교량 기타시설설계기준 (한계상태설계법)

(1) 이 기준은 교량의 신축이음과 받침, 지진격리받침의 설계 및 선정에 관한 요구사항을 기술하고 있다.

(2) 이 기준에서 사용하는 단위는 별도의 언급이 없는 한 MPa, mm, rad, ℃를 사용한다.

(3) 이 기준에서 기술하고 있는 기타시설 이외에도 해당 시설 및 장치의 안정성과 적절성이 기술적으로 확인된 경우에는, 이를 이용한 개선된 설계를 인정한다.

개방형 신축이음: 신축이음을 통해 물이나 불순물의 침투를 허용하는 신축이음

교축방향 축에 대한 회전: 교량의 주경간에 평행한 축에 대한 회전

교축직각방향 축에 대한 회전: 교량의 교축직각방향에 평행한 축에 대한 회전

교축방향 신축이음: 바닥판이나 상부구조를 두개의 독립 구조계로 분리하기 위해서 경간 방향으로 평행하게 설치되는 신축이음

구속장치: 상부구조들 또는 상부구조와 하부구조 사이에 설치되어 느리게 발생하는 온도 신축은 허용하면서 지진 또는 기타 동적으로 발생하는 하중을 전달하는 장치

밀폐형 신축이음: 신축이음을 통해 오물이 들어가는 것을 완전히 방지한 신축이음

방수형 신축이음: 구조물로의 누수를 방지하기 위해 신축이음 아래에 물받이를 설치해 놓은 개방형 또는 밀폐형 신축이음

반복-제어 신축이음: 일체식 교량에서 접속 슬래브(approach slab)와 교량과의 반복적인 교축방향 이동을 흡수하기 위해 설치되는 교축직각방향 접속 슬래브 신축이음

봉함재: 습기 및 불순물이 신축이음을 통과하는 것을 방지하도록 설치되는 고무 또는 기타 탄성재

봉함재형 신축이음: 봉함재(seal)를 가지고 있는 신축이음

시공이음: 단계별 순차적인 시공을 위해 사용되고 있는 임시 이음

일체식교량: 상부구조와 하부구조가 일체로 되어 있는 교량

이음: 두 부재사이의 구조적 불연속점

이동: 교량의 교축방향이나 교축직각방향의 수평변위

검사(inspection): 정기적인 관찰, 기록, 보고의 작업

경질 크롬면(hard chromium surface): 경질 크롬 층으로 도금된 강재의 지지 요소

교체(replacement): 받침의 주요 부품 또는 받침 전체에 대한 갱신

누적이동거리(accumulated slide path): 변동 회전에 의해 발생하는 상대 이동의 합

내부 봉함링(internal seal): 압축을 받고 있는 탄성중합체가 피스톤과 포트 사이로 돌출하는 것을 방지하기 위한 포트받침의 구성요소

마찰계수(coefficient of friction): 수평하중(저항 하중 )과 수직하중()의 비

미끄럼 탄성받침(sliding elastomeric bearing): 일방향 또는 이방향으로 수평 이동을 수용하기 위하여 미끄럼 요소와 결합된 탄성받침

미끄럼 판(sliding plate): 받침이 미끄럼 요소와 결합될 때 받침의 상부 미끄럼 표면과 접촉하는 구성 요소

미끄럼 포트받침(sliding pot bearing): 일방향 또는 모든 방향으로의 수평 이동을 수용하기 위하여 미끄럼 요소와 결합된 포트받침

받침(bearings): 상부구조의 하중을 하부구조로 전달시키고, 하중·회전·크리프·건조수축·온도변화 등에 의한 상부구조의 이동을 가능하게 하는 부속시설

받침시스템(bearing system): 상부 구조의 이동 및 하중전달을 제공하는 받침의 조합 시스템

배치(batch): 동일한 생산설비로 동일한 부품 생산에 사용되는 탄성중합체 각각의 배합 또는 배합의 혼합물

보수(servicing): 청소, 기름칠, 페인팅 및 사소한 결점에 대한 복구

복합 재료(composite material): 가이드에 사용되는 미끄럼 재료

스트립받침(strip bearing): 받침의 길이가 너비의 최소 10배인 평패드받침

미끄럼면(sliding surface): 상대변위를 수용하기 위하여 이종 재료로 이루어진 한 쌍의 평면 또는 곡면의 조합

미끄럼재(sliding materials): 미끄럼면을 형성하는 재료

유도장치(guide): 미끄럼 받침에서 특정 축에 대해 구속하는 요소

유지관리(maintenance): 보수 및 교체작업

윤활제(lubricant): 고무패드와 금속 사이의 마찰력을 감소시킴으로써 마모현상 뿐만 아니라 회전강성을 감소시키는 그리스

외부 봉함재(external seal): 피스톤과 포트의 유격으로 인한 수분과 먼지 침투를 방지하는 포트받침의 구성요소

적층받침(laminated bearing): 하나 이상의 강판이 고무와 화학적으로 결합하여 내부적으로 보강된 탄성받침

접촉면(mating surface): 복합 재료가 미끄러지는 단단하고 매끄러운 금속 표면

정기검사(regular inspection): 측정 작업 없는 정밀 육안검사

주요검사(principle inspection): 정기 검사와 유사하나 보다 세부적이며 정밀 측정 작업을 포함함

지점(support): 상대 이동 및 구조부재로 하중전달을 위한 받침을 포함하는 모든 가설조치

지지판(backing plate): 미끄럼 재료를 지탱하는 받침의 구성요소

평패드받침(plain pad bearing): 탄성중합체 내부에 이종 재료가 없고 일체로 경화된 탄성받침

포트(pot): 내부 공간에 탄성패드, 피스톤, 내부 봉함링을 수용할 수 있는 포트받침의 구성요소

포트받침(pot bearing): 포트에 밀폐된 탄성패드가 피스톤 하중과 회전운동을 수용할 수 있는 받침

폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene, PTFE): 열가소성으로서 낮은 마찰계수를 갖는 재료

피스톤(piston): 탄성패드에 압력을 가하여 하중을 전달하는 포트받침의 구성요소

탄성받침(elastomeric bearing): 한 개 이상의 강판으로 보강되어 경화된 탄성중합체 블록으로 이루어진 받침

탄성중합체(elastomer): 압력을 가했을 때 변형이 발생하지만 압력을 제거하면 초기의 형상과 크기로 복원되는 고분자 물질

탄성패드(elastomeric pad): 받침에 회전성능을 제공하는 포트받침의 구성요소

고감쇠고무지진격리받침(high-damping rubber bearing, HDR): 고무의 조성을 조절하고 첨가물을 사용하여 상대적으로 큰 감쇠비를 갖도록 제작된 지진격리받침

공칭 압축응력: 장기적으로 지진격리받침에 가해지는 압축응력으로서 안전율을 감안하여 제조사가 추천하는 값

구조 기술자: 교량 구조의 지진격리설계에 대한 책임을 맡고 있고 지진격리받침의 요구 사항들을 지정할 책임이 있는 사람

극한특성(ultimate properties): 압축하중과 전단하중을 재하 하였을 때 좌굴(buckling), 파단(breaking) 혹은 삐져나옴(롤아웃, roll-out) 등이 발생하는 지점에서의 지진격리받침의 특성

극한 특성 다이아그램(UPD: Ultimate Property Diagram): 지진격리받침에 있어서 압축응력과 좌굴 혹은 파괴 시의 전단변형률의 상관관계를 나타내는 곡선

납삽입지진격리받침(LRB: Lead Rubber Bearing): 납봉을 탄성중합체 블록에 삽입하여 납의 전단변형이 감쇠효과를 나타내도록 제작된 지진격리받침

내부 고무: 지진격리받침의 보강철판 사이에 있는 고무층

덮개 고무: 보강철판과 고무층을 번갈아 적층한 지진격리받침에 있어서 보강철판의 부식을 방지하고 산화작용, 자외선 기타 자연 상태의 열화 요인으로부터 내부 고무층을 보호할 목적으로 가황처리 이전에 내부 고무와 보강철판을 바깥쪽에서 둘러싸는 고무

삐져 나옴 : 맞춤못(dowel 또는 recess)으로 연결된 지진격리받침이 전단 변위를 받아 불안정해진 상태

선형천연고무받침(LNR: Linear Natural Rubber bearing): 전단하중과 전단변형의 관계가 선형적 특성을 가지고 있고, 감쇠비가 상대적으로 작은 지진격리받침으로서 천연고무를 재료로 제작됨.

설계 압축 하중: 구조물에 의해 지진격리받침에 장기적으로 가해지는 압축 하중

압축-전단 시험 기계: 지진격리받침에 일정한 압축하중을 유지하는 상태에서 전단 하중을 가함으로써 지진격리받침을 시험하는 설비

유효 재하 면적: 지진격리받침에서 수직 하중을 버티는 면적으로서 보강철판의 면적과 동일

유효폭: 사각형 지진격리받침에서 내부 고무의 짧은 변 길이를 의미하며 이 방향으로는 전단변형이 구속되지 않음.

정기 시험(Routine test): 지진격리받침의 생산 도중 혹은 생산 후에 지진격리받침의 품질관리를 위해 실시하는 시험

좌굴: 압축-전단 하중을 받는 상태에서 지진격리받침이 안정성을 잃는 상태

지진격리받침(seismic isolation bearing): 교량에 고유주기 이동, 지진력 분산, 지진에너지 감쇠 기능을 부여하여 교량을 지진으로부터 보호하는 받침으로서, 여기서는 선형천연고무받침, 고감쇠고무지진격리받침, 납삽입지진격리받침 등을 대상으로 함

지진격리받침의 수평특성 : LNR : 전단강성()

: HDR : 전단강성()과 등가감쇠비() : LRB : 항복 후 전단강성()와 특성 하중() : EDC : 사이클 당 소산되는 에너지

지진격리받침의 압축특성(compressive properties of elastomeric isolators) : 지진격리받침의 압축강성()

지진격리받침의 파괴: 압축(또는 인장)-전단 하중에 의한 지진격리받침의 파손

최대 압축응력: 지진 시에 지진격리받침에 장기적으로 작용하는 최대 압축응력

형식 시험(Type test): 제품 개발 단계에서 재료의 특성과 지진격리받침의 성능에 대한 검증, 혹은 요구되는 설계사양을 만족하는가를 확인하기 위하여 실시하는 시험

1차 형상계수: 보강 철판 사이에 있는 하나의 내부 고무층에 대하여 변형이 자유로운 면적에 대한 유효 재하면적의 비율

2차 형상계수: 원형 지진격리받침일 경우 내부 고무층의 총 두께에 대한 내부 고무층의 지름의 비, 사각형 지진격리받침일 경우 내부 고무층의 총 두께에 대한 내부 고무층의 유효폭의 비

= 차량 진행방향으로 산정한 신축이음 노면 최대 틈새 간격(mm)(4.1.3.1)

= 탄성받침 단면적(4.2.3.2)

= 가동받침 이동량 계산을 위한 콘크리트 단면적(4.2.2.3)

= 탄성받침의 감소 유효면적(4.2.3.8)(4.2.3.11)(4.2.3.12)

= 슬라이딩면의 유효접촉면적(4.2.5.3)(4.2.6.9)

= 탄성받침 유효 단면적(4.2.3.7)

= 원형 받침의 전체 직경(4.2.3.4)

= 포트 내부 직경(4.2.4.3)(4.2.4.9)

= 원형 적층받침의 유효직경(4.2.3.4)(4.2.3.12)

= 탄성중합체의 체적탄성계수(4.2.3.13)

= 가동받침 이동량 계산을 위한 콘크리트 탄성계수(4.2.2.3)

= 탄성받침의 압축탄성계수(4.2.3.2)

= 포트의 탄성계수(4.2.4.9)

= 탄성받침에 작용하는 수평하중(4.2.3.12)

= 탄성받침의 수직설계하중(4.2.3.8)(4.2.3.11)(4.2.3.12)

= 탄성받침의 전단탄성계수(4.2.3.2)

= 포트의 깊이(4.2.4.3)

= 고정되지 않는 탄성받침의 마찰계수 계산을 위한 계수(4.2.3.12)

= 탄성받침의 수평 전단강성(4.2.3.2)

= 보강판에 발생한 인장응력을 고려하기 위한 계수(4.2.3.11)

= 하중 종류에 따라 탄성중합체의 최대설계변형률 계산을 위한 계수(4.2.3.6)

= 탄성받침에서 복원모멘트 계수(4.2.3.13)

= 탄성받침의 수직 압축강성(4.2.3.2)

= PTFE 직경(4.2.6.6)

= 포트받침에서 탄성패드에 발생하는 최대구속모멘트(4.2.4.3)

= 탄성받침에서 복원모멘트 설계값(4.2.3.13)

= 포트받침에서 피스톤과 포트벽의 마찰에 의한 모멘트(4.2.4.3)

= 프리스트레싱 직후의 PS강재에 작용하는 인장력(4.2.2.3)

= 포트받침에서 피스톤과 포트 접촉면의 반경(4.2.4.9)

= 탄성받침에서 이동변위에 의해 구조물에 가해지는 힘(4.2.3.13)

= 형상계수(4.2.3.7)

= 최소두께의 탄성중합체 내부 층에 대한 형상계수(4.2.3.12)

= 탄성중합체의 전체 공칭두께(4.2.3.12)(4.2.3.13)

= 상하 덮개를 포함한 탄성중합체의 총 두께(4.2.3.9)

= 탄성중합체의 총두께(4.2.3.2)

= 고정장치의 설계강도(4.2.2.2)

= 받침의 설계강도(4.2.2.2)

= 받침에 작용하는 전단력(4.2.2.2)

= 받침의 전체 나비(직사각형 받침에서 단변)(4.2.3.4)

= 적층탄성받침의 유효나비(보강판의 나비)(4.2.3.4)(4.2.3.8)(4.2.3.12)

= 받침의 전체 길이(직사각형 받침에서 장변)(4.2.3.4)

= 적층탄성받침의 유효 길이(보강판의 길이)(4.2.3.4)(4.2.3.8)

= 미끄럼 요소들 간의 유격(4.2.6.6)

= 포트받침에서 탄성패드 직경(4.2.4.6)

= 슬라이딩 곡면에서 편심(4.2.5.3)

= PTFE의 돌출길이(4.2.6.6)

= 거더의 중립축으로부터 받침의 회전중심까지의 거리(4.2.2.3)

= 포트받침에서 탄성중합체의 허용압축응력(4.2.4.6)

= PTFE 설계압축강도(4.2.5.3)(4.2.6.6)

= 재료의 항복 강도(4.2.3.11)(4.2.4.9)

= 신축거더길이(4.2.2.3)

= 탄성받침의 자유 힘 둘레(4.2.3.7)

= 받침 개수(4.2.2.4)

= 적층탄성받침의 총 두께(4.2.3.4)

= 압축시 탄성중합체의 유효두께(4.2.3.7)

= 개별 탄성중합체 층 두께(4.2.3.4)(4.2.3.10)

= 개별 탄성중합체 층 중 가장 작은 두께(4.2.3.10)

= 포트받침에서 탄성패드 최소 두께(4.2.4.6)

= PTFE 두께(4.2.6.6)

= 보강판 두께(4.2.3.4)

= 적층탄성받침에서 내부보강판 양면의 탄성중합체 두께(4.2.3.11)

= 적층탄성받침에서 내부보강판 양면의 탄성중합체 두께(4.2.3.11)

= 이동 변위에 의한 적층탄성받침의 수평 상대 변위(4.2.3.9)

= 설계하중에 의한 받침의 나비 방향으로의 최대 수평 상대 변위(4.2.3.8)

= 설계하중에 의한 받침의 길이 방향으로의 최대 수평 상대 변위(4.2.3.8)

= 적층탄성받침의 총 수직변형(4.2.3.12)(4.2.3.13)

= 피스톤 면의 폭(4.2.4.9)

= 열팽창계수(4.2.2.3)

= 받침 형식 및 수량에 따른 마찰계수 보정계수(4.2.2.4)

= 직사각형 받침의 나비 a를 가로지르는 회전각(4.2.3.5)

= 직사각형 받침의 나비 a, 길이 b를 가로지르는 누적 회전각(4.2.3.5)

= 직사각형 받침의 나비 a를 가로지르는 회전각(4.2.3.10)(4.2.3.12)

= 직사각형 받침의 길이 b를 가로지르는 회전각(4.2.3.5)

= 직사각형 받침의 길이 b를 가로지르는 회전각(4.2.3.10)(4.2.3.12)

= 원형 받침의 직경 D를 가로지르는 회전각(4.2.3.5)

= 포트받침의 최대 회전각(4.2.4.3)

= 건조수축, 크리프의 저감계수(4.2.2.3)

= 회전에 의한 탄성중합체의 설계변형률(4.2.3.6)(4.2.3.10)

= 압축하중에 의한 탄성중합체의 설계변형률(4.2.3.6)(4.2.3.8)

= 수평 이동에 의한 탄성중합체의 설계변형률(4.2.3.6)(4.2.3.9)

= 탄성중합체의 전체 설계 공칭 변형률(4.2.3.6)

= 콘크리트의 크리프계수(4.2.2.3)

= 동적마찰계수(4.2.6.10)

= 고정되지 않은 탄성받침의 마찰계수(4.2.3.12)

= 마찰계수(4.2.2.2)

= 마찰계수(4.2.2.2)

= 정적마찰계수(4.2.6.10)

= 상쇄 마찰계수(4.2.2.4)

= 최대 마찰계수(4.2.2.4)

= 받침 상부의 거더 회전각(4.2.2.3)

= 탄성받침의 수직압력(4.2.3.5)

= 탄성받침의 평균압축응력(4.2.3.12)

= 접촉응력(4.2.6.4)

= 가동받침의 총 이동량(4.2.2.3)

= 활하중으로 거더의 처짐에 의한 가동받침의 이동량(4.2.2.3)

= 콘크리트의 건조수축에 의한 가동받침의 이동량(4.2.2.3)

= 온도변화에 의한 가동받침의 이동량(4.2.2.3)

= 콘크리트의 크리프에 의한 가동받침의 이동량(4.2.2.3)

= 콘크리트의 건조수축에 해당하는 온도변화(4.2.2.3)

= 활하중에 의한 포트받침의 회전각 변동(4.2.4.3)

= 유효 면적; 적층고무 지진격리받침에서 덮개 고무 부분을 제외한 면적(4.3.2)

= 비지진 전단변위 상태에서 적층 고무 지진격리받침의 상부와 하부가 겹쳐지는 면적(4.3.2)(4.3.3.2)

= 정사각형 지진격리받침에서 덮개고무를 제외한 한 변의 길이 또는 직사각형 지진격리받침에서 덮개고무를 제외한 장변의 길이(4.3.3.2)

= 직사각형 지진격리받침에서 덮개고무를 제외한 단변의 길이(4.3.3.4)

= 직사각형 지진격리받침에서 덮개고무를 제외한 횡방향의 변의 길이(4.3.3.2)

= 보강철판의 외부 지름(4.3.3.3)(4.3.3.4)

= 지진격리받침 고무층의 겉보기 탄성계수(4.3.3.2)

= 고무의 압축성을 고려하여 수정된 겉보기 탄성계수(4.3.2)

= 1차 형상계수에 따라 결정되는 체적 압축특성을 고려하여 수정한 겉보기 탄성계수(4.3.3.2)

= 전단탄성계수(4.3.2)

= 전단변형률 에서의 등가 선형 전단탄성계수(4.3.2)

= 전단강성(4.3.2)

= 지진격리받침의 압축강성(4.3.2)

= 내부 고무층의 개수(4.3.3.2)

= 지진격리받침의 압축력(4.3.3.3)

= 지진격리받침의 설계 압축력(4.3.2)

= 지진격리받침의 최대 설계 압축력(4.3.2)(4.3.3.5)

= 지진격리받침 최소 설계 압축력(4.3.2)

= 1차 형상계수(4.3.3.2)(4.3.3.4)(4.3.3.5)

= 고무층의 총두께로서 로 계산(4.3.2)(4.3.3.1)(4.3.3.4)

= 내부 고무층 1개의 두께(4.3.3.2)

= 지진격리받침에 작용하는 상향력(4.3.3.6)

= 설계 전단변위(4.3.2)

= 준정적 전단 작용에 의한 전단변위(4.3.3.1)

= 최대 설계 전단변위(4.3.2)

= 동적 전단 작용에 의한 전단변위(4.3.3.1)

= 설계 전단변형률(4.3.2)

= 적층고무 지진격리받침의 충 전단변형률에 대한 상한값(4.3.3.2)

= 압축력에 의한 국부 전단변형률(4.3.3.2)

= 지진 시 최대 전단변형률(4.3.2)

= 회전에 의한 국부 전단변형률(4.3.3.2)

= 준정적 전단 작용에 의한 전단변형률(4.3.3.1)(4.3.3.2)

= 지진격리받침의 회전각(원형 지진격리받침은 지름, 직사각형 지진격리받침은 중심축에 대한 회전)(4.3.3.2)

= 지진격리받침의 종축방향 회전각(4.3.3.2)

= 지진격리받침의 횡축방향 회전각(4.3.3.2)

= 지진격리받침의 설계 압축응력(4.3.2)

= 지진격리받침의 최대 설계 압축응력(4.3.2)(4.3.3.5)

= 지진격리받침의 최소 설계 압축응력(4.3.2)

= 인장응력(4.3.3.6)

= 지진격리받침의 허용 인장응력(4.3.3.6)

= 좌굴 점검을 위한 계수(4.3.3.4)

내용 없음.

내용 없음.

(1) 신축이음을 선정하고 배치할 때에는 온도변화 및 시간 의존적 원인에 의한 교량 상하부구조의 각종 변형을 수용하여 교량 기능을 보장하여야 하고 차량 및 이륜 자동차, 원동기, 자전거 등의 통행에 지장이 없도록 하여야 한다.

(2) 신축이음은 사용한계상태 및 극한한계상태에서 하중을 충분히 지지할 수 있어야 하고, 상하부구조의 회전 및 이동을 자유롭게 수용해야 한다. 또한 피로한계상태에 대한 요구조건을 만족하여 충분한 내구성을 가지도록 설계되어야 한다. 대부분의 신축이음은 방수기능이 필수적으로 요구되고 있는데 이러한 신축이음은 내구연한동안 누수가 발생하지 않도록 설계되어야한다.

(3) 신축이음 내구연한이 교량 공용수명보다 작은 경우에는 상부구조에의 영향을 최소화하는 교체방법을 제시하여야 한다. 또한 신축이음 내구연한동안 유지관리나 교체가 필요한 부품들에 대한 작업 방법들을 제시하여야 한다.

(4) 신축이음에 발생하는 하중은 신축이음 구조형상과 각 요소들의 강성, 제작 및 시공 오차에 따라 달라진다. 각 요소들에 대한 설계하중 계산 시 이러한 영향들을 합리적으로 고려하여야 한다.

(1) 신축이음의 허용 신축량과 극한 신축량은 발생 가능한 모든 하중들의 조합들 중에서 가장 불리한 경우에 대하여 각각 계산하여야 한다. 신축이음장치 본체와 그 지지부는 최대로 신축하였을 때 계수 하중에 안전하도록 설계하여야 한다. 여기서, 재료계수는 KDS 24 14 21과 KDS 24 14 31에 규정된 적절한 값을 사용할 수 있고 하중계수와 하중조합은 KDS 24 12 11과 KDS 24 12 21을 참조한다.

(2) 눈이 많이 내리는 지역에서는 신축이음 연결부 및 앵커는 제설기에 의해 신축이음에 가해질 수 있는 수평하중에 저항하도록 설계하여야 한다.

신축이음 이동방향은 이동이 구속되거나 또한 받침에 불리한 하중이 작용하지 않도록, 받침과 연계하여 작동할 수 있는 형상으로 설계되어야 한다. 그리고 차량, 원동기 및 자전거 등의 바퀴와 보행자가 미끄러지거나 빠지지 않는 형상을 갖도록 해야 한다.

(1) 재료는 온도나 화학적으로 적합한 것을 선정하여야 한다. 재질적 차이가 있는 곳에서의 접촉면은 완전하게 제기능을 발휘할 수 있도록 처리하여야 한다.

(2) 탄성체를 제외한 다른 재료들은 50년 이상의 사용수명을 가지고 있어야 한다. 신축이음 봉함재에 사용되는 탄성체와 물받이는 15년 이상의 사용수명을 가져야 한다.

(3) 차륜을 접촉하는 신축이음은 미끄럼이 발생하지 않도록 해야 하며 모든 부품은 마모와 차량의 충격에 견딜 수 있어야 한다.

(4) 융빙제에 노출되는 신축이음의 경우, 고장력 볼트를 제외한 나머지 부분은 도장 처리를 실시하거나 스테인리스 강재 등 내부식성 재료로 만들어져야 한다.

(1) 신축이음은 교량 설계수명동안 유지관리가 최소화가 되도록 설계하여야 한다. 바닥판 하부에서 신축이음에 접근이 가능하도록 유지관리를 위한 충분한 공간이 확보되어야 한다.

(2) 부분 또는 전면 교체를 고려하여 설계할 경우에는 구체적인 교체 방법을 제시해야 한다. 탄성 부품 등 소모성 부품은 교체가 가능해야 한다. 그리고 도로 포장의 덧씌우기를 고려하여 수직방향으로 높이 조절이 가능하도록 설계되어야 한다.

교량 구조물에서 신축이음 수는 최소화하도록 하고 교량 종방향 구배를 고려하여 곡선부 최고점에 설치하는 것이 바람직하다

(1) 신축이음의 이동량은 발생 가능한 모든 하중들의 조합들 중에서 가장 불리한 경우에 대하여 KDS 24 12 11과 KDS 24 12 21에서 규정한 극한한계상태 하중조합을 사용하여 계산하여야 한다.

(2) 각종 이동량 및 시공 여유량 등을 모두 고려하여 차량 진행방향으로 산정한 신축이음 노면 최대 틈새 간격(W, mm)은 다음을 만족하여야 한다.

① 틈새가 하나인 경우(for single gap):

② 틈새가 여러 개인 모듈 형식(for multiple modular gaps):

(3) 강교량인 경우 노면 틈새 간격은 계수하중을 고려한 극한 이동 상태에서 최소 25mm 이상이어야 한다. 콘크리트교량인 경우 크리프 및 건조수축 변형을 감안하여 초기에 일시적으로 최소 틈새 간격이 25mm 보다 작을 수 있다.

(1) 신축이음의 설계 연직하중은 KDS 24 12 11과 KDS 24 12 21의 표준트럭의 후륜하중으로 한다. 윤하중 분배 면적 크기는 KDS 24 12 21 하중편을 참조하여 산정할 수 있으며, 레일형 및 핑거형 등 개방식 신축이음인 경우에는 트럭 바퀴가 접촉되지 않는 부분이 발생하므로 분포하중 산정 시 이를 고려해야 한다.

(2) 신축이음의 설계 수평하중은 설계 연직하중의 20 % 로 하고 신축이음에서의 바퀴 접촉과 분포를 고려한다. 눈이 많이 오는 지역에서 제설차의 사용이 예상되는 경우에는 신축이음 길이 방향 3,050mm에 20N/mm(충격 포함)로 분포하는 선하중을 사용한다. 여기서 작용방향은 차량 진행 방향이며 노면 위치에서 작용하는 것으로 한다.

신축이음의 형상과 구조를 합리적으로 반영하여 해석모델을 설정한다. 최대 신축상태에서 설계하중을 재하하여 가장 불리한 상태가 되도록 한 후 구조해석을 실시하여 최대 단면력을 산출한다.

(1) 신축이음은 차량과 포장 유지관리 장비, 그리고 장기적인 다양한 환경적 손상 영향을 수용할 수 있도록 설계되어야 한다.

(2) 교대부에서 신축이음 양쪽 부분의 부등 처짐이 예상되는 경우에는 이를 수용할 수 있는 신축이음을 선정해야 한다.

(3) 콘크리트 단부 보호용 앵글 등에서는 콘크리트 타설시 충분한 채움을 위해 중심 간격 460mm 이하, 최소 직경 20mm의 공기 배출 구멍을 가지고 있어야 한다.

(4) 신축이음과 채움 콘크리트 사이에 완전 합성거동을 보장할 수 있는 앵커나 전단연결재를 설계하여야 하며, 경계면은 완전 방수 처리하여 누수가 발생하지 않도록 해야 한다.

(5) 주행방향으로 300mm 이상 신축이음 표면이 차량에 노출되는 경우에는 미끄럼 방지 처리를 하여야 한다.

앵글 또는 형강, 강판 등은 용접 변형 최소화 또는 부속 부품과의 강한 접합을 위해 충분한 두께를 가져야 한다.

(1) 신축이음의 구성요소는 제작장에서 완벽하게 가조립한 상태에서 검사를 받아야 한다.

(2) 신축이음과 봉함재는 가능한 완전하게 조립되어 현장(job-site)으로 운반되어야 한다.

(3) 길이 18,000mm까지의 조립 신축이음은 중간에 현장 용접이음이 없어야 한다.

(1) 교량 시공 단계별로 설치되거나 길이가 18,000mm 이상인 신축이음에서는 현장이음을 가질 수 있다. 이러한 현장 이음은 피로설계를 수행하여 피로수명을 최대로 하는 이음부 상세를 가져야 한다. 가능하면 피로하중을 작게 받고 부식이 적게 발생하도록, 차륜의 통과위치나 체수가 예상되는 지역을 피해서 설치하는 것이 좋다.

(2) 고무 또는 기타 재료로 만들어진 봉함재는 일체형 하나로 사용되어야 한다. 봉함재의 현장이음이 불가피한 경우에는 연결부에 가황처리를 해야 한다.

중간보와 이를 지지하는 지지보로 조립되는 모듈러형은 극한한계상태 설계와 피로한계상태 설계를 수행하여 신축이음 시스템으로서의 요구 성능과 내구성을 확보해야 한다.

(1) 모듈러형 신축이음은 먼지, 모래 등 이물질이 중간보 사이에 퇴적될 경우를 대비하여 청소가 용이하고 일부 소모성 부품 교체에 있어서 편리한 구조를 가져야 한다.

(2) 종방향 및 횡방향 수평이동량과 수직 이동량, 회전이동량 각각에는 표 4.1-1과 같은 설계 최소 이동량을 가지고 있어야 한다.

(1) 단부보는 4.1.5.3에 규정된 수평 및 수직하중의 50%를 적용하여 설계한다.

(2) 표 4.1-2는 중간보에서 부담하는 수직 및 수평하중 분담율을 나타낸 것이다. 여기서 중간보 상부플랜지 폭 사이에서는 선형 보간을 실시하여 구한다.

(1) 중간보, 지지보, 단부보, 볼트 및 용접 이음, 기타 부속품은 KDS 14 31 20(4.2)에 규정된 인성요구조건을 만족해야 한다. 인장볼트는 KDS 14 31 20(4.1.2.5)의 피로강도를 만족하여야 한다.

(2) 중간보, 지지보, 단부보, 용접 이음 등 모든 부재의 피로설계에 대하여 활하중 응력범위는 다음 조건을 만족해야 한다.

(4.1-1)

여기서, 는 수직하중과 수평하중이 동시에 작용한 상태에서 계산된 활하중 응력범위이고, 는 KDS 14 31 20(표 4.1-3)에서 피로 상세범주에 해당하는 일정 피로 진폭 한계값이다.

철도교에 모듈러형 신축이음장치를 적용할 경우에는 구조적인 안전성 및 사용성, 내구성 등에 대해 충분히 입증해야 한다.

(1) 캔틸레버형 핑거 신축이음에 대하여 규정한다.

(2) 캔틸레버 핑거와 이를 지지하는 앵커에 대하여 극한한계상태 설계와 피로한계상태 설계를 수행하여 신축이음 시스템으로서의 요구 성능과 내구성을 확보해야 한다.

(1) 핑거형 신축이음에서도 먼지, 모래 등 이물질이 핑거 사이에 퇴적될 경우를 대비하여 청소가 용이하고 일부 소모성 부품 교체에 있어서 편리한 구조를 가져야 한다.

(2) 인접 핑거들 사이의 틈은 가장 벌어진 상태(계수 극한이동 상태)에서 다음을 만족해야 한다.

① 교축방향으로 열린 길이가 200mm 이하인 경우 폭이 75mm 이하

② 교축방향으로 열린 길이가 200mm를 초과하는 경우 폭이 50mm 이하

또한 계수 극한이동 상태에서 핑거의 겹침은 38mm 이상이어야 하고 하절기에 틈새가 축소되어 완전히 겹쳐졌을 경우에도 틈새가 20mm 이상의 여유 간격을 가지고 있어야 한다. 핑거캔틸레버 끝단은 15mm 이상의 곡률 반경을 가져야 한다.

(3) 캔틸레버 시점은 단부 앵글 전면으로부터 캔틸레버 방향으로 10mm 이상 떨어져 있어야 한다. 여기서, 단부 앵글의 상면과 상대편 핑거 캔틸레버의 하면사이의 거리가 20mm 이상으로 충분할 경우에는 본 규정을 적용하지 않아도 좋다.

수직하중만을 적용하여 설계하며 4.1.3.2에서와 같은 윤하중 분포 개념을 사용한다. 등분포 윤하중은 핑거 캔틸레버에 최대 모멘트가 작용하도록 재하한다. 충격계수는 1.0을 사용하고 하중계수는 KDS 24 12 11, KDS 24 12 21을 참조한다.

(1) 받침은 상부구조에서 전달된 하중을 하부구조에 전달하여야 하고, 특히 부반력에 대하여는 안전하게 설계되어야 하며 상·하부 구조에 유해한 구속력을 발생시키지 않아야 한다.

(2) 받침은 지진, 바람, 온도변화 등에 대해서도 안전하도록 설계하여야 한다.

(3) 받침 또는 받침 부품은 필요 시 점검, 유지관리 및 교체가 가능하도록 설계하여야 한다.

(4) 받침은 최소의 반력을 발생시키면서 지정된 이동이 가능하도록 설계되어야 한다. 가능한 프리셋팅(presetting)을 피해야 하며, 불가피한 경우에는 공장에서 이행해야 한다. 현장조정이 불가피할 때에는 발주처의 승인 하에 수행해야 한다.

(5) 받침은 상부구조의 형식, 지간길이, 지점반력, 내구성, 시공성 등에 의해 그 형식과 배치가 결정된다. 특히 곡선교나 사교에서는 지점반력의 작용기구, 신축과 회전방향을 충분히 검토하여야 한다.

(6) 철도교 상부구조에 작용하는 수평력을 받침으로만 하부구조에 전달하지 못하는 불가피한 경우에는 스토퍼 또는 수평분산장치(크리프커플러) 등의 변위 억제장치를 설치할 수 있다. 장대레일-구조물간 상호작용력은 레일 응력, 거더에 대한 궤도 체결력 그리고 감쇠 특성들을 고려하여 스토퍼 또는 수평력분산장치(크리프커플러) 등의 변위 억제장치를 사용하여 조정할 수 있다.

받침의 설계는 고려되는 한계상태의 안전수준을 따른다.

이 절에서는 받침 설계 시 공통적으로 고려해야 할 부분을 다루며, 받침 종류에 따른 상세설계는 4.2.3에서 4.2.6의 규정을 따른다.

받침이 부분적 또는 전체적으로 마찰로 지지되는 경우에는 극한한계상태에서 다음의 관계식에 따라 미끄럼에 대한 안전이 확인되어야 한다.

(4.2-1)

여기서, = 전단하중효과(N)

= 설계강도()(N)

= 와 함께 이음부에 연직으로 작용하는 최소 하중(N)

= 고정장치의 설계강도(N)

= 마찰계수

= 0.4(강재‐강재간 마찰)

= 0.6(강재‐콘크리트간 마찰)

= 2.0(강재‐강재간 마찰)

= 1.2(강재‐콘크리트간 마찰)

(1) 가동받침은 온도변화, 처짐, 콘크리트의 크리프 및 건조수축, 프리스트레싱 등으로 발생되는 상부구조의 이동량에 여유 있는 구조이어야 한다.

(2) 가동받침의 이동량 산정

이동량은 일반적으로 다음 식을 따른다.

(4.2-2)

여기서, = 온도변화에 의한 이동량()(mm)

= 활하중으로 거더의 처짐에 의한 이동량(mm)

= 콘크리트의 건조수축에 의한 이동량()(mm)

= 콘크리트의 크리프에 의한 이동량()(mm)

= 열팽창계수

= 신축거더 길이(mm)

= 건조수축, 크리프의 저감계수

= 프리스트레싱 직후의 PS 강재에 작용하는 인장력(N)

= 콘크리트 단면적()

= 콘크리트 탄성계수(MPa)

= 콘크리트의 크리프계수

= 건조수축에 해당하는 온도변화(℃)

= 거더의 중립축으로부터 받침의 회전중심까지의 거리(mm)

= 받침 상부의 거더의 회전각(rad)

표 4.2-2 건조수축, 크리프의 저감계수

콘크리트의 재령(월)	0.25	0.5	1	3	6	12	24
건조수축, 크리프의 저감계수()	0.8	0.7	0.6	0.4	0.3	0.2	0.1

(3) 여유 이동량 가동받침의 이동량은 계산이동량 외에 설치할 때의 오차와 하부구조의 예상 밖의 변위 등에 대처할 수 있도록 여유량을 고려하여야 한다. 이 여유량은 교량의 규모에 따라서 달라지므로 ±50℃의 온도변화에 상당하는 이동량으로 하고, 최대 ±50mm 이내로 하는 것이 바람직하다. 다만, 해당 받침 기준에서 더 엄격한 조건을 제시할 경우에는 이를 따른다.

(1) 받침의 이동에 대한 저항성능은 재료의 불확실성, 제작오차, 부정확한 설치 등을 고려하여 해당 받침편에 기술하였다. 다만, 다음의 경우에는 적용할 수 없다.

① 규정된 최소·최대 온도를 벗어난 경우

② 규정된 제작오차를 초과할 경우

③ 활하중에 의하여 평행이동속도나 회전속도가 규정 값을 초과할 경우

④ 받침에 이물질이 삽입된 경우

⑤ 유지관리가 충분하지 않은 경우

(2) 받침 설계에서 받침 저항 성능은 가장 불리한 경우를 고려하여 계산하여야 한다.

(3) 다수의 받침이 배치되었을 때 일부 받침에 발생될 수 있는 역반력은 다른 받침들의 반력으로 상쇄된다. 이 때 마찰계수 산정 시 정밀한 조사 결과가 있는 경우에는 이를 따르고, 일반적인 경우에는 아래 식을 따른다.

(4.2-3)

(4.2-4)

여기서, = 역마찰계수(adverse coefficient of friction)

= 상쇄 마찰계수(relieving coefficient of friction)

= 최대 마찰계수

= 받침 형식 및 수량에 따른 계수로 적절한 가 제시되지 않은 경우에는 다음 표에 따른다.

표 4.2-3 계수

	1 0.5

(1) 수평력에 저항하는 받침에는 받침 내 유격이 발생할 수 있기 때문에 이를 최소화 하도록 조치하여야 한다. 개별 규정이 명시되지 않을 경우 총 유격은 2mm 이하로 하며, 이를 초과하는 경우 과도한 유격으로 구조물 기능이 저하되지 않도록 주의해야 한다.

(2) 받침의 수평방향 변위에 유격은 포함하지 않는다. 단, 정확한 방향으로의 영구적으로 유지된다는 것을 증명할 수 있으면 유격을 고려할 수 있다.

(3) 복수의 받침이 설치되는 경우에는 받침들 간의 반대 방향의 유격으로 수평이동이 방해되지 않도록 한다.

동적 하중 재하로 인해 받침이 느슨해지지 않도록 적절한 조치를 취해야 한다.

(1) 탄성받침은 극한한계상태 및 사용한계상태에서 안전성 및 사용성을 만족하도록 설계되어야 한다.

(2) 탄성받침은 극한한계상태에서 작용하는 설계 극한하중 및 변위에 대하여 적절하게 견딜 수 있어야 한다.

(3) 탄성받침은 사용한계상태에서 작용하는 설계 사용하중 및 변위에 대하여 허용 기준값을 만족해야 한다.

(1) 탄성받침의 수직 압축강성은 다음과 같이 표현된다.

(4.2-5)

(2) 탄성받침의 수평 전단강성은 다음과 같이 표현된다.

(4.2-6)

여기서, = 탄성받침의 단면적()

= 탄성받침의 압축탄성계수(MPa)

= 탄성받침의 전단탄성계수(MPa)

= 탄성중합체층의 총두께(mm)

(1) 탄성중합체

① 탄성중합체는 신생중합체로서 천연고무(NR)나 합성고무(CR)를 사용한다. 다른 중합체와의 혼합은 최대 5 %까지 가능하다. 재생고무나 경화한 고무를 사용해서는 안 된다.

② 탄성중합체의 물리적, 기계적 특성은 사용되는 신생 중합체에 따라 다음 요건과 부합해야 한다.

(2) 보강재 내부 보강판은 KS D 3501 또는 KS D 3503을 따르거나, 파단 시 최소등가신장(minimum equivalent elongation)을 가지는 것이어야 한다. 내부보강판의 최소두께는 2mm이다. 내부 보강판은 4.2.3.11의 규정이 적용된다.

(3) 외부 강판

① 탄성받침 C형에 적용되는 외부 보강판은 KS D 3501 또는 KS D 3503을 따르거나, 파단 시 최소등가신장(minimum equivalent elongation)을 가지는 것이어야 한다.

② 외부 보강판의 최소두께는 탄성중합체의 내부 층 두께가 8mm 이하라면 15mm, 내부 층 두께가 8mm 이상이라면 18mm이다.

(1) 받침의 형상은 사각형 또는 원형을 표준으로 한다. 특이 형상을 가진 받침을 설계할 때에는 내부 고무층이 5mm~25mm 범위에서 동일한 두께를 갖도록 한다.

(2) 받침은 표 4.2-5의 분류된 형식 중 하나 또는 이들이 조합된 형태로 설계된다. 탄성받침 B형에 대한 표준 규격은 표 4.2-6과 같다.

표준 치수의 탄성받침에 적용될 수 있는 최소 및 최대 허용압력과 최대 허용회전은 다음과 같다. 표준 치수 이외의 탄성받침에 대해서는 충분한 시험에 의해 결정된 최소 및 최대 허용압력과 최대 허용회전을 사용하여야 한다.

(1) 보강판은 탄성중합체와 접촉면에서 상대 이동이 발생하지 않도록 탄성중합체에 화학적으로 부착되어야 한다.

(2) 표 4.2-6의 표준 치수를 가진 받침을 포함한, 설계하고자 하는 모든 받침은 아래의 설계 요건을 만족하여야 한다. 다만, 받침의 상하 두께가 2.5mm 이하인 경우에는 설계 계산에 포함되지 않는다.

적층탄성받침은 받침 평면의 치수 변경 없이 재하된 면적에 균일한 구멍을 냄으로써 재하 면적을 줄일 수 있다. 표 4.2.6의 표준 치수를 갖는 타입 B형 받침은 구멍의 전체 평면 면적이 탄성받침 평면 면적의 5%를 넘지 않고 구멍의 지름이 80mm를 초과하지 않는 범위에서 구멍을 낼 수 있다. 이때 구멍 내부는 측변 덮개를 사용하여 보존되어야 한다.

① 최대설계변형률

받침의 어느 지점에서든, 설계하중에 의한 변형률의 합은 다음 식으로 계산할 수 있다.

(4.2-7)

여기서, = 압축설계하중에 의한 설계변형률(4.2.3.8절 참고)

= 설계이동변위에 의한 설계전단변형률(4.2.3.9절 참고)

= 설계각회전에 의한 설계변형률(4.2.3.10절 참고)

= 하중종류에 따른 계수. 일반적으로 1.0을 사용하며, 차량 활하중에 의해 계산되는 경우에는 1.5를 사용한다.

이 최대설계변형률은() 사용한계상태에서는 최댓값 5를 초과할 수 없으며, 극한한계상태에서는 최댓값 7을 초과할 수 없다.

② 보강판의 최대 인장응력 보강판은 사용한계상태와 극한한계상태에 해당되는 설계하중에 대하여 4.2.3.11에 따라 설계하여야 한다.

③ 안정성 기준 받침은 사용한계상태와 극한한계상태에 대하여 4.2.3.12의 안정성 기준을 만족하여야 한다.

④ 받침의 힘, 모멘트, 변형은 4.2.3.13에 따라 평가하여야 한다.

형상계수는 구멍을 포함한 탄성체의 자유표면적과 탄성체의 유효면적에 대한 비로 정의할 수 있다. 적층받침에서 개별 탄성중합체 층의 형상계수 S는 다음의 식으로 계산할 수 있다.

(4.2-8)

여기서, = 내부강판과 접촉하는 받침의 유효 면적. 단, 채워지지 않은 구멍의 면적은 제외한다.(mm2)

= 탄성받침의 힘이 0인 둘레길이. 단, 채워지지 않는 구멍의 둘레는 포함한다.(mm)

= 압축상태에서 개별 탄성중합체 층의 유효두께(mm). 적층받침의 경우 내부 층은 실제 두께 를 사용하고, 3mm 이상인 외부 층은 를 사용한다.

= 개별 탄성중합체 층의 두께(mm)

압축하중에 의한 설계변형률 는 다음 식과 같으며, 이때의 값은 표 4.2-4의 값 중 하나를 사용할 수 있다.

(4.2-9)

이동효과로 감소된 유효평면적()은 다음과 같다.

(4.2-10)

여기서, = 수직설계하중(kN)

= 하중효과로 감소된 유효 평면적()

= 설계하중에 의한 받침의 a 방향으로의 최대 수평 상대 변위(mm)

= 설계하중에 의한 받침의 b 방향으로의 최대 수평 상대변위(mm)

= 그림 4.2.1에서 a 방향 유효길이(mm)

= 그림 4.2.1에서 b 방향 유효길이(mm)

이동 변위로 인한 탄성중합체의 전단변형률 는 다음과 같이 구할 수 있으며, 사용한계상태에서 0.7을 초과할 수 없고, 극한한계상태에서 1.0을 초과할 수 없다.

(4.2-11)

여기서, = 와 의 벡터합으로 계산되는 받침의 수평상대변위(mm)

= 상하 덮개를 포함한 탄성중합체의 총 두께(mm)

각회전으로 인한 설계변형률 은 다음의 식으로 계산된다.

(4.2-12)

여기서, = 탄성받침의 나비 a를 가로지르는 회전각(rad)

= 탄성받침의 길이 b를 가로지르는 회전각(rad)

= 탄성중합체 각 층의 두께(mm)

= 탄성중합체 각 층의 가장 작은 두께(mm)

적층탄성받침의 보강판 최소두께는 다음을 따른다.

(4.2-13)

여기서, = 수직설계하중(kN)

= 하중효과로 감소된 유효 면적(mm2)

, = 내부보강판 양면에서의 탄성중합체의 두께(mm)

= 보강판의 항복 응력(MPa)

= 보강판의 인장응력을 고려하기 위한 계수 ∙ 구멍이 없는 경우 : ∙ 구멍이 있는 경우 :

(1) 회전 안정성

회전 안정성은 4.2.3.13에 의한 총 수직변형 이 다음 조건을 만족하여야 한다.

① 직사각형 받침

(4.2-14)

② 원형 받침

(4.2-15)

여기서, = 받침의 유효직경(mm)

= 총 수직변형(mm)

(2) 버클링 안정성

직사각형 받침의 버클링 안정성 검토를 위하여 압축응력()이 식 (4.2-16)을 만족시켜야 한다. 이때 는 최소 두께의 탄성중합체 내부 층에 대한 형상계수이다. 원형 받침에 대해서는 식 (4.2-16)에서 를 직경()으로 보고 검토할 수 있다.

(4.2-16)

(3) 미끄럼 안정성

고정되지 않은 받침은 다음의 조건을 만족시켜야 한다.

(4.2-17)

또한 고정하중에 해당하는 최소수직하중에 의한 압축응력이 3 MPa보다 커야 한다.

(MPa) (4.2-18)

여기서, = 모든 수평력의 합(N)

= 가 적용될 때 최소 수직설계하중(N)

= 마찰계수

· (4.2-19)

는 콘크리트 표면은 0.6, 기타 표면은 0.2를 사용하며, 는 가 작용하였을 때 평균압축응력(MPa)이다.

탄성받침으로 인해 구조물로 전달되는 힘, 모멘트, 변형에 대한 구조물의 안전성을 검토해야 한다.

(1) 접촉면에서의 압력

탄성받침으로 인해 구조물과 접촉면에서는 불균등 압력이 발생하지 않고 평균압력이 지지 재료의 강도를 초과하지 않아야 한다.

(2) 이동변위에 의해 구조물에 가해지는 힘

이동변위에 의해 구조물에 가해지는 힘()은 다음 식을 따른다.

(4.2-20)

여기서, = 이동변위에 저항하는 힘의 합력()

= 받침의 총 평면적(mm2)

= 받침의 전단계수(MPa)

= 전단에 유효한 받침 탄성중합체의 총 두께(mm)

(3) 회전저항에 의한 복원모멘트

탄성받침의 길이방향()에 평행한 회전에 의한 복원 모멘트는 다음의 식을 따른다. 이때 는 표 4.2-9를 따른다.

① 직사각형 받침

(4.2-21)

② 원형 받침

(4.2-22)

인자의 결정은 다음 표 4.2-9를 따른다.

(4) 수직처짐

적층받침에서 총 수직처짐()은 식 (4.2-23)과 같이 각각의 층에서의 수직처짐의 합으로 계산된다. 다만, 정밀한 값이 요구되는 경우에는 받침의 샘플을 조사하여 확인하도록 한다.

(4.2-23)

여기서, 는 탄성중합체의 체적탄성계수로 일반적으로 2,000MPa를 사용한다.

(1) 강재보강 탄성받침이 지진 발생 후에도 받침으로서의 성능을 발휘하기 위해서는 표 4.2-5의 C형 받침 형식과 같이 고무패드와 강판이 일체형으로 제작되어야 한다.

(2) 강재보강 탄성받침을 지진격리받침과 함께 혼용하여 지진격리설계를 하는 경우에는 강성보강 탄성받침의 이동변위에 의한 최대전단변형률이 150 %를 만족하여야 한다.

(1) 탄성받침 제작 시 단일 고무층 내에 여러 장의 고무를 겹쳐서 가황하는 것을 금한다.

(2) 철도교에 탄성받침을 적용 시에는 활하중 작용에 따른 처짐 및 수직방향 진동 등 철도 운행 시의 안전성에 대한 상세한 검토가 필요하다.

(1) 포트받침은 극한한계상태, 사용한계상태, 피로한계상태에 대하여 안전성을 검토하여 설계되어야 한다.

(2) 포트받침이 수평방향으로의 변위를 수용할 필요가 있을 때에는 4.2.6 미끄럼 요소와 결합될 수 있다.

포트받침의 제작에 사용되는 재료들은 화학적, 물리적, 기계적 성질이 충분히 안정적이어야 하며, 아래의 요구조건들을 만족하여야 한다.

(1) 탄성중합체는 천연고무(NR) 또는 합성고무(CR)를 사용하며, KS M ISO 6446 규정을 따른다.

(2) 강재는 다음에 규정된 제품 규격 이상으로서, 설계하중을 고려하여 충분한 안전도가 확보되도록 선택해야 한다(KS D 3501, KS D 3503, KS D 3506, KS D 3512, KS D 3515, KS D 3698, KS D 3705).

(3) 탄성패드가 포트 벽과 피스톤 사이로 돌출하는 것을 방지하기 위하여 고무판 둘레에 적절한 봉함 장치를 사용하여야 한다.

(4) 윤활제는 포트받침의 다른 구성요소에 유해한 영향을 끼쳐서는 안 되며, 탄성중합체를 과도하게 팽창시켜서는 안 된다.

(1) 회전한계 극한한계상태에서 포트받침에 발생하는 최대 회전각()은 0.03 rad을 초과할 수 없으며, 활하중에 의한 회전각 변동()은 0.005rad을 초과하지 못한다.

(2)포트받침 및 포트받침과 접하는 구조물들은 탄성패드에 발생하는 최대 구속모멘트()와 피스톤과 포트벽의 마찰에 의한 모멘트()를 고려하여 설계하여야 한다. 이 때 피스톤과 포트벽과의 최대 마찰계수는 0.2를 사용한다.

(3) 기하학적 조건 포트받침은 하중이 가해진 상태에서 다음을 만족해야 한다.

① 피스톤과 탄성중합체의 접촉면 끝단은 포트 내부에 있어야 한다(그림 4.2-2에서 점 1).

② 포트벽 상부는 금속재료의 포트받침 구성요소와 접촉하지 않아야 한다(그림 4.2-2에서 점 2)

받침의 압축강성은 인접한 구조물의 설계에 영향을 미치는 경우 시험을 통해 결정하여야 한다.

하중 분산각은 45°를 사용한다. 포트받침의 구성요소 및 재료의 특징을 고려하여 더 큰 하중 분산각을 사용할 수 있으나 60°를 초과할 수 없다.

(1) 탄성패드의 최소두께는 다음의 식으로 구하며, 보다 작지 않아야 한다.

(4.2-24)

여기서, = 설계최대 회전각(rad)

= 탄성패드의 직경(mm)

(2) 탄성패드는 극한한계상태에서 다음 조건을 만족해야 한다.

(4.2-25)

는 탄성패드의 설계강도로 다음과 같다.

(4.2-26)

여기서, = 탄성중합체의 허용압축응력(60MPa)

(1) 포트는 탄성패드의 수평력과 수평외력에 안정적으로 거동하도록 설계되어야 한다.

(2) 극한한계상태에서 포트의 응력은 항복강도를 초과할 수 없다.

탄성패드가 피스톤과 포트의 벽 사이로 돌출되어 나오는 것을 방지하지 위하여 황동 등의 적절한 장치로 고무판의 원둘레를 봉함시켜야 한다.

(1) 접촉면은 평면 또는 곡면이다. 평면에서는 피스톤의 폭()이 15mm 보다 작아야 한다(그림 4.2-4). 곡면에서는 접촉면의 반경 R(그림 4.2-5)은 와 100mm 중 큰 값 이상으로 한다.

(2) 접촉면은 극한한계상태에서 아래 조건을 만족하도록 설계한다.는 수평력(N), 는 포트의 설계강도(N)로 접촉면에 따라 구분된다.

(4.2-27)

① 평면 접촉면

(4.2-28)

여기서, = 포트의 내부 직경(mm)

= 재료의 항복 강도(MPa)

= 피스톤 면의 폭(mm)

② 곡면 접촉면

(4.2.29)

여기서, = 접촉면의 반경(mm)

= 재료의 항복 강도(MPa)

= 포트의 탄성계수(MPa)

= 그림 4.2.5 참고(mm)

(1) 원통형 및 스페리컬 받침은 사용한계상태 및 피로한계상태에 대하여 안전성을 검토하여 설계되어야 한다.

(2) 원통형 및 스페리컬 받침은 상하부 구조 간에 지정된 하중을 전달하고 회전성능을 만족할 수 있도록 설계되어야 한다.

(3) 미끄럼요소의 설계는 4.2.6을 참고한다.

(1) 지지판은 다음의 치수 제한을 따른다.

(2) 원통형받침을 강재 링으로 고정하는 경우에는 4.2.4에서 포트 및 피스톤에 해당하는 규정을 따르도록 한다.

(1) 슬라이딩 곡면은 평면으로 투영하여 검토한다. 편심()은 수평력과 슬라이딩면에서의 저항력, 받침의 회전상태, 구속에 의한 2차 효과 등을 고려하여 결정한다.

(2) 사용한계상태에서 슬라이딩면은 접촉이 유지되어야 한다.

(3) 극한한계상태에서 슬라이딩면은 식 (4.2-30)을 만족시키며, 편심()은 투영 면적 내에 위치하여야 한다.

(4.2-30)

여기서, = 극한한계상태에서의 설계축력(N)

= PTFE 설계압축강도의 특성(표 4.2.14 참조)(MPa)

= 슬라이딩면의 유효접촉면적(mm2)

마찰요소는 사용한계상태 및 피로한계상태에 대하여 안전성을 검토하여 설계되어야 한다.

마찰요소는 표 4.2-10의 재료들로 조합할 수 있으며, 한 종류의 조합만 허용된다. 미끄럼면은 윤활 처리 해야 한다.

(1) 마찰요소는 상부구조의 온도변화, 처짐, 콘크리트의 크리프 및 건조수축, 프리스트레스에 의한 부재의 탄성변형 등으로 인한 최대 이동을 충분히 수용할 수 있어야 한다.

(2) 딤플 PTFE를 마찰요소로 사용하는 경우에는 요구하는 변형 수용능력을 유지하기 위하여 그림 4.2-8과 같이 딤플의 방향성을 고려하여 설치해야 한다.

(1) 마찰요소가 적용된 받침 및 구조물의 검증 시 마찰계수는 다음을 따른다. 다만, 지진지역과 같이 높은 동적 거동을 보이는 구조물에 적용할 수 없으며, 마찰요소는 수평력의 지지에 사용할 수 없다.

표 4.2-11 마찰계수,

접촉응력 (MPa)	≤5	10	20	≥30
PTFE 딤플 / 스테인리스강 또는 경질 크롬판	0.08	0.06	0.04	0.03(0.025)*
PTFE 딤플 / 알루미늄 합금	0.12	0.09	0.06	0.045(0.038)*
* 곡면 슬라이딩 면인 경우

(2) PTFE와 스테인리스강의 마찰재료로 조합된 유도장치의 경우, 마찰계수는 접촉압력에 무관하게 다음 값을 사용한다.

PTFE : (4.2-31)

(1) PTFE

① PTFE의 원재료는 재생되거나 충진재 없이 순수 자유 소결된(free sintered) 폴리테트라플루오로에틸렌이다. PTFE의 기계적, 물리적 특성은 표 4.2-12에 주어진 요건을 만족해야 한다. 순PTFE가 아닌 PTFE를 사용하고자 하는 경우에는 적절한 성능평가 시험을 만족하는 것을 사용하도록 한다.

② 딤플의 형상과 패턴은 그림 4.2.8을 따른다.

(2) 스테인리스 강

스테인리스강은 KS D ISO 16143-1의 1.4401 +2B 또는 1.4404 +2B를 사용한다. 표면처리 후 거칠기()는 KS B ISO 4287에 따라 를 초과할 수 없으며, 경도는 EN ISO 6507-2에 따라 150 HV1~220HV1 범위 내여야 한다.

(3) 경질크롬 도금

① 경질 크롬으로 도금된 미끄럼면의 기질은 KS B 6952의 S355 J2G3인 철이거나, KS D ISO 9328-4 또는 KS D ISO 9328-6의 동등하거나 더 높은 등급을 가진 미립자 철이다.

② 표면은 균열, 공극이 없어야 하며, 미끄럼면의 기질 표면은 표면공극, 크리프, 건조수축이 발생하지 않아야 한다.

③ 도금된 면의 최종 표면 거칠기 는 KS B ISO 4287에 따라 를 초과할 수 없다.

④ 최소두께는 이상이어야 한다.

(4) 강재

KS B 6952에 따른 강판, KS D 4302에 따른 주철, KS D 4101에 따른 탄소강 주강, KS D 4103에 따른 스테인리스 강재를 사용한다.

(5) 알루미늄 합금

① 알루미늄 합금은 원통형이나 스페리컬 받침에서 볼록한 곡면판에만 사용할 수 있다. 합금은 KS D ISO 3522의 조건을 만족하는 AI-Mg6M 또는 AI-Si7MgTF를 사용한다.

② 곡면은 기계가공이 끝난 뒤에 산화피막처리 한다. 코팅의 최소 평균두께은 15, 최소 국부두께는 14 이다.

③ 미끄럼면은 산화피막처리 후 표면 거칠기 가 KS B ISO 4287에 따라 3 를 초과할 수 없다. 표면은 균열, 공극이 없어야 한다.

(6) 윤활제

① 윤활제의 목적은 PTFE의 마찰 저항과 마모를 줄이는 것이다. 윤활제는 규정된 온도 범위 내에서 그 속성을 유지해야 하며, 미끄럼 면에서 다른 재료를 수지화하거나 침범해서는 안 된다. 윤활제의 특성은 표 4.2-13과 같다.

(7) 접착제

① 접착제는 무용제(solvent free)로 하며, 스테인리스강이 상대 이동 없이 전단을 전달시키는 방식으로 지지판에 결합되도록 한다.

② 규정된 시험법에 따라 시험했을 때 겹침전단강도가 25MPa 이상이어야 한다.

PTFE는 그림과 같이 지지판의 움푹 파인 곳에 위치시킨다.

고정하중에 의해 압축응력이 5MPa를 초과한다면 딤플의 패턴이 주 미끄럼 방향으로 정렬되게 설치하여 윤활제가 유지될 수 있도록 한다.

(1) 미끄럼요소에 대한 압축강도 30℃ 이하의 받침온도에서 미끄럼요소 압축강도는 표 4.2-14를 따른다. 받침온도가 30℃를 초과하는 경우 48℃까지 설계압축강도를 1℃당 2 % 씩 감소시킨다.

(2) PTFE 최소두께

PTFE의 두께 와 돌출높이 는 하중을 가하지 않은 상태에서 다음을 만족시켜야 한다.

(4.2-32)

(4.2-33)

여기서, = PTFE의 직경(mm)

(3) 유도궤도

유도궤도는 활하중과 고정하중에 의한 수평력 에 저항하여야 한다. 미끄럼 요소는 키(key)와 키 홈(key way)에 고정되어야 하며, 미끄럼요소간의 틈 는 다음의 조건을 만족시켜야 한다.

(4.2-34)

(4) 형상 규정

① 평면 PTFE 형상은 원형 또는 직사각형으로 한다. 이 때 동일한 모양을 갖는 단면으로 최대 4개까지 분할하여 구성할 수 있다.

PTFE를 분할된 단면으로 구성하는 경우에는 가장 짧은 변의 치수가 50mm 이상이 되도록 하며, 개별 PTFE간의 거리는 지지판 두께와 접합면 두께 중 작은 값의 2배보다 클 수 없다.

② 곡면 PTFE

가. 미끄럼면이 원통일 때 사용되는 곡면 PTFE의 형상은 직사각형으로 한다. 이 때 2개의 동일한 모양을 갖는 분할된 단면을 사용할 수 있다.

나. 미끄럼면이 구형일 때 사용되는 곡면 PTFE의 형상은 원형으로 한다. 곡면 PTFE는 원판과 고리 형상으로 분할하여 구성할 수도 있다. 이때 원판의 직경은 1,000mm 이상, 고리의 두께는 50mm 이상으로 한다. 고리는 같은 크기를 갖도록 분할할 수 있다. 고리는 원판으로부터 10mm 이하로 떨어져 있어야 한다.

③ 유도장치 유도장치에 사용되는 PTFE는 최소 두께가 5.5mm이며, 하중이 제거된 상태에서 돌출높이는 2.3mm±0.2mm이다.

(1) 스테인리스강은 극한한계상태에서 PTFE의 최대 이동 변위를 수용할 수 있도록 설계하여야 한다.

(2) 스테인리스강의 최소 두께는 표 4.2-15를 따른다.

(1) 스테인리스강은 평면 또는 곡면의 금속 판으로 지지되어야 한다. 지지판 설계 시에는 다음의 사항들을 고려한다.

변형, 수평하중으로 인한 내력과 모멘트를 함께 고려해야 할 경우 극한한계상태에 대한 검증

단면 감소

변형

이동과 설치를 위해 요구되는 강성

(2) 받침판 변형

지지판의 전체 변형()은 식(4.2.35)을 만족시켜야 하며, 이 때 발생하는 응력은 탄성한계를 넘지 않아야 한다.

(4.2-35)

(3) 받침판 두께

이동 및 설치시 강성 확보를 위하여 지지판의 두께는 식 (4.2-36)을 만족하여야 한다.

max(, 10mm) (4.2-36)

여기서, = 지지판의 단변(mm)

= 지지판의 장변(mm)

(1) 미끄럼면에 대한 설계 검증

미끄럼면은 유도장치를 제외하고 극한한계상태에서 압축응력 조건을 만족하여야 한다. 이 경우 미끄럼요소는 선형 탄성체, 지지판은 강체로 가정한다.

(2) 압축응력 검토

미끄럼요소에 대한 조합이 표 4.2-10과 같은 경우 극한한계상태에서 아래 조건을 만족시켜야 한다.

(4.2-37)

여기서, = 극한한계상태에서의 작용 축력(N)

= 압축강도(표 4.2.14)(MPa)

= 미끄럼면의 유효 접촉면적(mm2)

직경이 100mm 이상인 PTFE에서 접촉면적(), 유효접촉면적()은 딤플 면적을 포함시키며, 직경이 100mm 미만인 PTFE는 딤플 면적을 제외시킨다. 곡면의 경우는 4.2.5를 따른다.

미끄럼요소와 가이드는 평면이나 곡면 미끄럼면에서 최소한의 마찰로 이동할 수 있도록 한다. 미끄럼요소와 가이드의 성능은 규정된 재료로 조합된 표준화된 시편이 규정된 시험법에 따라 시험하였을 때 마찰계수가 성능평가시험에서 요구되는 마찰계수의 값을 초과하지 않을 때 적합하다고 간주된다.

(1) 단기마찰계수

단기마찰계수는 표 4.2-16에서 주어진 값을 초과해서는 안 된다.

(2) 장기마찰계수

미끄럼요소를 조합한 경우의 장기마찰계수는 표 4.2-17, 표 4.2-18에서 주어진 값을 초과해서는 안 된다.

상하부구조와의 연결을 위한 앵커 볼트를 설계할 때에는 수평력과 수직력 뿐만 아니라 이들로 인해 발생하는 모멘트도 고려하여 사용한계상태를 만족하여야 한다.

앵커볼트의 허용응력은 표 4.2-19와 같다.

(1) 볼트 이음은 마찰이음으로 하며 볼트 허용력은 표 4.2-20과 같다.

(2) 마찰이음에 쓰이는 볼트, 너트 및 와셔는 KS B 1010에 규정된 제 1종 및 제 2종의 M20, M22, M24를 사용하는 것을 표준으로 한다.

(3) 볼트의 길이는 부재를 충분히 체결할 수 있도록 선택하여야 한다.

(4) 고장력 볼트 설계는 다음에 의한다.

① 축방향력 또는 전단력을 받는 판을 연결하는 경우의 볼트는 식 (4.2-38)을 만족하여야 한다.

(4.2-38)

여기서, = 볼트 1개에 작용하는 힘(kN)

= 볼트 1개의 허용력(kN)

= 축방향력(kN)

= 볼트의 개수

② 휨모멘트가 작용하는 판을 연결하는 경우의 볼트는 식 (4.2-39)를 만족하여야 한다.

(4.2-39)

여기서, = 볼트 1개에 작용하는 힘(kN)

= 볼트 1개의 허용력(kN)

= 휨모멘트(kN-mm)

= 볼트로부터 중심축까지의 거리(mm)

= 접합선의 한쪽 편에 있는 볼트군의 집합

= 가장자리의 볼트의 중심축으로부터의 거리. 다만 연결부의 플랜지를 볼트로 연결한 경우에는 중심축으로부터 플랜지의 압축연 또는 인장연까지의 거리(mm)

③ 축방향력, 휨모멘트 및 전단력이 함께 작용하는 판을 연결할 경우의 볼트는 식 (4.2-40)을 만족하여야 한다.

(4.2-40)

여기서, = 축방향력에 의한 볼트 1개의 작용력(kN)

= 휨모멘트에 의한 볼트 1개의 작용력(kN)

= 전단력에 의한 볼트 1개의 작용력(kN)

= 볼트 1개의 허용력(kN)

(5) 볼트의 최소 중심 간격은 표 4.2-21에 표시한 값을 표준으로 한다. 다만, 부득이한 경우에는 볼트지름의 3배까지 작게 할 수 있다.

(6) 볼트의 최대 중심 간격은 표 4.2-22에 표시한 값 중에서 작은 것을 택하여야 한다.

여기서, = 외측의 판 또는 형강의 두께(mm)

= 볼트의 응력방향의 간격(mm)

= 볼트의 응력에 직각방향의 간격(mm)

(7) 볼트구멍 중심으로부터 연단까지의 최소거리는 표 4.2-23에 표시한 값으로 한다.

(8) 볼트구멍 중심으로부터 연단까지의 최대거리는 표면의 판 두께의 8배로 한다. 다만, 150mm를 넘어서는 안 된다.

(9) 이음에서는 한 볼트무리로서 2개 이상의 고장력 볼트를 사용하여야 한다.

(10) 반복해서 인장력을 받게 되는 볼트 접합부의 공용하중으로 인한 인장력 및 프라잉력의 합에 의한 볼트의 인장응력은 다음의 값을 초과하지 않아야 한다. 인장응력 산정시 공칭직경을 적용하며, 프라잉력은 공용하중의 60 %를 초과하지 말아야 한다. 여기서 프라잉력이란 볼트 연결부에서 작용력의 편심으로 연결판의 변형이 발생할 수 있으며 이 때 연결부에 추가적으로 작용하게 되는 인장력을 말한다.

소울플레이트와 상부구조 용접 이음부를 검토할 때는 E등급 기준을 적용하고 기타 용접 이음부는 KDS 14 31 20을 참조하도록 한다.

① 크리프커플러 또는 스토퍼 등의 변위 억제장치는 일반적으로 다음의 영향으로 인해 서로 연결되는 주거더 및 하부구조에 유해한 영향이 가해지지 않도록 설계해야 한다.

가. 온도변화, 건조수축, 크리프 등에 의한 주거더의 신축

나. 수직, 수평하중에 의한 주거더의 변형 (주거더의 변형 및 단부 각 변화 등)

다. 지진

② 장대레일-구조물간 상호작용력을 조정하기 위해서 필요한 경우 변위 억제장치를 교량에 적용할 수 있다. 이들 변위 억제장치는 경우와 조건에 따라 다음과 같은 형식을 적용하여 사용할 수 있으며, 해석을 통하여 거동의 안정성을 규명할 수 있는 경우에는 이들의 새로운 조합도 사용할 수도 있다.

가. 상판 - 상판 연결 크리프커플러(D-D C. C.) 형식

나. 상판 - 교각 연결 크리프커플러(D-P C. C.) 형식

다. 고정, 가동의 구별이 있는 스토퍼

라. 댐퍼식 스토퍼

마. 반 고정 스토퍼

③ 스토퍼나 크리프커플러 등의 변위 억제장치의 설계에 사용하는 수평력은 받침부의 구조, 하부구조의 강성 등을 고려하여 모든 경우의 하중 상태에 대하여 해석 한 후 각각에 작용하는 최대 수평력을 적용해야 한다.

④ 상판 - 상판 연결 크리프커플러의 설계는 다음과 같이 해야 한다.

가. 크리프커플러의 계산에서는 지속하중이나 점진적인 하중에 대하여는 어떠한 저항도 하지 않지만, 일시적인 충격이나 돌발하중에 대하여는 탄성체로 작용하여 주어지는 수평하중을 전달시키는 역할을 한다고 가정해야 한다.

나. 콘크리트 또는 프리스트레스트 콘크리트 상판을 가지는 교량의 경우 크리프커플러 연결부위 하중 집중점은 집중하중에 의한 표면응력, 파열응력, 앵커부 교란영역의 국부응력을 동시에 검토해야 한다.

다. 강으로 된 상부구조에 적용하는 경우 받침부 및 응력 집중부의 국부응력을 검토해야 한다.

라. 크리프커플러가 일시적인 하중이나 돌발하중에 대하여 저항하는 경우에는 내부 물질의 일부 이동에 의한 유동체로서의 이동량과 탄성체로서의 탄성 수축이동량을 동시에 고려한 크리프커플러의 겉보기 탄성계수를 사용하여 그 변형을 고려해야 한다.

마. 모든 크리프커플러의 설계에 사용하는 하중은 그 각각의 장치 위치에 따라 가장 불리한 조건의 것으로 계산해야 한다.

⑤ 상판 - 교각 연결 크리프커플러의 설계는 다음과 같이 해야 한다.

가. 상판-교각 연결 크리프커플러는 보통 일시적인 수평하중에 대하여 이들이 설치된 하부구조에서 이들 수평하중을 나누어 받게 하게 위하여 가동받침이 적용된 교각에 적용해야 한다.

나. 상판 연결부의 경우는 상판의 면과 평행한 힘을 받게 되므로 이에 대한 정착 설계를 해야 한다.

⑥ 스토퍼의 설계는 다음에 따라야 한다.

가. 수평력()에 의하여 발생하는 하부구조 매립부 및 주거더 매립부에서의 콘크리트의 지압응력()은 0.8 를 넘어서는 안 된다.

나. 스토퍼는 수평력()에 의하여 발생하는 휨모멘트 및 전단력에 대하여 안전하도록 설계해야 한다.

다. 댐퍼식 스토퍼는 정한 분산률을 만족하도록 구조치수를 정해야 한다.

라. 댐퍼식 스토퍼의 고정 스토퍼 내 판 스프링은 상시 교축방향 수평력에 대하여 안전하도록 설계해야 한다.

(1) 지진격리받침은 이 절에서 제시하는 규정을 만족하도록 설계되어야 한다.

(2) 교량 구조물이 한계상태 설계법에 의해 설계되면 극한한계상태에서 지진격리받침의 강도와 안정성도 극한설계하중과 변위에 적절하게 견딜 수 있어야 한다.

(1) 지진격리받침의 설계응력과 변형률은 설계력과 설계변위를 이용하여 다음과 같이 정의된다.

, , (4.3-1)

, (4.3-2)

(2) 지진격리받침에 대한 설계압축력 , , , 그리고 설계전단변위 , 는 구조 기술자가 지정해야 한다.

(3) 적층고무 지진격리받침의 수직 압축강성은 다음과 같이 표현된다.

(4.3-3)

여기서 를 결정하는 데에는 이미 몇 가지의 이론식 혹은 실험식이 알려져 있다.

(4) 적층고무 지진격리받침의 수평 전단강성은 다음과 같이 표현된다.

(4.3-4)

(5) 만약 전단변형률 와 전단탄성계수 의 관계가 선형적으로 표현할 수 없다면 수평 전단강성은 다음과 같이 표현된다.

(4.3-5)

이때 는 전단변형률의 함수로서 실험에 의한 실측데이터로부터 결정해야 한다.

그리고 등가감쇠비는 KDS 24 17 11(2.7.7.1)에 따라 주어진다.

(1)지진격리받침의 설계는 탄성중합체가 점탄성재료이며, 압축하중 상태에서 받침의 변형이 받침 형상에 영향을 받는다는 것을 기본으로 하고 있다. 받침에서의 보강판은 보강판과 탄성중합체의 접촉면에서 상대 이동이 발생하지 않도록 탄성중합체에 화학적으로 부착되어야 한다.

(2)설계하고자 하는 모든 적층고무형 지진격리받침은 다음의 조건을 만족하여야 한다.

(1) 지진격리받침은 풍하중, 원심력, 제동력, 온도변위에 의한 하중을 포함하는 모든 상시 수평력 조합에 안정적으로 거동하도록 설계되어야 한다.

(2) 지진격리받침 탄성중합체의 최대전단변형율은 상시 70%, 지진 시 200% 이내이어야 한다.

상시 : (4.3-6)

지진 시 : (4.3-7)

(1) 압축력에 의한 국부 전단변형율은 다음과 같이 계산한다.

직사각형 지진격리장치 : (4.3-8)

원형 지진격리장치 : (4.3-9)

단, 는 1차 형상계수 S1이 8보다 작을 경우 근삿값으로서 를 사용할 수 있으며, S1이 8보다 큰 경우에는 정확한 전단변형율을 얻기 위해 고무층 내부에서의 전단변형율 해석을 실시한다. S1이 15보다 클 경우에는 근사적인 방법으로서 =로 놓고 계산한 와 =로 놓고 계산한 를 다음과 같이 가중 평균한 값을 사용할 수 있다.

(4.3-10)

(2) 회전에 의한 국부 전단변형율은 다음과 같이 계산한다.

직사각형 지진격리장치 : (4.3-11)

원형 지진격리장치 : (4.3-12)

(3) 수평변위, 압축력, 회전에 의한 총 전단변형율은 다음과 같이 검토한다.

(4.3-13)

여기서, 허용 총 전단변형율 는 고무의 종류와 시험편에 따라 다음 표의 값을 사용한다.

받침의 부가되는 압축력과 회전력의 조합에 의한 회전 성능은 다음을 만족하여야 한다.

직사각형 지진격리장치 : (4.3-14)

원형 지진격리장치 : (4.3-15)

여기서, 은 압축강성 Kv의 불확실성을 고려하기 위한 안전계수로서 1.3을 사용한다.

지진격리받침이 상시와 지진 시의 수직압축하중에 의해 좌굴 가능성이 있는지 다음 식으로 검토한다.

직사각형 지진격리장치 : (4.3-16)

원형 지진격리장치 : (4.3-17)

여기서, 는 상시에 2.5, 지진 시에 1.5이다.

지진격리받침에 작용하는 최대압축응력은 다음의 조건을 만족해야 한다.

(4.3-18)

지진격리받침에 작용하는 부반력에 의한 인장응력은 다음의 조건을 만족해야 한다.

(4.3-19)

(1) 지진격리받침은 설계 시 상정한 성능기준과 품질기준을 확보하고 있는지 확인하기 위하여 다음의 시험을 행한다.

① 성능시험 : 온도의존성, 주기의존성, 압축피로, 전단피로 시험 등을 통하여 해당 지진격리받침이 신뢰할 수 있는 성능을 가지고 있는지 확인한다.

② 원형시험 : 설계와 해석에 사용되는 지진격리받침의 주기특성과 감쇠특성 등의 성능은 원형 혹은 축소모형시험에 의해 확인한다.

③ 품질시험 : 해당 지진격리받침이 품질기준을 만족하고 있는지 전수 시험을 실시한다.

(2) 지진격리받침의 축소모형 및 시험에 대한 세부사항은 국내외에서 인정되고 있는 지진격리장치 관련 규준에 따른다.

지진격리받침과 그 재료는 화학적, 물리적, 기계적 성질이 충분히 안정적이어야 하며, 전수 품질시험을 실시하여 다음의 조건을 만족하여야 한다.

(1) 전수의 지진격리받침을 대상으로 측정한 평균 유효강성은 설계값의 ±10% 이내이어야 하고, 각각의 유효강성은 설계값의 ±20 % 이내이어야 한다. 또한, 평균 EDC 값은 설계값의 15% 이상이어야 하고 각각의 EDC 값은 설계값의 25% 이상이어야 한다.

(2) 성능시험에서 얻은 지진격리장치 특성의 변동 가능성과 품질시험에서 얻은 설계값과의 편차로 인해 교량의 지진응답은 설계값과 달라질 수 있다. 이러한 응답변화가 적정한지 검토하고자 할 경우에는 시험에서 얻은 지진격리장치 특성의 변동 가능범위를 지정하고 그 범위의 상한값과 하한값에 대해 각각 지진응답해석을 수행한다. 응답의 변화가 교량 안전성에 영향이 없거나 설계응답으로부터 ±15% 범위 이내이면 적정한 것으로 본다.

(3) 지진격리받침의 유효강성 및 등가감쇠비는 지진설계변위에 의한 연속반복재하에 대해 안정적이어야 한다.

(4) 지진격리받침은 원칙적으로 지진 후에 교량의 기능에 악영향을 주는 잔류변위가 발생하지 않도록 설계해야 한다.

(5) 지진격리받침의 유효강성 및 등가감쇠비는 발생할 수 있는 온도범위에서 안정적으로 표 4.3.4를 만족하도록 유지되어야 한다.

(6) 지진격리받침은 지진설계변위 범위에서는 항상 양의 접선강성을 가져야 한다.

철도교에 적층고무형 지진격리받침을 적용 시에는 활하중 작용에 따른 처짐, 수직방향 진동, 지진시 횡변위 등 철도 운행 시의 안전성에 대한 상세한 검토가 필요하다.

교량용 방호울타리는 그 사용 목적에 따라 난간, 차량방호울타리 및 난간겸용차량방호울타리로 구분된다. 교량용 방호울타리는 기능, 경제성, 시공조건, 미관 및 유지관리 등을 충분히 감안하여 설치목적 및 설치장소에 부합될 수 있도록 설치하여야 한다

(1) 보차도의 구별이 있는 경우

도심하천상의 교량 등과 같이 교면상 보도와 차도의 구별이 있는 경우에는 보차도의 경계부 연석 위에 차량방호울타리를 설치하고, 교량의 최외측 단부 연석 위에는 난간을 각각 설치하도록 한다. 단, 기존의 교량 등에 보도 등의 폭이 좁아서 보차도 경계부에 차량방호울타리를 설치하면 보행자 등의 통행을 방해할 우려가 있는 경우에는 최외측 단부 연석에 난간겸용차량방호울타리를 설치하는 것으로 한다.

(2) 보차도의 구별이 없는 경우

도시고가도로 같은 자동차 전용교 또는 보도나 차도의 구별이 없는 교량에 대해서는 교량의 최외측 단부에 반드시 차량방호울타리 또는 난간겸용차량방호울타리를 설치하도록 한다.

(1) 난간은 보도 등의 노면에서 1,100mm 이상의 높이로 설치하는 것을 원칙으로 하고 그 측면에 도심도로상에는 3.75kN/m, 일반도로상에는 2.5kN/m의 수평력이 직각으로 상단부에 작용하는 것으로, 난간 정상부 윗면에 수직력 1.0kN/m가 작용하는 것으로 설계한다. 이 경우에는 수평력 및 보도 등의 등분포 하중의 조합에 대한 바닥판의 내하력과 안전성을 검토하여야 한다. 이때, 허용응력은 증가시키지 않는다.

(2) 난간의 부재는 유아가 빠지지 않을 정도의 간격을 유지하여야 한다.

(1) 차량방호울타리에 대해서는 다음의 사항을 충분히 고려하여 국내외의 공인된 표준설계지침에 따라 설계하되 최소높이는 650mm로 한다.

① 방호울타리에 차량이 충돌할 때의 탑승자의 보호

② 충돌 인접지역 주행차량의 보호

③ 교면 위나 교량 밑의 인명 및 재물의 보호

④ 향후 방호울타리의 개선 가능성

⑤ 방호울타리의 비용효과

⑥ 외관 및 주행 중 전망가시성

(2) 특히 미관을 위해 표준설계지침에 제시된 구조제원과 다른 차량용 방호울타리를 설치할 수 있으며 이 경우에도 표준설계지침의 설계 조건을 만족하도록 설계해야 한다. 단, 강성방호울타리에 대해서는 이 규정을 적용하지 않는다.

(3) 차량방호울타리의 차도측 레일면은 원칙적으로 매끈하며 연속적이어야 한다. 또한 차량방호울타리의 레일면은 지주보다 앞으로 나와 있는 돌출형으로 하는 것을 원칙으로 한다.

(4) 차량방호울타리의 상세설계에서는 충격에너지를 흡수할 수 있는 연성파괴가 일어날 수 있도록 보강철근이나 강재를 연결부에 확실하게 정착시켜야 한다.

난간겸용차량방호울타리는 난간 및 차량방호울타리의 기능을 동시에 갖춘 방호울타리로써 난간 및 차량방호울타리의 설계 조건을 각각 만족하도록 설계해야 한다.

(1) 전용차도의 연석 위에 설치하는 경우 차량방호울타리를 전용차도의 연석 위에 설치하는 경우, 지주식의 경우에는 지주 최하단 단면에 대한 지주의 저항모멘트를 지주 간격으로 나눈 값이 바닥판에 균등하게 단모멘트로서 작용하는 것으로 본다. 철근큰크리트 벽식인 경우에는 벽하단의 설계에 사용한 작용모멘트를 그대로 바닥판의 단모멘트로서 가산하도록 한다.

(2) 보차도 경계부 바닥판에 직접 설치하는 경우 차량방호울타리를 보차도 경계부 바닥판에 직접 설치하는 경우, 지주의 정착부는 충돌에 의한 작용모멘트가 바닥판에 분산되어 작용하는 구조로 하여야 한다. 이 경우 바닥판의 작용모멘트는 연석에 설치하는 경우와 같이 바닥판에 단모멘트로 하여 가산하도록 한다.

(1) 상판에 부설해야 하는 시설물

① 철도 운영과 연관해서 상판에 부설해야 하는 시설물은 다음과 같다.

가. 접지 장치(전기적인 절연체에 대한 안전한 요구도)

나. 전차선로 지주 또는 신호기 프레임을 고정하는 장치

다. 방수재

라. 구조물 신축이음장치

마. 배수로

바. 공동관로(cable ditches, 전기장치의 인터페이스)

사. 난간과 방음벽

아. 탈선 방호벽

② 이러한 시설은 교량설계에서 매우 중요한 영향을 줄 수 있다. 교량 상판에 이들 시설이 놓일 자리와 관련하여 위치를 결정하기 전에 반드시 주의 깊게 검토해야 한다.

③ 철도는 그 기하학적인 노선의 특성상 매우 연장이 긴 교량구간을 포함하므로, 모든 전기적이고 기계적이며 신호와 관련된 시설이 토공구간과 만나는 곳 또는 교량 상에서 만나는 곳들이 있으므로 주의 깊게 확인하고 고려해야 한다.

④ 접지

가. 모든 구조물(상부구조와 하부구조)은 구조물의 수명기간 동안에 부식(전기부식)에 대한 보호를 하기 위하여 그들이 설치되는 강재 요소에 대하여 접지 장치를 KDS 47 60 00에 따라 설치해야 한다.

나. 세부적인 설계와 도면은 이에 상응하는 상세를 제시하고 도면에 도시해야 한다. 특별히 보강 강재 도면 등은 접지를 가능하게 하기 위해 각각의 요소에 대한 접지용 강재를 포함하는 설치 장치들을 제시해야 한다.

⑤ 전차선로 지주와 신호기 고정장치

가. 교량상판에 설치되는 전차선로와 신호기 지주 고정블록은 특히 고속주행시 발생하는 모든 하중과 휨을 견딜 수 있게 설계해야 한다.

나. 상기와 동일한 요구사항은 신호 프레임과 그 지주에 대해서도 적용해야 한다.

다. 정확한 설치위치와 상세사항은 도면에 제시되어야 하며 상세한 사항은 KDS 47 60 00에 따라 설치해야 한다.

⑥ 방수

가. 철근의 부식을 방지하여 교량의 내구성을 향상시키기 위하여 교량 상부 바닥판에 교면방수 등 보호공을 적용해야 한다.

나. 교면방수 등 철도교량의 보호공법은 교량형식, 궤도형식, 하중조건, 환경조건 등을 고려하여 선정해야 하며, 공법 선정시 보호성능, 시공성, 유지관리, 친환경성, 경제성 등을 평가하여 선정해야 한다.

⑦ 배수시설

가. 배수 장치는 모든 상세도면에 표현해야 한다.

나. 바닥이 폐상식인 경우에는 가능한 한 큰 배수공 및 배수관을 설치하고 배수 경사는 1/100 이상으로 해야 한다.

다. 구조상 물이 고이는 부분은 배수공을 뚫거나 배수공을 설치해야 한다.

라. 프리스트레스트 콘크리트 박스거더 교량의 경우 상판배수는 단면의 중심으로 2 %의 경사를 가지고 있어야 한다. 배수구는 단면중심에 위치하도록 설계해야 한다. 우수 등의 유입수는 박스의 안쪽에 있는 관으로 집수되어 교각 위치에서 지면으로 배수되도록 하는 것으로 한다.

⑧ 공동관로

가. 공동관로는 전기장치와의 접촉에 원활하도록 설계해야 한다.

나. 공동관로 장치는 상세도면에 표현해야 한다.

다. 도상자갈이 공동관로를 덮지 않도록 설치높이를 설정해야 하며, 특히 곡선부에서는 켄트 영향선을 고려하여 공동관로 높이를 설정하거나 자갈막이벽 등을 설치하여 공동관로에 덮힘이 발생하지 않도록 해야 한다.

⑨ 난간과 방음벽

가. 이들 장치들은 상세도면에 표현해야 한다.

나. 난간과 방음벽은 이들의 설치를 위하여 미리 제공하여야 하는 앵커나 고정장치를 그 정확한 위치와 함께 설계도면에 표현해야 한다.

다. 난간 고정장치는 설계조건에 주어진 풍하중 외에 난간의 꼭대기 부분에 800 N/m의 수평하중을 추가로 견딜 수 있도록 설계해야 한다.

라. 방음벽은 교량 부위에 작용하는 풍하중 등의 영향을 고려하여 설계해야 한다.

⑩ 탈선방호벽

가. 고속철도에서 주행 중인 열차가 교량 위에서 탈선하는 것을 방지하는 시설물을 설치해야 한다.

나. 탈선방호벽은 열차의 주행속도에 따른 탈선하중 및 직선구간, 곡선구간 시설물 높이, 폭 등의 설치조건을 고려하여 설계해야 한다.

(2) 유지관리 설비

① 교량의 점검과 유지관리를 위하여 접근로, 점검통로, 교각점검시설 등과 교량의 박스 내부점검을 위한 조명등(조도 10 Lux 이상)을 설치해야 한다.

② 각 종 유지관리 설비는 현지여건을 감안하여 관련 기준에 따라 설치해야 한다.

(3) 방재 설비

① 교량 시․종점부 및 하부에는 무단침입 및 무단적치물 등으로 인한 화재예방을 위하여 방호울타리 및 위험표지를 설치해야 한다.

② 교량 위에서 사고 발생 시 안전하고 신속한 대피가 가능하도록 대피로, 안전난간, 중간 대피통로 등을 설치해야 한다.

③ 각 종 방재 설비는 철도시설안전기준에 관한 규칙에 따라 설치해야 하며, 현지여건을 감안하여 조정하여 설치해야 한다.

(4) 방음설비

① 방음설비의 설계에 있어서는 소음의 발생현황, 환경조건 등을 고려하여 선택해야 하며 강도, 내구성 등에 대하여도 검토하고 그 형식은 다음의 조건 중에서 채택하는 것으로 한다.

가. 상부음 또는 구조음에 대처할 목적으로 교량의 측면 및 하면에 방음벽을 설치하는 차음공

나. 구조음에 대처할 목적으로 강판면에 제진재를 붙이거나 콘크리트로 강부재를 둘러싸는 제진공

다. 주거더 부재에 전해지는 진동에너지를 억제할 목적으로 발라스트 매트를 깔거나 궤도용 슬래브의 보자리에 고무를 붙인 방진 슬래브 등의 방진공

라. 궤도면, 방음벽 등에 흡음재를 부설한 흡음공이 있고 이들을 조합시켜서 사용한다.

② 차음공의 구조 및 재료는 소요되는 차음효과, 강도를 가지는 것 이외에 보수에 대해서도 고려한 것이어야 한다.

③ 풍하중은 방음벽에 수직으로 적용하며 풍하중 강도는 KDS 24 12 21(4.10)을 따른다.

④ 차음공에 이용하는 강재 및 볼트의 허용응력은 일반 허용응력의 1.25배로 한다. 다만, 폭풍시 풍압에 대해서는 1.5배로 한다.

⑤ 차음공에 이용하는 강재의 세장비는 표 4.5-1의 값을 초과하지 않도록 해야 한다.

⑥ 제진공에 이용하는 제진재료는 소요되는 제진효과, 강도 및 내구성을 가진 것으로 해야 한다.

⑦ 제진재료는 진동에 의해 떨어져 나가지 않도록 고정해야 한다.

(5) 낙교방지공

① 교량의 거더를 지지하는 곳에는 지진 시 낙교가 방지될 수 있어야 한다.

② 미끄럼 방지기구가 있는 받침으로 스토퍼를 사용하지 않는 받침방식의 경우에는 지진 시에 예상외의 변위가 생겨도 받침 상부가 하부로부터 이탈하지 않게 가동측 받침부에 이동제한장치를 설치함과 동시에 자리를 넓게 만들 필요가 있다. 이 경우 이동제한장치가 상시 받침의 이동을 구속하지 않도록 해야 한다.

③ 하부구조가 지진 시 상부구조의 변형을 제한할 수 있도록 탄성구조로 설계되고 동일 교축직각방향 단면에 2개 이상의 고정 받침의 설치 등으로 교축직각방향 지지가 확실하게 보장되는 경우에는 낙교방지공을 추가로 설치하지 않아도 된다.