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1. 연구배경

강합성상형교의설계는도로설계기준을비롯한

각종 설계기준에 따라 수행되고 있으나, 제반여건

을판단하는설계자의의도에따라교량의전체강

재중량및부재별응력수준등에적지않은차이가

발생하는 경우가 빈번하게 발생되어, 최적설계가

되어있는지에대한판단이어려운실정이다.

그 동안 다양한 형식의 강교량에 대하여 최적화

및 표준화와 같은 합리적인 설계방안에 대한 많은

연구가 수행되었으며 그 성과도 많이 축적되었으

나, 아직실무에지침으로서적용하기에는여러가

지어려움이있는것이사실이다. 이것은학문적인

접근에의한실용성의부족과수많은변수중일부

변수만을 적용함으로 인한 한계 등에 기인하는 것

으로사료된다.

설계 합리화는 해석하기에 따라서 여러 가지의

가능한목표가있을수있겠으나, 본연구에서는설

계변수에 따른 민감도 분석을 통하여 설계방법 및

절차를 합리화하고, 경제적인 설계를 유도하기 위

하여향후강합성상형교의설계검증및검토시적

정성 여부를 판단하는 기초자료 제공에 그 목적이

있다.

김 성 훈1) 설 종 명2)

1. 연구배경

2. 연구의 내용 및 방법

3. 기존설계내용 검토

4. 구성부재별 설계변수에 따른 검토

5. 강합성 상형교 최적설계

6. 결론

1) 유신코퍼레이션 기술개발실 과장([email protected])2) 유신코퍼레이션 도로구조부 차장([email protected])

강합성상형교설계합리화방안

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2. 연구의내용및방법

국내에 가설된 교량에 대한 자료를 수집·분석

하여그현황을파악하고, 강합성상형교에대한최

근의 국내실적 분석을 통해 문제점을 분석하 다.

본연구의목적인합리적설계방법을유도하기위

하여 구성부재별 설계변수에 따른 검토를 실시하

고도출된합리적설계방법을적용, 단경간교및연

속교의강합성상형교를설계후비교검증하 다.

〈그림 1〉은 이러한 연구의 내용 및 방법을 도식화

한것이다.

3. 기존설계내용검토

3.1 개 요

본연구의기초자료및문제점도출을위하여기

설계된강합성상형교성과물중〈표1〉과같이1방

향 2차로인 단경간교와 연속교 117여 개의 상세제

원과소요강중등의사례조사를실시하 다. 〈그림

2〉는강합성상형교의주요구성부재별명칭및위

치를나타낸것이다.

3.2 평균 강재중량

현재 공용중인 또는 설계 완료된 강합성 상형교

의 단경간 및 연속교에 대한 지간장별 강재중량을〈그림 1〉연구의 내용 및 절차

단경간교 : 37개소, 연속교 : 80개소총117개교량의자료

기존 설계 사례조사

1. 주요변수고정을위한예비검토2. 구성부재별상세검토(단경간교, 3경간교)

단경간교 (50m), 3경간교 (40+50+40=130m)

검토결과에 따른 합리화 설계 및 결과비교

설계기준과 기타문헌에 대한 검토 및 분석

결 론

구성부재별 설계변수에 따른 검토

〈표 1〉조사대상 교량

대 상 고속도로및국도상의강합성상형교

교량수단경간교37개소(24개과업구간), 연속교80개소(40개과업구간)총117개소

하 중 설계활하중DB-24, DL-24 (1등교)

〈그림 2〉강합성 상형교의 주요 구성부재

종방향보강재다이아프램수평보강재

세로보

하플랜지

가로보

수직보강재

복부판

상플랜지횡방향보강재

현장 이음부

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조사하 다.

단경간교와 연속교에서의 지간장별 평균단위강

재중량은〈표2〉와같다. 지간장의증가에따라평

균강재중량은증가하며, 평균값에대한자료의산

포도를 나타내는 표준편차는 단경간교에서 더 큰

것으로나타났다.

단경간교에서는지간장의변화에따라단위면적

당평균강중이290∼440kgf/m2로비례하여급격

하게 증가되고, 연속교에서는 지간장의 변화에 따

라평균강중270∼340kgf/m2로비례하여증가하

지만변화의폭은단경간교에비해작은경향을보

이고있다. 〈그림3〉은각지간장별강재량분포를

나타낸것으로지간장별적용된최대강중과최소강

중은 단경간교와 연속교에서 모두 차이가 큰 것을

알수있다.

따라서 합리적이고 경제적인 강중적용과 이를

위한 최적설계 방법의 제시가 필요하다. 한편, 지

간장과 강재중량의 관계를 회귀분석을 통해 식으

로나타내었다. 단경간교에서지간장-강중관계식

의 기울기가 연속교에 비해 훨씬 크다는 것을 알

수있다.

단 경 간 교

지간장(m) 평균강재중량(kgf/m2) 표준편차

40 290.4 23.9

45 338.2 21.3

50 344.9 34.0

55 401.4 21.3

60 440.8 27.2

평균 357.0 43.4

연 속 교

최대 지간장(m) 평균강재중량(kgf/m2) 표준편차

40 278.0 9.9

45 299.8 20.9

50 320.9 29.6

55 333.9 34.4

60 337.8 31.8

평균 330.0 32.9

〈표 2〉지간장별 평균 단위 강재중량

〈그림 3〉지간장과 강중의 관계

(a) 단경간교 (b) 연 속 교

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단 순 교

지간장(m) 평균형고(m) 평균형고비

40 2.325 1/17.2

45 2.313 1/19.5

50 2.500 1/20.0

55 2.640 1/20.8

60 2.900 1/20.7

65 - -

연 속 교

지간장(m) 평균형고(m) 평균형고비

40 2.000 1/20.0

45 2.157 1/20.9

50 2.442 1/20.5

55 2.579 1/21.3

60 2.700 1/22.2

65 3.100 1/21.0

3.3 부재의 제원조사

(1) 경간장과형고의관계

조사대상자료에서각지간장별형고와형고비(형고/지간장)를평균하면아래〈표3〉과같다.

〈표 3〉지간장별 형고와 형고비

단순교와 연속교 모두 경간장에 따라 형고는 증

가하며, 대체로 1/20정도의 형고비를 적용하고 있

는것으로조사되었다. 또한, 단경간교의경우가연

속교에비해다소높은형고비를보이고있다.

(2) 주요부재의제원에대한사항

주요부재의제원에대한조사내용을다음〈표4〉

에정리하 다. 단순교와연속교의구분없이대부

분이 유사한 제원들을 사용하고 있는 것으로 파악

되었으며, 이는 과거 설계관행을 따라 부재제원을

결정한요인도클것으로판단된다.

부 재 단 순 교 연 속 교

주

형

주형의 폭 2.4m가32%, 2.5m가22% 2.4m가38%, 2.6m가26%

주형의 높이 2.5m가35%, 2.2m가16% 2.5m가44%, 2.4m가14%

상·하 플랜지 최소두께10mm, 최대두께40mm 최소두께10mm, 최대두께40mm

복부판 10∼12mm 10∼12mm

종방향 보강재 PL150×14mm가70% PL150×14mm가81%

횡방향 보강재 폭250mm가29%, 두께12mm 57% 폭250mm가36%, 두께12mm 64%

수직 보강재 PL150×12mm가57% PL150×12mm가64%

수평 보강재 PL150×12mm가50% PL150×12mm가62%

가로보플랜지폭300mm가75%두께10∼12mm이95% 이상

플랜지폭300mm가88%두께10∼12mm가95%이상

세로보플랜지폭300mm가87%,두께10∼12mm가95% 이상

플랜지폭300mm가86%,두께10∼12mm가95% 이상

다이아프램개구율0.3∼0.35가95% 이상두께12mm와14mm가95% 이상

개구율0.3∼0.35가65% 이상두께12mm가70% 이상(일반부)

*백분율은전체조사대상교량(119개)에서적용된비율

〈표 4〉주요 부재의 제원

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〈그림 4〉구성부재별 강중 비율

(a) 단경간교(50m) (b) 3경간 연속교(40+50+40m)

3.4 구성부재별 강중비율 및 기능

강합성상형교의최적화설계를위해서는강재중

량이최소가되게하는합리적인부재의배치및제

원을결정하는것이중요하며, 이러한방법에더욱

효율적으로접근하기위해서는구성부재별기능에

따른구조적중요성및총강중에대한구성비율을

분석하고, 구조적으로 중요한 부재와 상대적으로

많은 강중을 차지하는 것을 우선적으로 고려하여

계획하는것이중요하다.

(1) 구성부재별강중비율

강합성상형교의구성부재별강중비율을나타내

면다음〈그림4〉와같다. 상·하부플랜지및복부

판이전체강중의56∼62%를차지하고있으며, 이

들부재의합리적인설계가가장큰강중절감효과

를가져올수있음을알수있다. 상하부플랜지와

복부판다음으로는가로보및세로보, 다이아프램,

종방향보강재순으로많은강재량이사용된것으로

나타났다. 이 외에 기타항목으로는 거세트판과 이

음판등이포함되어있다.

(2) 구성부재별기능

각부재는중요도와응력수준으로주요부재와2

차부재로구분될수있는데도로교설계기준에서는

주요부재와2차부재에대한명확한정의가없으며,

주구조와바닥틀을주요부재로, 주요부재이외의2

차적인 기능을 가진 부재 즉 수직브레이싱이나 수

평브레이싱을 2차부재로 고려한다는 규정만 있을

뿐이다. 〈표4〉는주요구성부재별기능및중요도,

그리고총강중에대한각각의구성비를정리한것

으로, 구성부재별 기능 및 강중구성비율을 기준으

로부재를4가지그룹으로나누었다.

부재의 중요도나 강중구성비율을 고려할 때,

상·하플랜지와복부판를합리적으로고려하는것

이 가장 효과적이며, 주형박스의 플랜지와 복부판

두께에 향을 주는 수평보강재, 그리고 수직보강

재, 종방향보강재, 횡방향보강재등의순으로최적

화를시키는것이합리적임을알수있다.

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그룹 주요 부재 응력수준 중요도구분 사용 강종 강중구성 비율

A상·하플랜지 High 주부재 SM490 약25%∼약40%

복부판 High 주부재 SM490 약20%∼약30%

B

수평보강재 High 주부재 SM490 약1%∼약2%

수직보강재 Low 부부재 SM400 약3%∼약4%

종방향보강재 High 주부재 SM490 약5%∼약8%

횡방향보강재 Low 부부재 SM400 약4%∼약6%

현장이음부 High 주부재 SM490 약4%∼약5%

C

가로보 Low 부부재 SM400약7%∼약9%

세로보 Low 부부재 SM400

지점부격벽 High 주부재 SM490약4%∼약7%

다이아프램(격벽) Low 부부재 SM490

D 기타부재 - - - 약7%

A 그룹- 응력수준High, 주부재, 강중구성비율각각20% 이상인상·하플랜지및복부판B 그룹- 강중구성비율이크지않으나상·하플랜지및복부판두께결정에 향이큰주·부부재C 그룹- A, B 그룹이외에강중구성비율이5% 내외의 주·부부재D 그룹- 강중구성비율이작은기타부재

〈표 4〉주요 구성부재별 기능

4. 구성부재별설계변수에따른검토

4.1 개 요

본 장에서는 일반적인 강합성 상형교의 설계를

수행하면서 특히 강교의 경제성에 향을 미치는

주요항목에 대하여 세부적인 검토를 수행하여 최

적의 강중을 가지는 설계단면을 찾아가는 과정을

합리적으로 접근하고자 하 다. 가장 큰 강중절감

효과를얻을수있는상·하플랜지및복부판의단

면제원 변화는 물론, 수평·수직보강재와 종·횡

방향보강재 등의 단면제원과 간격을 변화시켜 강

중감소효과 및 응력변화를 검토하 으며, 가로보

및 세로보와 다이아프램에 대해서도 같은 방법으

로검토하 다.

(1) 검토대상의선정

다양한 조건의 강합성 상형교에 대해 모두 검토

할 수 없으므로, 한국도로공사에서 기수행한 교량

을대상으로조사한결과빈도가가장높았던50m

단경간교와 40+50+40m의 3경간 연속교를 그 대

상으로하 다.

〈표5〉는검토대상강합성상형교의제원을정리

한것이며, 검토기준단면은〈그림 5〉와같다. 실제

로다양한선형의곡선교량과변단면적용교량등

을 적용할 수 있으나, 본 연구에서는 가장 기본이

되는직교를대상으로하 으며, 변단면은고려대

상에서제외하 다.

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구 분 Case 1 Case 2

형 식 강합성상형교 강합성상형교

연 장(경간구성)

50m (단경간교)

40+50+40=130m (3경간교)

폭 원일방향2차로(B=12.6m)

일방향2차로(B=12.6m)

평면선형 직선(R=∞) 직선(R=∞)

설계등급 1등교 1등교

설계하중 DB-24, DL-24 DB-24, DL-24

설 계 법 허용응력설계법 허용응력설계법

〈표 5〉검토대상 교량의 제원

〈그림 5〉검토기준 단면

(2) 사용프로그램

설계변수에 따른 민감도 분석을 위한 여러 차례

의설계및해석검증을위해강합성상형교설계자

동화 프로그램인 Aroad 2000과 구조해석프로그

램인Sap 2000, MIDAS/CIVIL을사용하 다.

4.2 주형

(1) 개요

강합성상형교에서강재중량에가장크게 향을

미치는주형박스의상·하플랜지와복부판을검토

하기위하여, 주형박스단면의제원를각각변화시

키고 허용응력 대비 작용응력이 일정한 수준에 도

달하도록 플랜지 두께를 조절하여 설계한 뒤 강중

의변화와처짐량을분석하 다.

(2) 검토방법및내용

①B(박스 폭)를 일정하게 하고 H(박스 높이)를 변

화시킨경우강중변화

박스의폭B를일정하게하고, 높이H를변화시

키면 강중은 감소하 다가 다시 증가한다. 박스의

〈그림 6〉박스 폭이 일정한 경우 박스 높이에 따른 단위면적당 강중변화

(a) 단경간교 (50m) (b) 연 속 교 (40+50+40m)

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단경간교(50m)

박스폭 B (m) 최적높이 H (m) 형고비 H/L

2.0 2.6 1/19

2.2 2.6 1/19

2.3 2.5 1/20

2.4 2.7 1/19

2.5 2.5 1/20

2.6 2.5 1/20

2.7 2.5 1/20

3경간 연속교(40+50+40m)

박스폭 B (m) 최적높이 H (m) 형고비 H/L

1.8 2.2 1/23

1.9 2.2 1/23

2.0 2.2 1/23

2.1 2.2 1/23

2.2 2.2 1/23

2.3 2.1 1/24

2.5 2.1 1/24

폭B에따른최저강중을갖는최적의높이H가존

재하며, 박스의폭이증가하면이러한최적H값은

감소하고강중은증가한다. 박스폭에따른박스높

이의변화를그래프로나타내면〈그림6〉과같으며,

이때각박스폭에따른최적높이와형고비를〈표

7〉에정리하 다.

〈표 7〉박스 폭에 따른 최적높이

②H(박스 높이)를 일정하게 하고 B(박스 폭)을 변화

시킨경우강중변화

박스의높이H를일정하게하고, 폭B를증가시

키면〈그림7〉과같이강중은거의선형적으로증가

하는것으로나타났다.

③박스제원의변화에따른활하중처짐량변화

박스의폭B가일정하고높이H가증가하면처짐

량은비례하여감소하며〈그림8〉, 박스의높이H를

일정하게하면폭B가증가하여도처짐량의변화에

는 향이없는것으로나타났다〈그림9〉.

(3) 검토결과

전체횡단면의균형적인배치와바닥판의효율및

유지관리 등을 감안하여 가능한 작은 폭에서 최적

의높이H를결정하는것이유리한것으로판단되

며, 박스의폭원보다는형고를증가시키는것이사

〈그림 7〉박스 높이가 일정한 경우 박스 폭에 따른 단위면적당 강중변화

(a) 단경간교 (50m) (b) 연 속 교 (40+50+40m)

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용성과피로등에서유리한것으로판단된다. 50m

단경간교의경우는 1/19∼1/20, 40+50+40m 연속

교의 경우는 1/23∼1/24의 형고비가 가장 적절한

것으로나타났다.

〈그림 8〉박스 폭이 일정한 경우 박스 높이에 따른 처짐량 변화

(a) 단경간교 (50m) (b) 연 속 교 (40+50+40m)

〈그림 9〉박스 높이가 일정한 경우 박스 폭에 따른 처짐량 변화

(a) 단경간교 (50m) (b) 연 속 교 (40+50+40m)

4.3 종방향 보강재

(1) 개요

강상형교는강판형교보다플랜지의폭이크기때

문에압축플랜지의국부좌굴이설계시매우중요한

고려사항이된다. 그러나설계시고려해야하는사

항이까다롭기때문에불안전하거나지나치게과다

한보강재의부착이발생할수있다. 본연구에서는

종방향보강재의간격변화에따른응력비와강중의

변화를분석하 다.


종방향보강재간격을강도로교상세부설계지침

의 최소간격 300mm이상이 되도록 변화시키면서

도로교설계기준의설계조건을만족시키도록단경

간교와 3경간교의 종방향보강재 제원을 변화시켜

응력비와강중의변화를분석하 다.

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(3) 검토결과

종방향보강재는 소요응력비를 만족시키는 범위

에서 가능한 간격이 넓고 단면제원이 작을수록 유

리하며, 본 과업의 범위에서 종방향보강재 간격은

단경간, 3경간교 모두 압축부에서 416mm(종방향

보강재수 5개)가 유리하며 종방향보강재를 4개 이

하로사용시는주형의강성부족으로인하여상·하

플랜지두께가증가하는것으로 나타났다.

4.4 횡방향 보강재

(1) 개요

횡방향보강재는 다이아프램 사이의 종방향보강

재좌굴에대한안전성확보때문에설치하며, 일반

적으로 수직보강재와 동일한 간격으로 설치한다.

본연구에서는횡방향보강재간격을변화시켜최적

의 횡방향보강재 제원을 사용하 을 때 강중의 변

화를분석하 다.


횡방향보강재단면제원검토시, 종방향보강재의

폭을 150mm로 고정시켰기 때문에 종방향보강재

로부터의최소이격거리100mm를고려하여횡방

향보강재최소폭을250mm로하 으며, 횡방향보

강재의 간격을 다이아프램 및 가로보 간격 5m를

고려해 1000, 1250, 1667mm로 변화시켜 검토하

다.

(3) 검토결과

횡방향보강재는 종방향보강재 제원를 증가시키

지 않는 범위 내에서 최소단면을 선택할 때, 횡방

향보강재 간격을 증가시킬수록 강중은 감소하며,

본연구의검토범위내에서는다이아프램및가로

보간격5m인경우1250mm가가장유리하며, 단

경간교의경우 250×12mm (100×12mm), 3경간

교의경우250×12mm (140×12mm)가최적으로

나타났다.

4.5 수직 보강재

(1) 개요

복부판의좌굴방지를위해사용되는수직보강재

는수평보강재의간격및단수에 접한관계를가

지나, 기존에는 대부분 간격 1250mm, PL150×

12mm를많이사용하여왔다. 본연구에서는수직

보강재제원및간격을변화시켜응력및강중의변

화를분석하 다.

(2) 검토조건및방법

수직보강재 간격을 1000, 1250, 1667mm 로 변

화시키고, 도로설계기준의수직보강재제원의조건

을만족시키는최소의수직보강재제원을적용하여

그때의강재중량을검토하 다.

(3) 검토결과

수직보강재 간격이 증가함에 따라 수직보강재

간격조건을만족시키는최소의수직보강재제원을

적용시강중은감소하며, 본과업의범위내에서는

다이아프램및가로보간격5m인경우1667mm가

가장 적절하나, 수직보강재는 횡방향보강재와 동

일간격으로 적용되므로 횡방향보강재의 최적간격

을고려하여가능한큰간격을사용하는것이유리

하다.

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4.6 수평 보강재

(1) 개요

복부판과같이휨압축응력을받는부재는강재의

허용압축응력보다도적은응력상태에서파괴가일

어나는데 이는 국부좌굴에 의하여 강재의 극한 내

하력이 감소하기 때문이다. 따라서 복부판의 좌굴

을 방지하기 위해서는 복부판의 두께를 좌굴에 대

하여충분히두껍게하거나, 보강재등의설치로지

지변의간격을줄여주어야한다.

본 연구에서는 수평보강재의 단수와 그에 따른

복부판 두께를 주형의 높이에 따라 변화시키면서

강재중량및응력비의변화를살펴보고자한다.


수평보강재의 설치단수는 0∼2단까지만 변화시

켰으며, 박스 높이는 2.3∼3.0m로 변화시켜 강재

중량 및 응력비(작용응력/허용응력)를 분석하 다.

수평보강재의설치단수는3단이상도허용되고있

으나, 도로교설계기준·해설과AASHTO에서권

장하지않고있으며실제적용된사례가많지않으

므로 본 검토에서는 적용하지 않았다. 수직보강재

의 간격은 125cm로 고정시켰고, 복부판의 두께는

도로교설계기준의최소두께를적용시켰다.

(3) 검토결과

수평보강재를사용하지않을경우는강중증가가

크며강중감소를위해서는수평보강재를설치하고

복부판두께를얇게하는것이유리하다. 수평보강

재2단을사용하고복부판두께를최소로사용하는

것이유리하나, 복부판두께10mm 사용시용접변

형 등에 따른 제작상의 어려움을 고려해 수평보강

재1단에복부판두께12mm를적용하는것이적절

한것으로판단된다.

4.7 가로보 및 세로보

(1) 개요

가로보간격에대한특별한규정은현재없으며,

일반적으로다이아프램과같이 5m 간격을일반적

으로 사용해 왔다. 본 연구에서는 가로보 간격 및

가로보와 세로보 제원을 변화시켜 그에 따른 가로

보와세로보의강중및응력비를분석하 다.


가로보간격을변화시키고가로보와세로보의제

원을변화시켜응력및강중의변화를분석하 다.

검토Case가많은관계로우선응력비가85% 전후

되는경우를선별한후강중을비교하 으며, 가로

보및세로보의플랜지의폭은사례조사결과가장

많이사용되고있는300mm를적용하 다.

(3) 검토결과

가로보간격6∼7m에서강재총중량은최소가되

며, 가로보및세로보플랜지폭을일반적으로많이

적용되는300mm로하 을때, 가로보간격이5m

인경우는가로보제원1.2m×10mm, 세로보제원

0.9m×10mm, 가로보간격이6m인경우는가로보

제원1.2m×12mm, 세로보제원1.0m×12mm, 가

로보 간격이 7m인 경우는 가로보 제원 1.3m×

12mm, 세로보 제원 1.2m×12mm, 8m인 경우는

가로보 제원 1.4m×12mm, 세로보 제원 1.5m×

12mm 전후가가장적절한것으로판단된다.

강합성최종 복사 2005.12.29 12:46 PM 페이지67

기술정보

68

〈표 8〉강합성 상형교 최적설계 결과

부재명

단경간교 ( L=50m ) 3경간교 ( L=40+50+40=130m )사례조사결과에따른 평균부재적용(tonf)

제작 및 실무를고려한 합리화설계(tonf)

부재별 검토에따른 최소강중설계(tonf)

사례조사결과에따른 평균

부재적용(tonf)

제작 및 실무를고려한 합리화설계(tonf)

부재별 검토에따른 최소강중설계(tonf)

주 형

2.4m×2.5m (B×H)

(H/L = 1/20)복부판: 12mm

2.5m×2.5m (B×H)

(H/L = 1/20)복부판: 12mm

2.5m×2.5m (B×H)

(H/L = 1/20)복부판: 10mm

2.4m×2.5m (B×H)

(H/L = 1/20)복부판: 12mm

2.5m×2.2m (B×H)

(H/L = 1/23)복부판: 12mm

2.5m×2.2m (B×H)

(H/L = 1/23)복부판:

일반부10mm, 지점부12mm

131.8 127.1 120.6 285.8 277.3 262.8

종방향보강재

150×14mm압축부종방향보강재수5개






11.5 10.8 10.8 32.0 29.8 29.8

횡방향보강재

250×12mm(200×12mm)간격1250mm

250×12mm(100×12mm)간격1250mm

250×12mm(100×12mm)간격1250mm

250×12mm(200×12mm)간격1250mm

250×12mm(120×12mm)간격1250mm

250×12mm(120×12mm)간격1250mm

8.1 6.6 6.6 25.3 20.6 20.6

수직보강재

150×12mm간격1250mm

150×12mm간격1250mm

150×12mm간격1250mm

150×12mm간격1250mm

140×12mm간격1250mm

140×12mm간격1250mm

4.6 4.6 4.6 13.6 10.5 10.5

수평보강재

150×12mm1단적용

120×12mm1단적용

100×12mm2단적용

150×12mm1단적용

120×12mm1단적용

120×12mm1단적용

2.5 2.0 3.3 7.6 6.1 6.1

세로보1000×300×12 900×300×12 900×300×10 1000×300×12 900×300×12 900×300×10

9.7 9.4 8.5 28.1 25.2 22.1

가로보1500×300×12

5m 간격1200×300×12

5m 간격1200×300×10

5m 간격1500×300×12

5m 간격1200×300×12

5m 간격1200×300×10

5m 간격13.5 11.1 9.8 35.0 27.3 24.0

다이아프램

일반부12mm/지점부12mm

5m 간격개구구

600×1000mm적용


5m 간격개구구

600×1000mm적용


5m 간격개구구

600×1000mm적용


5m 간격개구구지점부, 일반부600×1000mm적용





12.3 12.8 10.6 32.5 29.8 24.2

총강중

전체강중214 tonf

(단경간교평균217 tonf)

206 tonf 196 tonf505 tonf

(3경간교평균526 tonf)

472 tonf 444 tonf

단위면적당평균강중

339 kgf/m2

(단경간교평균345 kgf/m2)

327 kgf/m2 312 kgf/m2

308 kgf/m2

(3경간교평균321 kgf/m2)

288 kgf/m2 271 kgf/m2

강중감소율 -2% -5% -10% -4% -10% -16%

* 사례조사결과에따른평균부재적용 : 기존설계사례조사결과, 가장많이적용된값을이용* 제작및실무를고려한합리화설계 : 부재별검토결과와제작및실무를고려한설계* 부재별검토에따른최소강중설계 : 부재별검토결과만을반 한최소강중을얻기위한설계

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4.8 다이아프램

(1) 개요

기존강합성상형교의다이아프램간격은도로설

계편람등의기준에맞추어통상5m로가로보와동

일한 간격으로 설치하여 왔으나, 최근에는 전산구

조해석및설계이론의발달로횡분배효율성및경

제성제고를위해그간격을늘리고자하는연구및

논의가 진행 중이다. 본 연구에서는 다이아프램의

간격및개구크기의변화에따른응력및강중을검

토하 다.


다이아프램 간격을 사례 조사한 결과 가장 많이

적용되고있는5m부터10m로증가시키고, 적정응

력 수준이 되도록 다이아프램의 두께를 조정한 후

강중변화를 분석하 다. 또한, 다이아프램의 개구

크기에 따른 향을 조사하기 위해, 다이아프램의

개구율 변화에 따라 적정 응력비를 갖도록 다이아

프램두께를조정한후강중의변화를분석하 다.

(3) 검토결과

다이아프램의간격을증가시키면강중은감소하

나, 다이아프램간격7.5m 이상부터는 응력이증

가하므로, 응력증가에따른구조물의거동및안

전성에대한연구가아직부족한현단계에서는현

설계기준의다이아프램간격6m 이내로결정하는

것이 적절한 것으로 판단된다. 중앙부 다이아프램

은 개구율이 증가할수록 강중이 감소하므로 타 부

재와의 간섭을 고려하여 가능한 큰 개구율을 적용

하는 것이 유리하며, 지점부 다이아프램은 개구율

0.4 이상이되면강중이증가하므로개구율0.4 이

하에서 가능한 큰 개구율을 적용하는 것이 유리한

것으로판단된다.

5. 강합성상형교최적설계

구성부재별 설계변수 검토결과를 고려해 50m

단경간교와 40+50+40m 3경간연속교에 대한 설

계를실시하 으며, 이때적용사항을〈표8〉에정

리하 다.

설계결과, 기존설계교량의사례조사에따른대

표부재제원을적용하여설계하면단경간의단위면

적당 강중은 339 kgf/m2, 3경간 연속교의 경우는

308 kgf/m2 으로 기존 설계교량의 평균단위강중

대비각각2%, 4%의감소효과가나타났다. 구성부

재별 설계변수에 따른 검토결과 최소강중을 갖는

단경간의단위면적당강중은312 kgf/m2, 3경간연

속교의 경우는 271 kgf/m2 으로 기존 설계교량의

평균단위강중 대비 각각 10%, 16%의 절감효과가

나타났으며, 제작상의 문제점 등을 고려한 최적설

계결과, 단경간의단위면적당강중은327 kgf/m2,

3경간연속교의경우는288 kgf/m2 로기존설계교

량의평균단위강중대비각각5%, 10%의절감효과

가나타났다.

6. 결론

기존의 강합성 상형교는 합리적 설계에 대한 기

준이없어설계자마다교량의강중및부재별응력

수준의큰편차등여러문제점을보여왔다. 따라서

본연구에서는이러한문제점해결을위해기존설

강합성최종 복사 2005.12.29 12:46 PM 페이지69

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계사례조사와구성부재별설계변수에따른민감도

분석을 실시하여 합리적 설계를 위한 방법들을 제

시하 으며, 이러한 결과를 바탕으로 단경간 및 3

경간연속교의설계예제를통해검증하 다.

향후 많은 자료의 축적과 더불어 검증대상을 확

대하여보완한다면강교의효율적이고경제적인설

계가가능할것이며, 설계결과물의적정성여부를

판단하는데 있어 참고자료로 활용할 수 있을 것으

로판단된다.

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