교량설계 일반사항 (케이블교량)

(1)

(1)이 설계기준에서 언급하지 않는 사항은 교량설계기준인 KDS 24 00 00의 한계상태설계법 또는 발주자가 지정한 관련 문헌을 따라야 한다. 널리 알려진 이론이나 시험에 의해 기술적으로 증명된 사항에 대해서는 이 설계기준의 적용을 대체할 수 있다. 이 설계기준의 규정은 교량의 성능에 대한 신뢰도를 확보하기 위하여 필요한 최소한의 요구 조건을 제시한다. 이 설계기준에서는 요구성능의 검증을 위하여 하중계수와 저항계수를 사용하는 설계법을 적용한다.

∙KDS 24 12 12 교량 설계하중조합(케이블교량)

∙공칭저항: 설계기준에 명시된 규격, 허용응력, 변형 또는 규정된 재료강도에 의해 산출되는 구성요소 또는 연결부의 하중효과에 대한 저항

∙공칭하중: 설계기준에 명시된 하중 또는 하중효과

∙교체가능부재: 케이블교량의 부재를 사용기간에 따라 구분하는 경우에, 교체 가능성을 고려하여 교량의 설계수명보다 작은 20년, 30년 또는 50년의 사용수명으로 설계할 수

∙극단상황한계상태: 교량의 설계수명을 초과하는 재현주기를 갖는 지진과 케이블 파단, 그리고 유빙하중, 차량과 선박의 충돌 등과 같은 사건과 관련한 한계상태

∙극한한계상태: 설계수명 동안 강도, 안정성 등 붕괴 또는 이와 유사한 형태의 구조적인 파괴에 대한 한계상태

∙기술자: 교량설계의 책임자

∙대표신뢰도지수: 교량의 목표신뢰도지수를 대표하는 값으로서 케이블부재를 제외한 주부재에 대해 중력방향 차량활하중조합을 기준으로 설정된 목표신뢰도지수

∙목표신뢰도지수: 구조물이 목표로 하는 안정성을 결정하는 신뢰도지수로서, 일반적으로 기존 구조물들의 안전성(신뢰도지수)과 사회, 경제적 측면을 고려하여 결정

∙발주자: 교량에 대한 관할권을 가진 개인 또는 기관

∙

∙보수가능부재: 케이블교량의 부재를 사용기간에 따라 구분하는 경우에 보수, 보강을 통한 강도 개선가능성을 고려하여 케이블교량의 설계수명보다 작은 20년, 30년 또는

∙부부재: 케이블교량의 부재를 중요도에 따라 구분하는 경우에 주부재 이외의 부재를

∙사용수명: 교량을 구성하는 구조부재가 사용될 것으로 기대되는 기간

∙사용한계상태 (serviceability limit state): 균열, 처짐 등의 사용성에 관한 한계상태로서, 일반적으로 구조물 또는 부재의 특정한 사용 성능에 해당하는 한계상태

∙설계수명: 구조물 또는 부재를 대대적인 보수 없이 소정의 유지관리를 통해 의도한 목적대로 사용할 수 있는 기간으로서 풍하중, 지진하중 등 변동하중의 통계적 산출 근거 기간으로 이 설계기준의 경우 100년 또는 200년

∙신뢰도: 구조물이나 구조부재가 설계 요구조건을 만족시키는 능력의 정도

∙신뢰도지수: 파괴확률 를 대신하여 신뢰도를 나타내기 위하여 사용하는 지수로 로 표현한다. 로 정의하며, 여기서 은 표준정규분포 누적분포함수의 역함수

∙

∙재료계수: KDS 24 14 22에서 사용하는 저항계수이며, 재료설계값을 구하기 위하여 재

∙저항계수: 부재나 재료의 공칭값에 곱하는 통계기반 계수이며, 일차적으로 재료와 치수 및 시공의 변동성과 저항모델의 불확실성을 고려하기 위한 계수. 이 기준에서 콘크

∙저항수정계수: 부재의 사용수명과 중요도를 고려하여, 설정된 목표신뢰도를 얻을 수 있도록 저항측에 곱하는 계수

∙

∙특등급 교량: 1등급 교량과 구분하여 발주자의 지정으로 매우 높은 중요도를 가지도록 설계되는 교량이며, 이 기준에서 정의하는 하중계수 및 구조별로 주어진 저항계수를 적

∙하중계수: 하중효과에 곱하는 통계에 기반한 계수이며, 일차적으로 하중의 가변성, 해석정확도의 결여 및 서로 다른 하중의 동시작용확률을 고려하며, 계수 보정과정을 통하여 저항의 통계와도 연관됨

∙하중효과: 작용하중, 부과된 변형, 체적변화로 인하여 발생하는 변형, 응력 또는 단면력(축력, 전단력, 비틀림모멘트, 또는 휨모멘트)

∙한계상태: 교량 또는 구성요소가 사용성, 안전성, 내구성의 설계규정을 만족하는 최소한의 상태로서, 이 상태를 벗어나면 관련 성능을 만족하지 못하는 한계

∙1등급 교량:

∙ :파괴확률 (1.2, 4.1.6)

∙ :하중계수를 고려한 총 설계하중효과 (4.1.5)

∙ :각 하중의 하중효과 (4.1.5)

∙ :

∙ :단면의 공칭저항강도 (4.1.5)

∙ :재료의 기준강도 (4.1.5)

∙ :신뢰도지수 (1.2, 4.1.7.3)

∙ :각 하중의 하중계수 - 하중효과에 곱하는 통계기반 계수 (4.1.5)

∙ :저항계수 (4.1.5)

∙ :재료계수 - 콘크리트 재료계수는 , 철근과 강재의 재료계수는 (4.1.5)

∙ :

(1)내용 없음

(1)내용 없음

(1)케이블교량은 점검, 경제성 및 미관에 대해 적절히 고려를 하면서 시공성과 안전성 및 사용성의 목표를 달성할 수 있도록 규정된 한계상태에 대하여 설계되어야 한다. 사용되는 해석법에 관계없이 규정된 하중효과와 그 조합에 대하여 이 기준의 식 (4.1-1)을 만족하여야 한다. 또한 케이블교량의 주탑 및 케이블과 같은 주요부재의 낙뢰로 인한 피해에 대하여 검토하여야 한다.

(1)설계계산은 최종단계에서 유효숫자를 3자리 이상 얻도록 하는 것을 원칙으로 한다.

(1)케이블부재를 포함하는 축력 부재는 부재의 휨에 의한 2차응력이 가능한 한 작게 발생되도록 설계하여야 한다.

(1)해석에 사용하는 구조 모델은 실구조물을 표현할 수 있어야 하며 해석 목적에 부합

(1)이 설계기준에서 케이블교량의 기본 설계수명은 100년 혹은 200년으로 설정한다. 설계수명은 교량의 공학적, 사회적, 경제적 역할을 고려하여 발주자가 결정한다.

(1)케이블교량은 기본적으로 표 4.1-1에 정의된 1등급의 중요도등급을 가지며, 해당하는 대표신뢰도지수와 목표파괴확률에 근거하여 설계한다. 그러나 발주자가 특별히 지정하는 경우에는 표 4.1-1에 정의된 특등급의 중요도등급을 기준으로 설계할 수 있다.

(1)별도로 규정이 없는 한, 케이블교량의 각 구성요소와 연결은 각 한계상태에 대하여

(4.1-1)

여기서,

= 하중계수를 고려한 총 설계하중효과

= 하중계수 : 하중효과에 곱하는 통계기반 계수

= 하중효과

=

= 계수저항 : 콘크리트 부재에 대하여는 , 그 이외에는 을 적용 (여기서, 와 는 각각 KDS 24 14 22에 규정된 재료계수와 재료의 기준강도이며, 는 KDS 24 14 32와 KDS 24 14 42, KDS 24 14 22에 규정된 저항계수, 은 단면의 공칭저항을 의미함).

(1)

(1)피로한계상태는 설계수명 동안 받을 것으로 예상되는 응력범위 반복횟수에 대해 피로

(1)극한한계상태는 교량의 설계수명 이내에 발생할 것으로 기대되는, 통계적으로 중요하다고 규정한 하중조합에 대하여 국부적/전체적 강도와 안정성을 확보하는 것으로 규정한다.

(1)극단상황한계상태는 강진 발생 시나 케이블 파단 시, 그리고 홍수 또는 세굴된 상황에서 선박, 차량 또는 유빙에 의한 충돌 시 등의 상황에서 교량의 붕괴를 방지하는 것으로 규정한다.

(1)이 설계기준에서는 1등급의 중요도등급을 가지는 케이블교량에 대하여, 케이블부재를

(2)케이블교량의 설계수명 기간 중에 보수, 보강 혹은 교체가 가능한 부재에 대해서는, 설계자가 부재의 사용수명을 사전에 설정한 후, 설계수명 이후에 보수, 보강 혹은 교체하도록 계획할 수 있다. 이러한 경우 교량에 설정된 목표신뢰도지수를 부재의 사용

(3)케이블부재에 대한 목표신뢰도지수는 현수교 주 케이블에 대하여 6.7 수

(4)

(1)발주자가 특별히 지정한 특등급의 중요도를 가지는 케이블교량에 대해서는 각 한계상태별로 정의된 이 기준 4.1.7.1~4.1.7.4의 값을 이 기준 식 (4.1-1)의 저항수정계수 에 적용하여 상향조정된 목표신뢰도지수를 만족할 수 있도록 한다.

(2)

(3)

(1)사용한계상태에 대한 저항수정계수 은 거더 및 주탑부재, 케이블부재 등 주요 구조부재에 대하여 1.0으로 사용한다.

(1)피로와 파단한계상태에 대한 저항수정계수 은 거더 및 주탑부재, 케이블부재 등 주요 구조부재에 대하여 1.0으로 사용한다.

(1)이 기준의

(2)

(3)케이블교량의 설계수명 기간 중에 보수, 보강 혹은 교체가 가능한 부재에 대해서는

(4)케이블부재에 대하여 극한한계상태에 대한 저항수정계수는 아래에 제시된 값을 사용한다. - 현수교 주 케이블 : = 0.71 - 현수교 행어로프 및 사장교 케이블 : = 0.79

(1)

(2)극단상황한계상태에 대한 케이블부재의 저항수정계수는 0.95를 사용한다.

(1) 케이블교량의 허용처짐은 교량의 거동특성을 충분히 고려하여 검토한다.

(1)항로부 교량의 필요 다리 밑 공간은 온도변화와 활하중(충격 제외)에 의해 처짐이 발생하는 경우를 감안하여야 하며, 선박 운항계획 및 선박규모를 고려한 케이블교 구간 경간장(필요 시 충돌방지공 고려), 마스트높이 등을 고려하여야 한다. 다리 밑에 점검

(2)다리 밑 공간의 기준해수면은 약최고고조면(Approximate Highest High Water Level, AHHWL)으로 하며 이를 설계도면에 명시하여야 한다.

(1)교량은 안전한 기능수행, 주변경관과 조화, 지역문화를 살리고, 아름다운 조형미를 갖춰야 한다.

(2)교량의 미학적 설계는 교량초기계획단계부터 시작하여, 다양한 설계대안을 생성하는 방법으로적극 활용한다. 이는 구조형태의 본연의 아름다움을 최대한 살리고 불필요한장식요소를 최소화함으로써 경제적 교량설계를 유도하기 위함이다.

(3)

(4)교량규모에 적합한 미학적 스케일에 따라서 전체 구조시스템, 부분 구조시스템, 개별부재와 비구조요소 및 색채와 질감을 표현하여전체적으로 조화를 이루도록 한다.

(5)여러 교량들이 연속적으로 이어지는 경우에는 전체적으로 자연스러운 조형미를 연출하도록 주 교량과 접속교의 상호관계를 고려해서 미학적 질서를 찾아야 한다.

(1) 교량 검사를 위한 시설은 KDS 24 10 11 (2.5.2.2)의 사항을 따르