철근 콘크리트 강구조와 교량 기본 핵심 이론

본문내용

일 때는 임펙트 렌치를 사용하므로 리벳팅할 때의 해머에 의한 것보다 소음이 작다.
c. 리벳에 비래 불량한 부분을 수정하기 쉽다.
d. 리벳을 가열하거나 용접 이음시와 같은 현장의 시공 설비가 필요치 않으므로 공사가 간편하고, 이음 부분의 강도가 매우 크다.
e. 노동력을 절약할 수 있고 공사 기간을 단축시키므로 경제적이다.
(4) 응력 계산
a. 이음부의 허용 전단력
여기서, : 볼트 1개 1마찰면당의 허용력
: 이음의 미끄러짐에 대한 안전율 (=1.7)
: 마찰계수 (=0.4), : 설계볼트 축력
b. 설계 볼트 축력 N
여기서, : 계수(F10T에서 0.75, F8T에서 0.85 적용)
: 볼트의 항복점 응력, : 볼트 나사부의 유효 단면
c. Torque (토크, 너트를 죄는 힘, 조임력)
여기서, : 볼트의 지름
: 나사 피치와 마찰에 따른 계수
(너트와 와셔에 표면 처리를 한 A종 : 0.11~0.15 )
(너트와 와셔에 표면 처리를 하지 않은 B종 : 0.15~0.19)
(5) 허용 세기 (강도)
(단전단의 경우)
(6) 볼트 수
[그림] 볼트 연결부의 파괴 형태
5. 교량
5.1 교량의 구성
(1) 상부 구조
차량 하중을 직접 지지하는 부분으로 바닥판, 바닥틀, 주거더로 구성된다.
바닥판: 차량하중을 직접 받는 부분(철근콘크리트 슬래브, 강바닥판)
주거더: 상부구조의 주체를 이루는 부분으로, 바닥판을 지지하며 상
부구조에 작용하는 모든 하중을 지점에 전달하는 역할을 함.
브레이싱 : 수평 브레이싱
수직 브레이싱
교량받침 : 상부구조와 하부구조를 연결하는 구조부분으로, 상부구조로 부
터의 모든 힘은 이 받침을 통해 하부구조에 전달됨.
[그림] 합성형교의 단면 예
(2) 하부 구조
교대와 교각을 말하며 말뚝기초를 포함한다.
[그림] 교량의 구성
5.2 교량의 분류
(1) 교면 위치에 따른 분류
- 상로교, 중로교, 하로교
(a) 상로교 (b) 중로교 (c) 하로교
[그림] 교면 위치에 따른 분류
(2) 지지조건에 따른 분류
- 단순교, 연속교, 겔버교
(a) 단순교
(b) 연속교
(c) 겔버교
[그림] 지지조건에 따른 분류
(3) 구조 형식에 따른 분류
아치교, 라멘교, 현수교, 연속교, 게르버교, 사장교
(a) 거더교
(b) 아치교
(c) 트러스교
(d) 라멘교
(e) 사장교
(f) 현수교
[그림] 교량의 구조형식에 따른 분류
5.3 표준 트럭 하중과 차선 하중
도로교 시방서에서는 활하중으로 표준 트럭 하중(DB 하중)과 차선 하중(DL 하중)을 주고 있다. DB 하중은 이상화한 표준 트럭 하중으로서 그림에 보인 바와 같이 2축 차륜 견인차에 1축 차륜 세미 트레일러를 연결한 것이며 교량의 등급에 따라 표와 같이 적용한다. 그림의 차선하중은 대응하는 표준 트럭 하중보다 더 큰 응력을 일어나게 할 때 사용한다. 직선하중은 연행하는 트럭하중과 등가가 되도록 한 활하중으로서 일반적으로 장경간 교량의 설계를 지배한다.
[표] DB하중의 등급별 하중
교량등급
하중
총중량
W(tonf)
전륜하중
0.1W(kgf)
후륜하중
0.4W(kgf)
세미트레일러
후륜하중
0.4W(kgf)
1등교
DB-24
43.2
2400
9600
9600
2등교
DB-18
32.4
1800
7200
7200
3등교
DB-13.5
24.3
1350
5400
5400
5.4 고정하중(사하중)
고정하중은 교량이나 구조물의 자중과 구조물에 부가되는 물체들의 중량을 말하며, 고정하중의 계산은 재료의 단위중량을 이용한다.
주요 재료의 단위 중량 예
강재: 7850kg/m3
콘크리트: 2350kg/m3
철근콘크리트: 2500kg/m3
PS콘크리트: 2500kg/m3
아스팔트포장: 2300kg/m3
[그림] 도로교 설계 활하중
5.5 충격 계수
충격이란 진동이나 충격같은 동역학적인 효과에 의해 실제 하중보다 더 큰 하중이 부재에 작용하는 것으로, 충격계수는 경간 L(m)에 따라 다음 식으로 산출하며, 활하중에 곱해 주는 계수이다. 단, 충격계수는 0.3을 초과할 수 없다.
5.6 설계 휨모멘트
주철근을 차량 진행 방향에서 직각으로 배치할 때 단순 바닥판의 단위 폭 당 활하중 모멘트는 다음 식으로 구한다.
이는 경간이 0.6~7.3m의 경우이며, 충격은 포함되지 않은 것이다.
DB24 :
DB18 :
DB13.5 :
위 식에서, : 계산 경간(m), : 트럭의 1개 후륜 하중
=9600kgf, =7200kgf, =5400kg
5.7 플레이트 거더교 (판형교)
(1) 판형교의 구조
지간이 길거나 하중이 큰 경우에 공장 제품인 I형강 (또는 H형강)으로는 단면이 부족하게 된다. 이러한 경우 강판을 용접 이음 하여 대형 판부재를 제작하며, 판을 이어 사용하므로 판형교라고 한다.
판형교의 단면은 플랜지와 복부로 이루어지며, 리벳 이음 판형교의 플랜지는 L형강과 덮개판으로 되어 있고, 용접 이음 판형교는 그냥 플랜지만이 존재한다.
[그림] 플레이트 거더의 구조 (요약)
①복부판, ②상부플랜지, ③하부플랜지, ④지점보강재, ⑤중간보강재,
⑥볼트연결부, ⑦단수직브레이싱, ⑧중간수직브레이싱, ⑨연결판, ⑩주거더
[그림] 플레이트 거더교의 상부구조 상세
[그림] 합성거더교의 전단연결재
(2) 판형의 휨응력
판형 강부재에 휨모멘트 M이 작용하면 단면에는 휨응력 가 생기며 다음 식으로 계산한다.
(3) 복부판의 전단응력
부재의 휨에 다른 복부판의 전단응력 는 다음 식으로 계산한다.
여기서, : 하중에 따른 전단력
: 복부판의 총단면적(순단면적 을 사용하지 않는다.)
(4) 응력의 검토
휨과 전단응력이 허용 응력의 45%를 초과할 때는 다음 식과 같은 검토를 해야 한다.
(조건 : , )
(5) 거더의 높이
리벳 이음 판형에서 거더의 높이 h는 플랜지 L형강 배면간의 높이를 말하며, 지간을 이라 할 때 보통 도로교에서는 정도, 철도교에서는 정도이다.
가장 경제적인 거더의 높이
이론적으로 강의 무게를 최소로 하는 높이로서 다음 식으로 계산한다.
여기서, : 허용 휨응력
: 복부판의 두께
(6) 플랜지의 단면적
리벳 이음 판형에서 플랜지의 단면적 는 덮개판과 플랜지 L형강을 포함하며 다음과 같이 구한다.

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