KCS 표준시방서 11 40 10 파형강판 암거

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파형강판 암거 구조물 시공 기준

1. 일반사항

1.1 적용범위

본 기준은 구조용 파형강판을 이용하여 통로암거, 수로암거, 소교량 및 가설 구조물 등의 파형강판 암거 구조물 시공 시 적용한다.

1.2 참고 기준

1.2.1 관련 법규

내용 없음

1.2.2 관련 기준

KCS 10 10 10 공무행정요건
KCS 11 20 25 되메우기 및 뒤채움
KS B 1002 6각볼트
KS B 1012 6각너트 및 6각 낮은 너트
KS B 1016 기초볼트
KS D 0210 강의 매크로 조직 시험 방법
KS D 3503 일반 구조용 압연 강재
KS D 3506 용융 아연 도금 강판 및 강대
KS F 2312 흙의 다짐시험 방법

1.3 용어의 정의

파형강판(corrugated steel plates): 일정 크기의 구조용 강판재를 정해진 규격의 주름 모양으로 성형한 금속판
파형강판 구조물(corrugated steel plate structures): 파형강판을 볼트로 연결하여 단면을 형성한 후 주변과 상부를 구조적 뒤채움재로 다짐하여 흙-구조물 상호작용으로부터 외부 하중을 지지하는 구조물
단면 폭(span, S)과 높이(rise, R): 파형강판 구조물 단면의 최대 폭과 높이 (단면형상별 폭과 높이는 그림 3.1-8 참조)
토피(soil cover): 파형강판 구조물 정점에서부터 지표면까지의 흙 채움부
최소토피두께(minimum depth of soil cover): 파형강판 구조물의 안정적 거동을 보장하기 위한 최소높이의 토피고
구조적 뒤채움(engineered backfill): 파형강판 구조물의 연성거동을 보장하도록 구조물 주변의 일정 범위에 양질의 흙 또는 기타 채움재를 주어진 기준에 따라 다짐 흙쌓기하는 것
베딩(bedding): 폐합 단면의 파형강판 구조물과 기초 지반 사이에 쿠션 역할을 하는 양질의 다짐 토사층(베드)을 형성하는 것
아칭(arching): 파형강판 구조물 주변 토체 간의 상대적 변위에 의해 구조물에 작용하는 압력이 상호 전이되는 현상

1.4 제출물

1.4.1 자료제출 요건 및 절차

자료제출 요건 및 절차는 KCS 10 10 10의 해당요건에 따라야 한다.

1.4.2 시공 계획서 작성 항목

수급인은 공사에 대한 시공계획서에 아래 사항을 포함하여 작성하여야 한다.
- 공사개요
- 세부공정표(자재, 인력 및 장비계획 포함)
- 공종별 공정계획
- 품질관리계획(품질관리조직, 관리목표 및 실시방법, 목표미달시 조치방안 등)
- 안전관리계획 및 환경관리계획
- 타 공사 및 타 공종과의 협의 및 조정이 필요한 사항
- 설계도서의 조정 및 변경이 필요한 사항
- 기타사항
- 시공계획서는 공사감독자의 승인을 받아 공사의 진도에 맞추어 분할 할 수도 있다.
- 시공계획서가 변경될 때에는 변경시공계획서를 작성하여 공사감독자의 승인을 받아야 한다.

1.4.3 시공 상세도면

다음 각 호의 사항을 나타낸 시공상세도면을 제출하여야 한다.
- 공사에 필요한 각종 가시설물의 시공상세도
- 시공순서
- 부설 표준도
- 다짐 순서도
- 공사감독자가 요구하는 도면

2. 자재

2.1 재료

2.1.1 강판

파형강판 소재는 KS D 3590에 제시된 규격 또는 KS D 3503의 SS275, SS315 또는 이와 동등 이상의 것에 KS D 8308 2종 45에 따라 용융 아연 도금한 것을 사용하여야 하며, KS D 3506과 동등 이상의 것을 사용할 수도 있다. 단기간 동안 임시구조물로 사용하고자 할 경우에는 아연도금을 생략할 수 있다.
파형의 규격은 표준형, 대골형 등으로 구분할 수 있으며, 두께별 단면 특성 및 볼트 구멍의 배치는 제작사의 규격 및 설계도서를 따른다.
강판은 특별히 지정되지 않는 한 반드시 최종 형태로 성형하고, 볼트구멍을 펀칭한 후에 용융 아연 도금하여야 하며, 도금 후에는 임의 절단하거나 형상을 변화시켜서는 안 된다.

| 종류의 기호 (종래 기호) | 화학적 성분 | 기계적 특성 | C (%) | Si (%) | Mn (%) | P (%) | S (%) | 아연 부착량 (g/m2) | 항복 강도 (MPa) | 인장 강도 (MPa) | 연신율 (%) | t≤0.05 | 5<> |
|—|—|—|—|—|—|—|—|—|—|—|—|—|—|—|
| SS275 (SS400) | ≤0.25 | ≤0.45 | ≤1.40 | ≤0.050 | ≤0.050 | 900≤ | 275≤ | 410∼550 | 21≤ | 18≤ | | | |
| SS315 (SS490)1) | ≤0.28 | ≤0.50 | ≤1.50 | ≤0.050 | ≤0.050 | 900≤ | 315≤ | 490 ∼630 | 19≤ | 16≤ | | | |
| SS410 (SS540) | ≤0.30 | ≤0.55 | ≤1.60 | ≤0.040 | ≤0.040 | 900≤ | 410≤ | 540≤ | 16≤ | 14≤ | | | |
| SS450 (SS590) | ≤0.30 | ≤0.55 | ≤1.80 | ≤0.040 | ≤0.040 | 900≤ | 450≤ | 590≤ | 14≤ | 12≤ | | | |
| | | | | | | | | | | | | | |

주 1) ASTM A1018의 Grade40(항복강도 275 ㎫ 이상, 인장강도 380 ㎫ 이상) 사용 가능
주 2) 강판 양면 기준
주 3) 설계할 때 강도는 이 값을 적용함(별도 시험결과가 있을 경우는 시험값을 적용할 수 있음)

2.1.2 볼트 및 기타

강판 조립에 사용하는 볼트, 너트는 표준 규격에서 정하는 제품을 사용하여야 하며, 콘크리트와 연결시키기 위한 앵커볼트, 베이스채널은 각각 볼트 및 강판의 재료기준에 부합하여야 한다.
단기간 임시구조물로 사용할 경우 외에는 상기 금속 부속자재는 반드시 아연 도금되거나, 녹슬지 않는 재료를 사용하여야 한다.

2.1.3 베딩 재료

베딩 재료의 최대치수는 강판 골 피치(pitch)의 1/2(표준형 강판 75mm, 대골형 강판 190mm)을 초과해서는 안 된다.

2.1.4 뒤채움 재료

뒤채움은 압축성이 작은 입상질 재료를 이용하거나 입도분포가 양호한 재료를 사용한다.
구조적 뒤채움 재료는 다진 후 압축성이 작고 내구성이 우수한 부순 돌, 자갈, 입도분포가 양호한 모래 등 공사감독자가 확인한 재료 또는 혼합물로서 표 2.1-1과 같이 노상재료 이상의 품질을 보유하여야 하며, 최대입경은 강판 골 깊이의 1/2(표준형 기준 : 지름 75mm)을 초과하여서는 안 된다.
- 표 2.1-2의 노상재료급을 사용하는 경우에는 동절기의 동상 가능성에 대비하여야 한다.

토피부가 비교적 얇거나, 하중 조건이 불리할 경우, 특히 다음 조건의 경우에는 표 2.1-2의 보조기층재급 보다 세립분함유량이 적고 소성지수가 작은 채움재료를 사용하여야 한다.
- 토피두께가 최소토피 두께 이하일 때
- 구조물 단면 조건이 표 2.1-3에 해당할 경우
- 지하수가 지표로 용출되는 지역
- 구조물 하부지반이 매우 연약할 경우(지반개량 시는 제외 가능)
- 지표와 가까운 깊이에 피압 대수층이 존재하는 지역

| 구 분 | 단면조건 |
|—|—|
| 표준형 | 단면 폭(span)이 10m 이상일 경우
낮은 아치형, 높은 아치형의 상부 곡률 반지름이 4.5m 이상일 경우 |
| 대골형 | 단면 형태가 박스 브릿지인 경우
대골형 강판을 사용하는 모든 경우 |

강판 구조물에 직접 닿는 부분의 채움 재료는 15mm이내의 골재를 사용해야하며, 현장에 따라 토압의 저감을 위하여 강판주변 1m이내에 골재 포설을 하여야 한다.
일반 뒤채움재는 구조적 뒤채움재 외의 채움재료(골재 80mm 이내)로 현장 주변의 재료를 설계에 맞게 적용할 수 있으며, 큰 암석을 피하고 불가피할 경우 구조적 뒤채움 범위 내에 있지 않게 한다.
구조적 뒤채움 영역에 일반 토사재료 대신 입상토, 물, 플라이애쉬, 시멘트 등으로 구성된 유동성 모르타르 혼합물과 안정 처리된 저강도재료(CLSM) 및 기타 특수재료를 사용할 수 있다.

2.2 장비

2.2.1 크레인

크레인은 KCS 11 40 25 (2.2.1(1)) 에 따른다.

2.2.2 그라우트 주입용 믹서

그라우트 주입용 믹서는 적어도 한 개소에서 연속적으로 주입작업이 될 수 있는 용량이어야 한다.

3. 시공

3.1 시공기준

3.1.1 기초 및 뒤채움

파형강판 구조물은 강판과 주변 지반의 상호작용을 통해서 구조적 성능을 발휘한다. 따라서 구조물 기초부 및 뒤채움부의 재료 선정과 시공에 주의하여야 한다.
기초지반
- 강판 구조물이 놓일 기초지반은 구조물 및 뒤채움 하중을 포함한 전체 상부하중에 대하여 설계서에 제시된 지지력을 가져야 하며 허용침하 이내가 되도록 시공하여야 한다.
- 원지반이 상기 조건을 만족하지 못할 경우에는 필요한 범위만큼 양질의 채움재로 치환하거나 지반개량 또는 보강하여야 한다.
- 기초 지반을 굴착하여 구조물을 설치할 경우는 굴착 폭이 강판구조물 폭보다 3.0m이상 넓어야 하며, 강판 바닥면이 암반에 노출되어 있는 경우는 바닥면에서 300mm이상 깊이까지 양질의 자갈질 모래로 치환한다.
- 구조물이 설치되는 지반은 연약층과 암반이 교차하는 부분을 가급적 피하며, 불가피한 경우에는 연약층 구간은 양질의 모래, 자갈을 잘 다져서 형성하고, 암반 구간은 굴착 후 모래자갈로 느슨하게 포설하여 전 구간에 걸쳐 상대적인 변위가 최소화되도록 한다.
- 상부토피 두께의 변화에 따른 구조물의 부등침하를 예상하여 구조물 바닥면에 일정량의 캠버를 둘 수 있다. 이 때 캠버의 양은 구조물 총 길이의 0.5% 이내로 한다.
베딩
- 폐합단면 구조물을 시공할 경우는 기초지반과 구조물 바닥면 강판 사이에 투수성이 좋고, 입도분포가 양호한 사질토를 이용하여 베딩(bedding)을 설치하여야 한다.
- 베딩의 두께는 구조물 중앙부에서 0.6m이상이 되도록 하며, 강판과 접하는 부분은 100mm정도 두께로 모래층을 느슨하게 조성하여 강판 골 사이가 흙으로 완전히 충진 될 수 있도록 한다.
- 구조물 형상에 따라 다르나, 하부 강판의 곡률 반지름이 변하는 점 사이의 거리를 베딩의 폭으로 하며, 원형 구조물에서는 강판 측면 하부(헌치, haunch)의 다짐이 어렵지 않을 정도로 여유가 있는 부분까지 베딩을 형성하는 것이 좋다.
- 베딩을 시공할 때 다음의 사항에 대해 검토하여 충분한 지지력이 확보될 수 있도록 하여야 한다.
  - 구조물의 위치가 설계상의 위치와 일치 여부
  - 연약지반 및 암지반 등 지반상태 파악
  - 설계상의 지반 지지력 확보 여부
  - 파형강판 구조물 하부곡률의 형상에 유의한 베딩의 형성 상태
뒤채움
- 뒤채움은 균등하게 다져야 하며, 구조물 주변에 균등한 토압이 발휘될 수 있도록 기초지반과 뒤채움 재료는 동일한 재료이거나 차이가 적은 재료를 사용하여야 한다.
- 지중강판 구조물의 뒤채움 부위는 강판 구조물의 거동에 직접적인 영향을 주는 구조적 뒤채움부와 그 외곽의 일반적 뒤채움부로 구분한다.
- 흙쌓기부에 구조물을 설치할 경우(흙쌓기 후 터파기 경우를 포함) 구조적 뒤채움 영역은 그림 3.1-3과 같이 옆으로는 강판 벽체의 최외측면으로부터 구조물 폭의 1/2 이상, 위로는 강판 벽체 천단부로부터 파형강판 암거에 구조적 영향을 미치지 않을 최소토피두께(dc) 이상이 확보되어야 한다.
- 원지반을 굴착하여 구조물을 설치할 경우 그림 3.1-4와 같이 강판 벽체의 최외측면으로부터 1.5m 이상 확보하여 굴착하여야 하며, 구조적 뒤채움 영역은 강판 벽체의 최외측면으로부터 구조물 폭의 1/2이상, 위로는 최소토피두께(dc) 이상의 범위를 구조적 뒤채움 영역으로 한다.
- 기초가 없는 구조물 내부포장 하부의 토사 다짐 중 강판에 손상이 가지 않도록 강판 인접부는 소형다짐기를 사용하여 다지며, 중앙부는 일반 다짐장비를 사용하여 다짐한다.
  - 단, 다짐작업이 여의치 않은 경우, 내부포장 하부 토사는 콘크리트로 대체할 수 있다.
- 구조적 뒤채움부의 시공은 KCS 11 20 25에 따르며, 이에 따라 1층 다짐 완료 후 두께가 200mm이하이어야 하며, 그 밀도는 KS F 2312의 C, D, 또는 E 방법으로 구한 최대건조밀도의 95% 이상이 되어야 한다.
- 한층 다짐두께는 시험다짐을 통해 요구되는 다짐도를 만족하는 것으로 판단되는 경우 공사감독자의 확인을 거쳐 조정할 수 있다.
- 뒤채움부는 토피고가 3.5m이하인 경우에는 보조기층재료를 사용하고, 토피고가 3.5m이상인 경우에는 노상토를 사용할 수 있다.
- 뒤채움부 다짐 작업 중에는 강판 벽체로부터 0.6m이내에 다짐 장비를 제외한 중장비의 주행을 엄격히 통제하여야 한다. 측면 다짐을 할 때의 다짐장비는 구조물 길이방향과 나란하게 주행시켜야 하며, 상부 다짐을 할 때에는 구조물 길이방향과 직각으로 주행시키도록 한다.
- 구조물 양측의 다짐높이 차이는 한층 다짐두께(200mm) 이하이어야 하며, 편토압으로 인한 구조물 변형이 발생될 때에는 편토압 하중을 제거하여 단면형상을 바로잡은 후 다시 다짐을 실시하도록 한다.
- 구조물의 뒤채움은 뒤채움재료를 포설하기 전 파형강판 구조물의 측면부에 200mm 마다 층 두께를 표시하여 층다짐 상태를 확인할 수 있도록 하며, 매 3층마다 다짐도 시험을 실시한다.
- 측면부의 뒤채움 다짐은 대형 롤러에 의한 것을 기본으로 하며, 부분적으로 대형 다짐장비의 작업이 곤란한 강판 벽체로부터 0.6m이내에는 소형다짐 장비를 사용하여 다짐하여야 한다.
- 기초가 없는 구조물의 헌치부 다짐은 충분한 다짐력을 확보하여야 하므로 헌치부의 다짐이 어려울 경우, 밀도가 높은 모래를 물다짐 또는 봉다짐을 하거나 경량 콘크리트를 헌치부 높이까지 타설하는 방법을 사용한다.
- 파형강판 구조물의 상부를 뒤채움할 때에는 천단부에서 설계상의 최소토피고 두께까지의 영역은 구조적 뒤채움으로 시공되어야 한다.
- 상부 다짐을 할 때에는 최소토피 두께가 확보되기 전에는 진동다짐을 하지 않으며, 다짐 장비를 제외한 중장비의 통행을 금지하고 중량물의 야적을 하여서는 안 된다.
토피부
- 강판 구조물 천단부(crown)에서 최소토피 두께까지의 영역은 구조적 뒤채움부에 준하여 시공한다.
- 토피부 다짐을 할 때 장비는 구조물의 축과 직각방향으로 주행시키고, 최소토피두께가 확보되기 전에는 진동다짐을 하지 않는다.
- 최소토피두께가 확보되지 않은 상태에서는 다짐 장비를 제외한 중장비의 구조물 상부 통행을 금지하여야 하며, 중량물을 야적해서는 안 된다.
흙쌓기·땅깎기부와 접속부 뒤채움
- 뒤채움부와 접하는 흙쌓기 또는 땅깎기의 비탈면은 그림 3.1-5와 같이 다짐두께에 맞추어 톱날형 또는 계단식 층따기를 하여 다짐을 하고 느슨한 부분은 시공 전에 제거하여야 한다.
- 분할 시공 시에는 1차분과 2차분의 뒤채움구간에 특히 유의한다.
종단경사부의 뒤채움
- 기초가 없는 구조물의 흙쌓기부인 경우, 기초지반의 지지력을 필히 확보하여야 하며, 뒤채움은 그림 3.1-6의 개념도에 따라 실시하여 기초지반과 뒤채움 흙쌓기체가 일체화되도록 한다.
- 뒤채움은 가능한 한 최단기간에 완료하여 우천 등으로 인한 기초지반과 뒤채움 흙쌓기 재료 간의 교란을 방지하여야 한다.
다짐할 때의 장비운용
- 측면 다짐을 할 때 다짐장비는 구조물 길이방향과 나란하게 주행시켜야 하며, 상부 다짐을 할 때에는 구조물 길이 방향과 직각으로 주행하여 다짐작업을 하여야 한다.
- 뒤채움 작업을 할 때 파형강판 구조물의 측면에 뒤채움 재료를 부설할 경우 구조물에서 2m 이상 떨어져서 작업하여 구조물에 미치는 영향을 최소화하여야 한다.

3.1.2 개단면 구조물의 기초부

콘크리트 기초
- 개단면(아치형 단면) 구조물의 경우 강판 벽체를 지지할 수 있는 기초 콘크리트 구조물을 정확한 위치에 설치하여야 하며, 베이스채널 간격은 측량을 통해 확인하여야 한다.
강판과 기초의 연결
- 강판과 기초콘크리트는 베이스채널(base channel)을 이용하여 연결한다.
- 베이스채널은 콘크리트 타설 전에 매설앵커와 함께 설치하며, 콘크리트를 먼저 타설한 경우에는 매입된 앵커로 고정시킨 앵글(anchored connection angle)을 사용하여야 한다.
- 채널은 강판과 직각으로 연결되도록 한다.

3.1.3 강판 조립 및 기타

자재의 검수 및 현장 준비
- 수급인은 공사감독자의 입회 아래 다음 사항들을 확인하여 적합한 자재에 한하여 현장에 반입하며, 이 때 아연도금된 강판재와 부속자재에 대해서는 KS D 0210의 중량법(직접법), 또는 염화안티몬법(간접법)에 따른 아연도금 부착량 시험성적서(공인시험기관 발급)를 첨부하여야하며, 현장에 반입할 때에는 도막게이지를 이용하여 도금두께를 확인하여야 한다.
  - 강판의 두께와 수량
  - 강판 단부 및 볼트 구멍 마감 상태
  - 강판 도금 상태 및 도금량
  - 볼트, 너트 등 부속품의 규격 부합 여부
- 구조물을 설치할 현장에서는 반입 자재의 보관 위치, 크레인 등과 같은 소요 장비의 작업위치, 뒤채움 작업 중 공사장비의 진출로 등을 사전에 정하여야 한다.
- 강판은 변형·표면 손상이 발생하지 않도록 주의하여 운반․취급하여야 하며, 강판을 설치하는 중에도 무거운 물체나 단단한 물건으로 타격되지 않도록 하여야 한다.
- 손상된 강판과 아연도금이 벗겨진 강판은 교체하도록 한다.
강판 조립
- 강판 조립은 설치도면 또는 시공계획서에 따라 실시되어야 하며, 하류측(낮은 쪽)에서 상류측(높은 쪽)으로 진행하고, 필요할 경우에는 지지대 또는 강선을 이용하여 설계단면 형상이 유지되도록 한다.
- 현장에 반입되는 강판은 일반적으로 규격과 곡률이 모두 다르므로 조립할 때 반드시 설치도면에 따라 순서와 위치가 바뀌지 않도록 주의하여야 한다.
- 강판을 서로 포갤 때는 빈틈을 최소화하여야 하며, 한 지점에서 4장 이상의 강판이 동시에 포개져서는 안 되고, 강판 연결부에는 개스킷이나 패킹 등을 사용하여야 한다.
- 곡률반경이 변하는 위치 외에는 구조물 길이방향으로 이음부의 위치가 연속되지 않도록 조립하여야 한다.
- 볼트의 공칭 조임 토크는 200N·m∼400N·m로서 전체에 걸쳐 균등한 토크로 조립하여야 하고, 강판 조립이 완료된 후에는 공사감독자 입회 아래 길이방향 이음부와 원주방향 이음부에 대해 각각 볼트 전체수량의 3%에 해당하는 수량을 무작위로 선정하여 토크게이지로 검사하여야 하며, 공칭토크 범위 밖의 볼트 수량이 검사 대상 수량의 10% 이상일 경우는 전체 볼트를 대상으로 다시 조임을 실시하여야 한다.

3.1.4 단면 변화 측정

파형강판 구조물은 ① 조립 직후, ② 뒤채움(토피부 포함) 도중, ③ 시공 완료 직후에 단면의 형상 크기 변화를 측정하여야 하며, 현장 여건에 따라 계측시기를 감독자와 상의하여 현장계측을 실시할 수 있다.
조립이 끝나면 뒤채움을 시작하기 전에 단면 크기를 측정하여 설계 형상에서 5% 이상 벗어난 경우에는 볼트를 느슨히 풀어 형상을 맞춘 후 다시 조립하여야 한다.
뒤채움이 시작되면 토피부 시공을 마칠 때까지 각 층 다짐 직후에 구조물 내 단면 크기를 측정(상이한 위치의 3개소 이상 측정)하여 변형량을 파악하여야 한다. 시공 도중 및 완료 후 허용되는 변형량의 기준은 표 3.1-1과 같다. 단면 변형량이 표 3.1-1의 기준을 초과할 경우에는 즉시 시공을 중지하고 원인을 규명하며, 보강대책을 강구하여 변형량을 기준 이내로 줄여야 한다.

3.1.5 기타 사항

강판 이음부 또는 볼트 구멍을 통해 물이 침투하는 것을 방지하기 위하여 강판 이음부를 대상으로 아스팔트 역청재료 도포 등 적절한 표면 방수 처리를 한다.
주변 수위가 높아 부력이 작용할 경우는 양압력에 대한 검토를 거쳐 필요할 때 구조물의 자중을 증대시키거나 앵커를 설치하는 등 대책을 마련하여야 한다.
강판 부재의 부식이나 손상이 염려되는 환경에서 구조물을 시공하여야 할 경우는 강판 두께를 늘리거나 보호막을 피복하는 등의 조치를 취하여야 한다.
강판구조물을 기존의 콘크리트 구조물 등 강성 거동체에 연결하여 시공하고자 할 때에는 구조물 접합부에 대한 응력검토를 통하여 적절한 방식의 조인트를 설치하거나 보강하여야 한다.
합성형 구조물을 시공할 때 뒤채움 재료로서 SB-1(2)의 재료를 사용한다.

3.1.6 파형강판 단면보강

파형강판 지중구조물의 내하력을 증대시키기 위하여 구조물을 보강할 수 있다.
보강재는 본체 구조물과 동일한 곡선반지름을 갖고 구조물 길이방향에 대하여 규칙적인 간격으로 설치하여야 한다.
본체 구조물과 보강재 사이에 콘크리트를 충진할 경우 내하력을 위한 보강단면의 강성 산정은 비합성 단면으로 하여야 하며, 합성단면으로 고려할 경우 별도의 검토가 필요하다.

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