TIMWORK-inc/kds-kcs-standards huggingface dataset:
그림 4.18-1 교량 위치에 대한 수로 영역
(5) 선박의 통과경로에 평행한 유속에 대한 보정계수()는 식 (4.18-8)과 같다.
(4.18-8)
여기서, = 선박의 통과경로에 평행한 유속성분(단위: km/h)
(6) 수로에서 선박의 통과경로에 직각방향 유속에 대한 보정계수()는 식 (4.18-9)와 같다.
(4.18-9)
여기서, = 선박의 통과경로에 직각방향 유속성분(단위: km/h)
(7) 통행선박의 밀도에 대한 보정계수()는 교량에 인접한 수로에서 선박의 통행 밀도에 의해 선정된다.
① 저밀도: 교량 인접부근에서 선박이 서로 만나거나 추월 하는 것이 드문 경우
(4.18-10)
② 평균밀도: 교량 인접부근에서 선박이 서로 만나거나 추월하는 것이 간혹 있는 경우
(4.18-11)
③ 고밀도: 교량 인접부근에서 선박들이 일상적으로 만나거나 추월하는 경우
(4.18-12)
4.18.5.3 기하학적 확률
(1) 교량부근에서 항로를 이탈한 선박의 항로를 모형화하는데 정규분포를 이용할 수 있다. 기하학적 확률분포(PG)는 그림 4.18-2에 나타낸 바와 같이 교각의 양 측면에 놓인 두 선박의 중심선 사이의 범위에서 정규분포곡선을 적분한 면적이다. 이 정규분포의 표준편차()는 4.18.4에 따라서 선택된 설계선박의 총길이()와 같다고 가정한다.
(2) 이 정규분포의 평균위치는 선박통과경로의 중심선으로 잡아야 한다. 는 각 선박분류등급에 대한 선폭()에 근거하여 결정되거나 모든 분류간격에 대해 4.18.4에 따라 선택된 설계선박의 선폭()을 이용하여 결정될 수 있다.
그림 4.18-2 교각충돌의 기하학적 확률
4.18.5.4 파괴확률
교량파괴확률()은 선박의 충격하중()에 대한 교각의 횡방향 내하력()과 경간의 횡방향 내하력()의 비율에 따라 식 (4.18-13)~식 (4.18-15)와 같이 결정된다.
(1) 이면,
(4.18-13)
(2) 이면,
(4.18-14)
(3) 이면,
(4.18-15)
여기서, = 파괴확률
= 교각내하력()이 상부구조물의 횡방향 내하력()으로 표현되는 수평하중에 대한 교량구조물의 강도(단위: N)
= 선박충격하중, , , , 또는 , 이들은 각각 4.18.8, 4.18.10.1, 4.18.10.2 및 4.18.10.3에 기술되었다.(단위:N)
4.18.6 설계 충돌 속도
(1) 설계충돌속도는 그림 4.18-3에서와 같이 결정된다.
= 설계충돌속도(단위:m/s)
= 정상기상조건에서 수로를 지나는 선박의 보통 속도(단위:m/s)로서 반드시 보다 커야 한다.
= 최소설계충돌속도(단위:m/s), 교량이 설치된 곳의 연평균유속보다 커야 한다.
= 수로의 중심선에서 교각표면까지의 거리(단위:mm)
= 수로의 중심선에서 항로폭 끝단까지의 거리(단위:mm)
= 설계선박의 전체길이의 3배거리(단위:mm)
그림 4.18-3 설계충돌속도의 분포도
(2) 바지선 예인의 경우에 설계선박의 전체길이()는 바지선과 예인선 길이의 합에 예인 로우프의 길이를 더하여 구한다.
4.18.7 선박충돌에너지
(1) 이동 중인 선박이 교각과 정면으로 충돌하는 경우의 운동에너지는 식 (4.18-16)과 같이 구한다.
(4.18-16)
여기서, = 선박의 충돌 에너지(단위:J)
= 선박의 용적 톤수(단위:미터톤)
= 수리동적질량계수
= 선박충돌속도(단위:m/s)
선박의 질량()은 선박의 재하조건에 따라 결정되고 적재선박의 경우에는 비적재선박의 질량에 화물질량을 더하여 계산하며, 비적재나 가벼운 화물만을 실은 경우에는 비적재 선박의 질량에 선박의 수송을 위한 water ballast의 질량을 더하여 계산한다. 견인되는 바지선의 경우에는 용적톤수는 예인선의 질량과 예인되는 바지선들의 질량의 합이다.
(2) 수리동적질량계수 는 식 (4.18-17)~식 (4.18-18)과 같이 구할 수 있다.
① 용골과 수로바닥과의 간격이 선박의 흘수 × 0.5 보다 큰 경우
= 1.05 (4.18-17)
② 용골과 수로바닥과의 간격이 선박의 흘수 × 0.1 보다 작은 경우
= 1.25 (4.18-18)
③ 용골과 수로바닥과의 간격이 위의 기준치 사이에 있는 경우에는 적절히 보간하여 값을 구한다. 용골과 수로바닥과의 간격(Underkeel clearance)은 선박의 바닥과 수로의 바닥간의 간격으로 한다.
4.18.8 교각에 작용되는 선박 충격력
선박과 교각이 정면충돌하는 경우에 교각에 작용되는 힘은 식 (4.18-19)와 같다.
(4.18-19)
여기서, = 등가 정적선박충격하중(단위:N)
= 선박의 적재중량톤수(단위:미터톤)
= 선박의 충돌속도(단위:m/s)
4.18.9 선박의 이물손상길이
견고한 물체에 부딪쳐 부서진 이물의 수평길이는 식 (4.18-20)과 같이 구할 수 있다.
(4.18-20)
여기서, = 손상을 입은 이물의 길이(단위:mm)
= 선박의 충돌에너지(단위:J)
= 식 (4.18-17)에서 규정된 선박의 충격력(단위:N)
4.18.10 상부구조물에 작용하는 선박의 충격력
4.18.10.1 이물의 충돌
(1) 상부구조물에 작용되는 이물충격력은 식 (4.18-21)과 같다.
(4.18-21)
여기서, = 노출된 상부구조물에 작용하는 이물충격력(단위:N)
= 노출된 상부구조부깊이의 전체이물 깊이에 대한 비
(2) 4.18.10.1에서 노출부는 충격영역에서 선박과 교량상부구조가 연직으로 겹쳐진 부분을 나타낸다.
4.18.10.2 갑판실과의 충돌
(1) 갑판실과의 충돌에 의하여 상부구조부에 미치는 충격력은 식 (4.18-22)와 같이 구한다.
(4.18-22)
여기서, = 선박 갑판실의 충격력(단위:N)
= 아래에 규정된 감소계수
(2) 선박이 100,000 이상인 경우에는 는 0.1로 간주하고, 선박이 100,000 이하인 경우에는 감소계수를 식 (4.18-23)과 같이 구한다.
= 0.2 - (/10,000)×0.10 (4.18-23)
4.18.10.3 돛대와의 충돌
돛대와의 충돌에 의하여 상부구조부에 미치는 충돌력은 식 (4.18-24)와 같이 구한다.
(4.18-24)
여기서, = 선박의 돛대 충격력 (단위:N)
= 식 (4.18-20)에서 규정된 갑판실의 충격력 (단위:N)
4.18.11 교각에 작용하는 바지선의 충격력
(1) 4.18에서는 표준호퍼바지선을 다음과 같은 제원을 가진 내륙하천에서 운항되는 바지선으로 택한다.
폭 = 10,700mm
길이 = 60,000mm
깊이 = 3,700mm
비적재 흘수 = 520mm
적재 흘수 = 2,700mm
질량 = 1,730미터톤
(2) 교각에 작용되는 표준호퍼바지선의 충격력은 다음과 같이 구한다.
① ＜ 100mm 인 경우
(4.18-25)
② ＞ 100mm 인 경우
(4.18-26)
여기서, = 등가정적 바지선의 충격력(단위:N)
= 식 (4.18-25)에 규정된 바지선의 이물 손상길이(단위:mm)
(3) 표준호퍼바지선 보다 큰 설계바지선의 충격력은 표준호퍼바지선의 충격력을 표준호퍼바지선 폭에 대한 큰 바지선 폭의 비율만큼 증가시켜서 사용한다.
4.18.12 바지선의 이물 손상길이
표준호퍼바지선에 대한 바지선의 이물 수평손상길이는 식 (4.18-27)과 같이 구할 수 있다.
(4.18-27)
여기서, = 바지선의 이물 손상길이(단위:mm)
4.18.13 극단상황한계상태에서의 손상
(1) 극단상황한계상태에서 상부구조의 붕괴를 방지하기 위한 충분한 연성과 구조여용력이 잔여 구조계에 존재하는 경우에는 하부구조와 상부구조 부재에 대하여 비탄성 거동과 하중 재분배를 허용할 수 있다.
(2) 다른 방법으로서 교량구조물에 작용하는 선박의 충돌 하중을 없애거나 허용수준까지 줄이기 위해서 교각방호공을 설치할 수도 있다.
4.18.14 충격력의 작용
4.18.14.1 하부구조 설계
(1) 하부구조물의 설계를 위하여 항해수로의 중앙선에 평행한 방향 및 수직인 방향으로의 등가정적하중을 다음과 같이 독립적으로 작용시켜야 한다.
① 항해수로의 중앙선과 평행한 방향으로 작용하는 설계충격하중의 100 %
② 항해수로의 중앙선과 수직인 방향으로 작용하는 설계충격하중의 50 %
(2) 설계선박에 대하여 선체의 어떤 부분이나 이물 등에 의한 접촉에 노출되어 있는 하부구조물의 모든 부재는 작용하는 하중을 견뎌낼 수 있도록 설계되어야 한다. 배나 바지선 이물의 돌출부, 경사 또는 flair 거리(overhang, rake or flair distance) 등은 선박과의 접촉에 노출되어 있는 하부구조물의 부위를 결정하는데 고려되어져야 한다. 선체의 이물이 파손되어 하부구조의 퇴행부분이 접촉되는 경우도 고려되어져야 한다.
(3) 여기에서 규정된 두 가지 설계의 경우에 있어서 충격하중은 하부구조물에 다음과 같이 작용되어야 할 것이다.
① 전체적인 안정을 위해서, 설계충격하중은 그림 4.18-4에서와 같이 수로의 평균수위 높이에서 하부구조물에 집중하중의 형태로 가해진다.
② 국부적인 충돌하중에 대해서, 설계충격하중은 그림 4.18-5에서와 같이 이물 깊이에 대하여 등분포된 수직선상의 하중으로 가한다. 하부구조물에 충격하중이 가해질 수 있는 접촉면적을 결정하는데 있어서 이물의 형태는 전방으로 경사됐다고 가정한다. 바지선에 있어서의 국부적인 충격하중은 그림 4.18-6과 같이 최선단 블럭의 깊이에 대하여 등분포된 수직선상의 하중으로 고려한다.
그림 4.18-4 교각에 작용되는 배의 집중충격력
그림 4.18-5 교각에 작용되는 배의 선충격력
그림 4.18-6 교각에 작용되는 바지선의 충격력
4.18.14.2 상부구조 설계
상부구조물의 설계 시에 설계충격하중은 항행항로 중심선에 평행한 방향을 따라 상부구조 부재에 횡방향으로 재하한다. 이 때 설계충격하중은 등가정적하중으로 재하한다.
4.18.15 하부구조물의 보호
(1) 선박충돌에 대한 교각의 노출 위험도를 줄이거나 없애기 위해 펜더, 군말뚝, 말뚝지지 구조물, 돌핀, 인공섬 또는 이들을 조합한 방호공을 설치할 수 있다.
(2) 방호공은 충돌에 대해 심한 손상을 받거나 붕괴될 수도 있지만 이는 충돌선박이 교각에 충돌 전에 방호공에 의해 정지되거나 또는 방향이 재조정되어 교각으로부터 멀어지는 경우에 한한다.
4.19 마찰력: FR
마찰력은 마찰면 사이의 최대 마찰계수에 기초하여 계산하여야 한다. 일반적인 경우에 수분의 영향과 마찰면 또는 회전면의 마모 또는 오염으로 인한 마찰계수의 변화를 고려하여야 한다.
4.20 장대레일 종하중 : LR
(1) 교량상의 궤도에 장대레일을 적용하는 경우 궤도에 있어서 궤도와 슬래브 각각에서의 신축이음 적용여부에 따라 종방향 응력 결과가 다르다.
(2) 이러한 응력은 궤도에서부터 슬래브 위쪽 면으로 마찰 등에 의해 전달되거나 상호 작용하게 된다.
(3) 식 (4.20(철)-1), 식 (4.20(철)-2)는 한쪽 끝단에 고정받침을 가지는 자갈도상이 있는 상부구조에 사용될 수 있다.
① 레일신축이음장치가 없을 경우
(1레일 당) (4.20(철)-1)
여기서, L =슬래브의 팽창이 고려될 수 있는 길이
② 구조물의 가동끝단에서 레일 신축이음이 있는 경우
(1레일 당) (4.20(철)-2)
(4) 식 (4.20(철)-3), 식 (4.20(철)-4)는 한쪽 끝단에 고정받침을 가지는 콘크리트도상이 있는 상부구조에 사용될 수 있다.
(1레일 당) (4.20(철)-3)
(1레일 당) (4.20(철)-4)
(5) 기타 다른 특별한 경우는, 그에 합리적으로 적용될 수 있는 특별한 해석을 수행해야 한다.
4.21 열차의 탈선하중 : DR
4.21.1 KRL-2012 표준열차하중의 탈선하중
(1) 교량은 탈선 사고로 인한 교량 손상이 최소가 되도록 설계해야 하고 특히 교량의 전복이나 구조물의 파괴가 방지되도록 설계해야 한다.
(2) 다음과 같은 두 가지 탈선상태의 하중이 고려되어야 한다.
① 탈선상황 I : 탈선된 열차가 교량 상 궤도구조 안에 존재할 때
② 탈선상황 II : 탈선된 열차가 궤도구조를 벗어나 교량 상판 끝 부분에 걸쳐있을 때
(3) 탈선상황 I에서는 그림 4.21(철)-1과 같이 1.4KRL-2012(집중하중과 등분포하중 모두 재하, 여객전용선의 경우 0.75 KRL-2012)의 하중이 궤도중심으로부터 궤간의 1.5배 이내에서 궤도와 평행하게 가장 불리한 위치에 재하되도록 한다.
그림 4.21(철)-1 탈선상황 I (KRL-2012하중의 집중하중과 등분포하중 모두 재하)
(4) 탈선상황 II에서는 그림 4.21(철)-2와 같이 1.4KRL-2012(등분포하중만 재하, 여객전용선의 경우 0.75 KRL-2012)의 하중이 최대 20 m 길이로 보도와 같은 비구조부재를 제외한 교량 상판 끝에 재하되도록 한다.
(5) 탈선상황 I과 II는 각각 따로 계산한다. 두 상황은 조합하지 않으며, 충격계수를 고려하지 않는다.
(6) 교축직각방향 탈선 이동을 막아주는 장치적인 역할로서 케이블 홈통(Ditch) 등에 설치하게 되어있는 탈선 방호벽 등의 교량 상부면 돌출구조에는 150 kN의 교축직각방향 수평하중을 적용하여 탈선 시 열차의 수평 이탈을 제어할 수 있도록 해야 한다.
(7) 두 개 이상의 궤도를 가지는 교량은 탈선한 궤도에 인접한 하나의 궤도에 표준열차하중을 재하한다.
그림 4.21(철)-2 탈선상황 II (KRL-2012하중의 등분포하중만 재하)
4.21.2 EL 표준열차하중의 탈선하중
(1) EL 표준열차하중의 집중하중을 선로중심에서 1.5m씩 편기하여 작용시켜 단면을 검토한다.
(2) 상대편 선로에는 EL 표준열차하중을 등분포하중으로 환산하여 불리한 경우로 재하한다.