교량 케이블구조 설계기준

(1)

(1)이 기준에서는 케이블교량에 사용되는 케이블 및 케이블 연결부재와 케이블의 정착에 적용되는 구성요소에 관한 설계규정을 다룬다.

∙KDS 24 12 12 교량 설계하중조합(케이블교량)

∙KDS 24 12 22 교량 설계하중(케이블교량)

∙KDS 24 18 12 교량 내풍 설계기준(케이블교량)

∙KS C IEC 62305 피뢰시스템

∙

∙

∙선재(wire rod): 소선 및 연선의 원재료가 되는 제품을 말한다.

∙

∙스트랜드로프(strand rope): 스트랜드를 꼬아 만든 로프로, 최근에는 심을 이루는 스트랜드가 외층 스트랜드의 홈 사이에 들어가도록 제작된 CFRC(center fit rope core) 로프를 주로 사용한다.

∙스파이럴로프(spiral rope): 심선 주변에 여러 층의 소선을 꼬아 만든 것으로 넓은 의미

∙실측인장강도(AUTS): 시험체를 직접 인장시험하여 얻은 극한인장강도(actual ultimate tensile strength)를 의미한다.

∙

∙평행강선케이블: 평행소선케이블과 평행연선케이블을 통칭한 것이다.

∙평행소선케이블(parallel wire cable, PWC): 주인장재를 소선으로만 구성한 케이블이다. 보통 도금된 소선을 수밀성 외피로 감싸서 구성하고, 외피와 소선 사이에 적절한 충전

∙

∙A/S(air spinning) 공법: 현수교 주케이블을 가설하는 대표적인 공법으로 양쪽 앵커리지지에 고정된 스트랜드 슈에 소선을 반복해서 감아 1본의 스트랜드를 만든 후, 이 스트랜드를 수십 본 다발지어 주케이블로 만든다.

∙HDPE: 고밀도 폴리에틸렌(high density polyethylene)을 말한다.

∙PPWS(prefabricated parallel wire strand) 공법: 현수교의 주케이블 가설공법의 하나로

∙ = 한 방향 일일트럭교통량의 설계수명기간 동안 평균값 (4.1.3)

∙ =

∙ = 케이블 설계수명(년) (4.1.3)

∙ = 행어의 2차응력을 검토할 때의 행어 휨응력 (4.2.1.5)

∙ = 행어의 2차응력을 검토할 때의 행어 도입장력 (4.2.1.5)

∙ = 소선의 0.1% 오프셋(offset) 응력 (4.2.1.5)

∙ =케이블 설계수명 동안의 설계피로트럭의 통과로 인한 반복회수 (4.1.3) = 365일 × × 1cycle ×

∙ =

∙ = 설계피로트럭 통과 시 발생하는 응력범위에 1.4를 곱한 값 (4.1.3)

∙ = 케이블 공칭피로강도 (4.1.3)

∙ = 케이블의 일정진폭 피로한계값(표 4.1-1) (4.1.3)

∙ = 피로한계상태에서의 하중계수 (4.1.3)

∙ = 행어의 2차응력을 검토할 때의 행어 꺾임각 (4.2.1.5)

∙ = 새들 및 케이블밴드와 케이블 사이의 마찰계수 (4.3.1.1, 4.3.1.2)

(1) 내용 없음

(1)일반사항 케이블용 재료는 원칙적으로 KDS 24 00 00의 한계상태설계법의 관련 항목을 따르며,

(2) 탄성계수 설계계산에 사용하는 케이블 재료의 탄성계수 값은, 별도로 제작사의 제시값이 없는 경우에는 표 3.1-1의 값을 사용한다.

(3)설계인장강도 현수교의 주케이블, 행어 및 사장교의 케이블 설계강도 계산 시에는 공칭인장강도(GUTS)를 사용한다.

(1)케이블 재료 케이블교량에 사용되는 케이블 재료는 아래의 규격 또는 동등 이상의 규격을 따른다.

(2) 기타 부속물 케이블교량에 쓰이는 특수구조재의 재료는 아래의 규격 또는 동등 이상의 규격을 따른다.

(1)

(1)

(1) 케이블의 진동 현수교의 행어 및 사장교 케이블의 진동에 대해서는 KDS 24 18 12(4.8)을 따른다.

(2) 케이블의 휨응력

(1)케이블 부재의 피로는 KDS 24 12 12(표 4.1-1)에 제시된 피로한계상태조합과 KDS 24 12 22(4.3.3)에 규정된 피로설계트럭하중을 적용하여 검토한다. 피로하중의 빈도는 한 방향 한 차로의 일일트럭교통량의 설계수명기간 동안 평균값 을 사용한다.

(2)케이블의 공칭피로강도는 다음과 같이 구한다.

(4.1-1)

여기서,

= 0.75 = 하중계수

= 공칭피로강도

=

=

= 피로설계트럭하중 통과 시 발생하는 응력범위에 1.4를 곱한 값

= 일정진폭 피로한계값(표 4.1-1)

=

=

= 일정진폭 피로한계값에 해당하는 응력범위 반복횟수(표 4.1-1)

= 케이블 설계수명(년)

=

(3) 피로한계상태에 대한 케이블 부재의 저항계수는 1.0을 취한다.

(4) 현수교 주케이블은 피로에 대해 별도로 검토하지 않는다.

(1)케이블 부재는 목표하는 수명 동안 사용 중에 극한한계상태조합에 대하여 견딜 수 있어야 한다. 케이블 부재의 계수저항은 공칭인장강도(GUTS)를 기준으로 한 공칭저항에 저항계수를 곱한 값으로 한다. 케이블 부재에 대한 목표신뢰도지수와 그에 상응하는 저항수정계수는 각각 KDS 24 10 12(4.1.6(3), (4))와 KDS 24 10 12(4.1.7.3(4))를 따른다.

(1) 주케이블 주인장부재인 주케이블의 저항계수는 다음과 같다. - 저항계수 : = 0.74

(2) 행어 행어의 저항계수는 다음과 같다. - 저항계수 : = 0.79

(1)주인장부재인 사장교 케이블의 저항계수는 다음과 같다. 여기서 휨변형을 고려하는

(1)극단상황한계상태조합에 대한 검토에서 케이블 부재는 최소한의 피해를 허용하나 신

(2)극단상황한계상태에 대한 케이블 부재의 저항계수는 0.95를 취한다.

(1)

(1)

(1)

(1)행어는 소켓에 의해 정착되며, 정착방법은 적용하는 행어의 소재특성을 반영하여 계획하여야 한다. 설계 시 고려한 제작 및 가설오차 이내로 설치하기 곤란한 상황을 대비하여 필요 시에는 행어 길이를 조정할 수 있는 구조로 계획하여야 한다.

(1)풍하중이나 활하중에 의해 주케이블과 보강형 사이에 변위 차이가 크게 발생할 경우, 행어의 끝단에서 큰 휨변형이 발생하므로 2차응력에 대한 검토가 필요하다.

(1)

(1)행어의 부식 방지를 위해서는 행어의 종류에 적합한 방식을 계획하여야 한다.

(1)

(1)사장교 케이블의 부식 방지를 위해서 이를 구성하는 개개의 강선 또는 강봉에 대한 방식방안과 사장교 케이블의 표면에 대한 방식방안을 고려하여야 한다. 사장교 케이블에는 가급적 복수 이상의 방식을 실시하여 완벽한 방식이 되도록 설계하여야 한다.

(1)시공 중 또는 공용 중에 발생할 수 있는 케이블의 진동을 제어하기 위해 진동저감장치를 설계하여야 한다. 진동저감장치를 설치한 후에는 현장에서 성능을 평가하여야 한다. 케이블의 진동으로 발생하는 횡방향 하중이나 휨응력이 정착구로 전달되지 않도록 가이드튜브 끝부분에 고정장치(deviation-filtering system)를 설치하도록 한다.

(1)사용한계상태의 하중조합에 의해 케이블에 교축직각방향의 변위가 크게 발생할 경우, 케이블 정착부에서 큰 휨변형이 발생하므로 2차응력에 대한 검토가 필요하다.

(1)주케이블은 일반적으로 주탑 새들과 스플래이 새들을 통과한다. 새들의 설계 시에 주케이블의 장력에 의한 연직압력 및 측압의 영향을 고려하여야 한다. 측압에 대한 검토는 사용한계상태의 하중조합에 대해 검토한다.

(2)새들을 통과하는 주케이블은 극한한계상태의 하중조합에서 미끄러지지 않아야 한다.

(3)새들의 곡률반지름은 주케이블 지름의 8배 이상으로 한다.

(4)새들은 와이어의 2차응력이 최소화 되도록 계획하여야 하며, 새들의 입구는 케이블의 공용 중 및 시공 시 발생하는 각변화를 수용할 수 있는 구조로 계획하여야 한다.

(1)

(2)주케이블 접선방향의 행어 분력은 밴드의 체결로 발생하는 주케이블과 밴드 사이의 마찰력으로 지지한다. 모든 극한한계상태조합에 대하여 케이블 밴드는 미끄러지지 않아야 한다.

(3)

(1)

(2)스트랜드 슈의 로드에는 새그 조정 시 인입하여야 하는 조정길이를 감안하여 계획하여야 한다.

(3)스트랜드 슈의 로드는 앵커리지, 정착판의 설치상의 오차로 인한 로드에 휨응력이 발생할 수 있으므로, 발생오차가 소거될 수 있는 구조계획을 수립하여야 한다.

(1)케이블의 양단은 주탑 상단과 보강형에서 각각 정착구를 통해 교량 구조부재와 연결된다. 정착구는 케이블 시스템에 대한 역학적 요구성능을 만족하는 것이어야 하며 케이블의 장력 전달, 공용 중에 케이블의 장력조정 및 교체가 가능하고 부식에 대해 내구성을 확보해야 한다.

(2)

(1)일반 케이블 새들은 설계자가 주탑 설계와 함께 통합하여 설계하여야 한다. 새들의 상세는 이 기준 4.4.1에 따른 교체와 이 기준 4.4.2에 따른 파단을 고려하여 검토되어야 한다.

(2)케이블 곡률 새들에서 케이블이 하나의 스트랜드로 구성된 경우에 3m 이상, 다수의 스트랜드로 구성된 경우에는 4m 이상의 곡률반경을 가져야 한다. 다만, 새들 피로시험에 의하여 측압을 받는 케이블의 피로 저항능력이 검증된 경우에는 이보다 작은 값을 사용할 수 있다.

(3)하중전달과 미끄러짐 모든 사용한계상태조합과 극한한계상태조합에서, 새들과 그에 수반된 부재의 상세는

(4) 휨응력 새들을 통과하는 케이블 부재는 설계 시에 곡률로 인한 휨응력을 반영하여야 한다.

(1)

(1)케이블의 교체에 따른 구조계의 영향은 적절한 해석법으로 검토되어야 한다.

(1)케이블 파단에 대한 검토는 전체 차로에 활하중을 재하하여 수행한다. 검토 대상이 되는 어떠한 케이블의 갑작스런 파단에도 교량의 안정성이 문제되어서는 안 된다.

(1)케이블 파단에 따른 구조계의 영향은 적절한 해석법으로 검토하여야 한다. 시간영역

(1)케이블 부재에 낙뢰의 피해가 우려되는 경우에는 피뢰대책을 수립하여야 한다. 이때 수뢰부, 인하도선, 접지 등에 대한 세부적인 사항은 KS C IEC 62305(피뢰시스템) 등에 따라 검토하여야 한다.

(1)피뢰설비는 교량 부재에 미치는 구조적 영향이 최소화되도록 설치되어야 한다. 단, 피

(1) 관리주체는 피뢰설비가 설치 시와 동등 수준의 기능과 성능이 유지되도록 정기적으로 점검하여야 한다.