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건설공사원가절감

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코핑부 철근 설계 개선방안 검토
한국도로공사
1. 일반현황

(1) 대부분의 교각 코핑부는 교좌장치의 집중하중, 높이가 큰 기하하적 형상 등으로 인해 일반적인 보 이론이 적용되기 어렵고,
(2) 이로 인해 복잡, 조밀한 철근 배근으로 시공성이 저하되므로, 이에 대한 개선방안 마련코자 함.
공사 > 한국도로공사
교량·구조물공
건설일반
시설물분류>운송 교통시설>교량시설>도로교;공종분류>토목공종>교량공사

2. 현황 및 문제점


(1) 코핑부 현설계 기준 및 문제점
(1.1) 구조계산 시 브라켓/캔틸레버, 깊은보 등 각각 검토 후 필요 철근량 일괄 배근
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(1.2) 경험식에 의존하고, 선형적 이론을 근거한 해석
(1.2.1) 불필요한 곳에 철근 과다 또는 필요한 곳에 철근 부족 가능성
(1.2.2) 위험단면 전단철근을 전 구간에 걸쳐 사용 : 전단철근 과다
(2) 받침부 현설계 기준 및 문제점
(2.1) 연직·수평하중에 대해 콘크리트 지압·파열 강도 미 반영
(2.2) 이로 인해 철근량 과다 우려

3. 개선내용


3.1 코핑부(깊은 보) 스트럿-타이 모델 해석 적용
3.1.1 스트럿-타이 모델 적용의 타당성
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(1) D영역의 기존의 설계는 경험적이거나, 어림잡아 설계하였으나, 스트럿-타이 모델은 힘의 흐름을 잘 구현하는 합리적 해석 방법임
(2) 휨, 전단, 축력의 모든 하중 효과를 동시에 고려하여 일관성 확보함.

3.1.2 설계기준
(1) ACI 318-02 설계기준(2002) 10.7.1
(1.1) 기존 경험식에 의존하던 깊은보 전단설계방법을 스트럿-타이 모델로 대체
(2) 콘크리트 구조설계기준 해설(2007) 7.8.1
(2.1) 깊은보는 비선형해석 또는 스트럿-타이 모델에 따라 설계하도록 규정

3.1.3 T형 교각의 스트럿-타이 모델 적용도

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3.1.4 스트럿-타이 모델 적용 결과 비교
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3.2 콘크리트 강도를 고려한 받침부 설계
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3.2.1 받침콘크리트
(1) 연직·수평하중에 대해 콘크리트 강도(지압·파열)만으로 대부분 저항 가능
(2) 설계 시 검토하여 최소철근 배치




    <받침콘크리트 보강 설계 기준>

 o 연직하중에 대한 검토
  - 받침콘크리트 높이×2 ≤ 연단거리 : 검토 생략 및 최소철근 보강
  - 받침콘크리트 높이×2 > 연단거리 : 검토 필요
   · P (= 계수연직하중 - 콘크리트 지압강도)에 대해 철근 보강
 o 수평하중에 대한 검토
  - 받침콘크리트 높이×1.5 ≥ 연단거리 : 검토 생략 및 최소철근 보강
  - 받침콘크리트 높이×1.5 < 연단거리 : 검토 필요

   · H8(= 계수수평하중 - 콘크리트 파열강도)에 대해 철근 보강


3.2.2 코핑부 콘크리트
(1) 연직·수평하중에 대해 콘크리트 강도(지압·파열)만으로 대부분 저항 가능
(2) 설계 시 검토하여 철근 배근 여부 판단




    <코핑부 콘크리트 보강 설계 기준>

 o 연직하중에 대한 검토
  - P (= 계수연직하중 - 콘크리트 지압강도)에 대해 철근 보강
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 o 수평하중에 대한 검토
  - (= 계수수평하중 - 콘크리트 파열강도)에 대해 철근 보강

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3.2.3 철근량 및 철근 배근도 비교
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4. 결론

 

(1) 설계 중 노선 : 본 방침 적용
(2) 공사 중 노선 : 신규·변경 설계 교량에 적용
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