TIMWORK-inc/kds-kcs-standards huggingface dataset:
(나) 배합콘크리트의 내구성 평가는 식 (4.1-6)과 같이 콘크리트의 내구성능 예측값에 환경계수를 적용한 소요 내구성값을 내구성능 특성값에 내구성 감소계수를 적용한 설계 내구성값과 비교함으로써 수행하고, 내구성 평가결과에 따라 사용재료 및 배합을 선택한다.
( 4.1-6)
(다) 환경계수는 시공될 콘크리트 구조물과 콘크리트 재료의 열화 환경조건에 대한 안전율로서 적용하고, 내구성 감소계수는 내구성능 특성값 및 내구성능 예측값의 정밀도에 대한 안전율로서 적용한다. 각 열화별로 설정된 환경계수, 내구성 감소계수, 안전율은 표 4.1-11과 같다.
표 4.1-11 각 열화별 환경계수, 내구성 감소계수와 안전율의 설정

열화

콘크리트 구조물

콘크리트

(환경계수)

(내구성

감소계수)

(안전율)

(환경계수)

(내구성감소계수)

(안전율)

염해

1.11

0.86

1.3

1.11

0.86

1.3

탄산화

1.1

0.92

1.2

1.1

0.92

1.2

동결융해

1.0

1.0∼0.8

1.0∼1.25

1.0

1.0∼0.8

1.0∼1.25

화학적침식

1.1

0.92

1.2

1.1

0.92

1.2

알칼리골재반응

1.1

0.92

1.2

1.1

0.92

1.2
다. 내구성 평가의 실시
(가) 내구성 평가는 구조물 성능에 영향을 미치는 환경 영향 중 필요한 인자에 대해서 실시한다.
(나) 평가 방법은 KDS 14 20 40(부록)을 참조하도록 한다.
라. 내구성 평가 결과의 반영
(가) 콘크리트 구조물의 내구성 평가를 실시한 후, 구조물 설계 내용이 내구수명을 확보하지 못하였을 경우, 설계 내용을 변경해 재검토하여 내구수명을 확보할 수 있도록 한다.
(나) 이 때 1차적으로는 콘크리트 재료, 피복두께 등의 변경을 우선적으로 실시하고, 이를 만족하지 못할 경우, 표면 보호, 비부식성 보강재 등의 부가적인 대책의 실시를 검토해야 한다.
4.2 운행을 위한 한계조건
4.2.1 주행안전성 및 승차감 검토 일반
(1) 이 규정은 고속․일반 철도 모두를 포함하는 철도교량의 주행열차하중에 대한 주행안전성, 승차감 및 교량의 동적안전성 확보를 위한 것이다.
(2) 설계속도 200 km/h 이상인 고속철도 교량은 일정간격의 연행하중 작용에 의한 공진위험 등이 항상 존재하므로 모든 교량에 대하여 이 규정에 의한 동적거동 검토를 필수적으로 수행한다.
(3) 설계속도 200 km/h 이하의 일반철도 교량에 대해서는 교량의 첫 번째 휨 고유진동수가 3.0 Hz 이하일 경우에는 동적거동에 대한 검토를 수행한다.
① 단, 이는 KTX, 새마을열차, 무궁화열차, 틸팅열차가 최대운행속도 200 km/h 이하로 운행할 경우와 화물열차가 최대운행속도 150 km/h 이하로 운행할 경우에 해당된다. 이 이상의 속도로 운행되거나 위에 서술한 열차 외에 상이한 차량 중심간 간격을 갖는 열차가 운행될 경우에는 동적해석에 의한 검토를 수행한다.
② 우선 4.2.2(2)에 따라 공진이 발생되는 임계속도를 계산하여 설계속도 내에서 해당 노선 운행열차에 대하여 공진발생 가능성이 있으면 이 규정에 의한 동적거동 검토를 수행한다.
(4) 실 운행열차하중에 의한 동적거동은 속도별 최대응답을 검토하며, 검토항목은 상판의 연직가속도, 교량의 연직처짐, 상판의 면틀림이다. 검토 및 모델링 방법은 4.2.2를 따르며, 각 항목의 검토기준은 4.2.3을 따른다.
(5) 연직처짐과 면틀림의 경우엔 충격계수를 고려한 표준열차하중 단선 재하에 의한 응답과 실 운행열차에 의한 동적응답을 비교하여 불리한 측을 설계에 적용한다.
4.2.2 주행안전성 및 승차감 검토를 위한 절차 및 방법
본 기준에서는 설계자의 해석 절차 및 방법에 따른 검토 상의 오류 및 차이를 방지하기 위해 다음과 같이 주행열차하중에 대한 동적해석 절차 및 방법을 정의한다.
(1) 철도 교량의 주행열차하중에 대한 동적해석은 시간이력해석 혹은 모드중첩법에 의한 동적해석을 적용한다. 시간간격은 작아야(절점과 절점사이 3회 이상 각 축이 재하될 수 있도록) 하며, 동적해석은 교량 시점부터 출발하여 열차가 교량을 완전히 통과할 때까지 시간간격별로 수행되어야 한다.
(2) 동적해석은 설계속도의 1.1배까지 10 km/h 간격으로 수행한다. 주행열차하중에 대한 동적해석 전에 자유진동해석을 수행하여 공진을 일으킬 수 있는 임계속도를 미리 산정하고 이 속도에 대한 해석도 반드시 포함하여 수행해야 한다. 임계속도 산정은 식 (4.2-1)과 같다.
여기서, 은 교량의 첫번째 휨 고유진동수이며, 는 열차의 지배적 타격간격(객차 간 중심간격)으로 표 4.2-1과 같다.
표 4.2-1 국내 운행열차의 유효타격간격

유효타격간격

새마을호, 무궁화호, 틸팅열차

23.50m

화물열차 (유조차)

13.95m

KTX, KTX 산천

18.70m
(3) 대상열차하중은 해당 노선의 실제 운행열차에 대해 수행하며 하중크기 및 축간격을 실 운행열차와 동일하게 적용한다.
(4) 열차하중의 모델링은 연행이동집중하중으로 적용한다. 정밀해석이 필요한 경우 교량-열차 상호작용 고려가 가능한 다차원 열차 수치모델을 사용할 수 있으며 이 경우 해석 프로그램에 대한 신뢰성이 입증되어야 하며 이동집중하중에 의한 해석과 동시에 수행하여 비교해야 한다.
(5) 교량의 모델링은 연속교의 경우 전체 경간 구성을 모델링하며, 단순교가 병행 구성될 경우 단순교 1개에 대해서만 해석을 수행하며 지간이 상이한 단순교에 대해서는 모두 검토를 수행한다.
(6) 교량의 모델링은 그림 4.2-3에서 도시된 가속도 제한값을 검토하는 위치에서 직접적인 응답을 얻을 수 있으며 교량 단면내에서 변형이 고 려될 수 있도록 공간 뼈대요소 이상의 모델링 요소를 적용하여야 하며, 교량의 모델링에 사용되는 재료 및 단면특성치는 정적설계에서 적용한 값을 사용한다.
(7) 탄성받침을 교량받침 장치로 사용할 경우 강성이 무한대인 지점처리를 해서는 안 되며, 스프링요소 등을 사용하여 해당 탄성받침의 강성을 적용하여 해석해야 한다.
(8) 동적해석 시 자중 및 궤도구조의 질량 등 2차 고정하중을 포함한 모든 부재의 질량이 고려되어야 한다.
(9) 동적해석 시 하중재하는 단선, 복선교량에 관계없이 그림 4.2-1과 같이 단선재하로 하되 교량에서의 편심효과가 고려될 수 있도록 재하한다.
그림 4.2.1 하중재하 위치와 하중 모델링
(10) 도상에 의한 하중의 분포효과를 고려하여 그림 4.2-2와 같이 모델링 할 수 있다.
그림 4.2.2 도상의 하중 분포효과를 고려한 모델링
(11) 교량형식 별 감쇠비 적용은 표 4.2-2를 따른다. 표 4.2-2의 감쇠비는 각 형식별 감쇠비의 상한값이며, 이 이하의 값을 적용해야 한다. 단, 실험 등에 의한 정밀 분석 자료가 있을 경우 조정된 감쇠비를 적용할 수 있다.
표 4.2-2 구조형식별 감쇠비

교량형식

감쇠비(%)

경간<20 m

경간≥20 m

강구조(강판형교)

0.5+0.125(20-L)

0.5

강합성구조, PSC 구조

1.0+0.07(20-L)

1.0

철근콘크리트

1.5+0.07(20-L)

1.5
(12) 차량을 연행하는 이동하중으로 모델링하는 경우에는 표 4.2-2의 교량 구조형식별 감쇠비에 식 (4.2-2)의 열차별 추가감쇠비를 적용하 여 동적응답을 산정할 수 있다.
여기서,：동적해석에 적용되는 감쇠비
：표 4.2-2의 교량형식별 감쇠비
：열차별 추가감쇠비로서 KTX(또는 유사한 하중 형식) 및 HEMU 차량에 대해서는 각각 식 (4.2-3), 식 (4.2-4)로 구한다.
① KTX의 경우
 (4.2-3)
② HEMU의 경우
 (4.2-4)
4.2.3 주행안전성 및 승차감 검토 기준
철도교량의 주행열차하중에 대한 주행안전성은 교량의 연직가속도, 연직처짐 및 면틀림에 대한 검토를 수행하며, 승차감(진동사용성)에 대한 검토로선 연직처짐에 대한 검토를 수행한다.
(1) 교량 상판의 연직가속도
① 동적 구조해석 및 현장계측시 주행열차하중에 의해 발생하는 철도교량 상판의 최대 연직가속도 ②, ③에 따라 검토해야 하며, 그 결과 최대 연직가속도는 다음 값을 초과해서는 안 된다.
가. 자 갈 궤 도 : 0.35 g
나. 콘크리트궤도 : 0.50 g
② 상기의 최대 연직가속도는 설계를 위한 해석 및 현장계측을 통한 안정성 검토에 모두 적용하며, 이때 고려하여야 할 진동수의 상한치는 다음 중 최댓값으로 한다.
가. 30Hz
나. 고유진동수의 1.5배
다. 3번째 진동모드
③ 하중재하 방법 및 해석방법은 4.2.2를 따르며, 그림 4.2-3과 같이 자갈도상의 경우에는 도상이 설치된 부분에 해당되는 교량상판 범위에, 콘크리트 도상의 경우에는 레일이 위치한 교량의 상판지점에서 검토하여야 한다.
그림 4.2.3 가속도의 검토 범위 및 위치
(2) 교량의 연직처짐
① 열차하중에 의한 연직처짐 검토의 하중조합은 주행안전성 및 승차감 평가에 대해 각각 표 4.2-3과 같이 적용한다.
표 4.2-3 연직처짐 검토를 위한 하중조합

주행안전성

표준열차하중+충격계수(복선 이상 재하)

승차감

1. 표준열차하중+충격계수(단선재하)

2. 실 열차하중 속도별 동적해석(단선재하)

승차감에 대한 연직변위는 1과 2중 불리한 값을 적용한다.
② 주행안전성에 대한 연직처짐 검토는 충격계수가 고려된 표준열차하중이 가장 불리하게 재하된 상태(복선재하 포함)에서 식 (4.2-2)의 값으로 제한해야 한다.
여기서, : 교량 상판의 최대 처짐,  : 지간
상판의 최대 처짐검토를 위한 재하궤도수는 표 4.2-4를 따른다.
표 4.2-4 상판의 최대 처짐검토를 위한 하중 재하궤도수

궤도수

1

2

3 이상

1

1 또는 2

(가장 불리한 경우를 재하)

1 또는 2 또는 3 이상

(가장 불리한 경우를 재하)
③ 승객의 승차감 만족을 위한 실 운행열차하중 동적해석에 의한 최대 연직처짐은 표 4.2-5의 규정을 적용하여 제한한다. 실 열차하중에 의한 속도별 동적해석 응답의 최댓값과 충격계수를 고려한 표준열차하중 단선재하에 의한 최댓값 중 불리한 값을 적용한다.
표 4.2-5 최대연직처짐 제한(승차감=‘매우양호’)

설계속도

(V)(km/h)

거더 또는 부재의 경간 (m)

0~25

25

30

35

40

45

50

55

60~75

80~95

100~120

270

L

/1500

L

/1500

L

/1600

L

/1750

L

/1900

L

/2100

L

/2200

L

/2350

L

/2500

L

/2200

L

/1900

200

L

/1300

L

/1400

L

/1500

L

/1600

L

/1700

L

/1900

L

/2000

L

/2100

L

/2000

L

/1700

L

/1400

V≤200

L

/1100

L

/1200

L

/1300

L

/1500

L

/1500

L

/1400

L

/1300

L

/1200

L

/1100

L

/800

L

/600
④ 하중재하 방법 및 해석방법은 4.2.2를 따르며 계산위치는 교량 전체에 대한 응답을 검토 후 최댓값을 결정한다. 표 4.2-5는 경간 120 m까지 유효하며, 이 이상의 장대교량은 탈선에 대한 주행안전성 및 승객 승차감에 대해 교량-열차 상호작용해석을 통한 객차 내 연직 가속도 평가 등 세밀한 평가를 수행한다.
⑤ 주행안전성에 대한 연직처짐과 승차감 검토를 위한 연직처짐, 두 가지 모두에 대한 검토를 수행한다.
(3) 면틀림
① 면틀림은 차륜과 레일의 접촉에 대한 안전을 확보하여 탈선 위험을 최소화하기 위한 것으로 교량의 교축직각방향 회전에 의한 캔트 변화(비틀림 각변화) 제한규정이다. 면틀림에 대한 규정은 1개 대차에 존재하는 4개 차륜이 같은 평면에서 벗어나지 않도록 제한하기 위한 것이다.
② 면틀림은 그림 4.2-4에서와 같이 3 m떨어진 두 지점에서의 양쪽레일에 대한 캔트의 변화량(mm/궤도 1 m)을 의미한다.
그림 4.2.4 면틀림의 정의
③ 상판 면틀림은 표 4.2-6 규정을 따른다. 면틀림 검토를 위해 표준열차하중 재하 시는 표 4.2-3, 표 4.2-4를 따라 재하하며, 실 운행열차 동적해석은 4.2.2의 규정대로 단선재하하여 동적해석을 수행한다. 교량 종방향 레일부를 따라 검토하며, 임의의 속도에서의 최댓값 발생위치를 파악한 후 그 위치에서의 각 속도별 최댓값을 산출하여 검토한다.
④ 충격계수를 고려한 표준열차하중에 의한 것과 실 열차하중에 의한 동적해석 결과 중 불리한 값을 적용한다.
표 4.2-6 면틀림 기준

설계속도(V) (km/h)

면틀림 (mm/m)

3 m 기준 면틀림 변화량

표준열차하중 재하

V ≤ 200

1.0

3.0 mm/3 m

200 < V

0.5

1.5 mm/3 m

실 운행열차 동적해석

0.4

1.2 mm/3 m
4.2.4 궤도/교량 종방향 상호작용력 검토
(1) 구조물 신축-레일신축과 관련한 구조물-레일-온도의 상호작용으로 인한 레일에서의 과도한 압축응력과 인장응력의 발생을 막기 위해서는 궤도, 체결구, 상부구조의 축강성 및 휨강성, 하부구조의 강성, 기초의 회전과 수평이동이 고려되는 상세해석에 의하여 장대레일 안정성이 확인되어야 한다.
(2) 장대레일 안정성 상세 검토방법은 철도설계지침 3.2 궤도-교량 종방향 상호작용 해석(2011년)을 따른다.
(3) 콘크리트궤도에서 교량의 변위발생에 따른 체결구의 압상(Uplift) 및 압축에 대한 안정성 검토는 철도설계지침 3.3 콘크리트궤도 교량 단부궤도 사용성 검토(2011년)를 따른다.