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KDS 241222개정 2023HML 본체 · 수식 248KCSC 원문 ↗

교량 설계하중(케이블교량)

목차 (30)
1. 일반사항선입니다.교량 설계하중(케이블교량) KDS 24 12 22 : 2023
1.1 목적

(1)

1.2 적용 범위

(1)

1.3 참고 기준

∙KDS 17 00 00 내진설계 일반

∙KDS 24 10 12 교량설계 일반사항(케이블교량)

∙KDS 24 12 11 교량 설계하중조합(한계상태설계법)

∙KDS 24 12 12 교량 설계하중조합(케이블교량)

∙KDS 24 12 21 교량 설계하중(한계상태설계법)

∙KDS 24 14 21 콘크리트교 설계기준(한계상태설계법)

∙KDS 24 14 42 교량 케이블구조 설계기준(케이블교량)

∙KDS 24 17 12 교량내진 설계기준(케이블교량)

∙KDS 24 18 12 교량 내풍 설계기준(케이블교량)

1.4 용어의 정의

∙계획차로: 발주자에 의해 정해진 교량완공 시 계획된 통행차로

∙교량구성부재: 케이블교량 및 접속교량의 모든 구성부재를 통칭한다. 주탑, 교각, 기초 및 상부구조와 케이블을 포함한다.

∙바퀴: 축의 끝에 하나 또는 두 개의 타이어

∙선박충돌하중: 선박의 충돌에 의해 교량구성부재에 작용하는 하중

∙설계충돌속도: 설계충돌하중을 산정하기 위한 선박의 충돌속도

∙설계충돌하중: 교량구성부재의 설계를 위해 교량에 작용시키는 선박충돌사건에 대한 설계하중으로서, 하중조합에 의한 한계상태 및 요구성능수준 검토에 사용한다.

∙연간파괴빈도(AF): 교량이 1년 동안 붕괴될 빈도 또는 확률 값. 교량의 연간파괴빈도는 교량구성부재의 연간파괴빈도를 모두 더하여 산정한다.

∙요구성능수준: 선박충돌 시 교량이 만족해야 할 성능수준

∙최소 설계충돌하중: 설계충돌하중의 최소 요구 값

1.5 기호의 정의

수식 =흐름방향으로 구조물이 투영된 단위 길이 당 면적(원형파일인 경우 : 파일 직경수식) (4.9.4)

수식 =한 방향 일일트럭교통량의 설계수명기간 동안 평균값 (4.3.3.1)

수식 =

수식 =선박의 폭(수식) (4.17.3.5)

수식 =충돌부 유효폭 (4.17.3.5)

수식 =항로이탈의 기본율 (4.17.3.5)

수식 =항력계수(원형파일인 경우 : 1.0) (4.9.4)

수식 =관성계수(원형파일인 경우 : 2.0) (4.9.4)

수식 =이물의 깊이 (4.17.5.1)

수식 =해당등급 선박의 적재중량톤수 (4.17.3.4)

수식 =파일기초에 작용하는 단위길이 당 항력 (4.9.4)

수식 =파일기초에 작용하는 전체 항력 (4.9.4)

수식 =파일기초에 작용하는 단위길이 당 관성력 (4.9.4)

수식 =파일기초에 작용하는 전체 관성력 (4.9.4)

수식 =파일기초에 작용하는 단위길이 당 파력(수식) (4.9.4)

수식 =선박충돌하중의 조건부 확률밀도함수 (4.17.3.4)

수식 =연간 선박충돌하중의 상보누적분포함수, 수식 (4.17.3.2)

수식 =파고 (4.9.4)

수식 =구조물의 전면수심 (4.9)

수식 =바지선 선수부 깊이 (4.17.5.1)

수식 =수식 개별파의 상위 1/250을 평균한 값인 최대파고 (4.9.2)

수식 =주탑 높이(m) (4.14)

수식 =유의파고 (4.9.2)

수식 =주탑 저면으로부터 케이블 최상단 정착점까지의 높이 (4.19.1)

수식 =

수식 =천수계수 (4.9.2)

수식 =규칙파에 의한 선형천수계수 (4.9.2)

수식 =파수(수식) (4.9.2, 4.9.4)

수식 =지간의 길이(m) (4.3.1), 거더 등의 지간(m) (4.3.2), 중앙 지간장(m) (4.14), 검토대상 경간길이(m) (4.19.2)

수식 =심해파장(수식) (4.9.2)

수식 =고려하는 단면에 정의 영향을 주는 영향선 길이(m) (4.3.1.3)

수식 =선박분류등급에 따른 선박의 전체길이 (4.17.3.5)

수식 =다차로재하계수 (4.3.1.2)

수식 =파일기초에 작용하는 항력에 의한 모멘트 (4.9.4)

수식 =파일기초에 작용하는 관성력에 의한 모멘트 (4.9.4)

수식 =수로의 평균 수위 높이 (4.17.5.1)

수식 =재하차로의 수 (4.3.1.1), 형태, 크기 및 하중조건에 의해 분류된, 교량 밑을 통과하는 연간 선박의 수 (4.17.3.2)

수식 =차바퀴의 중량 (4.3.1.4)

수식 =한 차로에서의 트럭교통량 비율 (4.3.3.1)

수식 =선박충돌하중 확률분포에 사용하는 평균충돌하중 (4.17.3.4)

수식 =선박의 항로이탈확률 (4.17.3.5)

수식 =

수식 =선박충돌보호공 등 기타 요인에 의한 조정계수 (4.17.3.5, 4.17.3.5)

수식 =

수식 =선박충돌하중 (4.17.3.4)

수식 =선박충돌하중에 대한 등가정적하중 (4.17.5.1)

수식 =교량의 위치에 따른 보정계수 (4.17.3.5.3)

수식 =선박의 통과경로에 평행한 유속에 대한 보정계수 (4.17.3.5)

수식 =통행선박의 밀도에 대한 보정계수 (4.17.3.5)

수식 =경사선수길이 (4.17.5.1)

수식 =선박의 통과경로의 직각방향 유속에 대한 보정계수 (4.17.3.5)

수식 =바닥판의 두께 (4.11.2)

수식 =유의주기 (4.9.2)

수식 =바닥경사 (4.9.2)

수식 =물 입자의 속도 (4.9.4.1)

수식 =

수식 =선박의 통과경로에 평행한 유속성분 (4.17.3.5)

수식 =최소설계충돌속도 (4.17.4)

수식 =정상기상조건에서 항로를 지나는 선박의 보통속도 (4.17.4)

수식 =선박의 통과경로에 직각방향 유속성분 (4.17.3.5)

수식 =재하차로의 폭 (4.3.1.1)

수식 =연석, 방호울타리(중앙분리대 포함)간의 교폭(m) (4.3.1.1)

수식 =발주자에 의해 정해진 계획차로의 폭(m) (4.3.1.1)

수식 =항로의 중심선에서 교량구성부재까지의 거리 (4.17.4)

수식 =항로의 중심선에서 항로 경계까지의 거리 (4.17.4)

수식 =설계선박 전체길이의 3배 거리 (4.17.4)

수식 =기초와 교각의 오프셋거리 (4.17.5.1)

수식 =교축직각방향과 항로가 이루는 각 (4.17.3.5)

수식 =파향이 구조물의 법선과 이루는 각(angle) (4.9.3.1)

수식 =케이블의 새그 (4.19.2)

수식 =교축방향의 탑정변위 (4.19.1)

수식 =파압의 작용높이 (4.9.3.1)

수식 =

수식 =물의 밀도 (4.9.3.1, 4.9.4)

수식 =

2. 조사 및 계획

(1)내용 없음

3. 재료

(1)내용 없음

4. 설계
4.1 하중의 종류와 기호

(1)지속하중

①고정하중

가.구조부재와 비구조적 부착물의 중량(DC)

나.포장과 설비의 고정하중(DW)

②말뚝부 마찰력(DD)

③토압(수평토압 EH, 수직토압 EV, 상재토하중 ES)

④시공 중 발생하는 구속응력(EL)

⑤프리스트레스(PS)

⑥콘크리트 크리프 영향(CR)

⑦콘크리트 건조수축의 영향(SH)

(2)변동하중

①활하중(차량활하중 LL, 보도하중 PL, 상재활하중 LS)

②충격(IM)

③풍하중

가.구조물에 작용하는 풍하중(WS)

나.차량에 작용하는 풍하중(WL)

④파압(WP)

⑤온도변화의 영향(단면 평균온도 TU, 온도차 TG)

⑥지반변동 및 지점이동의 영향(GD, SD)

⑦정수압과 유수압, 부력(WA)

⑧케이블 교체(PS1)

⑨가설 시 하중(ER)

⑩마찰력(FR)

⑪기타

(3)극단하중

①지진의 영향(EQ)

②충돌하중(차량충돌 CT, 선박충돌 CV, 설하중 및 빙하중 IC)

③케이블 파단(PS2)

4.2 고정하중 : DC, DW

(1)고정하중은 구조물의 자중. 부속물과 그곳에 부착된 제반설비, 토피, 포장, 장래의 덧씌우기와 계획된 확폭 등에 의한 모든 예측 가능한 중량을 포함한다. 고정하중을 산

재료

단위체적중량 (kN/m

강재, 주강, 단강

77

주철, 주물강재

77

알루미늄 합금

27.5

철근콘크리트

24.5

프리스트레스트 콘크리트

24.5

콘크리트

23

시멘트 모르타르

21

역청재(방수용)

11

아스팔트 포장재

22.6

목재

단단한 것

9.4

무른 것

7.8

용수

담수

9.8

해수

10.2

4.3 활하중 : LL, PL
4.3.1 차량활하중(LL)
4.3.1.1 재하차로의 수 및 폭

(1)차량활하중의 재하를 위한 재하차로의 수 수식은 식 (4.3-1)과 같다.

수식의 정수부 (4.3-1)

여기서,

수식 = 연석, 방호울타리(중앙분리대 포함)간의 교폭(m)

수식 = 발주자에 의해 정해진 계획차로의 폭(m)

다만, 식 (4.3-1)에 의한 수식이 1이며 수식가 6.0m 이상인 경우에는 재하차로의 수(수식)를 2로 한다.

(2)재하차로의 폭 수식는 식 (4.3-2)에 따른다.

수식 (4.3-2)

(3)

②두 부분이 임시적인 시설로 분리되어 있는 경우에는 전체 차도의 폭을 고려하여 재하차로의 수와 폭을 정하여야 한다.

4.3.1.2 다차로 동시재하

(1)특별한 언급이 없는 한, 활하중의 최대 영향은 표 4.3-1의 다차로 재하계수를 곱한 재

(2)가로보에 대한 하중의 다차로재하계수는 주트러스나 주거더의 경우와 마찬가지로 취하는데, 가로보에 최대 응력을 일으키게 하는 하중이 놓이는 차로폭을 써서 그 다차로재하계수를 정하여야 한다.

(3)

재하차로의 수

다차로재하계수‘m’

1

1

2

0.9

3

0.8

4

0.7

5 이상

0.65

4.3.1.3 설계 차량활하중

(1)일반사항 ① 교량이나 이에 부수하는 일반 구조물의 노면에 작용하는 차량활하중(‘KL-510’으로 명명함.)은 (2)에 규정한 표준트럭하중과 (3)에 규정된 표준차로하중으로 이루어져 있다. 설계 시에 이 기준 4.3.1.4의 규정을 제외하고는 각 표준트럭하중과 표준차로하중은 원칙적으로 재하차로 내에서 횡방향으로 3,000mm의 폭을 점유하는 것으로 한다.

(2)표준트럭하중 표준트럭의 중량과 축간거리는 그림 4.3-1과 같다. 충격하중에 따른 할증은 표준트럭하중에만 적용한다.

[그림 — 원문 이미지]

(3)표준차로하중 표준차로하중은 설계자의 판단에 따라 다음의 표준차로하중 모형 1 또는 모형 2를 사용한다.

①표준차로하중 모형 1 표준차로하중 모형 1은 종방향으로 균등하게 분포된 하중으로 표 4.3-2의 값을 적용한다. 횡방향으로는 3,000mm의 폭으로 균등하게 분포되어 있다.

길이(m)

등분포하중의 크기(kN/m)

수식

12.7

수식

수식

여기서, 수식은 일반교량과 케이블교량에서 지간의 길이(m)이다.

② 표준차로하중 모형 2 표준차로하중 모형 2는 종방향으로 균등하게 분포된 하중으로 표 4.3-3의 값을 적용한다. 횡방향으로는 3,000mm의 폭으로 균등하게 분포되어 있다.

길이(m)

등분포하중의 크기(kN/m)

수식

12.7

수식

수식

여기서, 수식는 고려하는 단면에 유효한 영향을 주는 영향선 길이(m)이다.

(4)교량에 궤도차량하중이 있다면 발주자가 궤도차량하중의 특성과 궤도차량과 일반차량간의 예상되는 상호관계를 규정해야한다.

4.3.1.4 부재 설계를 위한 하중재하

(1)바닥판과 바닥틀을 설계하는 경우의 활하중

①바닥판과 바닥틀을 설계하는 경우에 차도부분에는 표준트럭하중을 재하한다. 표준

②차바퀴의 접지면은 표준트럭하중의 각 차바퀴에 대해 면적이 수식(mm

(2)거더, 주탑, 케이블, 행어를 설계하는 경우의 활하중

·이 기준 4.3.1.3(2)에 정의된 표준트럭하중의 영향

·

①최대 하중효과에 영향을 주지 않는 차바퀴는 무시해도 된다.

②설계차로와 각 차로에 재하되는 3,000mm의 폭은 최대 하중효과를 갖도록 배치되어야 한다.

4.3.1.5 처짐평가를 위한 하중재하

(1)

-표준트럭하중만으로 얻은 처짐

-표준차로하중과 조합된 표준트럭하중의 25%에 의해 얻은 처짐

4.3.2 보도하중(PL)

(1)자전거길을 포함한 보도 등에는 표 4.3-4의 등분포하중을 재하한다.

지간길이(m)

수식

수식

수식

수식

하중(MPa)

수식

수식

수식

수식

수식 :

(2)자전거길을 포함한 전체 보도의 폭이 2.0m를 초과하는 경우에는, 2.0m를 초과하는

4.3.3 피로의 영향을 검토하는 경우의 활하중

(1)

4.3.3.1 빈도

(1)피로하중의 빈도는 단일차로 일평균트럭교통량 수식을 사용한다. 이 빈도는 교량의 모든 부재에 적용하며 통행차량수가 적은 차로에도 적용한다. 단일차로의 일평균트럭교통량에 대한 확실한 정보가 없을 때는 아래의 차로 당 통행비율을 적용하여 산정할 수 있다.

수식 (4.3-3)

여기서,

수식 =한 방향 일일트럭교통량의 설계수명기간 동안 평균값

수식 =

수식 = 한 차로에서의 트럭교통량 비율(표 4.3-5)

트럭이 통행가능한 차로수

수식

1차로

1

2차로

0.85

3차로 이상

0.8

4.4 충격하중 : IM

(1)

성 분

충격하중계수

바닥판 신축이음장치를 제외한 모든 다른 부재

피로한계상태를 제외한 모든 한계상태

25%

피로한계상태

15%

(2)하부 구조 및 현수교의 주케이블과 보강거더에는 충격의 영향을 고려하지 않는다.

4.5 프리스트레스힘 : PS

(1)프리스트레스힘과 관련된 사항은 KDS 24 12 21(4.5)를 따른다.

4.6 콘크리트의 크리프 및 건조수축: CR, SH

(1) 콘크리트의 크리프

① 콘크리트의 크리프와 관련된 사항은 KDS 24 12 21(4.6)을 따른다.

(2) 콘크리트의 건조수축

① 콘크리트의 건조수축과 관련된 사항은 KDS 24 12 21(4.7)을 따른다.

4.7 토압 : EH, EV, ES, DD

(1)토압과 관련된 사항은 KDS 24 12 21(4.8)을 따른다

4.8 정수압, 유수압, 부력 : WA

(1)정수압과 유수압 및 부력과 관련된 사항은 KDS 24 12 21(4.9)를 따른다.

4.9 파압 : WP
4.9.1 일반

(1)

4.9.2 설계파고

(1)중복파와 쇄파는 다음 식을 사용하여 구분한다.

중복파 : 수식 (4.9-1)

쇄파 : 수식 (4.9-2)

여기서,

수식 = 구조물의 전면수심

수식 = 유의파고

중복파와 쇄파 조건에서 설계파고인 최대파고는 다음과 같이 산정한다.

중복파 : 수식 (4.9-3)

쇄파 : 수식 (4.9-4)

여기서

수식 = 개별파의 상위 1/3을 평균한 값으로 정의되는 유의파고 (구조물의 목표성능에 따른 재현기간별 유의파고)

수식 =

수식 =

수식 =구조물의 위치에서 유의파고 수식와 천수계수 수식로 표현되는 환산심해파고

수식, (심해파장), 수식바닥경사

수식

수식

수식

수식파수, 수식

4.9.3 기초 및 상부교각의 파력
4.9.3.1 파압산정식

(1)파압의 작용높이 수식와 기초 및 상부교각에 작용하는 파압 수식, 수식, 수식 그리고 수식는 다음과 같이 산정한다.

수식 (4.9-5)

수식 (4.9-6)

수식 (4.9-7)

수식 (4.9-8)

수식 (4.9-9)

여기서,

수식 = 파향이 구조물의 법선과 이루는 각(angle)

수식

[그림 — 원문 이미지]

4.9.4 파일기초의 지지파일에 작용하는 파력
4.9.4.1 Morison 파력산정

(1)

수식 (4.9-10)

여기서,

수식 =물의 밀도

수식 =항력계수 (원형파일인 경우 : 1.0)

수식 =관성계수 (원형파일인 경우 : 2.0)

수식 =

수식 =

수식 =물입자의 속도

수식 =물입자의 가속도

파랑이 파일기초의 지지파일에 작용할 때 수면 높이에 따른 파력분포는 다음의 그림

수식 (4.9-11)

[그림 — 원문 이미지]

4.9.4.2 Airy파 이론에 기초한 파력산정식

(1)항력(Drag force) 단위 길이 당 항력은 다음 식과 같다.

수식 (4.9-12)

여기서,

수식 (각 주파수)

위 식을 바닥(수식)에서 수식까지 적분하면 구조물 전체에 작용하는

수식 (4.9-13)

(2)관성력(Inertia force) 단위 길이 당 관성력은 다음 식과 같다.

수식 (4.9-14)

위 식을 바닥(수식)에서 수식까지 적분하면 구조물 전체에 작용하는 관성력은 다음

수식 (4.9-15)

(3)전체파력

4.9.4.3 Airy파 이론에 기초한 모멘트산정식

(1)항력과 관성력의 합력에 대한 모멘트는 다음과 같이 산정한다.

수식 (4.9-16)

항력과 관성력에 의한 각각의 모멘트는 다음과 같다.

수식 (4.9-17)

수식 (4.9-18)

여기서,

수식 (4.9-19)

수식 (4.9-20)

4.10 풍하중 : WS, WL

(1)풍하중과 관련된 사항은 KDS 24 18 12를 따른다.

4.11 온도변화의 영향 : TU, TG
4.11.1 평균온도(TU)
4.11.1.1 전체구조계의 평균 온도차

(1)특별히 조사 검토한 경우에는 온도변화의 범위를 실제의 상황에 따라 정할 수 있다.

(2)

(3)가설 시 온도는 가설 직전 24시간 평균값을 사용하여야 하나, 특별히 규명되지 않은 경우에는 20℃를 기준온도로 간주할 수 있다.

기후

강교(강바닥)

합성부재(강거더와 콘크리트바닥판)

콘크리트교

보통

-10℃∼50℃

-10℃∼40℃

-5℃∼35℃

한랭

-30℃∼50℃

-20℃∼40℃

-15℃∼35℃

4.11.1.2 케이블과 타 부재의 평균 온도차

(1)케이블과 타 부재 사이의 평균 온도차에 따른 영향을 설계에 고려하여야 한다. 케이

(2)밝은 색의 사장교 케이블 및 현수교 주케이블과 보강거더/주탑과의 차이는 10℃, 어두운 색의 케이블과 보강거더/주탑과의 차이는 20℃를 사용한다.

(3)이 규정은 이 기준 4.11.1.1의 규정에 추가적으로 고려해야 한다.

4.11.2 온도차(TG)
4.11.2.1 부재 내 온도차

(1)

수식

23℃

수식

6℃

수식

0℃, 또는 조사에 의한 값(최대 3℃)

수식

두께가 400mm 이상 콘크리트부재

300mm

두께가 400mm 미만 콘크리트부재

실제 두께보다 100mm 작은 값

강재 부재(수식는 바닥판 두께)

300mm

[그림 — 원문 이미지]

(2)

(3)강바닥판의 수직온도분포는 그림 4.11-2와 같이 고려한다.

[그림 — 원문 이미지]

(4)온도차 성분은 일반적으로 수직방향으로만 고려하지만 특별한 경우에 수평방향의 온

(5)필요한 경우에 규모가 큰 콘크리트 박스 거더나 주탑에서 벽체의 내외부 온도차를 고려할 수 있다. 이 때 선형의 온도차는 특별히 제시된 값이 없는 경우에 15℃로 한다.

4.11.3 부재 설계 시의 선팽창계수

(1)강부재 및 케이블의 선팽창계수는 12×10

4.11.4 가동받침의 이동량 산정 시 온도변화의 범위 및 선팽창계수

(1)

4.12 지진의 영향 : EQ

(1)지진의 영향과 관련된 사항은 KDS 24 17 12와 KDS 17 10 00을 따른다.

4.13 설하중 및 빙하중 : IC

(1)

4.14 지반변동 및 지점이동의 영향 : GD, SD

부정정 구조물에서 지반의 압밀침하 등으로 인하여 장기간에 걸친 지점의 이동 및 회전의

(1)주탑 기면의 회전변위 : 수식(10

(2)앵커리지 스프레이 점의 교축방향 변위 : 수식(m)

여기서,

수식 = 중앙 지간장(m)

수식 = 주탑 높이(m)

여기서 정의되지 않은 항목과 관련된 사항은 KDS 24 12 21(4.14)를 따른다.

4.15 가설 시 하중 : ER

(1)

4.16 차량충돌 : CT

(1)차량충돌과 관련된 사항은 KDS 24 12 21(4.17)을 따른다.

4.17 선박충돌 : CV
4.17.1 일반사항

(1)이 절은 선박이 통행할 수 있는 수로에 위치하는 케이블교량의 선박충돌설계에 적용한다.

(2)교량 발주자는 해당 교량에 대한 수로를 통행하는 선박의 밀도와 선박의 설계속도, 선박통과를 고려한 교량 밑 공간 확보를 위한 높이를 규정하거나 승인하여야 한다. 발주자는 방호시스템을 포함한 교량구성부재의 허용손상 정도 및 붕괴방지수준을 규정하거나 승인해야 한다.

(3)교량은 선박충돌에 대하여 요구성능수준을 유지하도록 설계하거나 방호시설에 의하여 적절히 보호되어야 한다.

(4)

4.17.2 선박충돌설계의 기본 개념

(1)붕괴방지수준을 만족하기 위하여 교량구성부재는 설계충돌하중을 적용한 극단상황한계상태 하중조합에 대하여 한계상태를 만족하도록 설계되어야 한다.

(2)붕괴방지수준을 만족하기 위한 교량의 연간파괴빈도는 0.0001 이하로 한다.

4.17.3 설계충돌하중
4.17.3.1 설계충돌하중 및 최소 설계충돌하중

(1)선박충돌이 예상되는 각 교각과 경간구성부재에 대하여 설계충돌하중을 결정하여야

(2)최소 설계충돌하중은 수로에서의 연평균유속과 같은 속도로 떠내려가는 빈 호퍼바지선을 기준으로 계산하여야 한다. 만일 교량 발주자에 의해서 특별히 승인된 것이 없

4.17.3.2 선박충돌하중 확률분포

(1)설계충돌하중을 결정하기 위한 교량구성부재의 충돌하중 확률분포는 다음과 같이 상보누적분포함수로 구한다.

수식 (4.17-1)

여기서,

수식 =

수식 =

수식 =교량구성부재에 작용하는 해당 선박등급에 대한 충돌하중의 조건부 상보누적분포함수

수식 =

수식는 각 교량구성부재와 선박등급별로 계산되어야 한다. 각 교량구성부재에 대한 충돌하중 확률분포는 모든 선박등급의 수식를 합하여 구한 상보누적분포함수이다.

4.17.3.3 선박의 빈도분포

(1)크기, 형태, 적재조건 및 이용가능수심에 근거하여 교량 밑을 통과하는 연간 선박의

4.17.3.4 선박충돌하중의 조건부 상보누적분포함수

(1)해석적 방법 이 기준

(2)근사적 방법 이 기준

수식 (4.17-2)

수식는 다음 식 (4.17-3)으로 주어지는 수식를 평균충돌하중으로 하고, 이 값의 50%를

수식(MN) (4.17-3)

여기서,

수식 = 해당등급 선박의 적재중량톤수

수식 = 이 기준 4.17.4에 정의된 설계충돌속도(m/s)

MN = 1×10

식 (4.17-3)의 평균충돌하중을 사용한 선박충돌하중의 조건부 확률밀도함수 수식는 다음

수식 (4.17-4)

[그림 — 원문 이미지]

4.17.3.5 연간 선박충돌사건 발생확률

(1)통계적, 해석적 방법

(2)근사적 방법 이 기준 식 (4.17-1)의 연간 선박충돌사건 발생확률 수식는 다음과 같이 구할 수 있다.

수식 (4.17-5)

여기서,

수식 = 선박의 항로이탈확률

수식 = 항로를 이탈한 선박이 교량구성부재와 충돌할 기하학적확률

수식 = 선박충돌보호공 등 기타 요인에 의한 조정계수

(3)항로이탈확률 항로이탈확률은 다음과 같이 구할 수 있다.

수식 (4.17-6)

여기서,

수식 = 항로이탈확률

수식 = 항로이탈의 기본율

수식 = 교량의 위치에 따른 보정계수

수식 = 선박의 통과경로에 평행한 유속에 대한 보정계수

수식 = 선박의 통과경로의 직각방향 유속에 대한 보정계수

수식 = 통행선박의 밀도에 대한 보정계수

항로이탈의 기본율(수식)은 다음과 같다.

① 선박의 경우

수식 (4.17-7)

② 바지선의 경우

수식 (4.17-8)

그림 4.17-2에 나타낸 세 가지 항로영역에 대한 교량의 상대적인 위치에 관련된 교량 위치에 따른 보정계수(수식)는 다음과 같다.

① 직선영역

수식 (4.17-9)

② 전이영역

수식 (4.17-10)

③ 꺾임/곡선영역

수식 (4.17-11)

여기서,

수식 = 그림 4.17-2에 나타낸 꺾임 혹은 곡선영역의 회전각(°)

선박의 통과경로에 평행한 유속에 대한 보정계수(수식)는 다음과 같다.

수식 (4.17-12)

여기서,

수식 = 선박의 통과경로에 평행한 유속성분(km/hr)

항로에서 선박의 통과경로에 직각방향 유속에 대한 보정계수는 다음과 같다.

수식 (4.17-13)

여기서,

수식 = 선박의 통과경로에 직각방향 유속성분(km/hr)

[그림 — 원문 이미지]

[그림 — 원문 이미지]

(a) 항로의 꺾임부

(b) 항로의 곡선부

통행선박의 밀도에 대한 보정계수(수식)는 교량에 인접한 항로에서 선박의 통행 밀도에 의해 선정된다.

① 저밀도 : 교량 인접부근에서 선박이 서로 만나거나 추월하는 것이 드문 경우

수식 (4.17-14)

수식 (4.17-15)

③ 고밀도 : 교량 인접부근에서 선박들이 일상적으로 만나거나 추월하는 경우

수식 (4.17-16)

(4)기하학적확률

[그림 — 원문 이미지]

여기서

수식 = 선박의 폭

수식 = 충돌부 유효폭

수식 = 교축직각방향과 항로가 이루는 각

(5)충돌보호계수 교각이 돌핀이나 인공섬과 같은 충돌보호공이나 기타 다른 조건에 의하여 충돌로부터

수식 (4.17-17)

4.17.4 설계충돌속도

(1)설계충돌속도는 그림 4.17-4와 같이 결정한다.

[그림 — 원문 이미지]

여기서,

수식 = 설계충돌속도(m/s)

수식 = 정상기상조건에서 항로를 지나는 선박의 보통속도(m/s)로서 반드시 수식보다 커야 한다.

수식 =

수식 = 항로의 중심선에서 교량구성부재까지의 거리(m)

수식 = 항로의 중심선에서 항로 경계까지의 거리(m)

수식 = 설계선박의 전체길이(수식)의 3배 거리(m)

예인되는 바지선의 경우에 설계선박의 전체길이(수식)는 바지선, 예인선,

4.17.5 설계충돌하중의 작용
4.17.5.1 하부구조물의 설계

(1)하부구조물의 설계를 위하여 항해수로의 중앙선에 평행한 방향 및 수직인 방향으로의 등가정적하중을 다음과 같이 독립적으로 작용시켜야 한다.

① 항해수로의 중앙선과 평행한 방향으로 작용하는 설계충돌하중의 100%, 또는

② 항해수로의 중앙선과 수직인 방향으로 작용하는 설계충돌하중의 50%

(2)

(3)

①전반적인 안정성을 위해서, 설계충돌하중은 그림 4.17-5에서와 같이 수로의 평균수위 높이(수식)에서 하부구조물에 집중하중의 형태로 가해진다.

②국부적인 부재의 건전성 평가를 위해서, 설계충돌하중은 그림 4.17-6에서와 같이 선수깊이에 대하여 수직선상의 등분포 하중으로 가한다. 하부구조물에 충돌하중이

그림 4.17-5 ~ 그림 4.17-7에서,

수식 = 선박충돌하중에 대한 등가정적하중

수식 = 이물의 깊이

수식 = 경사선수길이

수식 = 기초와 교각의 오프셋거리

수식 = 바지선 선수부 깊이

[그림 — 원문 이미지]

[그림 — 원문 이미지]

[그림 — 원문 이미지]

4.17.5.2 동적증폭효과 고려

(1)선박충돌 시 선박의 동적효과 뿐만 아니라 교량구조의 동적효과에 의한 부재력을 고

4.17.6 하부구조물의 보호

(1)선박과 교각의 충돌위험을 줄이거나 없애기 위하여 방현재, 군말뚝, 말뚝지지구조물, 돌핀, 인공섬 등을 추가로 설치할 수 있으며 이들을 조합한 방호시스템을 설치하여 교각을 보호할 수 있다. 방호시스템에 파괴나 심각한 손상이 발생하더라도 선박이 교각에 충돌하기 전에 정지시킬 수 있거나 선박의 방향을 바꾸어서 교각으로부터 멀어지게 할 수 있게 방호시스템을 설계한다.

4.18 마찰 : FR

(1)마찰과 관련된 사항은 KDS 24 12 21(4.19)를 따른다.

4.19 시공 중 발생하는 구속응력 : EL
4.19.1 주탑

(1)주탑의 설계에서는 탑기면의 수평도 오차, 탑주의 제작 및 가설오차, 케이블 제작 및 가설오차를 아래 식과 같은 교축방향의 탑정변위로 환산하여 고려한다.

강주탑 수식 (m) (4.19-1)

콘크리트주탑 수식 (m) (4.19-2)

여기서,

수식 = 교축방향의 탑정변위

수식 = 주탑 저면으로부터 케이블 최상단 정착점까지의 높이(m)

4.19.2 보강거더

(1)현수교 보강거더의 설계는 케이블의 제작 및 가설오차 등을 아래 식과 같은 케이블의 새그로 환산하여 고려한다.

수식 (m) (4.19-3)

여기서,

수식 = 중앙경간에서의 환산 새그오차(m)

수식 = 중앙 경간 길이(m)

4.19.3 행어

(1)현수교의 행어 설계는 행어의 제작길이 오차, 케이블 밴드의 제작 오차 등의 제작오차와 보강거더의 휨비틂오차, 케이블 밴드의 설치오차 등의 가설오차를 고려하여야 한다.

4.20 케이블 교체 : PS1

(1)케이블 교체에 따른 영향은 KDS 24 14 42(4.4.1)에 따른다.

4.21 케이블 파단 : PS2

(1)케이블 파단에 따른 영향은 KDS 24 14 42(4.4.2)에 따른다.

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김로타

국토교통부 도로건설과

최영록

국토교통부 도로건설과

설계기준

KDS 24 12 22 : 2023

교량 설계하중(케이블교량)

2023년 9월 12일 제정

소관부서 국토교통부 도로건설과

관련단체 한국도로협회 13647 경기도 성남시 수정구 위례서일로 26(중일라크리움 8층) Tel:02-3490-1041 E-mail:poonhee@kroad.or.kr http://www.kroad.or.kr

06130 서울특별시 강남구 테헤란로7길 22, 한국과학기술회관 1관 514호

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http://www.kibse.or.kr

작성기관 한국교량및구조공학회

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