(1)이 기준은 도로 케이블교량에 대한 한계상태설계법에서의 하중의 종류와 기호, 재하 방법을 규정하기 위한 것이다.

(1)이 기준은 케이블교량의 설계에 사용되는 하중들에 대한 최소한의 요구조건, 적용한계, 하중계수 및 하중조합에 대해 규정한다. 또한 이 규정은 기존 교량의 구조적 안전성 평가에도 적용될 수 있다. 이 규정들은 하중에 대한 최소 요구조건이므로, 필요한 경우 발주자의 판단에 따라 이 기준 이상의 하중을 사용할 수 있다.

·KDS 17 00 00 내진설계 일반

·KDS 24 10 12 교량설계 일반사항(케이블교량)

·KDS 24 12 11 교량 설계하중조합(한계상태설계법)

·KDS 24 12 12 교량 설계하중조합(케이블교량)

·KDS 24 12 21 교량 설계하중(한계상태설계법)

·KDS 24 14 21 콘크리트교 설계기준(한계상태설계법)

·KDS 24 14 42 교량 케이블구조 설계기준(케이블교량)

·KDS 24 17 12 교량내진 설계기준(케이블교량)

·KDS 24 18 12 교량 내풍 설계기준(케이블교량)

·계획차로: 발주자에 의해 정해진 교량완공 시 계획된 통행차로

·교량구성부재: 케이블교량 및 접속교량의 모든 구성부재를 통칭한다. 주탑, 교각, 기초 및 상부구조와 케이블을 포함한다.

·바퀴: 축의 끝에 하나 또는 두 개의 타이어

·상부구조: 구조물 하부 및 기초를 제외한 부분. 케이블교량의 주탑은 상부구조로 분류할 수 있다.

·선박충돌하중: 선박의 충돌에 의해 교량구성부재에 작용하는 하중

·설계충돌속도: 설계충돌하중을 산정하기 위한 선박의 충돌속도

·설계충돌하중: 교량구성부재의 설계를 위해 교량에 작용시키는 선박충돌사건에 대한 설계하중으로서, 하중조합에 의한 한계상태 및 요구성능수준 검토에 사용한다.

·연간초과확률: 선박충돌하중이 설계충돌하중을 1년 동안에 초과할 확률. 선박충돌하중의 연간확률분포로부터 계산한다.

·연간파괴빈도(AF): 교량이 1년 동안 붕괴될 빈도 또는 확률 값. 교량의 연간파괴빈도는 교량구성부재의 연간파괴빈도를 모두 더하여 산정한다.

·요구성능수준: 선박충돌 시 교량이 만족해야 할 성능수준

·최소 설계충돌하중: 설계충돌하중의 최소 요구 값

· =흐름방향으로 구조물이 투영된 단위 길이 당 면적(원형파일인 경우 : 파일 직경) (4.9.4)

· =한 방향 일일트럭교통량의 설계수명기간 동안 평균값 (4.3.3.1)

· =한 방향 한 차로의 일일트럭교통량의 설계수명기간 동안 평균값 (4.3.3.1)

· =선박의 폭() (4.17.3.5)

· =충돌부 유효폭 (4.17.3.5)

· =항로이탈의 기본율 (4.17.3.5)

· =항력계수(원형파일인 경우 : 1.0) (4.9.4)

· =관성계수(원형파일인 경우 : 2.0) (4.9.4)

· =이물의 깊이 (4.17.5.1)

· =해당등급 선박의 적재중량톤수 (4.17.3.4)

· =파일기초에 작용하는 단위길이 당 항력 (4.9.4)

· =파일기초에 작용하는 전체 항력 (4.9.4)

· =파일기초에 작용하는 단위길이 당 관성력 (4.9.4)

· =파일기초에 작용하는 전체 관성력 (4.9.4)

· =파일기초에 작용하는 단위길이 당 파력() (4.9.4)

· =선박충돌하중의 조건부 확률밀도함수 (4.17.3.4)

· =연간 선박충돌하중의 상보누적분포함수, (4.17.3.2)

· =파고 (4.9.4)

· =구조물의 전면수심 (4.9)

· =바지선 선수부 깊이 (4.17.5.1)

· = 개별파의 상위 1/250을 평균한 값인 최대파고 (4.9.2)

· =주탑 높이(m) (4.14)

· =유의파고 (4.9.2)

· =주탑 저면으로부터 케이블 최상단 정착점까지의 높이 (4.19.1)

· =구조물의 위치에서 유의파고 와 천수계수 로 표현되는 환산심해파고 (4.9.2)

· =천수계수 (4.9.2)

· =규칙파에 의한 선형천수계수 (4.9.2)

· =파수() (4.9.2, 4.9.4)

· =지간의 길이(m) (4.3.1), 거더 등의 지간(m) (4.3.2), 중앙 지간장(m) (4.14), 검토대상 경간길이(m) (4.19.2)

· =심해파장() (4.9.2)

· =고려하는 단면에 정의 영향을 주는 영향선 길이(m) (4.3.1.3)

· =선박분류등급에 따른 선박의 전체길이 (4.17.3.5)

· =다차로재하계수 (4.3.1.2)

· =파일기초에 작용하는 항력에 의한 모멘트 (4.9.4)

· =파일기초에 작용하는 관성력에 의한 모멘트 (4.9.4)

· =수로의 평균 수위 높이 (4.17.5.1)

· =재하차로의 수 (4.3.1.1), 형태, 크기 및 하중조건에 의해 분류된, 교량 밑을 통과하는 연간 선박의 수 (4.17.3.2)

· =차바퀴의 중량 (4.3.1.4)

· =한 차로에서의 트럭교통량 비율 (4.3.3.1)

· =선박충돌하중 확률분포에 사용하는 평균충돌하중 (4.17.3.4)

· =선박의 항로이탈확률 (4.17.3.5)

· =항로를 이탈한 선박이 교량구성부재와 충돌할 기하학적확률 (4.17.3.5, 4.17.3.5)

· =선박충돌보호공 등 기타 요인에 의한 조정계수 (4.17.3.5, 4.17.3.5)

· =해당 등급의 선박이 교량구성부재와 충돌할 사건의 연간발생확률 (4.17.3.2, 4.17.3.5)

· =선박충돌하중 (4.17.3.4)

· =선박충돌하중에 대한 등가정적하중 (4.17.5.1)

· =교량의 위치에 따른 보정계수 (4.17.3.5.3)

· =선박의 통과경로에 평행한 유속에 대한 보정계수 (4.17.3.5)

· =통행선박의 밀도에 대한 보정계수 (4.17.3.5)

· =경사선수길이 (4.17.5.1)

· =선박의 통과경로의 직각방향 유속에 대한 보정계수 (4.17.3.5)

· =바닥판의 두께 (4.11.2)

· =유의주기 (4.9.2)

· =바닥경사 (4.9.2)

· =물 입자의 속도 (4.9.4.1)

· =직각방향으로 구조물의 단위 길이 당 체적 (원형파일인 경우 : ) (4.9.4.1), 설계충돌속도 (4.17.3.4, 4.17.4)

· =선박의 통과경로에 평행한 유속성분 (4.17.3.5)

· =최소설계충돌속도 (4.17.4)

· =정상기상조건에서 항로를 지나는 선박의 보통속도 (4.17.4)

· =선박의 통과경로에 직각방향 유속성분 (4.17.3.5)

· =재하차로의 폭 (4.3.1.1)

· =연석, 방호울타리(중앙분리대 포함)간의 교폭(m) (4.3.1.1)

· =발주자에 의해 정해진 계획차로의 폭(m) (4.3.1.1)

· =항로의 중심선에서 교량구성부재까지의 거리 (4.17.4)

· =항로의 중심선에서 항로 경계까지의 거리 (4.17.4)

· =설계선박 전체길이의 3배 거리 (4.17.4)

· =기초와 교각의 오프셋거리 (4.17.5.1)

· =교축직각방향과 항로가 이루는 각 (4.17.3.5)

· =파향이 구조물의 법선과 이루는 각(angle) (4.9.3.1)

· =케이블의 새그 (4.19.2)

· =교축방향의 탑정변위 (4.19.1)

· =파압의 작용높이 (4.9.3.1)

· =주탑 기면의 회전변위 (4.14), 항로의 꺾임 혹은 곡선영역의 회전각(°) (4.17.3.5)

· =물의 밀도 (4.9.3.1, 4.9.4)

· =각 주파수 () (4.9.4), 선박충돌 기하학적확률 모형의 표준편차 (4.17.3.5)

(1)내용 없음

(1)내용 없음

(1)지속하중

①고정하중

가.구조부재와 비구조적 부착물의 중량(DC)

나.포장과 설비의 고정하중(DW)

②말뚝부 마찰력(DD)

③토압(수평토압 EH, 수직토압 EV, 상재토하중 ES)

④시공 중 발생하는 구속응력(EL)

⑤프리스트레스(PS)

⑥콘크리트 크리프 영향(CR)

⑦콘크리트 건조수축의 영향(SH)

(2)변동하중

①활하중(차량활하중 LL, 보도하중 PL, 상재활하중 LS)

②충격(IM)

③풍하중

가.구조물에 작용하는 풍하중(WS)

나.차량에 작용하는 풍하중(WL)

④파압(WP)

⑤온도변화의 영향(단면 평균온도 TU, 온도차 TG)

⑥지반변동 및 지점이동의 영향(GD, SD)

⑦정수압과 유수압, 부력(WA)

⑧케이블 교체(PS1)

⑨가설 시 하중(ER)

⑩마찰력(FR)

⑪기타

(3)극단하중

①지진의 영향(EQ)

②충돌하중(차량충돌 CT, 선박충돌 CV, 설하중 및 빙하중 IC)

③케이블 파단(PS2)

(1)고정하중은 구조물의 자중. 부속물과 그곳에 부착된 제반설비, 토피, 포장, 장래의 덧씌우기와 계획된 확폭 등에 의한 모든 예측 가능한 중량을 포함한다. 고정하중을 산출할 때는 표 4.2-1에 나타낸 단위체적중량을 사용하여야 한다. 다만 실중량이 명백한 것은 그 값을 사용한다.

(1)차량활하중의 재하를 위한 재하차로의 수 은 식 (4.3-1)과 같다.

의 정수부 (4.3-1)

여기서,

= 연석, 방호울타리(중앙분리대 포함)간의 교폭(m)

= 발주자에 의해 정해진 계획차로의 폭(m)

다만, 식 (4.3-1)에 의한 이 1이며 가 6.0m 이상인 경우에는 재하차로의 수()를 2로 한다.

(2)재하차로의 폭 는 식 (4.3-2)에 따른다.

(4.3-2)

(3)교량 바닥판상의 차도가 중앙분리대 등에 의해 물리적으로 두 부분으로 나누어져 있는 경우에는 다음을 따른다.

①두 부분이 영구적인 시설로 분리되어 있는 경우에는 두 부분의 폭을 각각 고려하여 재하차로의 수와 폭을 정하여야 한다.

②두 부분이 임시적인 시설로 분리되어 있는 경우에는 전체 차도의 폭을 고려하여 재하차로의 수와 폭을 정하여야 한다.

(1)특별한 언급이 없는 한, 활하중의 최대 영향은 표 4.3-1의 다차로 재하계수를 곱한 재하차로의 모든 가능한 조합에 의한 영향을 비교하여 결정되어야 한다. 이 기준 4.3.2에 규정된 보도하중과 1차로 이상의 차량하중을 포함하는 하중조건의 경우에 보도하중을 하나의 재하차로로 취할 수 있다.

(2)가로보에 대한 하중의 다차로재하계수는 주트러스나 주거더의 경우와 마찬가지로 취하는데, 가로보에 최대 응력을 일으키게 하는 하중이 놓이는 차로폭을 써서 그 다차로재하계수를 정하여야 한다.

(3)이 조항은 재하차로수에 관계없이 한 대의 피로설계트럭하중이 재하되는 피로설계에는 적용되지 않는다.

(1)일반사항

① 교량이나 이에 부수하는 일반 구조물의 노면에 작용하는 차량활하중(‘KL-510’으로 명명함.)은 (2)에 규정한 표준트럭하중과 (3)에 규정된 표준차로하중으로 이루어져 있다. 설계 시에 이 기준 4.3.1.4의 규정을 제외하고는 각 표준트럭하중과 표준차로하중은 원칙적으로 재하차로 내에서 횡방향으로 3,000mm의 폭을 점유하는 것으로 한다.

(2)표준트럭하중

표준트럭의 중량과 축간거리는 그림 4.3-1과 같다. 충격하중에 따른 할증은 표준트럭하중에만 적용한다.

(3)표준차로하중

표준차로하중은 설계자의 판단에 따라 다음의 표준차로하중 모형 1 또는 모형 2를 사용한다.

①표준차로하중 모형 1

표준차로하중 모형 1은 종방향으로 균등하게 분포된 하중으로 표 4.3-2의 값을 적용한다. 횡방향으로는 3,000mm의 폭으로 균등하게 분포되어 있다.

② 표준차로하중 모형 2

표준차로하중 모형 2는 종방향으로 균등하게 분포된 하중으로 표 4.3-3의 값을 적용한다. 횡방향으로는 3,000mm의 폭으로 균등하게 분포되어 있다.

(4)교량에 궤도차량하중이 있다면 발주자가 궤도차량하중의 특성과 궤도차량과 일반차량간의 예상되는 상호관계를 규정해야한다.

(1)바닥판과 바닥틀을 설계하는 경우의 활하중

①바닥판과 바닥틀을 설계하는 경우에 차도부분에는 표준트럭하중을 재하한다. 표준트럭하중은 종방향으로는 차로 당 1대를 원칙으로 하고, 횡방향으로는 재하 가능한 대수를 재하하되 동시재하계수를 고려하여 설계부재에 최대 응력이 일어나도록 재하한다. 교축 직각방향으로 볼 때, 표준트럭하중의 최외측 차바퀴 중심의 재하위치는 차도부분의 단부로부터 300mm로 한다.

②차바퀴의 접지면은 표준트럭하중의 각 차바퀴에 대해 면적이 (mm²)인 하나의 직사각형으로 간주하며 이 직사각형의 폭과 길이의 비는 2.5:1로 한다. 여기서, 는 차바퀴의 중량(kN)이다. 접지면이 연속적인 표면인 경우에 접지압은 규정된 접지면에 균일하게 분포하는 것으로 가정한다. 접지면이 단속적인 경우에는 접지압은 바퀴자국이 있는 실제 접촉면에 균등하게 분포되어 있으며 규정된 접지면과 실제 접지면의 비만큼 압력을 증가시킨다.

(2)거더, 주탑, 케이블, 행어를 설계하는 경우의 활하중

만약 특별한 규정이 없다면 거더, 주탑, 주케이블 및 행어의 설계 활하중은 아래의 하중 중에서 설계부재단면에 가장 큰 응답을 발생시키는 것으로 한다.

·이 기준 4.3.1.3(2)에 정의된 표준트럭하중의 영향

·이 기준 4.3.1.3(2)에 정의된 표준트럭하중 영향의 75%와 이 기준 4.3.1.3(3)에 정의된 표준차로하중의영향의 합

①최대 하중효과에 영향을 주지 않는 차바퀴는 무시해도 된다.

②설계차로와 각 차로에 재하되는 3,000mm의 폭은 최대 하중효과를 갖도록 배치되어야 한다.

③표준트럭하중 최외측 차바퀴중심의 횡방향 재하위치는 차도부분의 단부로부터 600mm로 한다.

(1)만약 발주자가 규정된 활하중에 대한 처짐의 허용기준을 요구하는 경우, 처짐은 아래의 값 중 큰 값으로 한다.

-표준트럭하중만으로 얻은 처짐

-표준차로하중과 조합된 표준트럭하중의 25%에 의해 얻은 처짐

(1)자전거길을 포함한 보도 등에는 표 4.3-4의 등분포하중을 재하한다.

(2)자전거길을 포함한 전체 보도의 폭이 2.0m를 초과하는 경우에는, 2.0m를 초과하는 부분에 표 4.3-4의 값의 85%, 3.0m를 초과하는 부분에는 표 4.3-4의 값의 70%를 적용한다. 구조해석 시에는 전체폭에 대한 평균 등분포하중값을 계산하여 적용할 수 있다.

(1)피로의 영향을 검토하는 경우에 이 기준의 4.3.1.3(2)에서 규정된 표준트럭하중의 80%인 피로설계트럭하중을 적용한다. 이 때 적용하는 충격계수는 이 기준 4.4의 충격하중 조항을 참조한다.

(1)피로하중의 빈도는 단일차로 일평균트럭교통량 을 사용한다. 이 빈도는 교량의 모든 부재에 적용하며 통행차량수가 적은 차로에도 적용한다.

단일차로의 일평균트럭교통량에 대한 확실한 정보가 없을 때는 아래의 차로 당 통행비율을 적용하여 산정할 수 있다.

(4.3-3)

여기서,

=한 방향 일일트럭교통량의 설계수명기간 동안 평균값

=한 방향 한 차로의 일일트럭교통량의 설계수명기간 동안 평균값

= 한 차로에서의 트럭교통량 비율(표 4.3-5)

(1)케이블교량의 설계에서 충격하중은 표준트럭하중 또는 표준트럭하중의 축중을 고려하는 경우에 적용한다. 이 때 충격하중계수의 값은 다음의 표 4.4-1과 같다.

(2)하부 구조 및 현수교의 주케이블과 보강거더에는 충격의 영향을 고려하지 않는다.

(1)프리스트레스힘과 관련된 사항은 KDS 24 12 21(4.5) 를 따른다.

(1) 콘크리트의 크리프

① 콘크리트의 크리프와 관련된 사항은 KDS 24 12 21(4.6) 을 따른다.

(2) 콘크리트의 건조수축

① 콘크리트의 건조수축과 관련된 사항은 KDS 24 12 21(4.7) 을 따른다.

(1)토압과 관련된 사항은 KDS 24 12 21(4.8) 을 따른다

(1)정수압과 유수압 및 부력과 관련된 사항은 KDS 24 12 21(4.9)를 따른다.

(1)해상교량의 파일기초 및 교각에 작용하는 파압은 파일기초의 파일캡과 교각에 작용하는 하중과 파일기초의 지지파일에 작용하는 하중으로 구분하여 산정한다.

(1)중복파와 쇄파는 다음 식을 사용하여 구분한다.

중복파 : (4.9-1)

쇄파 : (4.9-2)

여기서,

= 구조물의 전면수심

= 유의파고

중복파와 쇄파 조건에서 설계파고인 최대파고는 다음과 같이 산정한다.

중복파 : (4.9-3)

쇄파 : (4.9-4)

여기서

= 개별파의 상위 1/3을 평균한 값으로 정의되는 유의파고

(구조물의 목표성능에 따른 재현기간별 유의파고)

=유의파고 계산에 사용된 개별파의 주기를 평균하여 구한 유의주기

= 개별파의 상위 을 평균한 값으로 정의되는 최대파고

=구조물의 위치에서 유의파고 와 천수계수 로 표현되는 환산심해파고

, (심해파장), 바닥경사

파수,

(1)파압의 작용높이 와 기초 및 상부교각에 작용하는 파압 , , 그리고 는 다음과 같이 산정한다.

(4.9-5)

(4.9-6)

(4.9-7)

(4.9-8)

(4.9-9)

여기서,

= 파향이 구조물의 법선과 이루는 각(angle)

(1)Morison의 파력산정식은 단위 길이 당 항력(drag force, )과 관성력(inertia force, )의 합으로 다음과 같이 표현된다.

(4.9-10)

여기서,

=물의 밀도

=항력계수 (원형파일인 경우 : 1.0)

=관성계수 (원형파일인 경우 : 2.0)

=흐름방향으로 구조물이 투영된 단위 길이 당 면적(원형파일인 경우 : 파일직경)

=직각방향으로 구조물의 단위 길이 당 체적

(원형파일인 경우 : )

=물입자의 속도

=물입자의 가속도

파랑이 파일기초의 지지파일에 작용할 때 수면 높이에 따른 파력분포는 다음의 그림 4.9-2와 같다. 식 (4.9-10)을 바닥부터 파랑 자유수면 까지 적분하면 식 (4.9-11)과 같이 파일 전체에 작용하는 파력이 산정된다.

(4.9-11)

(1)항력(Drag force)

단위 길이 당 항력은 다음 식과 같다.

(4.9-12)

여기서,

(각 주파수)

위 식을 바닥()에서 까지 적분하면 구조물 전체에 작용하는 항력은 다음과 같다.

(4.9-13)

(2)관성력(Inertia force)

단위 길이 당 관성력은 다음 식과 같다.

(4.9-14)

위 식을 바닥()에서 까지 적분하면 구조물 전체에 작용하는 관성력은 다음 식과 같다.

(4.9-15)

(3)전체파력

항력과 관성력은 90°의 위상차를 갖기 때문에 구조물에 작용하는 최대파력은 두 힘의 합력이 최대가 되는 시점에 발생한다.

(1)항력과 관성력의 합력에 대한 모멘트는 다음과 같이 산정한다.

(4.9-16)

항력과 관성력에 의한 각각의 모멘트는 다음과 같다.

(4.9-17)

(4.9-18)

여기서,

(4.9-19)

(4.9-20)

(1)풍하중과 관련된 사항은 KDS 24 18 12를 따른다.

(1)특별히 조사 검토한 경우에는 온도변화의 범위를 실제의 상황에 따라 정할 수 있다. 온도에 관한 정확한 자료가 없을 때, 온도의 범위는 표 4.11-1에 나타낸 값을 사용한다.

(2)온도에 의한 변형 효과를 고려하기 위하여 설계 시 기준으로 택했던 온도와 최저 혹은 최고온도와의 차이 값이 사용되어야 한다.

(3)가설 시 온도는 가설 직전 24시간 평균값을 사용하여야 하나, 특별히 규명되지 않은 경우에는 20℃를 기준온도로 간주할 수 있다.

(1)케이블과 타 부재 사이의 평균 온도차에 따른 영향을 설계에 고려하여야 한다. 케이블에 대한 온도의 영향을 최소화하기 위하여 케이블의 마감에는 흰색 테이프나 밝은 색 도장 등을 고려할 수 있다.

(2)밝은 색의 사장교 케이블 및 현수교 주케이블과 보강거더/주탑과의 차이는 10℃, 어두운 색의 케이블과 보강거더/주탑과의 차이는 20℃를 사용한다.

(3)이 규정은 이 기준 4.11.1.1의 규정에 추가적으로 고려해야 한다.

(1)바닥판이 콘크리트인 강재나 콘크리트 상부구조에서 수직온도경사는 표 4.11-2 및 그림 4.11-1을 택한다. 상부의 온도가 높을 때 과 의 값은 표 4.11-2와 같다. 하부의 온도가 높을 때의 값은 표 4.11-2에 정해진 값에 콘크리트 포장에는 -0.3을 아스팔트 포장에는 -0.2를 곱하여 구한다.

(2)콘크리트박스구조로 된 주탑의 단면내 수평온도분포는 그림 4.11-1과 표 4.11-2의 값을 적용한다.

(3)강바닥판의 수직온도분포는 그림 4.11-2와 같이 고려한다.

(4)온도차 성분은 일반적으로 수직방향으로만 고려하지만 특별한 경우에 수평방향의 온도차를 고려할 수 있다. 이 때 선형의 수평온도차는 특별히 제시된 값이 없는 경우에 5℃로 한다.

(5)필요한 경우에 규모가 큰 콘크리트 박스 거더나 주탑에서 벽체의 내외부 온도차를 고려할 수 있다. 이 때 선형의 온도차는 특별히 제시된 값이 없는 경우에 15℃로 한다.

(1)강부재 및 케이블의 선팽창계수는 12×10^-6으로 한다. 강재와 콘크리트의 합성거더에 대해서는 강재 및 콘크리트의 선팽창계수는 모두 12×10^-6으로 할 수 있다. 콘크리트부재에서 철근 및 콘크리트의 선팽창계수는 10×10^-6으로 한다.

(1)가동받침의 이동량 산정 시 온도변화의 범위 및 선팽창계수는 이 기준 표 4.11-1 및 표 4.11-2를 따른다.

(1)지진의 영향과 관련된 사항은 KDS 24 17 12와 KDS 17 10 00을 따른다.

(1)설하중 및 빙하중과 관련된 사항은 KDS 24 12 21(4.13) 을 따른다.

부정정 구조물에서 지반의 압밀침하 등으로 인하여 장기간에 걸친 지점의 이동 및 회전의 영향을 고려하여야 할 경우에는 최종이동량을 산정하여 단면력을 산정하여야 한다. 마땅한 자료의 확보가 불가능할 경우, 다음의 기준이동량을 참고할 수 있으며, KDS 24 14 52(4.7.2.4) 에 따라 확인하여야 한다.

(1)주탑 기면의 회전변위 : (10^-4rad)

(2)앵커리지 스프레이 점의 교축방향 변위 : (m)

여기서,

= 중앙 지간장(m)

= 주탑 높이(m)

여기서 정의되지 않은 항목과 관련된 사항은 KDS 24 12 21(4.14) 를 따른다.

(1)교량의 가설 시에는 가설단계별 가설방법과 가설 중의 구조를 고려하여 자중, 가설장비, 기자재, 바람, 지진의 영향 등 모든 재하조건에 대한 안전도 검토를 수행하여야 한다.

(1)차량충돌과 관련된 사항은 KDS 24 12 21(4.17)을 따른다.

(1)이 절은 선박이 통행할 수 있는 수로에 위치하는 케이블교량의 선박충돌설계에 적용한다.

(2)교량 발주자는 해당 교량에 대한 수로를 통행하는 선박의 밀도와 선박의 설계속도, 선박통과를 고려한 교량 밑 공간 확보를 위한 높이를 규정하거나 승인하여야 한다. 발주자는 방호시스템을 포함한 교량구성부재의 허용손상 정도 및 붕괴방지수준을 규정하거나 승인해야 한다.

(3)교량은 선박충돌에 대하여 요구성능수준을 유지하도록 설계하거나 방호시설에 의하여 적절히 보호되어야 한다.

(4)선박충돌에 대한 교량의 요구성능수준은 다음과 같이 정의하는 붕괴방지수준으로 한다.

붕괴방지수준 : 선박충돌 시 교량구성부재에 다소의 피해를 허용하나 복구가 가능하여야 하며, 교량 전체 또는 일부의 붕괴가 발생하지 않아야 한다.

(1)붕괴방지수준을 만족하기 위하여 교량구성부재는 설계충돌하중을 적용한 극단상황한계상태 하중조합에 대하여 한계상태를 만족하도록 설계되어야 한다.

(2)붕괴방지수준을 만족하기 위한 교량의 연간파괴빈도는 0.0001 이하로 한다.

(1)선박충돌이 예상되는 각 교각과 경간구성부재에 대하여 설계충돌하중을 결정하여야 한다. 각 부재의 설계충돌하중은 이 기준 4.17.3.2에서 계산한 선박충돌하중 확률분포에 대하여 연간초과확률 0.0001 또는 재현주기 10,000년에 대응되는 하중보다 작아서는 안 되며, 최소 설계충돌하중 이상으로 한다.

(2)최소 설계충돌하중은 수로에서의 연평균유속과 같은 속도로 떠내려가는 빈 호퍼바지선을 기준으로 계산하여야 한다. 만일 교량 발주자에 의해서 특별히 승인된 것이 없다면 설계바지선은 화물을 싣지 않은 경우 중량이 200톤 이고 폭 10.7m, 길이 60.0m 크기의 것으로 한다.

(1)설계충돌하중을 결정하기 위한 교량구성부재의 충돌하중 확률분포는 다음과 같이 상보누적분포함수로 구한다.

(4.17-1)

여기서,

= 교량구성부재에 작용하는 연간 선박충돌하중의 상보누적분포함수

=형태, 크기 및 하중조건에 의해 분류된, 교량 밑을 통과하는 연간 선박의 수

=교량구성부재에 작용하는 해당 선박등급에 대한 충돌하중의 조건부 상보누적분포함수

=해당 등급의 선박이 교량구성부재와 충돌할 사건의 연간선박충돌사건 발생확률

는 각 교량구성부재와 선박등급별로 계산되어야 한다. 각 교량구성부재에 대한 충돌하중 확률분포는 모든 선박등급의 를 합하여 구한 상보누적분포함수이다.

(1)크기, 형태, 적재조건 및 이용가능수심에 근거하여 교량 밑을 통과하는 연간 선박의 수()를 각각 교각과 경간구성부재들에 대하여 구한다. 수로의 상태에 따른 왕래하는 선박의 수와 적재조건 간의 차이를 고려하여야 한다.

(1)해석적 방법

이 기준 식 (4.17-1)의 해당 선박등급에 대한 선박충돌하중의 조건부 상보누적분포함수 는 선박과 교각의 강성, 충돌각, 충돌에너지 등을 고려하여 계산한 해석적 방법으로 결정 할 수 있다.

(2)근사적 방법

이 기준 식 (4.17-1)의 해당 선박등급에 대한 선박충돌하중의 조건부 상보누적분포함수 는 조건부 확률밀도함수 로부터 다음 식 (4.17-2)와 같이 구할 수 있다.

(4.17-2)

는 다음 식 (4.17-3)으로 주어지는 를 평균충돌하중으로 하고, 이 값의 50%를 상한과 하한으로 하는 대칭삼각형분포를 사용할 수 있다.

(MN) (4.17-3)

여기서,

= 해당등급 선박의 적재중량톤수

= 이 기준 4.17.4에 정의된 설계충돌속도(m/s)

MN = 1×10⁶N

식 (4.17-3)의 평균충돌하중을 사용한 선박충돌하중의 조건부 확률밀도함수 는 다음 식 (4.17-4)와 같다.

(4.17-4)

(1)통계적, 해석적 방법

이 기준 식 (4.17-1)의 연간 선박충돌사건 발생확률 는 통계적 자료나 시뮬레이션에 근거하여 계산할 수 있다.

(2)근사적 방법

이 기준 식 (4.17-1)의 연간 선박충돌사건 발생확률 는 다음과 같이 구할 수 있다.

(4.17-5)

여기서,

= 선박의 항로이탈확률

= 항로를 이탈한 선박이 교량구성부재와 충돌할 기하학적확률

= 선박충돌보호공 등 기타 요인에 의한 조정계수

(3)항로이탈확률

항로이탈확률은 다음과 같이 구할 수 있다.

(4.17-6)

여기서,

= 항로이탈확률

= 항로이탈의 기본율

= 교량의 위치에 따른 보정계수

= 선박의 통과경로에 평행한 유속에 대한 보정계수

= 선박의 통과경로의 직각방향 유속에 대한 보정계수

= 통행선박의 밀도에 대한 보정계수

항로이탈의 기본율()은 다음과 같다.

① 선박의 경우

(4.17-7)

② 바지선의 경우

(4.17-8)

그림 4.17-2에 나타낸 세 가지 항로영역에 대한 교량의 상대적인 위치에 관련된 교량 위치에 따른 보정계수()는 다음과 같다.

① 직선영역

(4.17-9)

② 전이영역

(4.17-10)

③ 꺾임/곡선영역

(4.17-11)

여기서,

= 그림 4.17-2에 나타낸 꺾임 혹은 곡선영역의 회전각(°)

선박의 통과경로에 평행한 유속에 대한 보정계수()는 다음과 같다.

(4.17-12)

여기서,

= 선박의 통과경로에 평행한 유속성분(km/hr)

항로에서 선박의 통과경로에 직각방향 유속에 대한 보정계수는 다음과 같다.

(4.17-13)

여기서,

= 선박의 통과경로에 직각방향 유속성분(km/hr)

통행선박의 밀도에 대한 보정계수()는 교량에 인접한 항로에서 선박의 통행 밀도에 의해 선정된다.

① 저밀도 : 교량 인접부근에서 선박이 서로 만나거나 추월하는 것이 드문 경우

(4.17-14)

② 평균밀도 : 교량 인접부근에서 선박이 서로 만나거나 추월하는 것이 간혹 있는 경우

(4.17-15)

③ 고밀도 : 교량 인접부근에서 선박들이 일상적으로 만나거나 추월하는 경우

(4.17-16)

(4)기하학적확률

교량부근에서 항로를 이탈한 선박의 항로를 모형화하는데 정규분포를 이용할 수 있다. 기하학적확률()은 그림 4.17-3에 나타낸 바와 같이 교각의 양 측면에 놓인 두 선박의 중심선 사이의 범위에서 정규분포곡선을 적분한 면적이다. 이 정규분포의 표준편차()는 이 기준의 4.17.3.3에 따라서 선택된 선박분류등급에 따른 선박의 전체길이()와 같다고 가정한다.

이 정규분포의 평균위치는 선박통과경로의 중심선으로 잡아야 한다. 는 각 선박분류등급에 대한 선박의 폭()과 충돌부 유효폭()에 근거하여 결정될 수 있다.

여기서

= 선박의 폭

= 충돌부 유효폭

= 교축직각방향과 항로가 이루는 각

(5)충돌보호계수

교각이 돌핀이나 인공섬과 같은 충돌보호공이나 기타 다른 조건에 의하여 충돌로부터 보호될 경우, 연간 선박충돌사건 발생확률 를 조정하기 위한 충돌보호계수 를 다음과 같이 정의한다.

(4.17-17)

(1)설계충돌속도는 그림 4.17-4와 같이 결정한다.

여기서,

= 설계충돌속도(m/s)

= 정상기상조건에서 항로를 지나는 선박의 보통속도(m/s)로서 반드시 보다 커야 한다.

= 최소설계충돌속도(m/s), 교량이 설치된 곳의 연평균유속보다 커야 한다.

= 항로의 중심선에서 교량구성부재까지의 거리(m)

= 항로의 중심선에서 항로 경계까지의 거리(m)

= 설계선박의 전체길이()의 3배 거리(m)

예인되는 바지선의 경우에 설계선박의 전체길이()는 바지선, 예인선, 예인로프 각각의 길이를 모두 합한 전체길이로 정한다.

(1)하부구조물의 설계를 위하여 항해수로의 중앙선에 평행한 방향 및 수직인 방향으로의 등가정적하중을 다음과 같이 독립적으로 작용시켜야 한다.

① 항해수로의 중앙선과 평행한 방향으로 작용하는 설계충돌하중의 100%, 또는

② 항해수로의 중앙선과 수직인 방향으로 작용하는 설계충돌하중의 50%

(2)선체의 어떤 부분이나 이물 등에 의한 접촉에 노출되어 있는 하부구조물의 모든 부재는 작용하는 설계충돌하중을 견뎌낼 수 있도록 설계되어야 한다. 선박이나 바지선 선수의 돌출부, 경사부 거리(overhang, rake or flair distance) 등은 선박과의 접촉에 노출되어 있는 하부구조물의 충돌하중 작용부위를 결정하는데 고려되어야 한다. 선체의 선수가 파손되어 하부구조의 초기 접촉부와 다른 부분이 접촉되는 경우도 고려되어야 한다.

(3)여기에서 규정된 두 가지 설계의 경우에 있어서 충돌하중은 하부구조물에 다음과 같이 작용되어야 한다.

①전반적인 안정성을 위해서, 설계충돌하중은 그림 4.17-5에서와 같이 수로의 평균수위 높이()에서 하부구조물에 집중하중의 형태로 가해진다.

②국부적인 부재의 건전성 평가를 위해서, 설계충돌하중은 그림 4.17-6에서와 같이 선수깊이에 대하여 수직선상의 등분포 하중으로 가한다. 하부구조물에 충돌하중이 가해질 수 있는 접촉면적을 결정하는데 있어서 선수의 형태는 전방으로 경사됐다고 가정한다. 바지선에 있어서의 국부적인 충돌하중은 그림 4.17-7과 같이 선수부 깊이에 대하여 수직선상의 등분포 하중으로 고려한다.

= 선박충돌하중에 대한 등가정적하중

= 이물의 깊이

= 경사선수길이

= 기초와 교각의 오프셋거리

= 바지선 선수부 깊이

(1)선박충돌 시 선박의 동적효과 뿐만 아니라 교량구조의 동적효과에 의한 부재력을 고려하기 위해서, 이 기준 4.17.3에서 구한 설계충돌하중을 30% 할증하여 재하할 수 있다.

(1)선박과 교각의 충돌위험을 줄이거나 없애기 위하여 방현재, 군말뚝, 말뚝지지구조물, 돌핀, 인공섬 등을 추가로 설치할 수 있으며 이들을 조합한 방호시스템을 설치하여 교각을 보호할 수 있다.

방호시스템에 파괴나 심각한 손상이 발생하더라도 선박이 교각에 충돌하기 전에 정지시킬 수 있거나 선박의 방향을 바꾸어서 교각으로부터 멀어지게 할 수 있게 방호시스템을 설계한다.

(1)마찰과 관련된 사항은 KDS 24 12 21(4.19) 를 따른다.

(1)주탑의 설계에서는 탑기면의 수평도 오차, 탑주의 제작 및 가설오차, 케이블 제작 및 가설오차를 아래 식과 같은 교축방향의 탑정변위로 환산하여 고려한다.

강주탑 (m) (4.19-1)

콘크리트주탑 (m) (4.19-2)

여기서,

= 교축방향의 탑정변위

= 주탑 저면으로부터 케이블 최상단 정착점까지의 높이(m)

(1)현수교 보강거더의 설계는 케이블의 제작 및 가설오차 등을 아래 식과 같은 케이블의 새그로 환산하여 고려한다.

(m) (4.19-3)

여기서,

= 중앙경간에서의 환산 새그오차(m)

= 중앙 경간 길이(m)

(1)현수교의 행어 설계는 행어의 제작길이 오차, 케이블 밴드의 제작 오차 등의 제작오차와 보강거더의 휨비틂오차, 케이블 밴드의 설치오차 등의 가설오차를 고려하여야 한다.

(1)케이블 교체에 따른 영향은 KDS 24 14 42(4.4.1)에 따른다.

(1)케이블 파단에 따른 영향은 KDS 24 14 42(4.4.2)에 따른다.