방법에 의하여 조사한다.
(2) 라멘구조의 경우, 일반적으로 4.8.2.3에 따라 부재를 설계하면 전체좌굴 조사는 불필요하나, 특수한 형식을 쓰는 경우에는 별도로 엄밀한 계산을 하여 조사한다.
(3) 아치의 경우, 전체 구조의 배치와 형상, 부재 단면 선정에 있어서 아치 면내에 전체 좌굴이 생기지 않도록 한다.
4.8.2.6.2 변위
(1) 골조구조물의 수평 및 수직 변위는 사용목적에 따라 지장이 발생하지 않도록 해야 한다.
4.8.2.6.3 솟음
(1) 필요한 경우 고정하중에 대해 솟음을 두어 제작하도록 하여 완성 형상을 확보할 수 있도록 한다.
4.8.2.7 지점
(1) 각 골조구조의 설계하중이 하부구조로 원활히 전달될 수 있도록 지점부에 대해 세심한 설계가 필요하다.
4.8.3 박판 구조물
(1) 4.8.3은 박판 평판요소로 구성된 구조물 설계에 적용한다.
4.8.3.2 평판요소의 설계
(1) 평판요소의 설계는 각 부재의 응력상태에 따라 해당되는 요구조건을 만족시키도록 한다.
(2) 특수한 평판요소의 구조해석은 합리적인 하중조건이나 지지조건하에서 실행한다.
4.8.3.3 유효폭
(1) 휨부재 또는 휨을 받는 박판구조물의 평판요소는 변형이나 전단지연 효과를 고려하여 유효폭을 산정하여야 한다. 플랜지의 한쪽 유효폭 λ는 휨모멘트 분포가 부재축에 따라 포물선 분포를 하는 경우는 식 (4.8-11)을 사용하고, 직선분포를 하는 경우는 식 (4.8-12)를 사용한다. 식 (4.8-11)과 식 (4.8-12)에서 은 지간에 등분포하중이 재하되는 경우에 휨의 변곡점간 거리를 사용하는 것을 원칙으로 한다.
(4.8-11)
(4.8-12)
여기서, λ : 플랜지 또는 평판의 한쪽 유효폭 (mm)
b : 복판 또는 리브간격의 1/2 또는 단부에서 플랜지 돌출폭 (mm)
l : 등가 지간길이 (mm)
그림 4.8-5 플랜지의 유효폭
4.8.3.4 평판의 보강
4.8.3.4.1 면내력을 받는 평판의 보강
(1) 주로 축압축력을 받는 평판의 보강에 관해서는 압축부재 설계에 관한 규정을 따른다.
(2) 평판에 작용하는 면내력이 주로 휨과 전단인 경우에, 후좌굴강도를 어느 정도 기대할 수 있는 경우는 4.5의 복부판 설계 규정을 따른다.
4.8.3.4.2 면외력 또는 면외력과 면내력을 동시에 받는 평판의 보강
(1) 면외력을 받는 평판을 보강하는 경우에는 평판의 휨과 응력이 한계치를 넘지 않도록 보강재의 배치와 강도를 정하는 동시에, 보강재에 대해서도 안전성 조사를 실시하는 것을 원칙으로 한다.
(2) 면외력과 면내력을 동시에 받는 평판을 보강하는 경우에는 각각의 작용에 대해서 안전성을 확보하는 동시에, 이러한 2가지 작용이 동시에 작용된 경우에 대해서도 안전하도록 하는 것을 원칙으로 한다.
4.8.3.5 연결부
(1) 평판의 연결부 설계는 KDS 14 30 25를 따른다.
4.8.3.6 우각부
(1) 라멘구조의 우각부는 보와 기둥의 응력흐름을 원활하게 전달시키는 동시에 우각부 내의 국부적인 응력집중에 대해서 충분히 고려해야 한다.
4.8.3.7 집중하중에 대한 배려
(1) 박판구조물의 하중 집중점에는 수직보강재 또는 다이아프램을 설치하는 것을 원칙으로 한다. 가설과 같이 일시적인 받침부가 되는 부위에는 하중분포 길이를 증가시켜 집중하중을 분산시키도록 한다.
(2) 집중하중이 작용하는 위치의 수직보강재는 다음과 같이 국부좌굴을 고려한 단면에 대해 축방향 압축력을 받는 기둥으로 설계하는 것을 원칙으로 한다.
① 기둥으로서의 유효단면적은 보강재 단면 및 설치 위치에서 양쪽으로 각각 복부판 또는 다이아프램 두께의 12배까지로 한다. 다만, 전체 유효단면적은 보강재 단면적의 1.7배를 넘지 않는 것으로 한다.
② 강도 계산에 쓰이는 단면회전반경은 복부판 또는 다이아프램의 중심선에 대해서 구하며, 유효좌굴길이는 판형 높이의 1/2로 한다.
4.8.3.8 전체구조로서 주의 사항
(1) 부(-)반력이 가능한 한 생기지 않도록 지점조건을 결정한다.
(2) 개단면 판형에는 단면 형상의 유지, 강성 확보 및 횡하중을 받침으로 원활히 전달하기 위해 거더 사이에 가새, 가로보 등을 설치하는 것을 원칙으로 한다. 가새는 2차부재로서 설계하는 것이 원칙이지만, 주하중의 하중분배를 고려하는 경우나 입체 해석에 의해 설계하는 경우에는 1차부재로서 취급해도 좋다. 또한, 지점에서는 각 거더 사이에 수직재나 가로보 설치를 원칙으로 한다.
(3) 박스형 거더에는 중간 다이아프램의 설치를 원칙으로 한다.
(4) 구조물의 완성형상을 관리하기 위해 필요에 따라서 제작변형(솟음)을 부가할 필요가 있다.
4.8.4 관로 및 곡면구조물
4.8.4.1 관로구조물
4.8.4.1.1 적용범위
(1) 4.8.4.1은 관로구조물의 설계에 적용된다.
4.8.4.1.2 적용법규 및 기준
(1) 관로구조물은 종류에 따라 각각의 관련 기준을 준수하여 설계하여야 한다.
4.8.4.1.3 재료
(1) 관로구조물에 사용하는 재료는 법규 및 기준이 있는 경우에는 각각의 기준에 따라야 하며, 없는 경우에는 합리적인 자료에 기초하여 판단하고 근거를 제시한다.
4.8.4.1.4 하중
(1) 관로구조물의 설계에 있어서 고려해야 할 하중의 종류와 조합은 법규 및 기준이 있는 경우에는 각각의 기준에 따라야 하며, 없는 경우에는 합리적인 자료에 기초하여 판단하고 근거를 제시한다.
4.8.4.1.5 구조 일반
(1) 설계 원칙
관로구조물은 4.8.4.1.4에서 정하는 하중에 대해서 안전하고, 충분한 액밀성 및 기밀성을 가지며, 내구성이 우수하고 점검 및 보수가 용이한 구조로 설계하여야 한다.
(2) 최소 판두께
강재의 판두께는 제작, 운반, 현장시공, 부식, 마모 등을 고려하여 합리적으로 정해야 한다.
(3) 부식
강재의 판두께는 필요에 따라 부식에 대한 적절한 여유분을 고려하여 선정해야 한다.
4.8.4.1.6 안전성 검토
(1) 응력
관로구조물의 응력검토는 원주방향 응력, 축방향 응력, 전단응력 및 합성응력에 대하여 검토하여야 한다.
(2) 좌굴
좌굴에 대한 검토는 합리적인 계산식에 의해 수행한다.
(3) 지진
지진시에 대해서는 구조물의 종류, 제반 특성, 용도, 규모, 입지조건, 관련구조물 및 지반의 지진피해 경험 등을 고려하여 적합한 내진설계법을 적용하여 구조물의 안전성을 검토하여야 한다.
(4) 사용성
필요에 따라 변형, 처짐 등 사용성에 대한 검토를 수행한다.
4.8.4.2 수문
4.8.4.2.1 적용범위
(1) 4.8.4.2는 각종 수문의 설계에 적용한다.
4.8.4.2.2 적용법규 및 기준
(1) 수문의 설계는 하천설계기준, 하천공사 표준시방서 등 관련되는 법규와 기준을 준수하여야 한다.
4.8.4.2.3 재료
(1) 수문에 사용하는 재료는 법규와 기준이 있는 경우에는 그것에 따라야 하며, 없는 경우에는 합리적인 자료에 기초하여 판단하고 근거를 제시한다.
4.8.4.2.4 하중
(1) 문체의 설계는 자중, 정수압, 니압, 파압, 부력, 개폐력, 빙압, 지진 시 동수압, 지진시 관성력, 풍하중, 설하중, 온도변화에 의한 영향, 유수에 의한 수압의 변화 및 이로 인한 진동에 따른 하중 증가를 고려해야 한다.
4.8.4.2.5 구조 일반
예상되는 하중에 대해서 안전하고 충분한 수밀성이 있으며, 개폐가 용이하고 확실하여야 한다. 또한 내구성이 크고 사용에 있어서 유해한 진동이 없으며, 점검 및 보수가 용이한 구조로 설계하여야 한다.
(2) 구조해석
각 하중에 따라 수문에 발생하는 응력과 변위의 계산은 합리적인 방법으로 수행한다. 특히, 방사형 수문에 대해서는 각주의 좌굴강도를 검토하여야 한다.
(3) 주요 부재의 강성
문체의 각 부는 구조물의 형상을 일정한 수준 이상으로 유지할 수 있는 충분한 강성을 가져야 한다. 문체의 휨에 의한 변형은 허용치 이하로 해야 한다.
(4) 부식
문체에는 물과 접하는 부분 및 마모의 우려가 있는 부재에 대해서는 계산에 의한 판두께에 표 4.8-4의 값 이상을 더한 값을 적용한다. 단, 평상시 물에 접하지 않는 수문의 경우에는 한쪽 면에 대해서 표 4.8-4의 값에 0.5 mm를 감소시켜도 무방하다.
표 4.8-4 부식 여유분(단위 : mm)

장소

스킨플레이트

기타 주요부재

접수면 또는 마모면

한쪽면

양쪽면

양쪽면

평상시 담수중에서 사용

평상시 해수중에서 사용

1(1)

1.5

2(1)

3

2

2

주) ( ) 안은 마모에 대한 여유두께를 표시하였다. 마모의 우려가 있는 경우는 이 값을 가산한다.
(5) 최소 판두께
문체에 사용하는 주요 부재의 최소 판두께는 부식 여유분을 포함한 강판에서는 6 mm 이상, 형강에서는 5 mm 이상으로 해야 한다.
4.8.4.2.6 안전성 검토
(1) 수문에 생기는 응력의 검토는 4.8.4.2.5(2)의 규정에 의해 계산된 응력에 대한 안전성 검토를 수행한다. 지진하중을 고려할 때의 안전율은 평상시 안전율의 2/3로 감소된 값을 적용할 수 있다. 단, PS강재는 해당되지 않는다.
4.8.4.2.7 구조 설계
(1) 방사형 수문
① 형상 및 구조
방사형 수문은 사용 목적에 적합한 형상이어야 하며, 안전하고 확실하게 개폐되는 구조로 하고, 부분 개방 시에도 진동이 생기지 않도록 해야 한다.
② 가구
각 가구는 원칙적으로 트라니온부를 고정으로 하고, 각주 및 주형의 중립축을 연결한 라멘구조로서 계산한다.
③ 각주 및 각주 사이의 연결트러스
각주의 수평면 내 좌굴에 대한 유효좌굴길이에 대해서는 트라니온핀 중심에서 주형의 중립축까지로 하고, 수직면내의 유효좌굴길이에 대해서는 트러스형식의 보강을 하는 경우는 연결트러스의 격점 간 거리로 한다. 각주 및 각주 사이의 연결트러스는 축력 이외에 자중 및 개폐시의 트라니온부의 마찰에 의한 휨모멘트, 개폐력에 의한 하중을 고려하여 부재단면을 결정해야 한다.
④ 각주 사이의 연결트러스의 접합부
트러스형식의 보강을 하는 경우, 각주 사이의 연결트러스의 접합부는 트러스 격점에 대한 강도를 유지할 수 있는 구조로 해야 한다.
⑤ 정착장치
정착장치는 문체의 받침부에서 전체 수압하중을 집중적으로 받는 주요 부분이므로, 이 하중을 안전하고 확실하게 콘크리트 내부로 넓게 분산시켜서 전달하는 구조로 하고 사용 목적에 부합되는 형식의 것을 선정해야 한다.
(2) 미닫이식 수문
미닫이식 수문은 사용 목적에 따라서 확실히 개폐되고, 저부 방류 때에도 가급적 진동이 적고, 하향력 또는 상향력이 적은 형상으로 해야 한다.
② 주형
주형은 각 보가 전체 수압을 합리적으로 분담할 수 있는 일정 수준 이상의 강도 및 강성이 있는 형상으로 해야 한다.
③ 보조보
보조보는 스킨플레이트의 지지 보강 및 주형의 연결 보강, 문체 전체의 강도 등을 고려하여 배치하고, 각각에 적합한 구조 형상으로 해야 한다.
④ 단부보
단부보는 수압으로 인한 하중을 안전하게 주 롤러에 전달할 수 있는 구조로 해야 한다.
⑤ 주 롤러
주 롤러는 모든 개방단계에 있어서 수압하중, 자중 및 풍하중 등을 안전하게 문의 접촉부에 전달할 수 있도록 그 크기, 개수, 장치의 위치 등을 정해야 한다. 또한, 하중을 받은 상태에서 원활히 회전되고, 유지관리가 용이해야 한다.
⑥ 문 접촉부
문 접촉부는 문체의 받침부에서 하중을 안전하게 지지구조물에 전달하는 구조로 하고 사용 목적에 따라 적절한 형상이어야 한다.
4.8.4.3 저장탱크
4.8.4.3.1 적용 범위
(1) 4.8.4.3은 저장탱크의 설계에 적용한다.
4.8.4.3.2 적용 법규 및 기준
(1) 저장탱크는 재해방지를 목적으로 제정된 구조상 또는 취급상 관련 법규와 기준을 준수하여 설계하여야 한다.
4.8.4.3.3 재료
(1) 저장탱크의 재료는 법규 또는 기준이 있는 경우는 그것에 따라야 하며, 없는 경우는 합리적인 자료에 기초하여 판단하고 근거를 제시한다.
4.8.4.3.4 하중
(1) 저장탱크의 설계에 있어서 고려해야 할 하중의 종류와 조합은 법규 또는 기준이 있는 경우에는 그것에 따라야 하며, 없는 경우에는 합리적인 자료에 기초하여 판단하고 근거를 제시한다.
4.8.4.3.5 구조 일반
저장탱크는 예상되는 하중에 대해서 안전하고, 충분한 액밀성 또는 기밀성을 갖추어야 한다. 또한, 내구성이 우수하며, 점검 및 보수가 용이한 구조로 설계한다.
(2) 저장 능력
저장 능력은 법규 또는 기준이 있는 경우에는 그것에 따라야 하며, 없는 경우에는 합리적인 자료에 기초하여 판단하고 근거를 제시한다.
(3) 판두께의 최솟값 및 최댓값
저장탱크에 사용하는 강재는 사용 목적에 따라 적절한 최소 및 최대 판두께를 설정하여 적용하여야 한다.
부식 및 마모에 대비한 여유분은 다음의 조항에 따라야 한다.
① 부식 또는 마모가 예상되는 부분에 대해서는 부식 여유분을 추가시켜야 한다.
② 사용하는 부분에 따라서 부식의 진행 상황이 다를 것으로 예상되는 경우에는 모든 부분에 동일한 부식 여유분을 적용하지 않아도 좋다.
4.8.4.3.6 안전성 검토
(1) 저장탱크에 생기는 응력은 합리적인 계산식을 사용하여 산출하고, 안전성을 검토해야 한다.
4.8.4.3.7 구조 설계
(1) 저장탱크의 애뉴라판 설계에 있어서는 기초의 형식과 앵커의 유무 등을 고려하여 매우 안전하도록 설계해야 한다.
(2) 내력을 갖춘 저장탱크의 측판과 지붕판의 접합부는 너클플레이트 또는 컴프렉션링 형식으로 한다.
(3) 지붕의 설계에 있어서는 지붕형식 종류의 특성을 고려해야 한다.
(4) 노즐 및 부속품 장치부는 일반적으로 운전 중외에도 지진, 강풍, 온도변화에 의한 변위에 대해서 안전한 구조로 한다.
(5) 지지방법, 지지부재의 배치 및 본체에 대한 설치방법은 최대부하를 고려하여 결정한다.
(6) 앵커 설계 시 온도변화에 의한 측판의 변위를 고려해야 한다.
(7) 저장탱크에 단열을 하는 경우 요구 단열성능을 만족시키는 동시에 작용하중에 대해 충분한 강도를 갖추어야 한다.
4.8.4.3.8 내진설계
(1) 내진설계에는 저장탱크 구조의 종류, 제반 특성, 중요도, 규모, 입지조건, 관련 구조물 및 지반의 지진피해 기록 등을 종합적으로 감안하여 적합한 내진설계 방법을 적용하여 수행하여야 한다.
4.8.4.3.9 기초 설계
(1) 기초의 설계에 있어서는 저장탱크의 규모, 형상, 용도, 구조 등의 특성을 고려하여 상부구조물의 설계개념에 부합하도록 하여야 하며, 설치 지점의 지반 및 환경조건에 적합하여야 한다.
4.8.5 철탑구조물
4.8.5.1 일반규정
4.8.5.1.1 적용범위
(1) 4.8.5에서는 조명탑·통신탑·송전탑·관람탑·광고탑 등의 철탑류, 강제 굴뚝류, 그 밖의 탑체 형상을 만드는 강구조물의 구조설계에 적용한다.
(2) 4.8.5에서 규정하는 이외의 사항에 대해서는 그 밖의 관련 기준 또는 지침에 따른다.
4.8.5.1.2 녹⋅부식에 대한 고려
(1) 구조물 각부의 단면은 녹․부식을 고려하여 설계한다.
4.8.5.2 재료 및 허용응력
4.8.5.2.1 구조재료의 품질․형상․치수 및 정수
(1) 구조재료의 품질, 형상, 치수, 정수는 강재에 대해서 본 기준을 따르고, 그 밖의 재료에 대해서는 관련 KS표준 및 지침에 따른다.
(2) 구조용 와이어로프는 아연도금된 것을 사용하며, 품질, 형상, 치수는 설계에서 가정된 조건을 만족해야 한다. 구조용 와이어로프의 탄성계수는 실험에 기초하여 정하는 것을 원칙으로 한다.
4.8.5.2.2 구조재료의 허용응력
(1) 구조재료의 허용응력은 4.3~4.7을 따르고, 그 밖의 재료에 대해서는 관련 기준 혹은 지침에 따른다.
(2) 철탑의 지지에 사용되는 지선(구조용 와이어로프) 및 정착부의 허용내하력은 절단 하중 및 정착강도의 1/3.5로 하고, 단기응력에 대한 할증은 하지 않는다.
(3) 강재굴뚝과 같이 지름-두께비가 큰 원통을 사용하는 경우에는 국부좌굴을 고려한 허용응력을 사용한다.
4.8.5.3 하중 및 응력 산정
4.8.5.3.1 설계하중
(1) 설계하중은 원칙적으로 KDS 14 30 05를 따르고, 세부사항은 관련 지침에 따른다.
4.8.5.3.2 바람의 동적효과
(1) 진동이 발생하기 쉬운 구조물에 대해서는 바람에 의한 동적효과를 고려한다.
4.8.5.3.3 지진하중
(1) 지진하중에 대한 안전성 확인이 필요한 특수한 철탑은 관련 지침에 따른다.
4.8.5.3.4 빙설하중
(1) 지선 또는 전선에 착빙, 착설이 발생하는 지역 및 탑체의 구조에 다량의 적설이 예상되는 지역에서는 이들의 영향을 고려한다.
4.8.5.3.5 온도 응력
(1) 온도변화에 따라 특히 큰 응력이 생기는 구조물에서는 그 영향을 고려한다.
4.8.5.3.6 응력 산정
(1) 응력의 산정은 원칙적으로 탄성설계를 따른다.
4.8.5.3.7 설계응력
(1) 구조물 각부의 응력 조합은 KDS 14 30 05를 따르고, 지선 또는 전선이 있는 철탑의 경우 다음의 (2)를 따른다.
(2) 지선 및 전선이 있는 구조물에 있어서는 평균온도 시 응력에 최저온도 시에 대한 지선 및 전선의 인장력에 대한 응력을 가산한다. 또한, 가섭선 및 지선에 착빙 또는 착설이 생기는 경우에는 이에 의해 풍하중을 받는 면적의 증대를 고려한다.
4.8.5.4 각부 구조의 설계
4.8.5.4.1 접합
(1) 접합은 KDS 14 30 25를 따른다.
(2) 철탑구조에서는 볼트 접합을 사용할 수 있다. 볼트 구멍의 직경은 볼트 직경보다 1.0 mm 큰 것을 최대로 한다.
4.8.5.4.2 보, 압축부재, 인장부재
(1) 보, 압축부재 및 인장부재의 설계는 4.2~4.5를 따른다.
4.8.5.4.3 폭두께비가 큰 원통의 압축․휨 및 전단
(1) 폭두께비가 큰 원통의 휨 압축측 응력은 관련 지침에 따라 검토한다.
4.8.5.4.4 탑체의 단면 변형에 대한 고려
(1) 얇은 원통 혹은 다각형 평면을 갖는 트러스로 된 철탑 구조물에서는 그 횡단면 변형에 의한 지장이 생기지 않도록 한다.
4.8.5.4.5 변형
(1) 변형은 사용목적에 대하여 지장이 없도록 한다.
4.8.5.4.6 강재굴뚝 등의 개구부
(1) 강재굴뚝 원통에 개구부가 있는 경우에서는 원통 전체의 변형 형상의 변화를 고려하도록 하고, 개구에 따른 응력분포 변화와 우각부 응력집중을 고려하여 개구부 주위 단면을 할증하여 계산하며, 우각부에서는 적당한 곡률을 가지게 한다.
4.8.5.4.7 주각 및 정착부
(1) 주각부의 설계는 관련 지침에 따른다.
(2) 건물 위에 철탑을 설치하는 경우는 철탑으로부터의 하중을 건물에 안전하게 전달할 수 있도록 설계한다.
(3) 철탑의 주구조재를 직접 콘크리트 속에 매립하는 경우에는 철탑 하중을 안전하게 기초에 전달시키도록 한다.
(4) 강재굴뚝의 주구조체 정착부는 주구조체로부터의 하중을 안전하게 전달하도록 한다. 또한 앵커볼트를 주구조체의 외측만에 배치할 때에는 편심의 영향을 고려한다.
4.8.5.4.8 기초
(1) 기초설계는 원칙적으로 이 기준 또는 콘크리트구조설계기준을 따른다. 또한, 주구조재와 기초간의 부착설계 또한 콘크리트구조설계기준을 따른다.
(2) 기초부에 단기 인발력이 작용하는 경우, 직접기초에 있어서는 기초 자중 및 기초 상부 흙의 자중에 대하여 저항하도록 하고, 말뚝기초에 있어서는 말뚝에 의한 허용인발저항값을 가산한다. 인발력 이외의 모멘트를 동시에 받는 경우에는 허용인발저항값을 감소시킨다.
(3) 기초부에 단기 수평력이 작용하는 경우, 직접기초에 있어서는 기초부 저면의 마찰력이 저항하는 것으로 하고, 말뚝기초에 있어서는 말뚝의 수평저항에 의한 것으로 한다. 기초부 주변의 흙을 충분히 다짐한 경우에 한하여 측압에 따른 흙의 수평저항을 고려할 수 있다.
4.8.6 케이블 구조물
4.8.6.1 적용범위
(1) 4.8.6은 케이블을 기본 부재로 하는 구조물 및 케이블 부재와 케이블을 지지하거나, 또는 케이블에 의해 지지되는 구조 부재로 이루어진 구조물 등 케이블을 주요부재로 하는 구조물의 설계에 적용한다.
4.8.6.2 케이블부재
4.8.6.2.1 재료 종류
(1) 로프 강선의 종류 및 규격은 관련 KS를 따른다.
4.8.6.2.2 재료의 정수 및 강도
(1) 로프 및 평행강선 케이블의 탄성계수, 인장강도, 안전율은 관련 KS를 따른다.
4.8.6.2.3 곡선부
(1) 케이블 곡선부는 완만한 곡률의 유지를 위하여 안장, 활차 등을 배치하여 휨, 조임응력에 의한 강도저하 및 휨에 의한 2차응력을 경감시키는 것으로 한다.
4.8.6.2.4 정착부
(1) 중간 정착부
케이블의 중간 정착은 금속슬리브에 의한 압축정착 및 케이블밴드, 클램프에 의한 마찰정착을 사용하는 것을 원칙으로 하고, 조임응력에 의한 강도저하 등을 충분히 배려하여 정착력, 정착길이 등을 결정한다.
(2) 단부 정착부
케이블의 단부 정착은 압축정착, 아이압축정착, 소켓정착을 원칙으로 한다. 다만, 아이압축정착은 휨과 조임응력에 의한 강도저하 등을 피할 수 있는 대책을 마련한다.
4.8.6.2.5 방식과 방호
(1) 케이블의 설계에서는 방식 대책을 충분히 검토하여야 하며, 특히 주요 부재로 사용하는 케이블은 피복을 실시하는 것을 원칙으로 한다. 또한, 케이블 사용시에 손상을 받을 가능성이 있는 경우에는 특별한 방호책을 강구한다.
4.8.6.3 케이블지지 구조부재
4.8.6.3.1 일반
(1) 4.8.6.3은 케이블을 지지하거나, 또는 케이블에 의해 지지되는 구조부재에 관한 구조설계에 적용한다.
4.8.6.3.2 유효폭
(1) 케이블 장력에 의한 전단지연현상이 발생하는 지지구조물부재는 필요하면 적절한 유효폭을 설정한다. 전단지연현상으로 인한 부가모멘트를 고려한 유효폭의 설정은 관련구조물의 규정에 준하며, 규정이 없는 경우에는 합리적인 자료에 기초하여 판단하고 근거를 제시한다.
4.8.6.3.3 유효좌굴길이
(1) 케이블과 탄성 지지상태에 있는 지지구조부재는 필요하면 적절한 유효좌굴길이를 설정한다. 유효좌굴길이의 설정은 관련구조물의 규정에 준하며, 규정이 없는 경우에는 합리적인 자료에 기초하여 판단하고 근거를 제시한다.
4.8.6.3.4 정착구조
(1) 케이블 정착구조는 응력집중을 충분히 고려하여 지지구조부재의 각 부분에 원활하게 힘이 전달될 수 있는 구조로 하며, 필요하면 합리적인 보강을 실시한다. 또한, 케이블의 시공성 및 절곡에 의한 2차응력도 고려하여야 한다.
4.8.6.3.5 수평받침
(1) 지지구조부재의 수평받침은 소요 이동량에 대해 충분히 대처할 수 있도록 고려한다.
4.8.6.3.6 고정
(1) 케이블의 고정은 중력식을 원칙으로 하고, 고정판에 대해서는 고정블록 전체에 원활하게 힘이 전달되는 구조로 한다. 또한, 시공성은 물론 유지관리의 용이성 및 미관도 고려하여야 한다.
4.8.6.4 구조해석
4.8.6.4.1 해석방법
(1) 케이블구조물의 구조해석은 초기형상을 고려한 유한변위이론을 사용하여 정적 탄성해석을 실시하는 것을 원칙으로 하나, 필요하다고 인정되는 경우에는 동적해석을 실시한다. 또한, 사용하는 프로그램은 적정성이 충분히 검증된 것이라야 한다.
4.8.6.4.2 계산상의 가정
(1) 케이블구조물의 설계계산에서는 케이블부재 휨강성의 영향과 케이블의 신장에 의한 미소한 처짐의 영향은 무시한다. 또한, 지지구조부재에 대해서는 관련구조물의 기준 등이 정해진 경우에는 그것에 준하고, 없는 경우에는 합리적인 자료에 기초하여 판단하고 근거를 제시한다.
4.8.6.5 구조설계
4.8.6.5.1 일반
(1) 4.8.6.5는 케이블구조물의 구조설계 중 케이블 구조형식의 특수한 항목에 대해서 규정하나, 기타 여러 가지의 규정은 해당하는 다른 시방서, 지침, 규격 등의 규정에 근거한다.
4.8.6.5.2 형상결정
(1) 케이블구조물은 완공 후에 케이블의 프리스트레스를 포함하여 설계된 장력상태이므로 구조계 전체가 설계한 형상이 되도록 사전에 형상을 결정한다.
4.8.6.5.3 프리스트레스
(1) 프리스트레스를 도입하는 경우에는 지지구조부재의 단면력을 저감하고 케이블 구조물의 구조특성에 대한 장점을 살릴 수 있도록 프리스트레스 도입량을 결정하며, 이를 각 부재 설계에 반영한다. 또한, 프리스트레스의 도입방법과 관리방법에 대해서도 충분히 검토하여야 한다.
4.8.6.5.4 처짐과 부반력
(1) 케이블구조물의 처짐은 구조물의 형상을 고려하여 충분히 검토하고, 구조물의 사용성을 저하시키는 일이 없도록 한다. 또한, 부반력에 대해서도 충분히 검토하여 안전성을 확인하고, 필요에 따라 상쇄질량 및 합리적인 보강을 실시한다.
4.8.6.5.5 동적효과
(1) 케이블구조물의 설계에서 충격, 바람 및 지진 등에 의한 동적효과를 구조물 형상에 유의하여 충분히 검토하고, 필요한 경우 합리적인 조치를 강구한다.
4.8.6.5.6 온도변화
(1) 케이블부재, 지지구조부재의 각 부분에 온도변화의 영향을 충분히 고려하고, 가설 상황에 따라 합리적인 조치를 강구한다.
4.8.6.5.7 크리프와 릴랙세이션
(1) 케이블부재 설계 시 콘크리트 크리프와 강재 릴랙세이션의 영향을 고려하여 충분히 검토하고, 필요한 경우에 합리적인 조치를 강구한다.
4.8.6.5.8 지점이동
(1) 각 지점의 부등침하에 의한 지점이동의 영향을 고려할 필요가 있는 경우에는 설계에 고려하여 충분한 검토를 실시한다.
4.8.6.5.9 시공단계의 고려
(1) 케이블구조물에서는 필요에 따라서 시공중의 안전성을 조사하고 설계에 반영한다. 또, 가설공법의 특성, 기자재의 배치 등에 대해서도 유의하여야 한다.
4.8.6.5.10 제작 및 가설 오차
(1) 케이블구조물에서 제작 및 가설 오차의 영향을 필요에 따라서 설계에 고려한다. 또한, 시공시의 관리방법에 대해서도 유의한다.
4.8.7 말뚝 및 널말뚝 구조물
4.8.7.1 일반규정
4.8.7.1.1 적용범위
(1) 4.8.7은 강말뚝 및 강널말뚝의 설계에 적용한다.
4.8.7.1.2 사용재료 및 강도
(1) 강재의 강도는 표 4.8-5의 설계강도를 표준으로 한다.
표 4.8-5 말뚝 강재의 설계강도

구분

규격

기호

설계강도 (MPa)

강관말뚝

KS F 4602

STP275

275

STP355

355

H형강 말뚝

KS F 4603

SHP275

t≦16mm

t>16mm

275

265

SHP275W

t≦16mm

t>16mm

275

265

SHP355W

t≦16mm

t>16mm

355

345

열간압연

강널말뚝

KS F 4604

SY300,W

300

SY400,W

400

강관널말뚝

KS F 4605

SKY400

235

SKY490

315
4.8.7.1.3 설계를 위한 지반정수
(1) 강말뚝 및 강널말뚝 구조물의 설계에 사용하는 지반의 모든 정수는 지반조사 및 토질시험의 결과를 종합적으로 판단하여 결정하여야 한다.
4.8.7.2 말뚝의 설계
4.8.7.2.1 설계 기본사항
(1) 말뚝머리부에 발생하는 축방향력은 말뚝의 허용지지력을 초과해서는 안 된다. 또한, 말뚝의 단면력과 변위는 허용범위 이내이어야 한다.
4.8.7.2.2 말뚝 제원의 가정
(1) 설계조건을 충분히 고려하여 말뚝의 재질, 지름, 길이, 개수, 배열, 말뚝머리의 고정조건 등 제원을 결정하여야 한다.
4.8.7.2.3 말뚝의 허용지지력
(1) 외말뚝의 허용연직압축지지력, 허용연직인발지지력, 부주면마찰력, 허용수평지지력 및 무리말뚝의 영향에 대하여 검토하여야 한다.
4.8.7.2.4 말뚝의 스프링정수
(1) 외말뚝의 축방향 스프링정수는 시험을 통해 하중-침하량 곡선으로부터 구하며, 기존의 시험에 기초한 결과를 이용하여 추정할 수도 있다.
(2) 외말뚝의 축직각방향 스프링정수는 수평방향 지반반력계수를 이용하여 탄성지반 위의 보이론을 기초로 산출하여야 한다.
4.8.7.2.5 말뚝머리 반력 및 변위의 계산
(1) 말뚝반력과 변위량은 확대기초를 강체로 보고 확대기초의 변위(연직, 수평 회전 변위)를 고려한 탄성해석법(변위법)으로 계산하는 것을 원칙으로 한다.
4.8.7.2.6 말뚝 본체의 설계
(1) 말뚝 단면력에 대한 검토
① 말뚝본체의 축력은 하중전이 특성을 고려하여 구하며, 축직각방향력 및 모멘트에 의한 단면력은 말뚝을 탄성지반 위의 보로 가정하여 구한다.
② 말뚝본체 각 부분은 축력, 휨모멘트 및 전단력에 대하여 안전하여야 한다. 또한, 전 길이가 땅속에 근입된 말뚝은 단주로 간주하여 설계한다.
③ 일반적인 환경에서 강관말뚝의 부식두께는 외측 2 mm로 한다.
(2) 이음
① 말뚝의 이음은 시공중 및 완공 후에 작용하는 하중에 대해 안전하여야 한다.
② 이음의 위치는 단면에 여유가 있고, 부식 등의 영향이 적은 곳으로 설정한다.
(3) 말뚝과 확대기초의 결합부
말뚝과 확대기초의 결합부는 말뚝머리 고정으로 설계하고, 결합부에 생기는 모든 응력들에 대해서 안전하도록 설계하여야 한다.
(4) 시공 시의 검토
말뚝은 시공 시와 시공오차에 따른 응력(기성말뚝의 경우 운반 및 타설 과정에서 발생될 수 있는 응력)에 대하여 안전하여야 한다.
4.8.7.2.7 구조세칙
(1) 강말뚝은 KS F 4602 및 KS F 4603의 규격에 적합한 것을 표준으로 한다.
(2) 강관말뚝의 현장이음은 원칙적으로 전둘레·전두께 아크용접으로 이음한다. H형강 말뚝의 경우는 말뚝 본체 상호의 맞대기용접 혹은 덧붙임판을 사용한 필렛용접 중 어느 것을 사용해도 좋다.
4.8.7.3 강널말뚝의 설계
4.8.7.3.1 적용범위
(1) 이 절은 자립식, 타이로드식, 버팀대식 강널말뚝의 설계에 적용한다.
4.8.7.3.2 설계의 기본
(1) 토압, 수압 등의 외력에 의해 발생하는 단면력은 강널말뚝의 강도 이하이어야 하며, 또한 허용범위의 변위를 초과하지 않도록 설계하여야 한다.
4.8.7.3.3 외력산정
(1) 토압
널말뚝에 작용하는 토압은 토질, 구조물의 종류, 지반-구조물 상호작용을 고려하여 산정한다.
(2) 잔류수압
잔류수압은 전면수위와 잔류수위에 따라서 산출한다.
4.8.7.3.4 자립식 널말뚝의 설계
(1) 가상 지표면
널말뚝벽 위치에 작용하는 주동토압과 잔류수압의 합이 수동토압과 같은 위치를 가상 지표면으로 한다.
(2) 단면력 산정
강널말뚝의 단면력은 4.8.7.3.3의 토압, 잔류수압 외에 필요한 하중을 고려하여 계산한다.
(3) 단면력에 대한 검토
모멘트에 의하여 말뚝에 발생하는 휨응력은 식 (4.8-13)을 만족하여야 한다.
(4.8-13)
여기서, : 널말뚝의 허용휨응력 (MPa )
: 설계휨모멘트 ( N·mm )
: 단면계수 (mm3 )
(4) 근입장
근입장은 선단이 충분히 지중에 지지되는 길이로 한다.
(5) 변위량의 검토
변위량은 널말뚝 윗면에 대해서 구하며, 허용변위보다 작아야한다.
(6) 사면활동에 대한 검토
연약지반에 설치한 자립식 널말뚝에 대해서는 널말뚝 근입 선단깊이 이하의 사면활동면을 가정하여 사면활동에 대하여 검토한다.
4.8.7.3.5 타이로드식 널말뚝의 설계
(1) 타이로드 설치 위치의 결정
타이로드의 설치 위치는 시공 난이도, 공사비 등을 고려하여 결정한다.
(2) 근입장
널말뚝의 근입장은 주동토압 및 잔류수압에 의한 타이로드 설치점에 관한 모멘트와 수동토압에 의한 타이로드 설치점에 관한 모멘트의 비가 소요 안전율 이상이 되도록 정한다.
(3) 단면력 계산법
타이로드식 널말뚝에 작용하는 최대 휨모멘트는 타이로드 설치점 및 해저면을 지점으로 가정하고, 해저면 위의 토압과 잔류수압이 하중으로 작용하는 단순보로 가정하여 구한다.
(4) 휨모멘트에 대한 검토
타이로드식 널말뚝 본체의 휨모멘트는 식 (4.8-13)을 이용하여 검토한다.
(5) 사면활동에 대한 검토
연약지반에 설치한 타이로드식 널말뚝에 대해서는 널말뚝 하단 이하를 통과하는 사면활동에 대하여 검토하여야 한다.
(6) 타이로드의 설계
타이로드에 작용하는 장력은 다음 식에 의해 산정하며, 타이로드 인장강도와의 비율과 안전율을 이용하여 검토하여야 한다.
(4.8-14)
여기서, : 타이로드의 장력 (N)
: 타이로드의 설치점 반력 (N/mm)
: 타이로드 설치 간격 (mm)
: 수평면에 대한 타이로드 경사각 (°)
(7) 띠장의 설계
① 띠장의 최대 휨모멘트는 다음 식과 같다.
(4.8-15)
여기서, : 띠장의 최대 휨모멘트 (N·mm)