KDS14 20 62 프리캐스트 콘크리트구조 설계기준
1. 일반사항
1.1 목적
(1) 이 기준은 프리캐스트콘크리트 부재의 설계방법을 제시하고 부재의 안전성을 확보하기 위한 최소한의 요구조건을 규정한다.
1.2 적용 범위
(1)프리캐스트콘크리트 건물의 설계는 프리캐스트콘크리트 조립식 건축구조 설계기준에 따를 수 있다.(2)프리캐스트콘크리트 교량의 설계는
1.3 참고 기준
·
1.4 용어의 정의
(1)
1.5 기호의 정의
·
: 부재의 순경간, mm
2. 조사 및 계획
내용 없음.
3. 재료
(1)
4. 설계
4.1 설계 일반
4.1.1 설계 원칙
(1)프리캐스트콘크리트 부재를 설계할 때에는 거푸집 제거, 저장, 운반, 조립 등을 포함한 초기 제조에서 구조물의 완성에 이르기까지 일어날 수 있는 모든 하중과 충격하중 및 구속조건을 고려하여야 한다.(2)프리캐스트콘크리트 부재는 인접 부재와 하나의 구조 시스템으로서 역할을 하기 위하여 모든 접합부와 그 주위에서 발생할 수 있는 단면력과 변형을 고려하여 설계하여야 한다.(3)상호 연결된 구조 부재에 관한 영향을 포함하여 초기 및 장기처짐의 영향을 설계에 고려하여야 한다.(4)프리캐스트콘크리트 부재 및 이와 상호 연결된 부재, 접합부에 대하여 허용오차가 규정되어야 하며, 프리캐스트콘크리트 부재 및 접합부를 설계할 때 이들 오차의 영향을 반영하여야 한다.(5)연결부와 지압부를 설계할 때에는 수축, 크리프, 온도, 탄성변형, 부동침하, 풍하중, 지진하중 등을 포함하여 부재에 전달되는 모든 힘의 영향을 고려하여야 한다.(6)설계할 때 사용된 제작과 조립에 대한 허용오차는 관련 도서에 표시하여야 하며, 부재를 설계할 때 일시적 조립 응력도 고려하여야 한다.(7)프리캐스트콘크리트 부재 및 구조는 설계하중 조합에 의하여 계산된 소요강도 이상의 설계강도를 가져야 한다.(8)프리캐스트콘크리트 벽판이 기둥이나 독립기초판의 수평연결 부재로 설계되는 경우 깊은보 작용이나 횡좌굴과 처짐에 대한 영향을 설계에 고려하여야 한다.(9)프리캐스트콘크리트 부재의 설계기준압축강도는 21MPa 이상으로 하여야 한다.
4.1.2 접합부에서 힘의 전달과 분포
(1)부재 평면에 수직으로 작용하는 힘의 분포는 실험 또는 구조해석에 의해 계산하여야 한다.(2)면내력을 프리캐스트콘크리트 부재의 접합부 사이에서 전달하기 위해서는 다음 조건을 만족하여야 한다.① 면내력의 전달경로는 접합부와 부재에 대하여 연속되도록 하여야 한다.② 인장력이 작용될 경우 강재 또는 철근을 연속적으로 배치하여야 한다.
4.2 프리캐스트콘크리트 벽판을 사용한 구조물
4.2.1 일체성 확보 요건
(1)4.2.2의 규정이 적용되는 경우를 제외하고는 프리캐스트콘크리트 벽판 구조물에서 구조 일체성을 확보하기 위하여 다음 (2)에서 (7)까지 규정된 최소 요구 조건을 따라야 한다.(2)프리캐스트콘크리트 구조물의 횡방향, 종방향, 수직방향 및 구조물 둘레는 부재의 효과적인 결속을 위하여 인장연결철근으로 일체화시켜야 한다. 특히 종방향과 횡방향 연결철근을 횡하중 저항구조에 연결되도록 설치하여야 한다.(3)프리캐스트콘크리트 부재가 바닥 또는 지붕층 격막구조일 때, 격막구조와 횡력을 부담하는 구조를 연결하는 접합부는 최소한 4,400N/m의 공칭인장강도를 가져야 한다.(4)수직연결철근에 관한 (단위는 N) 이상의 공칭인장강도를 가져야 한다. 하중에 의해 요구되는 단면보다 큰 단면으로 설계된 기둥의 경우, 감소된 유효단면적을 사용하여 최소 철근량과 설계강도를 결정할 수 있다. 이때 감소된 유효단면적은 전체 단면적의 1/2 이상이어야 한다.② 프리캐스트콘크리트 벽판은 최소한 두 개의 연결철근을 서로 연결하여야 하며, 연결철근 하나가 받을 수 있는 인장력은 45,000N 이상이어야 한다.③ 해석결과 기초바닥 밑면에 인장력이 발생되지 않을 경우 ②에 규정된 연결철근은 흙에 직접 지지되는 콘크리트 바닥슬래브에 정착시킬 수 있다.(5)단순히 연직하중에 의한 마찰력만으로 저항하는 접합부 상세는 사용할 수 없다.(6)일체성 접합부는 균열 발생 가능성을 최소화시킬 수 있도록 설치 위치를 설정하여야 한다.(7)일체성 확보를 위한 접합부는 콘크리트의 파괴에 앞서 강재의 항복이 먼저 이루어지도록 설계하여야 한다.
4.2.2 3층 이상의 내력벽 구조
(1)3층 이상의 프리캐스트콘크리트 내력벽 구조의 경우에는 다음 (2)에서 (6)까지 최소 규정을 만족시켜야 한다.(2)종방향 또는 횡방향 연결철근은 바닥과 지붕에 22,000N/m의 공칭강도를 가지도록 설계하여야 한다. 연결철근은 내부 벽체 지지점에 설치하여야 하며, 또한 부재와 외벽 사이에도 배치하여야 한다. 이때 연결철근은 바닥슬래브와 지붕구조 평면에서 600mm 이내에 위치시켜야 한다.(3)종방향 연결철근은 바닥슬래브 또는 지붕바닥과 평행되며 중심 간격이 3.0m 이내이어야 한다. 개구부가 있을 때는 그 주위에 응력이 적절히 전달되도록 연결철근을 개구부 주위에 추가로 배치하여야 한다.(4)바닥슬래브 또는 지붕바닥의 경간방향에 직각인 횡방향 연결철근은 내력벽의 간격 이하로 배치하여야 한다.(5)각 층 바닥 또는 지붕층 바닥 주위의 둘레 연결철근은 모서리에서 1.2m 이내에 있어야 하며 71,000N 이상의 공칭인장강도를 가져야 한다.(6)수직연결철근은 모든 벽체에 배치하여야 하며 건물 전체 높이에 연속되도록 하여야 한다. 인장강도는 벽체의 수평방향으로 44,000N/m 이상이어야 한다. 또한 수직연결철근은 각 프리캐스트콘크리트 벽 패널당 2개 이상 설치하여야 하며, 그 중심 간격은 3.6m 이하로 하여야 한다.
4.2.3 접합부의 설계
(1)프리캐스트콘크리트 접합부에서 그라우트 연결, 전단키, 기계적이음장치, 철근, 보강채움 또는 이들의 조합 등을 통해 힘이 전달되도록 하여야 한다.(2)접합부에 의한 힘 전달에 대한 적합성은 해석이나 실험에 의해 결정하여야 한다. (3)외력에 의한 단면력으로서 전단력이 주로 발생할 경우
4.2.4 지압부
(1)지붕 또는 바닥부재가 단순지지되어 있을 때 다음 (2)와 (3)의 규정을 만족시켜야 한다.(2)받침부재와 지지되는 부재 사이의 접합면의 허용지압응력은 받침부재나 지지면의 지압강도를 초과하지 않아야 하며 콘크리트의 지압강도는 /180 이상이어야 하며, 또한 다음 사항도 만족하여야 한다.가. 속찬 또는 속빈슬래브 50mm나. 보 또는 복부를 가진 부재 75mm② 보강되지 않은 단부에서 지지패드는 지지 단부부터 최소 15mm를 후퇴시켜 설치하거나, 모를 딴 경사 모서리를 둔 지지점의 경우에는 적어도 경사 모서리 면 뒤에 설치하여야 한다.(4)
4.3 프리캐스트콘크리트 세그멘탈 교량
4.3.1 프리캐스트콘크리트 세그멘트 이음부의 설계
(1)프리캐스트콘크리트 세그멘트 부재의 이음부 설계는 이 기준의 관련 규정을 적용하여야 한다.(2)프리캐스트콘크리트 세그멘트의 이음부는 사용하중이 작용할 때와 계수하중이 작용할 때의 응력에 대하여 검토하여야 한다. 이때 사용하중에 의한 인장응력을 검토할 때 허용휨인장응력은 2.5MPa로 하여야 한다.(3)프리캐스트콘크리트 세그멘트 이음부의 구조상세는 다음에 따라야 한다.① 프리캐스트콘크리트 세그멘트의 이음부에는 세그멘트 접합면의 전단저항강도를 증진시키기 위한 전단키를 설치하여야 한다. 이때 전단키는 전단력에 대하여 설계되어야 한다.② 프리캐스트콘크리트 세그멘트 단부와 전단키의 주변부는 보강철근 또는 연직방향 긴장재 등으로 보강하여야 한다.
4.3.2 설계 고려 사항
(1)프리캐스트콘크리트 세그멘탈 교량이 균형 캔틸레버 공법, 가설 트러스 공법, 전진 가설 공법 등에 의해 건설될 때, 시공처짐량이 설계계산 값과 일치하도록 제어하기 위하여 가설할 때 콘크리트의 재령은 최소한 14일 이상이어야 한다.(2)세그멘트의 제작 장소에서 하부 거푸집을 둔 상태에서 내·외부 거푸집을 제거하기 전의 콘크리트 압축강도는 강도는 18MPa 이상이어야 하고, 세그멘트를 제작 장소에서 저장소로 이동하려면 21MPa 이상의 압축강도를 가져야 한다. 프리스트레싱 전에 종횡방향의 이음부 콘크리트의 강도는 18MPa 이상이어야 하고, 최종 영구 긴장할 때 세그멘트콘크리트의 강도는 최소한 콘크리트의 설계기준압축강도 이상이어야 한다.(3)에폭시가 경화 전에 최소한 0.3MPa의 압축응력이 에폭시 줄눈에 가해져야 한다.(4)프리캐스트콘크리트 세그멘탈 교량의 복부에 두는 전단키는 복부 두께만큼의 구간에 두어야 한다. 전단키를 상, 하부 슬래브에 두는 경우에는 큰 전단키 한 개씩만 둘 수 있다.(5)프리캐스트콘크리트 세그멘탈 교량에서 세그멘트 사이에는 에폭시 줄눈과 건식 줄눈을 사용할 수 있다. 여기서 에폭시 줄눈은 내적 긴장재를 사용하는 교량, 동결융해작용을 받거나 결빙방지제의 영향을 받는 교량에 사용하며, 건식줄눈은 동결융해나 결빙의 영향을 받지 않는 지역의 외적 포스트텐셔닝 긴장재와 관련된 교량에 사용하여야 한다.(6)외적 포스트텐셔닝 긴장재는 부식되지 않도록 부식방지 대책을 강구하여야 한다.
4.4 프리캐스트콘크리트 제품의 관리
4.4.1 매입물
(1)콘크리트에서 돌출되거나 노출되는 매입물은 콘크리트가 굳지 않은 상태에 있을 때 다음 (2)에서 (4)까지 규정에 따라 콘크리트 속에 묻을 수 있다.(2)매입물은 굳지 않은 상태의 콘크리트 내에 배치된 철근에 갈고리로 정착하거나 결속근으로 묶을 수 없다. (3)매입물은 콘크리트가 굳지 않은 상태에서 제자리에 정확히 위치하도록 하여야 한다.(4)매입물 주변의 콘크리트는 적절히 다짐하여야 한다.
4.4.2 제품의 구분과 표시
(1)철근 배치, 연결부, 지지대, 매입부, 정착장치, 콘크리트 피복 두께, 개구부, 양중장치, 제조 및 조립 허용범위 등에 관한 모든 상세는 제작도면상에 표시되어야 한다.(2)모든 프리캐스트콘크리트 부재나 구조요소에는 설치될 위치와 제작날짜를 표시하여야 한다.
4.4.3 운반과 저장 및 설치
(1)프리캐스트콘크리트 부재의 양생, 거푸집 제거, 저장, 운반 및 설치 과정 중에 프리캐스트콘크리트 부재가 초과 응력을 받거나 뒤틀리거나 손상을 입지 않도록 하여야 하며, 구조물에 나쁜 영향을 줄 수 있는 솟음을 일으키지 않도록 하여야 한다.(2)프리캐스트콘크리트 부재는 영구적인 접합이 완료될 때까지 적절한 배치와 구조적 건전성을 보장하기 위하여 설치하는 동안에 적절한 버팀대와 받침대를 설치하여야 한다.
4.4.4 제품의 강도 평가
(1)프리캐스트콘크리트 부재가 현장치기콘크리트와 합성구조가 될 때는 다음 (2)와 (3)의 규정에 따라 프리캐스트콘크리트 부재만으로 휨모멘트에 대한 시험을 수행할 수 있다.(2)각각의 프리캐스트콘크리트 부재에 대한 구조계산 결과 압축이나 좌굴에 위험하지 않을 때 시험하중을 작용시켜야 한다.(3)프리캐스트콘크리트 부재만으로 시험할 경우 프리캐스트콘크리트 부재의 인장철근에 발생하는 총 인장력은