도로 박스 암거 설계 GUIDE - Part1. 도로암거의 설계 조건과 재료

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Part1. 도로암거의 설계 조건과 재료 (◀️ 현재 글)

Part2. 도로암거의 지지력 (바로가기 ↗️)

Part3. 도로암거의 지반반력계수 (바로가기 ↗️)

Part4. 도로암거 설계하중 (바로가기 ↗️)

Part5. 도로암거 설계 활하중 (바로가기 ↗️)

Part6. 도로암거 설계 하중조합 (바로가기 ↗️)

Part7. 도로암거의 내진설계  (바로가기 ↗️)

Part8. 도로암거 설계 지진하중 - 3월 출간 예정 *

Part9. 도로암거의 구조세목 - 3월 출간 예정 *

Part10. 도로암거의 철근상세 - 3월 출간 예정 *

Part11. 도로암거의 접합부설계 - 4월 출간 예정 *

Part12. 도로암거의 부재검토 - 휨검토 - 4월 출간 예정 *

Part13. 도로암거의 부재검토 - 전단검토 - 4월 출간 예정 *

Part14. 도로암거의 부재검토 - 처짐검토 - 4월 출간 예정 *

Part15. 도로암거의 부재검토 - 균열검토 - 4월 출간 예정 *

개요

이번 컨텐츠 에서는 암거의 설계 조건과 재료를 설명드립니다.

도로암거 설계에 사용하는 기준은 “KDS 44 90 00 : 도로암거구조설계기준” 입니다.

해당 설계기준은 44번으로 시작하는 도로코드에서 확인할 수 있습니다.

설계기준은 국가 건설기준센터에서 제공하고 있습니다.

↑ 국가건설기준센터(KCSC) 건설기준코드 ↑

국가건설기준센터에서 제공하는 건설기준은 설계기준(KDS, Korea Design Standard)과 표준시방서 (KCS, Korea Construction Standard)로 구성되며 대, 중, 소 분류와 각각의 번호로 구분되어 있습니다.

A. 도로암거 설계방법

“KDS 44 90 00 : 도로암거구조설계기준” 은 한계상태설계법 (LSD, Limit State Design) 을 기본으로 합니다.

설계 방법에는  한계상태설계법 (LSD, Limit State Design)과 허용응력설계법 (ASD, Allowble Stress Design), 강도설계법 (USD, Ultimate Strength Design)이 있습니다.

B. 도로암거의 재료 특성

도로 암거에 적용되는 콘크리트의 설계기준강도는 30MPa 이상이어야 하고 “KDS 24 14 21 콘크리트교 설계기준 (한계상태설계법) - (3.1)” 규정을 따릅니다.

철근의 항복강도는 400MPa 이상이어야 하고, 재료적 특성은 “KDS 24 14 21 (3.2)” 규정을 따릅니다.

i. 콘크리트

“KDS 24 14 21 콘크리트교 설계기준 (한계상태설계법) - 3 재료” 에서 제시하고 있는 부재 설계에 필요한 콘크리트와 철근의 재료 특성을 확인합니다. 설계에 대한 검증과 콘크리트를 평가 하기 위해 평균압축강도를 사용합니다.

이때 기준압축강도는 재령28일에 평가한 원주형 공시체의 압축강도입니다.

• 비균열 콘크리트의 포아송비 - ν : 1/6
• 열팽창계수 - α : 10 x 10^-6 /°C
• 콘크리트의 평균 압축강도

• 콘크리트의 설계압축강도

“KDS 24 14 21 - 3.1.2.6 (1) 설계압축강도”를 따라 기준압축강도, 재료계수 그리고 유효계수로부터 설계압축강도를 구할 수 있습니다.

📝 Calculation Examples - 설계압축강도

• 콘크리트의 기준인장강도

콘크리트의 기준인장강도는 평균인장강도로부터 구할 수 있습니다. 평균인장강도는 직접인장강도 시험에 의해 구하는 것이 원칙이지만 “KDS 24 14 21 - 3.1.2.1 (4) 콘크리트의 인장강도”에서 간접적으로 구할 수 있는 방법을 제시하고 있습니다.

• 콘크리트의 설계인장강도

콘크리트의 휨인장강도를 포함한 설계인장강도는 **“KDS 24 14 21 - 3.1.2.6 (2) 설계인장강도”**를 따라 기준인장강도, 재료계수 그리고 유효계수의 곱으로 구할 수 있습니다.

여기서 유효계수는 콘크리트 압축대의 쪼갬인장강도를 산정하는 경우에만 0.85를 사용하고, 그 외의 경우 모두 1.0을 적용합니다.

📝 Calculation Examples - 설계인장강도 / 보통 콘크리트의 탄성계수

• 설계인장강도

• 보통 콘크리트의 탄성계수

“KDS 24 14 21 - 3.1.2.2 탄성변형”에서 보통 콘크리트의 탄성계수 (0.4fcm 점에서 구한 할선 탄성계수)의 근삿값을 평가하는 방법을 제시하고 있습니다. 콘크리트의 탄성계수를 산정과정에서 콘크리트 단위질량의 확인이 필요합니다. 콘크리트의 단위질량은 “KDS 24 12 21 교량설계하중 (한계상태설계법) - 표 4.2-1 재료의 단위체적중량” 에서 확인할 수 있습니다.

• (무근)콘크리트의 단위체적중량 : 23.0 kN/m^3
• 철근콘크리트 : 24.0 kN/m^3

💡 Tips

KDS의 한계상태설계법(”KDS 24 17 11 교량내진설계기준(한계상태설계법)”)에서는 중력가속도 9.81 m/s^2 을 사용하고 있고, 탄성계수 산정을 위해 단위를 kg으로 환산하면, 23.0 / 9.81 = 2,344.54 kg/m^3 이 됩니다. 그래서 mc = 2,350 kg/m^3 을 적용합니다.

💡 Tips

“KDS 24 14 21“ 과 “도로교설계기준” 의 탄성계수 산정식은 다음과 같고 평균압축강도(mean compressive strength)계산 방법이 다른 것을 알 수 있습니다. 도로교설계기준에서는 기준압축강도(fck) 에 8MPa을 더해서 사용하도록 하고 있고, 이 내용은 “Eurocode 2 : Design of Concrete Structures (BS EN 1992-1-1)“과 동일한 방식입니다. 반면 “KDS 24 14 21“는 콘크리트구조기준의 방식을 따르고 있습니다.

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전체 콘텐츠에는 아래 내용까지 포함되어 있어요!

📝 Calculation Examples - 보통 콘크리트 탄성계수

💡 midas Civil Tips

ii. 시간에 따른 콘크리트의 강도와 탄성계수의 변화

iii. 철근

iV. 재료계수