KDS 설계기준 교량 설계하중조합(일반설계법)

철도교량 설계 하중조합 시방서

1. 일반 사항

1.1 적용범위

본 시방서는 철도교량의 설계 하중 조합을 결정하는 데 적용됩니다.

1.2 용어 정의

KDS 24 10 10 (1.2)의 관련 용어를 따릅니다.

2. 조사 및 계획

내용 없음.

3. 재료

내용 없음.

4. 설계

4.1 하중의 종류

철도교량 설계 시 다음 하중을 고려합니다.

(1) 영구하중

① 고정하중 (자중)
② 2차 고정하중 (부가되는 고정하중)
③ 환경적인 작용 하중
④ 간접적인 작용 하중

(2) 운행하중

① 표준 열차 하중
② 충격
③ 수평 하중: 차량 횡하중, 캔트 효과, 원심 하중, 시동 하중과 제동 하중

(3) 기타 하중

① 풍하중
② 온도 변화의 영향: 교량 설계 시 온도 변화, 단면에서의 온도 변화율, 궤도-구조물 간의 상호 작용
③ 장대 레일 종하중
④ 2차 구조 부분, 장비, 설비 등에 작용하는 하중: 유지 보수 통로 하중, 군중 하중, 승강장에 재하되는 하중, 난간 하중, 방음벽, 지주 하단에 작용하는 하중, 마찰 저항 하중, 화물 하중
⑤ 기타 하중

(4) 특수 하중

① 충돌 하중
② 탈선 하중
③ 가설 시의 하중
④ 지진의 영향

교량 설계 시 모든 하중을 고려할 필요는 없으며, 가교 지점의 여러 조건과 구조에 따라 하중 및 하중의 조합을 선정해야 합니다.

4.2 설계 방법 및 하중 조합

4.2.1 일반 사항

(1) 강교와 강재 교각은 허용 응력 설계법을 따릅니다. 콘크리트 교와 콘크리트 교대, 교각 등은 우선적으로 강도 설계법을 따르되 허용 응력 설계법도 사용할 수 있습니다.
(2) 철도 교량의 설계 하중 조합에 적용되는 하중의 기호는 다음과 같습니다.
- : 원심 하중 또는 이에 따른 단면력
- : 충돌 하중 또는 이에 따른 단면력
- : 고정 하중 또는 이에 따른 단면력
- : 지진의 영향 또는 이에 따른 단면력
- : 이동이 허용되는 부분의 받침에서 전단 저항과 마찰로 인한 종방향 하중
- : 부등 침하, 크리프, 건조 수축, 제작 또는 시공 시 치수의 착오, 습도 변화 또는 온도 변화 등으로 인한 팽창 또는 수축 변형으로 유발된 변형력 또는 이에 따른 단면력
- : 토압 또는 이에 따른 단면력
- : 충격 또는 이에 따른 단면력
- : 활하중 또는 이에 따른 단면력
- : 활하중에 의한 차량 횡하중
- : 장대 레일 종하중 또는 이에 따른 단면력
- : 부력 또는 양압력, 수압, 파압 등의 하중 또는 이에 따른 단면력
- : 시동 또는 제동 하중 또는 이에 따른 단면력
- : 풍하중 또는 이에 따른 단면력
- : 차량 하중에 작용하는 풍하중 또는 이에 따른 단면력

4.2.2 변형 검토를 위한 하중 조합

(1) 고속 철도 교량 구조물의 변형은 안전한 운행 조건의 확보를 위하여 아래에서 주어진 하중 조합으로 검토해야 합니다. 허용되는 최대 처짐은 KDS 24 10 10 (4.1.4)를 만족해야 합니다.

4.2.3 허용 응력 설계법에 따른 하중 조합

(1) 총칙
- ① 주하중 및 주하중에 해당하는 특수 하중에 대한 허용 응력은 각 장에 규정한 값으로 합니다.
- ② 부하중 및 부하중에 해당하는 특수 하중을 고려하는 경우의 허용 응력은 각 장에 규정한 허용 응력에 4.2.3
  
  (3)에 주어진 허용 응력 증가 계수를 곱한 값으로 합니다.
(2) 하중의 종류 설계 조합 하중을 위하여 하중의 종류는 주하중(P), 부하중(S), 주하중에 상당하는 특수 하중(PP), 부하중에 상당하는 특수 하중(PA)으로 구분합니다.
- ① 주하중(P)
  - 가. 고정 하중(D)
  - 나. 활하중(L)
  - 다. 충격(I)
  - 라. 원심 하중(CF)
  - 마. 장대 레일 종하중(LR)
  - 바. 콘크리트 크리프의 영향(CR)
  - 사. 콘크리트 건조 수축의 영향(SH)
  - 아. 토압(H)
  - 자. 수압, 부력 또는 양압력(Q)
- ② 부하중(S)
  - 가. 차량 횡하중(LF)
  - 나. 시동 하중 또는 제동 하중(SB)
  - 다. 풍하중(W)
- ③ 주하중에 상당하는 특수 하중(PP)
  - 가. 설하중(SW)
  - 나. 지반 변동의 영향(GD)
  - 다. 지점 이동의 영향(SD)
  - 라. 파압(WP)
- ④ 부하중에 상당하는 특수 하중(PA)
  - 가. 온도 변화의 영향(T)
  - 나. 지진의 영향(E)
  - 다. 가설 시 하중(ER)
  - 라. 충돌 하중(CO)
  - 마. 탈선 하중(DR)
  - 바. 기타 하중
(3) 하중 조합 및 허용 응력 증가 계수 여기서는 강교, 콘크리트 교, 하부 구조의 허용 응력 설계법을 위한 하중 조합 및 허용 응력 증가 계수를 나타냈습니다. 세부 사항에 대해서는 KDS 24 14 20, KDS 24 14 30, KDS 24 14 50에 그 내용이 상술되어 있습니다.
- ① 강교 표 4.2-1 강교에서의 하중 조합 및 허용 응력 증가 계수
  
  | 하중 조합 | 허용 응력 증가 계수 | |—|—| | P+PP+T | 1.15 | | P+PP+LF | 1.25 | | P+PP+SB | 1.25 | | P+PP+W | 1.25 | | P+PP+LF+W | 1.35 | | P+PP+SB+W | 1.35 | | LF+PP+W | 1.25 | | W+SB | 1.25 | | P+E | 1.55 | | P+CO | 1.60 | | ER | 1.25 |
  
  주) 주하중* – 이 경우에는 주하중에 충격 하중과 원심 하중을 포함시키지 않고, 단선 활하중을 포함시킨다. 가설 하중의 경우, 특히 가설 기간이 길거나 신공법으로 가설되는 교량에 대해서는 허용 응력을 증가시키지 않는다. *
  ② 콘크리트 교 * 가. 가설 하중에 대한 허용 응력 증가 계수의 값은 가설 시 하중으로서 가설 시의 풍하중 및 지진의 영향을 고려하지 않은 경우에 대한 규정입니다. 따라서 이를 고려하는 경우에는 허용 응력 증가 계수를 표 4.2-1 및 표 4.2-2에 주어진 값과 관계없이 가교 지점의 조건, 시공 중의 구조계 등을 고려하여 별도로 정한 값으로 해야 합니다. 표 4.2-2 콘크리트 교에서의 하중 조합 및 허용 응력 증가 계수
  
  | 하중 조합 | 허용 응력 증가 계수 | |—|—| | P+PP+T | 1.15 | | P+PP+LF | 1.25 | | P+PP+SB | 1.25 | | P+PP+W | 1.25 | | P+PP+LF+W | 1.35 | | P+PP+SB+W | 1.35 | | LF+PP+W | 1.25 | | W+SB | 1.25 | | P+E | 1.40 | | P+CO | 1.50 | | ER | 1.25 |
  
  주) 주하중* – 이 경우에는 주하중에 충격 하중과 원심 하중을 포함시키지 않고, 단선 활하중을 포함시킨다. * 나. 콘크리트 교에서 부하중 및 부하중에 해당하는 특수 하중을 고려하는 경우에 PS 강재의 허용 인장 응력은 PS 강재 항복점의 90% 이하의 값으로 하며, 프리스트레싱 직후의 콘크리트 및 PS 강재의 허용 응력은 증가시키지 않습니다. *
  ③ 하부 구조 * 가. 철근 및 무근 콘크리트, 강구조 표 4.2-3 하부 구조에서의 하중 조합 및 허용 응력 증가 계수
  
  | 하중 조합 | 허용 응력 증가 계수 | |—|—| | P+PP+T | 1.15 | | P+PP+LF | 1.25 | | P+PP+SB | 1.25 | | P+PP+W | 1.25 | | P+PP+LF+W | 1.35 | | P+PP+SB+W | 1.35 | | LF+PP+W | 1.25 | | P+CO | 1.60 | | P+E (강구조) | 1.55 | | P+E (무근 및 철근 콘크리트 구조) | 1.40 | | ER (완성 후의 응력이 현저히 저하되는 경우) | 1.50 | | ER (완성 후의 응력이 허용 응력과 같은 정도로 되는 경우) | 1.25 |
  
  주) 주하중* – 이 경우에는 주하중에 충격 하중과 원심 하중을 포함시키지 않고, 단선 활하중을 포함시킨다. * 나. 프리스트레스트 콘크리트 말뚝 지진의 영향을 고려할 때, 프리스트레스트 콘크리트 말뚝의 허용 휨 인장 응력은 표 4.2-4에 주어진 값을 따릅니다. 표 4.2-4 지진의 영향을 고려할 때 프리스트레스트 콘크리트 말뚝의 콘크리트 허용 휨 인장 응력
```
| 유효 프리스트레스 | 허용 휨 인장 응력 |
|---|---|
| 3 | 5 |
```

4.2.4 강도 설계법에 따른 하중 조합

강도 설계법을 적용하는 교량의 하중 조합은 다음을 따릅니다.

(1) 주요 하중 조합의 하중 계수
- (4.2-1)
- (4.2-2)
- (4.2-3)
- (4.2-4)
- (4.2-5)
- (4.2-6) 여기서, 식 (4.2-6)의 L/2는 단선 활하중을 의미합니다.
- (4.2-7)
- (4.2-8) 여기서, 원심 하중(CF)과 횡하중(LF)이 동시에 작용하는 경우 큰 쪽의 하중이 작용하는 것으로 가정합니다.
(2)

(1)의 모든 하중 조합에서 표 4.2-5의 각 경우에 대한 고정 하중 계수와 토압 하중 계수는 각 표에 제시한 값을 사용해야 합니다. 표 4.2-5 주요 하중 조합에서 고정 하중 계수와 토압 하중 계수를 바꾸어 설계하는 경우

| 식 | 고정 하중 계수 | 토압 하중 계수 | |—|—|—| | (4.2-1)~(4.2-7), (4.2-9) | 0.8 | 0.6 | | (4.2-10) | 0.9 | 0.8 | *

(3) 기초를 설계할 경우 토압이나 파일 하중 등에는 하중 계수에 의한 하중 증가를 시키지 않습니다. 또한 전도, 활동 등에 대한 안전율을 사용하여 구조물 기초의 안정성을 검토하는 경우에도 하중 계수를 사용하지 않습니다.

👷 시방서 관련 참고 정보

본 건설기준(KCS/KDS) 적용 시에는 최신 건설 안전 용품 규정 및 스마트 건설 소프트웨어(BIM/CAD) 활용 기준을 확인하시기 바랍니다. 또한, 현장 상황에 따른 중장비 렌탈 및 건설 자재 수급 계획은 공기 단축에 중요한 요소입니다. 엔지니어 역량 강화를 위한 기술사 자격증 취득 및 실무 교육 정보도 함께 확인해 보세요.