TIMWORK-inc/kds-kcs-standards huggingface dataset:
① 2.4와 2.5에서 내진설계를 위해 추가로 규정한 설계요건과 2.6에서 규정한 소성힌지구역에 관련된 모든 설계요건을 충족시키는 경우, 지진격리교량의 각 부재와 연결부분에 대한 설계지진력은 2.7(7)에서 규정된 등가지진력을 표 2.7-2의 지진격리교량의 응답수정계수로 나눈 값으로 한다. 다만 하부구조의 경우, 축방향력과 전단력은 응답수정계수로 나누지 않는다.
표 2.7-2 지진격리교량의 응답수정계수,

하부구조

Ri

연결부분

Ri

벽식 교각

1.5

상부구조와 교대

0.8

철근콘크리트 말뚝가구(Bent)

1. 수직말뚝만 사용한 경우

2. 한 개 이상의 경사말뚝을 사용한 경우

1.5

1.5

상부구조의 한 지간내의 신축이음부

0.8

단일 기둥

1.5

기둥, 교각 또는 말뚝가구와 캡빔 또는 상부구조

1.0

강재 또는 합성강재와 콘크리트말뚝가구

1. 수직말뚝만 사용한 경우

2. 한 개 이상의 경사말뚝을 사용한 경우

2.5

1.5

기둥 또는 교각과 기초

1.0

다주 가구

2.5
② 2.4와 2.5에서 내진설계를 위해 추가로 규정한 설계요건과 2.6에서 규정한 소성힌지구역에 관련된 모든 설계요건을 충족시키지 못하는 경우, 하부구조와 연결부분에 대한 응답수정계수는 1.0을 넘지 못한다. 이때, 지진응답해석을 통하여 설계지진 시에 하부구조가 축방향철근이 항복하지 않는 탄성범위 내에서 거동함을 확인해야 하고, 철근콘크리트 기둥 형식의 교각과 말뚝가구의 철근상세는 2.6(3)의 해당요건을 만족시켜야 한다.
(7) 해석방법
가. 이 항의 규정은 지진격리교량의 지진해석에 대한 규정이며 다음과 같은 네 가지 해석법 또는 발주자가 인정하는 검증된 정밀해석법을 사용할 수 있다.
(가) 등가정적하중법
(나) 단일모드스펙트럼해석법
(다) 다중모드스펙트럼해석법
(라) 시간이력해석법
나. 교량해석은 지진격리받침의 특성을 고려하여 수행한다. 지진격리받침의 비선형거동을 단순화하기 위해서 이중선형모델을 사용할 수 있다. 지진격리받침의 유효강성 및 지진격리시스템의 등가감쇠비 는 식 (2.7-1) 및 식 (2.7-2)에 의해 산출한다. 해석에 사용되는 지진격리받침의 유효강성은 설계변위에서 계산되어야 한다.
(2.7-1)
(2.7-2)
여기서, : 지진격리장치의 원형시험 시, 한 cycle 동안의 최대부변위량 발생시의 수평력
: 지진격리장치의 원형시험 시, 한 cycle 동안의 최대양변위량 발생시의 수평력
: 지진격리장치의 원형시험 시, 한 cycle 동안의 최대부변위
: 지진격리장치의 원형시험 시, 한 cycle 동안의 최대양변위
: 고려하고 있는 방향에 대한 강성중심에서의 등가지진력에 의한 지진 시 설계변위
: 한 cycle 당 소산된 에너지이다.
유효주기가 3초보다 긴 교량 또는 등가감쇠비가 30%를 초과하는 지진격리받침을 사용하는 경우에는 지진격리받침의 비선형성을 고려한 시간이력해석을 수행해야 한다.
그림 2.7-1 지진격리받침의 유효강성 및 지진격리시스템의 등가감쇠비 산출
② 등가정적하중법
등가지진력은 식 (2.7-3)과 같다.
(2.7-3)
여기서, : 등가지진력
W : 상부구조물의 총중량이다.
등가지진력을 결정하기 위해서 사용되는 탄성지진응답계수 는 식 (2.7-4)의 무차원식으로 구할 수 있다. 단, 값은 보다 크게 취할 필요는 없다.
(2.7-4)
지반에 대한 상부구조의 총변위 는 식 (2.7-5)로 구한다.
(mm) (2.7-5)
여기서, B는 표 2.7-3로부터 구한다.
표 2.7-3 지진격리교량의 감쇠계수 B

지진격리교량의 감쇠계수

지진격리시스템의 등가감쇠비 β (%)

≤2

5

10

20

30

B

0.8

1.0

1.2

1.5

1.7
유효주기 는 식 (2.7-6)으로 구한다.
(2.7-6)
여기서, 는 지진격리교량의 유효강성이다.
③ 단일모드스펙트럼해석법
종방향 및 횡방향 지진에 의한 부재의 단면력과 처짐을 계산하는 등가정적 지진하중 는, 지진격리받침의 변위에 의하여 2.7(7)②에 따라 결정된 등가지진력을 사용하여 2.3(3)에 기술된 대로 수평2축 방향을 따라 구하고, 그 값을 2.2(4)에 기술된 대로 조합하여 사용한다.
(2.7-7)
: 등가정적 지진하중의 단위길이당 하중강도
: 상부구조의 단위길이당 고정하중
: <식 (2.7-4)>에 의하여 계산되는 탄성지진응답계수이다.
④ 다중모드스펙트럼해석법
탄성지진응답계수는 그림 2.7-2와 같이 해당모드주기 가 0.8를 초과하는 경우에만 B에 의해 감소된 값이 적용된다.
(≦0.8) (2.7-8)
(> 0.8) (2.7-9)
여기서, : 번째 모드의 탄성지진응답계수
: 번째 모드의 주기이다.
다만, 값은 보다 크게 취할 필요는 없다. 직교하는 지진력의 조합은 2.2(4)에 의한다.
그림 2.7-2 지진격리교량의 탄성지진응답계수
⑤ 시간이력해석법
시간이력해석이 요구되는 지진격리교량의 경우에는 다음 조건들을 적용해야 한다.
가. 지진격리받침의 비선형 특성을 고려해야 한다.
나. 시간이력해석을 위한 지진입력 시간이력은 그림 2.7-2에 나타낸 감쇠율 5%에 대한 설계지반응답스펙트럼에 부합되도록 실제 기록된 지진운동을 수정하거나 인공적으로 합성된 최소한 4쌍 이상의 지진운동을 작성하여 사용해야 한다.
다. 작성된 시간이력이 설계지반 응답스펙트럼에 부합되기 위해서는 작성된 시간이력의 평균 응답스펙트럼이 다음 요건을 만족해야 한다.
㉮ 시간이력의 응답스펙트럼 값이 설계지반 응답스펙트럼값보다 낮은 주기의 수는 5쌍 이하이고 낮은 정도는 10% 이내이어야 한다.
㉯ 시간이력의 응답스펙트럼을 계산하는 주기의 간격은, 주기의 간격을 축소할 경우, 계산된 스펙트럼 값의 변화가 10% 이하가 되도록 작아야 한다.
라. 시간이력의 지속시간은 10∼25초 또 강진구간 지속시간은 6∼10초가 되도록 해야 한다.
마. 두 방향 이상의 시간이력을 동시에 고려할 경우, 각 직교방향의 시간이력은 통계학적으로 독립되어야 한다. 여기서, 두 시간이력 사이의 시작시간 차이를 고려하여 계산된 상관계수함수의 최대절댓값이 0.3을 넘지 않는다면 두 시간이력은 통계학적으로 독립이라고 간주할 수 있다.
바. 7쌍 미만의 지반운동시간이력에 의한 해석결과로부터 얻어진 응답치의 최댓값 혹은 7쌍 이상의 해석결과로부터 얻어진 평균값을 설계값으로 한다.
(8) 기타 요구조건
① 상시 수평력 안정성
가. 지진격리받침은 풍하중, 원심력, 제동력, 온도변위에 의한 하중을 포함하는 모든 상시 수평력 조합에 안정적으로 거동하도록 설계되어야 한다.
나. 지진격리받침 탄성중합체의 최대전단변형률은 상시 70%, 지진 시 200% 이내이어야한다.
② 수직력 안정성
지진격리받침은 수평변위가 없는 상태에서 고정하중과 활하중을 더한 수직하중에 대하여 최소한 3 이상의 안전율을 제공해야 한다. 또한 1.2배의 고정하중, 지진하중으로 인한 수직하중, 그리고 횡방향 변위로 인한 전도하중의 합에 대하여 안정적으로 거동하도록 설계해야 한다. 여기서 전도하중을 계산할 때의 횡방향 변위는 옵셋변위와 설계지진에 의한 설계변위의 2.0배와 같다.
③ 회전 성능
지진격리받침의 회전성능은 고정하중, 활하중, 시공오차의 영향을 포함해야 하고, 여기서 고려되는 시공오차의 설계회전각은 0.005 rad보다 작아서는 안 된다.
④ 지진격리시스템의 성능확인
지진격리시스템에 사용되는 지진격리받침 및 각종 지진보호장치는 설계 시 상정한 성능기준과 품질기준을 확보하고 있는지 다음 각 항의 시험을 행한다.
가. 성능시험: 온도의존성, 주기의존성, 압축피로, 전단피로 시험 등을 통하여 해당 지진격리시스템이 신뢰할 수 있는 성능을 가지고 있는지 확인한다.
나. 원형시험: 설계와 해석에 사용되는 지진격리시스템의 주기특성과 감쇠특성 등의 성능은 원형 혹은 축소모형시험에 의해 확인한다.
다. 품질시험: 해당 받침 혹은 장치가 품질기준을 만족하고 있는지 전수 시험을 실시한다.
지진격리받침의 축소모형 및 시험에 대한 세부사항은 국내외에서 인정되고 있는 지진격리장치 관련 기준에 따른다.
⑤ 품질 기준
지진격리받침과 그 재료는 화학적, 물리적, 역학적 성질이 안정적이어야 하며, 전수 품질시험을 실시하여 다음의 조건을 만족해야 한다.
가. 다수의 지진격리받침을 대상으로 측정한 평균 유효강성은 설계값의 ±10% 이내이어야 하고, 각각의 유효강성은 설계값의 ±20 % 이내이어야 한다. 또한, 평균 EDC값은 설계값의 -15% 이상이어야 하고 각각의 EDC값은 설계값의 25% 이상이어야 한다.
나. 지진격리받침의 유효강성 및 등가감쇠비는 지진설계변위에 의한 연속반복재하에 대해 안정적이어야 한다.
다. 지진격리받침은 지진 후에 교량의 기능에 악영향을 주는 잔류변위가 발생하지 않도록 설계해야 한다.
표 2.7-2 지진격리받침 유효강성과 EDC의 품질 기준

EDC

개체차

±20%

-25%

평균값

±10%

-15%
라. 지진격리받침의 유효강성 및 등가감쇠비는 KDS 24 12 20 (4.1.4(2))의 온도범위에서 안정적이어야 한다.
마. 지진격리받침은 지진설계변위 범위에서는 항상 양의 접선강성을 가져야 한다.
부록. 철근콘크리트 기둥의 연성도 내진설계
① 이 부록의 규정은 일반 철도교의 내진설계에 적용한다.
② 이 부록의 규정은 콘크리트의 설계기준 압축강도가 50 MPa 이하인 철근콘크리트 기둥의 내진설계에 적용한다.
③ 이 부록의 규정은 기둥 형식의 교각(단일기둥, 다주가구, 말뚝가구)에 대한 설계로서 2.1(4)의 응답수정계수, 2.6(3)④의 심부구속철근량, 2.6(2)⑤나와 다의 소성힌지 구역 전단설계에 대한 규정을 대신하여 적용할 수 있다.
④이 부록의 규정은 2.6(3)①에서 규정하는 최대단면치수에 대한 순높이의 비 제한값에 무관하게 모든 기둥에 적용할 수 있으며, 2.6(3)②에서 규정하는 단부구역에 적용한다.
⑤ 이 부록의 규정에 따라 설계되는 횡방향철근의 배근구간과 철근상세는 2.6의 해당 규정에 따른다.
(2) 용어의 정의
① 연성도 내진설계: 철근콘크리트 기둥의 소요연성도에 따라 횡방향 심부구속철근을 설계하는 설계방법
② 소요 응답수정계수: 기둥의 탄성지진모멘트와 설계휨강도의 비율로서 소요연성도를 산정하기 위한 계수
③ 통제주기: 탄성지진응답계수가 최대 제한값과 같은 최대주기
④ 소요연성도: 기둥의 소성힌지구역의 소요 심부구속철근량을 산정하기 위한 소요 곡률연성도와 소요 변위연성도
⑤ 곡률연성도: 단면의 항복곡률에 대한 극한곡률의 비율
⑥ 변위연성도: 기둥의 항복변위에 대한 극한변위의 비율
2. 소요연성도
(1) 기둥의 소요연성도는 다음과 같이 결정해야 한다.
① 원형단면: 기둥 단면의 두 주축(강축과 약축)에 대한 소요연성도 중 큰 값으로 결정
② 원형 이외의 단면: 기둥 단면의 두 주축(강축과 약축)에 대해 각각의 소요연성도를 독립적으로 결정
(2) 소요 응답수정계수는 식 (2-1)에 따라 결정한다. 지진하중에 따른 탄성지진모멘트는 2.6(2)②의 휨강성을 적용한 탄성해석을 수행하여 결정하며, 2.2(4)의 규정에 따라 조합해야 한다.
여기서, : 소요 응답수정계수
: 지진하중을 포함한 하중조합에 따른 기둥의 탄성모멘트
: 2.6(2)④항의 규정에 따른 기둥의 설계휨강도
(3) 2.6(3)②에 규정된 단부구역 중에서 소요 응답수정계수가 1.0 이하인 단부구역은 2.6(2)⑤나와 2.6(2)⑥에 따라 전단강도를 검토해야 하며, 횡방향철근은 2.6(3)③의 해당 요구조건을 만족해야 한다.
(4) 소요 응답수정계수가 1.0 이상인 소성힌지구역의 소요 변위연성도 는 식 (2-2)에 따라 결정한다. 교량의 주축방향 1차 모드 주기 가 통제주기 의 1.25배보다 작은 경우에는 변위연성도-응답수정계수 상관계수 을 식 (2-3)에 따라 결정하며, 그 외에는 1.0으로 한다. 통제주기 는 2.3(2)①의 식 (2.3-1)로 계산되는 탄성지진응답계수 가 제한값 2.5A와 같아지는 주기로서, 지반조건 Ⅰ,Ⅱ, Ⅲ, Ⅳ에 대하여 0.33초, 0.44초, 0.61초, 0.94초를 각각 적용한다.
(5) 소요 변위연성도의 최댓값은 식 (2-4)에 따라 결정한다.
(2-4)
(6) 소요 곡률연성도 는 식 (2-5)에 따라 결정해야 한다.
(2-5)
여기서, : 고려하는 방향으로의 단면 최대 두께
: 기둥 형상비의 기준이 되는 기둥 길이(캔틸레버로 거동하는 방향에 대하여는 기둥 하단에서 수평하중이 작용하는 위치까지의 길이, 다주가구에서 골조로 거동하는 방향에 대하여는 기둥 순높이의 1/2)
3. 심부구속 횡방향철근량
(1) 기둥에서 소요 응답수정계수가 1.0을 초과하는 소성힌지구역의 콘크리트 심부는 3에서 규정하는 소요 철근량 이상의 횡방향철근으로 구속해야 한다.
(2) 원형기둥의 나선철근비 는 식 (3-1)로 정의되는 체적비로서, 소요 나선철근비는 식 (3-2)에서 식 (3-5)까지를 적용하여 결정한다.
여기서, : 콘크리트의 설계기준 압축강도(MPa)
: 축방향철근의 설계기준 항복강도(MPa)
: 기둥의 계수축력(N)
: 소요 곡률연성도
: 기둥의 축방향철근비
(3) 원형기둥에서 심부구속철근으로 원형띠철근을 사용하는 경우, 원형 후프띠철근을 용접 또는 기계적 연결장치 등으로 연결하거나, 보강띠철근을 추가하여 정착단에서 슬립이 발생하지 않게 함으로써 나선철근과 동등한 심부구속효과를 발휘할 수 있다면, 완전원형후프로 인정하여 나선철근식을 사용할 수 있다.
(4) 사각형기둥에서 심부구속 횡방향철근의 총 소요 단면적 는 식 (3-6)로 결정한다.
(3-6)
: 수직간격이 이고, 심부의 단면치수가 인 단면을 가로지르는 보강띠철근을 포함하는 횡방향철근의 총 단면적(mm2). 직사각형 기둥의 두 주축 모두에 대하여 별도 로 계산해야 한다.
: 띠철근 기둥의 고려하는 방향으로의, 띠철근 외측표면을 기준으로 한 심부의 단면 치수(mm)
4. 전단 설계
(1) 이절의 규정에 따라 변위연성도를 고려하여 콘크리트 교각의 전단강도를 검토할 때에는, 공칭전단강도에 1.0의 강도감소계수를 적용하여 설계전단강도를 결정해야 한다.
(2) 설계전단력은 2.1(4)①에 따라 R계수를 1.0으로 하여 결정된 탄성전단력과 2.6(2)⑤에 규정된 교각의 최대 소성힌지력 중 작은 값으로 한다.
(3) 단부구역의 공칭전단강도는 식 (4-1)에 따라야 하며, 단부구역을 제외한 구역의 공칭전단강도는 2.6(2)⑥의 규정에 따른다.
여기서, : 콘크리트에 의한 공칭전단강도
: 전단철근에 의한 공칭전단강도
: 축력 작용에 의한 공칭전단강도
(4) 콘크리트에 의한 공칭전단강도는 전단강도를 검토하는 기둥의 주축에 대한 소요 변위연성도 를 고려하여 식 (4-2)에 따라 계산해야 한다. 소요 변위연성도가 2.0 이하인 경우에는 계수 k로 0.3을 적용하며, 소요 변위연성도가 2.0을 초과하는 경우에는 식 (4-3)에 따른 값을 적용해야 한다. 전단 유효단면적 는 원형단면과 사각형단면에 대하여 기둥 총단면적 의 0.8배를 적용하며, I형 단면이나 사각형 중공단면과 같이 복부가 구분되는 단면은 복부폭과 유효깊이의 곱()을 적용한다.
(5) 전단철근에 의한 공칭전단강도를 결정할 때 사각형 띠철근단면에 대해서는 식 (4-4), 원형단면의 나선철근 또는 원형 후프띠철근에 대해서는 식 (4-5)를 적용한다. 원형 후프띠철근에 보강띠철근이 추가된 경우에는 식 (4-6)으로 계산되는 보강띠철근에 의한 공칭전단강도를 추가할 수 있다.
(4-5)
(4-6)
: 고려하는 방향의 심부콘크리트 단면 치수로서, 원형 단면에서는 원형 후프띠철근이나 나선철근 중심 간의 심부콘크리트 지름, 사각형 단면에서는 전단철근으로 작용하는 방향으로의 철근 길이로서 철근 단면의 중심을 기준으로 한 심부콘크리트 치수(mm)
: 원형단면에 배근되는 보강띠철근에서 갈고리 부분과 연장길이를 제외한 길이(mm)
(6) 축력 작용에 의한 공칭전단강도는 식 (4-7)을 적용한다.
(4-7)
여기서, : 교각의 최소 계수축력(N)
: 고려하는 방향으로의 단면 최대 두께