TIMWORK-inc/kds-kcs-standards huggingface dataset:
이 기준은 일반철도와 고속철도의 강교 및 강합성교 교량설계에 대한 일반적인 기준을 규정하는 것이다.
● 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: 상·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 10과 KDS 24 12 20을 따른다.
1.4 참고기준
· KDS 14 20 00 콘크리트 설계기준
· KDS 47 10 00 철도노반설계
· 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 3505 PC강봉
· KS D 3509 피아노 선재
· KS D 3559 경강선재
· KS D 3710 탄소강 단강품
· KS D 3858냉간성형 강널말뚝
· KS D 3868 교량구조용 압연강재
· KS D 4101 탄소강 주강품
· KS D 4106 용접구조용 주강품
· KS D 4301 회주철품
· KS D 4302 구상흑연 주철품
· KS D 7002 PC강선 및 PC강연선
· 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 4602 기초용 강관말뚝
· KS F 4603 H 형강 말뚝
· KS M 6617 방진고무용 고무재료
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.
표 3.1-1(a) 한국산업표준(KS)

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
표 3.1-1(b) 주강품 강재 표준

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
이 설계기준을 이용하여 설계하는 강교 및 강합성교에 사용하는 강재는 표 3.2-2의 규격에 적합한 것을 표준으로 한다.
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, 핀(pin) 등에 사용되며 단조품의 기계적 성질은 표 3.2-4와 같다.
표 3.2-2 표준으로 하는 강재

강재의 종류

규격 및 표준

강재기호

1. 구조용 강재

KS D 3503

일반구조용 압연강재

SS235, SS275, SS315,

SS410, SS450, SS550

KS D 3515

용접구조용 압연강재

SM275, SM355, SM420, SM460

KS D 3529

용접구조용 내후성

열간 압연강재

SMA275, SMA355, SMA460

KS D 3868

교량구조용 압연강재

HSB380, HSB460, HSB690

2. 강관

KS D 35663)

일반구조용 탄소 강관

SGT275, SGT335, SGT410,

SGT450, SGT550

KS D 35683)

일반구조용 각형 강관

SRT275, SRT355, SRT410,

SRT450, SRT550

KS D 3777

철탑용 고장력강 강관

SHT410, SHT460

KS F 4602

기초용 강관말뚝

STP275, STP355, STP380

STP450, STP550

KS F 4605

강관시트파일

SKY400, SKY490

3. 접합용 강재

KS B 1010

마찰접합용 고장력 6각볼트,

6각너트, 평와셔의 세트

1종(F8T/F10/F35)1)

2종(F10T/F10/F35)1)

3종(F13T/F13/F35)1)

4. 용접재료

KS D 7004

연강용 피복 아크 용접봉

KS D 7006

고장력강용 피복 아크 용접봉

KS D 7101

내후성강용 피복 아크 용접봉

KS D 7102

탄소강 및 저합금강용

서브머지드 아크 용접 플럭스

KS D 7103

탄소강 및 저합금강용

서브머지드 아크 용접 와이어

KS D 7106

내후성강용 탄산가스

아크 용접 솔리드 와이어

KS D 7109

내후성강용 탄산가스

아크 용접 플럭스 충전 와이어

5. 주단조품2)

KS D 3710

탄소강 단강품

SF-A, SF-B

SPS-KFCA-

D4101-5004

탄소강 주강품

SC

SPS-KFCA-

D4102-5005

구조용 고장력 탄소강 및

저합금강 주강품

SCMn

SPS-KFCA- D4106-5009

용접 구조용 주강품

SCW

KS D 3752

기계구조용탄소강재

SM-C, SM-CK

SPS-KFCA- D4301-5015

회 주철품

GC

SPS-KFCA-

D4302-5016

구상 흑연 주철품

GCD

6. 선재,

선재2차 제품2)

KS D 3509

피아노 선재

SWRS -A -B

KS D 3559

경강 선재

HSWR -A -B

KS D 7002

PC 강선 및 PC 강연선

SWPC, SWPD

7. 봉강

KS D 3504

철근콘크리트용 봉강

SD, SD-W, SD-S

KS D 3505

PC 강봉

SBPR, SBPD

주) 1) 각각 볼트/너트/와셔의 종류

2) 대표기호

3) KS D 3566 및 KS D 3568의 SGT, SRT 강관은 원칙적으로 주요 구조 부재로 사용하는 경우 용접하여 사용하지 않는다.
표 3.2-3 강관의 기계적 성질

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
표 3.2-4 단조품의 기계적 성질

기계적

성질

재료의

종류

기호

인장시험(4호,10호,14호 시험편)

충격시험

(4호시험편)

경도

(Hb)3)

탄소

당량

(%)

항복점

(MPa)

인장

강도

(MPa)

연신율

(%)

극한응력

상태에서의

신장율(%)

시험

온도

(℃)

샤르피

흡수

에너지

(N·m)

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

-

-

-

149～207

-

SM45C

343이상

569이상

20이상

-

-

-

167～229

회 주철품2)

GC250

250이상

-

-

-

-

-

241이하

-

구상흑연

주철품

GCD400

250이상

400이상

15이상

-

-

-

130～180

-

주) 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
① 피아노선재는 케이블 혹은 PS강선과 PS강연선 등의 선재2차제품 소재에 대한 규정이며, 기계적 성질을 표 3.2-5에 나타내었다.
② 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.
표 3.2-5 PS강선과 PS강연선의 기계적 성질, 공칭단면적 및 단위중량

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

및

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

주) 괄호 속의 값은 규격치를 공칭단면적으로 나눈 값(단위: N/mm2)이다.
(6) 봉강
① 철근콘크리트용 봉강은 KS D 3504에 규정되어 있는 종류 중 교량에 가장 많이 사용되고 있는 것을 나타내었다.
② KS D 3504에 규정되어 있는 철근의 기계적 성질과 이형봉강의 단위중량, 표준치수는 표 3.2-6, 표 3.2-7과 같다.
표 3.2-6 철근콘크리트용 봉강의 기계적 성질

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 1.5배

3호에 준한 것

18이상

D16을 넘는 것: 공칭지름의 2배

SD350

350이상

490이상

2호에 준한 것

18이상

180°

D16 이하: 공칭지름의 1.5배

D16이상 D41이하: 공칭지름의 2배

3호에 준한 것

20이상

D51: 공칭지름의 2.5배

SD400

400이상

560이상

2호에 준한 것

16이상

180°

공칭지름의 2.5배

3호에 준한 것

18이상
표 3.2-7 이형 봉강의 단위중량과 표준치수

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 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.
표 3.3-1 용접재료

용접재료

강도(MPa)

적용 가능 강종

KS D 7004 연강용 피복아크 용접봉

345

420

인장강도 400㎫급 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㎫급

내후성 고장력강

490

570
② 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.
가. 내후성강재의 용접에서는 내후성이 있는 것을 사용하는 것이 바람직하다.
나. 한랭지용 강재의 용접부는 저온에서 인성이 저하되지 않아야 한다. 서브머지드아크 용접의 경우 인성저하의 우려가 있으므로 용접재료나 시공방법에 관해서 충분한 검토가 필요하다.
다. 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
① 고장력볼트 및 일반 볼트는 표 3.3-2의 것을 사용하는 것을 원칙으로 한다.
표 3.3-2 볼트재료

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) 및

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 설계계산에 사용하는 강재의 물리상수 값은 표 3.3-3의 값을 사용한다.
표 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
② KS규격이 아닌 많은 개수의 PS강선을 묶거나, 혹은 연선으로 만든 케이블로 된 PS강재의 탄성계수는 2.0×10MPa 이하로 되는 경우가 있기 때문에 시험에 의해 별도로 정해야 한다.
③ 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.
표 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.
콘크리트의 탄성계수, 전단탄성계수, 크리프계수와 건조수축률 등은 KDS 24 14 20을 따른다.
(1) 이 기준은 강교 및 강합성교의 설계에 관한 설계제한사항을 규정한다.
: 부재의 좌굴길이(mm)
: 부재의 세장비
: 고려하는 축에 대한 단면2차반지름(mm)
4.1.2 부재의 세장비
(1) 부재의 세장비 은 원칙적으로 표 4.1-1에 제시한 값 이하로 한다. 다만, , 의 값은 4.2 따른다.
(2) 주압축부재는 열차하중에 의해 압축응력이 발생하는 부재를 말하며, 주요하중에 의해 힘을 받지 않는 그림 4.1-1에 표시된 것과 같은 부재들은 부압축재로 분류한다.
표 4.1-1 부재의 세장비

부재의 종류

세장비

주압축재

100

부압축재

120

인장재

200
그림 4.1-1 부압축재
4.1.3 2차응력
(1) 구조물의 각 부분에 대하여 다음 각 항의 원인에 의한 2차응력에 주의하여 설계한다.
① 부재의 편심
가. 부재의 설계에 있어서 부재의 편심결합에 의해 생기는 휨응력 및 비틀림응력을 될 수 있으면 적게 되도록 주의한다.
나. 압축현재와 브레이싱의 연결은 다소의 편심은 피할 수 없지만, 이 영향이 될 수 있으면 작게 되도록 설계하는 것이 바람직하다.
② 격점의 강성
가. 일반 트러스에서는 격점을 회전이 자유로운 힌지로 생각해서 축방향 응력만으로 설계하는 것이 보통이다. 그러나 격점을 힌지로 본 결합 트러스도 핀 결합부분의 녹 등에 의해서 마찰이 증가하고 상당한 2차응력이 발생되며, 특히 격점이 리벳 또는 고장력볼트 결합의 경우는 거의 강결의 상태에 있어 큰 2차응력을 발생시킬 수 있으므로 이에 대한 검토를 해야 한다.
나. 주 트러스현재와 바닥틀을 합성시킨 트러스교 등 현재와 격점이 현저히 강성이 큰 경우에는 휨의 영향을 고려해서 부재를 설계한다.
③ 가로보의 처짐 - 가로보가 충분한 강성을 가진 경우는 그 처짐이 작고, 따라서 주거더의 변형도 적다. 그러나 가로보의 처짐이 큰 경우에는 그 양단의 각 변화에 의해 주거더가 변형하여 하로플레이트거더에서는 주거더의 비틀림, 또 트러스에서는 수직재의 휨과 사재의 비틀림에 의해 2차응력이 증가하므로 주의해야 한다. 특히 포니트러스와 하로플레이트거더의 경우에는 가로보의 처짐에 의한 변형이 발생하기 쉬우므로 가로보는 충분한 강성을 갖도록 설계한다.
④ 현재의 길이 변화에 의한 바닥틀의 변형
가. 트러스 또는 하로플레이트거더의 바닥틀은 일반적으로 세로보와 가로보에 의해 구성된 격자구조가 많다. 이 같은 바닥틀에 하중을 재하하면 각 부재는 수직면 내에 휨이 생기게 하지만 동시에 트러스의 현재가 힘을 받아 그 길이가 변화하고 그 영향이 바닥틀에도 전달되어 수평면 내의 변형을 일으킨다. 거더 전체 길이가 길어지게 되면 가로보 플랜지에는 큰 응력이 발생할 가능성이 있기 때문에 4.5.2(1)에 규정한 바와 같이 세로보에 신축장치를 두도록 하고 있다.
나. 상로트러스에서 가로보 위에 세로보를 놓는 경우에는 그 교차점 구성에 대하여 충분한 주의가 필요하다. 또, 현재의 길이가 변화하면 수평브레이싱에도 응력이 생겨 2차응력을 발생시키므로 수평브레이싱의 강성 등에 관해서도 고려해야 한다.(4.7.2 및 4.7.3 참조)
⑤ 자중에 의한 부재의 처짐
가. 부재의 세장비가 큰 경우에는 부재의 자중에 의한 2차응력이 커지고, 그 처짐 때문에 하중의 편심이 발생한다.
나. 인장재의 경우 인장력이 작용할 때의 편심은 작게 되는 경향이 있으므로 부재가 특별히 길지 않는 한 그다지 문제되지는 않지만, 압축재에서는 편심이 점점 증가하고 압축강도를 저하시키므로 바람직하지 못하다. 또, 열차통과에 의한 진동이 생기기 쉽고 피로의 측면에서 보아서도 바람직하지 못하다. 따라서 응력에 여유가 있는 경우라도 너무 세장비가 큰 부재를 사용해서는 안 된다.
⑥ 교량거더의 가동단받침의 마찰
교량거더의 가동단받침이 가동되지 않는 경우에는 구조물의 각 부분에 2차응력이 생기며, 교량거더뿐만 아니라 하부구조에도 예측하기 힘든 하중을 작용시키게 된다. 따라서 가동단은 마찰이 가능한 한 적게 되도록 하며, 보수도 용이한 구조로 설계해야 한다.
⑦ 부재의 진동
거더의 높이가 큰 박스거더의 복부판과 다이아프램이 열차주행에 의하여 가진되고 그로 인하여 보강재와 복부판의 용접부위가 파손되는 경우가 있다. 이들의 부재에 대해서는 공진을 피하기 위해 응력상 여유가 있어도 보강 등의 방법으로 고유진동수를 공진점에서 멀리 할 필요가 있다. 또, 연결판을 끼워서 부재를 연결하는 경우에 있어서도 부재단부를 깊숙이 밀어 넣도록 한다.
⑧ 지점침하와 온도변화의 영향에 의한 2차응력과 단면의 급격한 변화, 재료의 부식 등에 의한 응력집중에 대해서 고려하되, 이 값들은 될 수 있는 한 작게 되도록 하며 어쩔 수 없는 경우에는 그에 대응하는 설계를 해야 한다.
4.1.4 부재단면의 구성
(1) 교량거더 및 용접조립 부재의 단면구성은 가능한 한 용접부가 상하 좌우에 대하여 대칭의 위치에 오도록 고려해야 한다.
(2) 부재 및 그 이음은 조립작업, 용접, 검사 등이 용이하도록 하고 가능한 용접의 집중이나 응력의 집중이 일어나지 않도록 설계해야 한다. 또, 용접에 의한 수축응력 및 변형을 고려해야 한다.
(3) 부재는 그 단면의 도심이 가능한 한 단면의 중심과 일치하고 골조선과 일치하도록 설계한다.
4.1.5 강재의 최소두께
(1) 주부재에서는 원칙적으로 최소 9 mm로 한다. 다만, 강바닥판은 최소12 mm로 한다.
(2) 2차부재에서는 원칙적으로 8 mm 이상으로 한다. 다만, 채움재 깔판, 난간 등에 사용하는 경우는 이 제한을 적용하지 않는다.
4.1.6 최소 L형강
수평브레이싱, 제동트러스, 수직브레이싱 등에 사용하는 최소 L형강의 다리길이는 90 mm로 한다.
4.1.7 솟음
(1) 지간 30 m 이상의 교량거더에 대해서는 주거더의 고정하중에 의한 처짐에 대하여 솟음을 두는 것을 원칙으로 한다. 다만 무도상의 개상식 교량거더의 경우는 다음의 열차하중도 고려한다.
① KRL-2012 하중: 기관차 뒤에 따르는 등분포 활하중의 1/3 크기의 등 분포 하중
② EL 하중: 전동차 하중의 1/4 크기의 하중
(2) 트러스 및 아치교의 솟음량은 고정하중과 (1)의 열차하중도 고려한다. 단, 열차하중에 대한 솟음은 무도상 개상식일 경우만 고려한다.
(3) 압연강재 거더에서의 솟음은 두지 않으며, 조립 및 시공 중 부득이하게 발생된 솟음은 상향이 되도록 한다.
4.1.8 연속구조 및 캔틸레버구조
(1) 설계의 기본가정
① 모멘트, 전단력, 그리고 반력은 일반적인 해석법에 따라 계산한다. 부재의 내력계산에서 정역학적 부정정구조물의 경우, 휨부재에 대해서는 전체 단면2차모멘트, 트러스부재에 대해서는 전체 단면적을 원칙으로 하고, 유공 덮개판을 사용하는 부재에 대해서는 유효단면적을 사용한다.
② 연속구조의 설계에서 받침구조 자체는 항복하지 않는 것으로 가정하며, 제8장 에 규정된 지점침하를 고려해야 한다. 받침구조 자체는 항복하지 않는 것으로 가정하여 설계 및 시공되는 경우가 많으므로 실제 구조물에서의 조건이 가정과 다른 경우, 받침구조의 합리적인 침하량을 근거로 한 지점침하를 고려한 설계를 해야 한다.
③ 활하중의 재하는 구조물에 최대부재력이 발생하도록 해야 한다. 다만 원칙적으로 하중을 끊어서 2개소 이상 재하하지 않는다.
(2) 충격하중
충격하중은 KDS 24 12 20 (4.1.3(3) 및 (4))에 규정한 충격계수를 적용하여 구한다.
(3) 브레이싱
① 연속지간에서의 브레이싱은 4.7의 규정에 따라 설치한다.
② 부모멘트 구역뿐만 아니라 추가로 정모멘트 구역 플레이트거더의 상부 플랜지에 대해서도 4.7의 규정에 따라 브레이싱을 설치하고 길이에 관계없이 모든 하부플랜지에는 연속 횡방향 브레이싱을 설치한다.
(4) 수평보강재
① 복부좌굴을 방지하기 위해 부모멘트가 발생하는 연속 또는 캔틸레버구조로서 높이가 큰 거더(deep girder)의 지점 상부에 수평보강재를 설치해야 한다. 수직보강재와 서로 교차하는 곳에서의 수평보강재는 절단해도 무방하다. 수평보강재는 통상 복부판의 한쪽면에만 설치한다. 거더 응력의 일부분으로 고려되는 보강재의 응력값은 사용재료의 기본허용휨응력 이하로 한다.
② 수평보강재의 설치위치 및 설계는 4.4.4(5)를 따른다.
(5) 휨부재의 이음
① 연속 또는 캔틸레버 휨부재의 이음은 최대모멘트 상태에서의 전단력, 또는 최대전단력상태에서의 모멘트에 대하여 설계한다.
② 이음은 연속구조의 경우 가급적 고정하중에 의한 변곡점 위치에 오도록 한다.
③ 볼트를 이용한 플랜지 이음부 강도는 플랜지 모재 전 강도의 75% 이상 강도를 갖도록 한다.
4.2 허용응력
4.2.1 일반내용
(1) 강교 및 강합성교에서 부재 각 부분은 이 장에 규정된 허용응력을 초과해서는 안 된다.
(2) 피로의 영향에 관해서는 고정하중, 활하중, 충격 및 원심하중만을 고려해서 4.2.3에 의해 검토해야 한다.
(3) 주하중, 부하중 및 그 밖의 하중의 조합은 이 설계기준 KDS 24 12 10 (4.2.3)의 하중조합을 따른다. 이 경우의 허용응력은 4.2.2, 4.2.4 및 4.2.5에 KDS 24 12 10 표 4.2-1에서 제시하는 증가계수를 곱한수치를 적용한다.
(4) 기호
: 박스형단면 및 U형 단면의 경우 복부판 중심간격, 하로플레이트거더의 경우 주거더 중심간격 (mm)
: 응력범위 (MPa)
: 용접루트부에서 용입되지 않은 것을 가정할 때 표 4.2-9 허용피로응력범위의 상세범주 C에 해당하는 허용응력범위 (MPa)
: 허용피로응력범위 (MPa)
: 부재 지간 (m)
: 부재의 좌굴길이, 플랜지의 고정점간 거리 (mm)
: 등가세장비
: 응력반복횟수
: 용접에서의 반경 (mm)
: 고려하는 축에 대한 총단면의 단면2차반지름 (mm)
: 플랜지의 두께()와 복부판 두께()의 비
: 복부판 높이()와 플랜지폭()의 비
: 기둥의 유효좌굴길이 계산 시 곱하는 계수()
4.2.2 구조용 강재 및 용접부의 허용응력
허용응력은 KS 개정 이전의 강종을 재사용할 경우 이전 강종기호 및 물성치를 사용하며, KS 개정에 따른 새로운 강종과 혼용할 경우 불리한 조건을 적용해야 한다.
(1) 기본허용응력
구조용 강재 및 용접부에 대한 기본허용응력은 표 4.2-1에 제시한 값으로 한다.
(2) 허용좌굴응력
허용좌굴응력은 표 4.2-2에 제시한 값으로 한다.
표 4.2-1 강재 및 용접부의 허용응력(단위:MPa)

강종

응력의 종류, 판두께

SS235

SS275

SM275

SMA275

SS315

SM355

SMA355

SS410

SM420

SS450

SM460

SMA460

SS550

비고

구

조

용

강

재

인장응력

(순단면적 기준)

축방향응력

16이하

140

165

165

190

215

245

250

270

275

330

①

16초과 40이하

135

160

160

185

210

240

245

265

270

325

40초과 75이하

125

145

155

175

200

240

260

75초과 100이하

125

145

145

175

195

235

250

100초과

115

140

140

165

185

230

휨응력

16이하

140

165

165

190

215

245

250

270

275

330

16초과 40이하

135

160

160

185

210

240

245

265

270

325

40초과 75이하

125

145

155

175

200

240

260

75초과 100이하

125

145

145

175

195

235

250

100초과

115

140

140

165

185

230

압축응력

(총단면적 기준)

축방향응력

16이하

140

165

165

190

215

245

250

270

275

330

16초과 40이하

135

160

160

185

210

240

245

265

270

325

40초과 75이하

125

145

155

175

200

240

260

75초과 100이하

125

145

145

175

195

235

250

100초과

115

140

140

165

185

230

휨응력

16이하

140

165

165

190

215

245

250

270

275

330

16초과 40이하

135

160

160

185

210

240

245

265

270

325

40초과 75이하

125

145

155

175

200

240

260

75초과 100이하

125

145

145

175

195

235

250

100초과

115

140

140

165

185

230

전단응력

총단면적 기준

16이하

80

95

95

110

125

140

145

155

160

190

②

16초과 40이하

80

90

90

105

120

140

140

150

155

185

40초과 75이하

70

85

90

100

115

140

150

75초과 100이하

70

85

85

100

115

135

145

100초과

70

80

80

95

105

지압응력

강판과 강판

16이하

210

250

250

285

320

370

380

405

415

495

③

16초과 40이하

205

240

240

275

310

360

370

395

405

485

40초과 75이하

185

220

230

265

300

360

385

75초과 100이하

185

220

220

265

295

350

380

100초과

175

210

210

250

275

용

접

부

공

장

용

접

그루브용접

인장응력

16이하

165

215

250

275

④

16초과 40이하

160

210

245

270

40초과 75이하

155

200

240

260

75초과 100이하

145

195

235

250

100초과

140

185

230

압축응력

16이하

165

215

250

275

16초과 40이하

160

210

245

270

40초과 75이하

155

200

240

260

75초과 100이하

145

195

235

250

100초과

140

185

230

전단응력

16이하

95

125

145

160

⑤

16초과 40이하

90

120

140

155

40초과 75이하

90

115

140

150

75초과 100이하

85

115

135

145

100초과

80

105

필릿용접

비드방향의 인장, 압축응력

16이하

165

215

250

275

⑥

16초과 40이하

160

210

245

270

40초과 75이하

155

200

240

260

75초과 100이하

145

195

235

250

100초과

140

185

230

목두께에 대한 인장, 압축, 전단응력

16이하

95

125

145

160

⑦

16초과 40이하

90

120

140

155

40초과 75이하

90

115

140

150

75초과 100이하

85

115

135

145

100초과

80

105

현장용접

공장용접에 준하는 품질을 얻을 수 없는 경우에는 상기의 90%로 한다.

⑧
강종

응력의 종류, 판두께(mm)

SM

275

-TMC

SM

355

-TMC

SM

420

-TMC

SM

460

-TMC

HSB

380

HSB

460

HSB

690

비고

구

조

용

강

재

인장응력

(순단면적 기준)

축방향응력

100 이하

165

215

250

275

230

275

415

①

휨응력

100 이하

165

215

250

275

230

275

415

압축응력

(총단면적 기준)

축방향응력

100 이하

165

215

250

275

230

275

415

휨응력

100 이하

165

215

250

275

230

275

415

전단응력

총단면적 기준

100 이하

95

125

145

160

130

160

240

②

지압응력

강판과 강판

100 이하

250

320

380

415

340

415

620

③

용

접

부

공

장

용

접

그루브용접

인장응력

100 이하

165

215

250

275

230

275

415

④

압축응력

100 이하

165

215

250

275

230

275

415

전단응력

100이하

95

125

145

160

130

160

240

⑤

필릿용접

비드방향의

인장, 압축응력

100이하

165

215

250

275

230

275

415

⑥

목두께에 대한 인장, 압축, 전단응력

100 이하

95

125

145

160

130

160

240

⑦

현장용접

공장용접에 준하는 품질을 얻을 수 없는 경우에는 상기의 90%로 한다.

⑧

주) ① 강도가 다른 강종을 연결하는 경우의 용접부의 허용응력은 강도가 낮은 강종에 대한 값을 취한다.

② 비고 ①에 있어서의 부재의 순단면적은 총단면적에서 볼트구멍에 의해서 손실된 단면적을 제외한 것을 말한다.

③ 비고 ④ 및 ⑧에 있어서 맞대기 용접의 경우 주요 부재에 관해서는 방사선 검사 또는 초음파 탐사검사를 행해야 한다. 방사선 검사의 합격 기준은 KS B0845(강용접 이음부의 방사선 투과 시험방법)에 따라서 인장이음은 2류 이상, 압축이음은 3류 이상으로 하고 KS B0896(강 용접부의 초음파 탐상시험방법)에서는 2류 이상으로 해야 한다.

④ 비고 ⑧에 있어서 용접선 방향의 인장, 압축의 경우는 100%로 해야 한다.
표 4.2-2 강재의 허용좌굴응력 (단위: MPa)
(a) 축방향압축응력(총단면적 기준)
강종

판두께

(mm)

SS235

SS275

SM275

SMA275

SS315

SM355

SMA355

16

이하

0<≤9.5:

140

9.5<≤130:

140-0.78(-9.5)

>130:

772,000/

0<≤8.5:

165

8.5<≤120:

165-1.0(-8.5)

>120:

777,000/

0<≤8.5:

165

8.5<≤120:

165-1.0(-8.5)

>120:

777,000/

0<≤8:

190

8<≤115:

190-1.23(-8)

>115:

781,000/

0<≤7.5:

215

7.5<≤105:

215-1.47(-7.5)

>105:

785,000/

16

초과

40

이하

0<≤9.5:

135

9.5<≤135:

135-0.74(-9.5)

>135:

777,000/

0<≤9:

160

9<≤125:

160-0.95(-9)

>125:

780,000/

0<≤9:

160

9<≤125:

160-0.95(-9)

>125:

780,000/

0<≤8:

185

8<≤115:

185-1.18(-8)

>115:

786,000/

0<≤8:

210

8<≤110:

210-1.42(-8)

>110:

790,000/

40

초과

75

이하

0<≤10:

125

10<≤140:

125-0.65(-10)

>140:

790,000/

0<≤9:

145

9<≤130:

145-0.83(-9)

>130:

765,000/

0<≤9:

155

9<≤125:

155-0.90(-9)

>125:

787,000/

0<≤8.5:

175

8.5<≤115:

175-1.10(-8.5)

>115:

768,000/

0<≤8:

200

8<≤110:

200-1.33(-8)

>110:

773,000/

75

초과

100

이하

0<≤10:

125

10<≤140:

125-0.65(-10)

>140:

790,000/

0<≤9:

145

9<≤130:

145-0.83(-9)

>130:

765,000/

0<≤9:

145

9<≤130:

145-0.83(-9)

>130

765,000/

0<≤8.5:

175

8.5<≤115:

175-1.10(-8.5)

>115:

768,000/

0<≤8:

195

8<≤110:

195-1.28(-8)

>110

777,000/

100

초과

0<≤10.5:

115

10.5<≤145:

115-0.58(-10.5)

>145:

764,000/

0<≤9.5:

140

9.5<≤130:

140-0.78(-9.5)

>130:

770,000/

0<≤9.5:

140

9.5<≤130:

140-0.78(-9.5)

>130:

770,000/

0<≤8.5:

165

8.5<≤120:

165-1.0(-8.5)

>120:

777,000/

0<≤8:

185

8<≤115:

185-1.18(-8)

>115:

785,000/
강종

판두께

(mm)

SS410

SM420

SS450

SM460

SMA460

SS550

16

이하

0<≤7.0:

245

7.0<≤100:

245-1.81(-7)

>100:

774,000/

0<≤7.0:

250

7.0<≤100:

250-1.86(-7)

>100:

771,000/

0<≤7.0:

270

7.0<≤95:

270-2.08(-7.0)

>95:

777,000/

0<≤6.5:

275

6.5<≤95:

275-2.15(-6.5)

>95:

774,000/

0<≤6.0:

330

6.0<≤85:

330-2.82(-6.0)

>85:

777,000/

16

초과

40

이하

0<≤7.0:

240

7.0<≤100:

240-1.75(-7)

>100:

777,000/

0<≤7.0:

245

7<≤100:

245-1.80(-7)

>100:

774,000/

0<≤7.0:

265

7.0<≤95:

265-2.02(-7)

>95:

780,000/

0<≤7:

270

7<≤95:

270-2.08(-7)

>95:

777,000/

0<≤6.0:

325

6.0<≤85:

325-2.75(-6.0)

>85:

780,000/

40

초과

75

이하

0<≤7:

240

7<≤100:

240-1.75(-7)

>100:

777,000/

0<≤7:

260

7<≤95:

260-1.95(-7)

>95:

783,000/

75

초과

100

이하

0<≤7.5:

235

7.5<≤100:

235-1.70(-7.5)

>100:

780,000/

0<≤7:

250

7<≤100:

250-1.85(-7)

>100:

771,000/

100

초과

0<≤7.5:

230

7<≤105:

230-1.63(-7.5)

>105:

784,000/
강종

판두께

(mm)

SM275-TMC

SM355-TMC

SM420-TMC

SM460-TMC

100

이하

0<≤8.5:

165

8.5<≤120:

165-1.0(-8.5)

>120:

777,000/

0<≤7.5:

215

7.5<≤105:

215-1.47(-7.5)

>105:

785,000/

0<≤7:

250

7<≤100:

250-1.86(-7)

>100:

771,000/

0<≤6.5:

275

7<≤95:

275-2.15(-6.5)

>95:

774,000/