KCS 표준시방서 244110 신축이음(한계상태설계법)

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교량 신축이음부 품질관리 및 시공 시방서

1. 일반사항

1.1 적용범위

• 본 시방서는 교량 신축이음부의 품질관리 및 시공에 관한 일반적인 사항에 적용한다.
• 신축이음은 개방형 신축이음, 밀폐형 또는 방수형 신축이음, 봉함재형 신축이음 등을 포함한다.

1.2 참고 기준

1.2.1 관련 법규

내용 없음

1.2.2 관련 기준

• KS B 0233 강제 볼트․작은 나사의 기계적 성질
• KS D 3503 일반구조용 압연강재
• KS D 3515 용접구조용 압연강재
• KS D 3698 냉간 압연 스테인리스 강판 및 강대
• KS D 6759 알루미늄 및 알루미늄합금 압출 형재
• KS M 6518 가황 고무 물리시험방법
• KDS 24 90 11 교량기타시설설계기준(한계상태설계법)

1.3 용어의 정의

• 신축이음장치: 온도변화, 하중, 크리프, 건조수축 등에 의한 상부구조의 신축량을 수용하고 이음부의 평탄성을 유지시킬 목적으로 교량의 연결부에 설치하는 장치
• 신축량: 설계 시 계산되는 값으로 교량 상부구조가 온도변화, 하중, 크리프, 건조수축 등에 의해 수축 ․ 팽창하는 길이 변화량
• 유간: 설계온도를 기준으로 상부구조의 수축 ․ 팽창이 가능하도록 신축량과 여유량을 포함한 신축이음장치의 간격
• 설치 시 유간: 신축이음장치의 설치 시의 온도 및 건조수축 등 환경조건을 고려하여 조정된 유간
• 봉함재: 습기 및 불순물이 신축이음으로 유입되는 것을 방지하도록 설치되는 고무 또는 기타 탄성재

1.4 제출물

• 수급자는 시공 전에 다음과 같은 자료들을 감독자에게 제출하여 승인을 받아야 한다.
  • 시공계획서
    • 상부구조의 온도변화나 활하중에 의한 상부구조 변화
    • 콘크리트의 크리프와 건조수축
    • 설치시의 온도, 여유량 등
  • 시험 및 검사계획서
  • 시공상세도면
    • 설치 시의 온도를 고려한 유간 보정량 및 여유량 등
    • 설치절차와 신축이음 부품 상세
  • 작업도면
    • 신축이음 설치를 위한 유간이 설계도상에 주어지지 않은 경우, 신축이음 설치 승인을 받기 전에 신축이음 유간을 계산하여야 한다.
    • 특정 신축이음장치를 사용하기 위해서는 설치절차와 신축이음 부품을 나타낸 작업도면을 감독자에게 제출하여야 한다.
  • 제작도면
    • 기준에 의하여 계산된 총 이동량이 45mm 이상인 신축이음에 대해서는 감독자에게 제작도면을 제출하여 사전 승인을 받아야 한다.
  • 공급원 승인요청서

2. 자재

2.1 일반사항

• 신축이음장치의 기능 확인과 품질관리를 위하여 재료와 제품에 대하여 시험을 실시하여야 한다.

2.2 재료

• 신축이음장치는 차륜이 직접 접촉되므로 미끄럼방지 표면을 가져야 하며, 모든 부품은 마모와 차량의 충격에 견딜 수 있어야 한다.
• 융빙제에 노출되는 신축이음장치의 경우, 고장력볼트를 제외한 나머지 부분은 도장처리를 실시하거나 스테인리스 강재 등 내부식성 재료로 만들어져야 한다.
• 신축이음장치는 설계도서에 제시된 신축량 및 유간을 충분히 확보할 수 있는 규격의 제품이어야 하며 당해제품의 제품자료를 제출하여 감독자의 승인을 얻은 제품이어야 한다.
• 신축이음장치의 형식, 치수 및 신축량 등은 설계도에 나타나거나 감독자에 의해 지시된 것과 같아야 한다.
• 신축이음장치에 사용하는 강재는 해당 규정에 합격한 것이어야 한다.
• 신축이음장치에 들어가는 고무는 천연고무, 합성고무를 사용하며, 고무의 경도, 인장, 노화 등의 물리시험은 KS M 6518에 따라야 한다.
• 봉함재는 실리콘계, 에폭시고무계 또는 부틸고무계가 있으며, 바닥판 또는 포장과 밀착이 잘 되고 신축에 잘 견디는 고내후성 제품을 사용하여야 한다.
• 신축이음장치에 사용하는 알루미늄합금은 부식에 대한 저항성이 있어야 하며, 재료는 KS D 6759에 따라야 한다.
• 신축이음장치에 사용하는 기타 재료는 제작도면 및 시방서에 따른다.

2.2.1 모듈러형 신축이음

• 모듈러형 신축이음의 사용재료와 봉함재용 고무씰 품질기준은 표 2.2-1과 표 2.2-2를 따른다.

| 부품명 | 종류 | 규격번호 | |—|—|—| | 단부레일 | 용접구조용 압연강재 | KS D 3515 | | 중간레일 | 용접구조용 압연강재 | KS D 3515 | | 지지보 | 미끄럼판 | 냉간압연 스테인리스 강판 | KS D 3698 | | 기타 강재 | 일반 구조용 압연강재 | KS D 3503 | | 봉함재용 고무 | 흑색 프로필렌계 고무 | KS M 6518 |

| 구분 | 국내 규정 | 시험방법 | |—|—|—| | 경도(HS) | 45∼60 | KS M 6518 | | 인장강도(MPa) | 15.0 이상 | | | 연신율(%) | 300 이상 | | | 가열노화시험 100℃×70시간 | 경도변화(HS) | ±10 이하 | | | 인장강도(MPa) | 13.0 이상 | | | 연신율(％) | 250 이상 | | 압축 영구 줄음률(100±1℃×22시간) | | 25% 이하 | | 오존균열시험 (농도 100±5ppm×온도 40℃±2℃ 신장 20%×70시간) | | 균열 없을 것 |

2.2.2 핑거형 신축이음

• 핑거형 신축이음의 주요 구성요소의 규격은 표 2.2-3과 같다.

| 부품명 | 규격번호 | |—|—| | 핑거 플레이트 | KS D 3515 또는 KS D 3503 | | 베이스 플레이트 | | | 소켓 | KS D 3503(SS 275) | | 정착볼트 | KS B 0233 |

• 핑거형 신축이음 배수판은 스텐레스, 고무 등을 적용할 수 있으며 품질규격은 고무판은 표 2.2-2, 스텐레스는 KS D 3698 품질 기준을 따른다.

2.3 시험항목

2.3.1 재료시험

• 고무 재료 시험
  • 인장 시험
    • 인장강도 및 신장률은 KS M 6518의 5. 인장 시험에 따르며, 시험편의 모양은 아령형 3호형으로 한다.
  • 경도 시험
    • 경도는 KS M 6518의 7. 경도 시험에 따르며, 스프링식(A형) 경도 시험 방법으로 한다.
  • 인열 시험
    • 인열강도는 KS M 6518의 10. 인열 시험에 따르며, 시험편의 모양은 B형으로 한다.
  • 노화 시험
    • 노화 시험은 KS M 6518의 8. 노화 시험에 따르며, 공기 가열 노화 시험조건은 (100±1)℃ 또는 (120±1)℃로 한다.
  • 압축 영구 줄음률 시험
    • 압축 영구 줄음률 시험은 KS M 6518의 11. 압축 영구 줄음률 시험에 따르며, 시험 조건은 (70±1)℃ 22시간 또는 (100±1)℃ 70시간으로 한다.
  • 오존 균열 시험
    • 오존 균열 시험은 KS M 6518의 16. 오존 균열 시험에 따르며, 시험조건은 100ppm, 40±2℃, 20% 신장, 100시간으로 한다.
• 고무 외의 봉함재 재료 시험
  • 고무 이외의 신축이음 봉함재는 발주자나 구조기술자에 시험 항목과 시험 방법을 제출하여 승인을 받고 실시하는 것을 원칙으로 한다.
• 강재의 재료 시험
  • 일반 구조용 압연강재의 기계적 성질 및 화학성분은 KS D 3503을 따르고 용접구조용 압연강재는 KS D 3515에 따른다. 앞에서 규정되지 않은 합금강이나 기타 금속 재료의 시험은 발주자와 협의하여 시험을 실시하여야 한다.

2.3.2 성능시험

• 이 시방에서 규정하지 않은 신축이음장치의 성능시험은 KS F 4425를 따른다.
• 수직 하중 피로 시험
  • 설계 피로 응력을 200만 회 반복 재하한 후에도 신축이음 본체, 연결 이음부, 후 타설 콘크리트 등을 포함한 신축이음 전체 부재에 손상이 발생하지 않아야 한다.
• 수축 신장 시험
  • 수축 신장 시험은 설정된 설계 신축량의 정도와 변형 여부를 평가하기 위한 시험이다. 설정된 최대 신축량이 신축이음 설계수명 동안 반복적으로 수축하거나 신장하였을 때 신축이음의 손상이 발생하지 않아야 한다. 수축 신장에 필요한 최대 인장하중 또는 압축하중이 신축이음 단위 길이당 20kN 이하이어야 한다. 단, 교량의 신장 수축 시 마찰이 없는 신축이음장치의 경우(캔틸레버식 핑거) 수축 신장시험은 제외한다.

3. 시공

3.1 일반사항

3.1.1 기본요건

• 현장에 보관되는 신축이음장치의 재료와 조립품들은 원래의 형상과 배열상태가 유지되도록 하여야 한다.
• 신축이음은 설계도에 따라 정밀하게 시공하여야 한다.
• 바닥판 신축이음은 평탄한 승차감을 제공할 수 있도록 시공하여야 한다.
• 바닥판 신축이음을 시공한 후, 바닥판을 최종적으로 정리할 때까지 신축이음부는 보호장치로 덮어주어야 한다.
• 설치 후 그리고 최종 승인 전에 감독자의 입회하에 신축이음부의 누수시험을 실시하여야 한다.
• 신축이음장치를 설치할 때는 필요한 측량(수준측량, 종·횡방향 경사측량 등)을 실시하여 신축이음부 전후의 노면과 연속되도록 평탄성을 확보하여야 한다.

3.1.2 무수축 콘크리트 타설

• 콘크리트 바닥판에 매입되는 앵커는 견고하게 설치하고, 신축이음장치 아래에 공동이 발생하지 않도록 무수축콘크리트를 밀실하게 채워야 한다.

3.1.3 배수처리

• 노면수가 하부구조로 유입되지 않도록 필요시 신축이음 단부를 적절한 높이까지 연장하거나 신축이음 단부에 배수장치를 설치하여야 한다.

3.2 조립

3.2.1 재료의 선정

• 형강이나 평판은 조립품을 견고하게 하고 용접에 의한 변형을 최소화하기 위해 적정한 두께를 확보해야 한다.

3.2.2 조립 시 주의사항

• 신축이음 부재는 검사 및 승인을 받기 전에 공장에서 완전히 조립되어야 한다.
• 신축이음과 봉함재는 완전히 조립된 상태로 현장에 반입되어야 한다.
• 신축이음 봉함재는 중간에 현장이음이 없이 반입되어야 한다.

3.3 조정

3.3.1 신축이음의 유간조정

• 신뢰할 만한 자료가 없는 경우, 설치 시 온도는 콘크리트 구조물에서는 신축이음 설치 전 48시간 동안 구조물 아래 그늘의 평균온도를 취해야 하고, 주부재가 강재인 구조물에 대해서는 신축이음 설치 전 24시간 동안의 평균온도를 취하여야 한다.
• 장대 구조물의 경우, 설치 시 온도의 부정확성과 신축이음 유간 설정 시기와 신축이음 설치 완료 시기 사이에 발생할 수 있는 상부구조의 이동에 대응하도록 규정된 신축이음 유간에 허용오차를 포함시켜야 한다.
• 장대구조물의 신축이음 설계 시 최단 시간 내에 신축이음 조정과 설치가 가능한 장치, 세목 및 절차를 우선적으로 고려하여야 한다.
• 주부재에 대한 신축이음 지지부의 연결은 수평, 수직, 회전의 조정이 가능하여야 한다.
• 시공 줄눈과 블록아웃은 신축이음의 설치와 조정 전에 뒤채움 및 주요 구조부재 요소 의 설치가 실질적으로 가능한 곳에 시공하여야 한다.

3.3.2 설치 시 유간 계산

• 설치 시 신축이음의 유간(L) 계산은 다음 식을 따른다.

L = α · (Tmax – T설치) · L0 + 여유량

• 여기서,

  • L = 설치 시 유간(mm)
  • α = 선팽창계수
  • Tmax = 최고온도(℃)
  • T설치 = 설치 시 온도(℃)
  • L0 = 신축길이(m)
  • 여유량 = KDS 24 90 10의 설계신축량의 여유량에 따른다.

• 현장으로 반입된 신축이음장치는 (1)의 설치 시 유간을 확보하기 위해 다음 식만큼 유간을 조정하여 설치하여야 한다.

ΔL = L – L0

• 여기서,
  • ΔL = 제품의 유간 조정량(mm)
  • L = 설치 시 유간(mm)
  • L0 = 반입 시 제품의 유간(mm)

3.4 현장이음

3.4.1 현장이음 위치

• 단계별 시공과 18 m보다 긴 신축이음 봉함재를 사용하는 경우에는 현장이음에 대한 설계상세에 따라야 한다.
• 현장 이음부는 가능한 한 차량 바퀴가 지나가는 곳에 위치하지 않도록 하여야 한다.
• 이음부는 피로수명을 최대로 할 수 있도록 선정하여야 한다.
• 단계별 시공을 위해 설치되는 현장이음은 이음 연결을 하기 위한 충분한 공간을 확보하기 위해서 다른 시공 줄눈과 연관해서 위치시켜야 한다.
• 고무를 사용한 신축이음의 경우 현장이음을 피할 수 없는 곳에서는 이음부를 가황처리하여야 한다.

3.4.2 신축이음 봉함재

• 신축이음 설치가 완전히 끝날 때까지는 영구적인 봉함재를 설치하지 않아야 하며 가능한 하나의 부재로 된 봉함재를 사용하여야 한다.

3.5 설치

3.5.1 신축이음장치 설치

• 신축이음 상부 면은 인접한 콘크리트 마감 면과 일치하도록 시공하여야 한다.
• 신축이음은 3.3.2와 같이 설치 시 온도를 고려하여 유간을 결정하여야 하며 어떠한 경우에도 유간이 축소되지 않도록 시공하여야 한다.
• 슬래브 콘크리트 타설을 위한 블록아웃부의 거푸집은 돌출 철근을 고려하여 설치하여야 한다. 설치된 거푸집은 타설된 콘크리트의 다짐이 충분히 이루어질 수 있도록 견고해야 하며, 블록아웃부로 굳지 않은 콘크리트가 흘러나오지 않도록 조치하여야 한다.
• 블록아웃부는 포장시공 시 모래 등을 사용하여 임시로 채워 노면 평탄성에 영향을 주지 않도록 하여야 한다.
• 포장이 완료된 후에 블록아웃부는 커팅하여 포장체에 균열이 발생되는 것을 방지하고 모래와 각종 이물질은 제거하여 다시 유입되지 않도록 조치한다.
• 신 ․ 구 콘크리트의 접착성을 확보하기 위하여 블록아웃부의 콘크리트 면을 쪼아내기하고 신축이음장치의 앵커를 돌출철근에 용접하여 견고히 고정한 후 횡방향 철근을 배근한다.
• 블록아웃부에 타설되는 콘크리트는 강도가 바닥판 콘크리트 보다 높고 유동성이 우수한 무수축콘크리트로 하여야 하며, 콘크리트 타설할 때의 온도는 5 ℃ 이상이어야 한다.
• 블록아웃부의 콘크리트에 발생되는 균열을 방지하기 위해 철저한 양생을 하여야 하며, 충분한 양생이 될 때까지 어떠한 하중도 작용하지 않도록 신축이음을 보호하여야 한다.

3.5.2 봉함재의 설치

• 개방식 신축이음은 나무재료, 금속판 또는 승인된 재료를 사용하여 시공하여야 한다.
• 형판의 삽입 및 제거 시 콘크리트에 손상을 주지 않도록 하여야 한다.
• 주입형 봉함 신축이음장치 시공 전에 신축이음부 주변의 이물질을 깨끗이 청소하여야 하며 봉함재와 접촉하는 콘크리트 면은 샌드블라스팅을 하여야 한다.
• 봉함재가 작업 중 잘못 놓이거나 손상을 받지 않도록 주의하여야 한다.
• 방수봉함재가 콘크리트에 묻힐 때 봉함재의 모든 표면은 기름 또는 윤활유, 모르타르 혹은 다른 이물질이 없어야 하며 매입되는 봉함재는 밀실한 콘크리트로 마감하여야 한다.

3.5.3 임시지지 장치

• 신축이음은 영구 연결부재가 만들어질 때까지 또는 타설 콘크리트의 초결이 끝날 때까지는 적정 위치에서 연결부재를 지지하기 위한 임시지지 장치를 설치하여야 한다. 이와 같은 임시 지지부재는 신축이음장치 설치 시 온도 변동에 대한 유간 조정을 위해 설치된다.

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