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.