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교량기초 휨철근 설계기준 개선
한국도로공사
1. 일반현황

(1) 휨부재 최소철근량 규정과 관련하여 콘크리트구조설계기준과 도로교설계기준이 상이하며, 도로교설계기준 적용으로 기초철근량이 과다하게 배근되어, 비경제적이고 시공성이 불리해짐.
(2) 따라서, 합리적 기준 검토를 통해 경제성 및 시공성을 개선코자 함.
(2.1) 휨부재의 "최소철근량" 규정 : 콘크리트 구조물의 취성파괴 방지
공사 > 한국도로공사
교량·구조물공
건설일반
시설물분류>운송 교통시설>교량시설>도로교;공종분류>토목공종>교량공사

2. 현황 및 문제점


2.1 현 설계기준
(1) 콘크리트구조설계기준 및 도로교설계기준 비교
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(2) 콘크리트구조설계기준은 기초판 예외 규정이 있어, 온도철근량만을 최소철근량으로 규정함으로써 필요철근량만 배근이 가능함
(3) 도로교설계기준은 기초판 예외 규정이 없어 필요철근량 4/3배 배근함

2.2 문제점
(1) 콘크리트구조설계기준과 도로교설계기준이 서로 불일치하고 도로교 설계기준 적용시 휨철근 33%이상 과다배근 필요
(2) 따라서, 보수적인 기준(도로교설계기준) 적용으로 인해 철근량이 많아져, 비경제적이고, 시공성이 불리해짐

3. 개선내용


3.1 기준검토
3.1.1 검토단면

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3.1.2 휨철근 관련 설계기준 비교
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3.1.3 각 설계기준별 산출 예시
<산출 예시 대상교량(OO교 기초) : fy=400MPa, fck=27MPa, h=1,800mm, d=1,650mm>
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(1) 도로교설계기준 외의 타 기준 적용 시에는 필요철근량만으로 배근 가능

3.1.4 관계기관 협의 (한국도로교통협회: 도로교설계기준 관리)
(1) 추진경위
(1.1) 2011. 6. 24. 한국도로교통협회 질의
(1.2) 2011. 7. 14. 한국도로교통협회 도로교설계기준 회의 참석
(1.2.1) 협회 : 도로교는 공공성 측면에서 보수적 설계가 필요함.
(1.2.2) 도공 : 국내·외 기준 추가조사 후 재협의하겠음
(1.3) 2011. 8. 26. ~ 31. 도로교설계기준 위원회 방문 설명
(1.3.1) 국내·외 기준 등 추가 자료 제시(책임위원 신현목 교수 등)
(1.4) 2011. 8. 29. 전문가 회의 실시
(1.5) 2011. 9. 5. 한국도로교통협회 방문
(1.5.1) 그간 경위 및 국내·외 기준 등 설명(협회 기술국장 등)
(1.6) 2011. 9. 14. 한국도로교통협회 회신(협회→도공)
(2) 질의 회신 내용
(2.1) 질의내용
(2.1.1) 교량 기초 휨철근 최소철근량 산정시 도로교설계기준과 콘크리트구조 설계기준이 상이하여 혼선이 야기되고 도로교설계기준 적용시 비경제적 설계가 되므로, 콘크리트구조설계기준 6.3.2 휨부재의 최소철근량 적용 예외 규정에 따라 온도·수축철근의 최소철근비만 만족시키도록 적용하여도 되는 것인지.
(2.2) 답변내용
(2.2.1) 도로교의 휨부재의 최소철근량의 규정은 교량이 부정정차수가 낮고, 공공성이 강조되므로 도로교설계기준을 적용하여야 함.
(2.2.2) 따라서, 기초판에 대해서도 휨부재의 최소철근량의 규정을 따라야 함.
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3.1.5 검토결론
(1) 일반적인 시방서 제정은 콘크리트구조설계기준을 모법으로 하여 도로교 및 철도교 관련 기준을 제정함.
(2) 공공성이 강한 철도설계기준(노반편)과 콘크리트구조설계기준은 동일하나, 도로교설계기준만 상이하여 비경제적인 설계가 되고 있음
(3) 현재 최신 개정 중이거나 최신 설계법 등을 고려할 때
(3.1) 기초 최소철근량은 온도철근량으로 규정되거나,
(3.2) φMn≥1.2Mcr에 해당되는 철근량으로 기초 최소철근량을 규정함.
(4) 또한 기초는 지반 상의 구조물로써 취성파괴 가능성이 거의 없음.
(5) 따라서, 교량기초 최소철근량은 구조적 연관성, 경제성, 최신 설계법 추세 등을 고려할 때 온도철근량으로 규정하는 것이 타당함.

3.2 교량기초 휨철근량 기준 개선 방안
3.2.1 콘크리트구조설계기준 적용으로 교량기초 휨철근량 산정
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3.2.2 기대효과
(1) 교량 기초 철근량 절감에 따른 건설원가 절감, 시공성 향상, CO2발생량 저감
(1.1) 원가절감 : 약 250억원(제잡비 포함), CO2감축 : 35,544 ton
(1.2) 교대 1기당 78만원(철근량 0.49ton) 절감, 1.15 ton·CO2 발생 저감
(1.2.1) 교각 1기당 520만원(철근량 3.15ton) 절감, 7.37 ton·CO2 발생 저감
(1.3) 설계중 및 착공예정인 부산외곽선 외 3개노선 적용시
(1.3.1) 9,833백만원(철근량 5,945ton) 절감, 13,911 ton·CO2 발생 저감
(1.4) 시공중인 상주~영덕 외 10개노선 미시공 교대·교각에 적용시
(1.4.1) 4,734백만원(철근량 2,862ton) 절감 , 6,697 ton·CO2 발생 저감
(1.5) 향후 계획노선(기본설계중) 광주순환 외 6개노선 적용시
(1.5.1) 10,509백만원(철근량 6,380ton) 절감 , 14,936 ton·CO2 발생 저감

4. 결론


(1) 설계 중 노선 : 본 방침 적용
(2) 공사 중 노선 : 현장여건에 따라 미시공 교량에 적용
                       (상부구조계 변경 없이 기초 철근량 조정 가능)
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