Part 5. 강교설계 5-1. 개요 - kor.midasuser.com · 교량형식 : 단경간아치교...

Part 5. 강교 설계

5-1. 개요 본 예제에서는 도로교설계기준(한계상태설계법)에 의한 단경간 아치교의 설계방법에 대해본 예제에서는 설계기준(한계상태설계법)에 의한 단경간 아치 의 설계방법에 대해

설명합니다.

도로교설계기준(한계상태설계법)은 하중과 구조적 성능에 관한 현시점에서의 통계적 지식

에 근거한 신뢰도 이론으로부터 개발된 '하중 저항계수 설계법(LRFD)'이 적용되었으며 기존

의 허용응력 설계법과 비교하여 설계개념과 계산과정이 상이하므로 실무 적용시 설계기준에

대한 충분한 이해가 필요합니다.

본 예제에서는 비합성 거더단면 / 가로보 단면 / 연결부의 설계를 주제로 하며 모델링에 본 예제에서는 비합성 거더단면 / 가로보 단면 / 연결부의 설계를 주제로 하며, 모델링에

관한 사항은 '단경간 아치교' 또는 '단경간 아치교의 설계’ 기술자료를 참고하기 바랍니다.

Civil LSD+에서는 도로교설계기준(한계상태설계법)에 명시된 활하중 조건, 자동하중조합,

재료 Data 등이 지원되므로 해석단계에서 부터 변경된 기준을 적용할 수 있습니다.

Ci il LSD 를 활용한 구조해석Civil LSD+를 활용한 구조해석

도로교설계기준 한계상태설계법에 의한 보강재검토 수행에 필요한 종방향 보강재에 대한

고려를 간편하게 지정할 수 있습니다. 특히, DB단면에 대해서도 보강재에 대한 제원을 추가

로 고려하여 설계할 수 있습니다 평 강재를 에서

차량활하중 (KL-510 ) 자동하중조합

로 고려하여 설계할 수 있습니다. 수평보강재를 SPC에서

정의한 임의형상단면으로

적용할 경우 단면강성에

보 강 재 가 고 려 되 지 만 ,

UMD에서 DB단면을 추가

적으로 고려할 경우에는

보강재는 단면강성에 포

UMD를 활용한 단면설계

함되지 않습니다.

http://kor.midasuser.com/Civil5-1

수평보강재 정의 수직보강재 정의

5-2. 대상 구조물


1 구조물 제원 및 일반도

교량형식 : 단경간 아치교

지간구성 : 90 m

교 폭 : 11.9 m (3차선)

1. 구조물 제원 및 일반도

| 횡단면도 |

| 평면도 |

| 종단면도 |

2. 사용재료 및 강도

주부재 (주거더, 아치리브, 행어 ) : HSB500, Fy=380MPa

보강재 (가로보, 브레이싱) : SM400, Fy=235MPa

Civil LSD+에는 도로교설

계기준(한계상태설계법)에

추가된 강종에 대한 DB가

수록되어 있습니다.


5-3. 구조물 모델링 및 해석


1. 재료 및 단면 정의1. 재료 및 단면 정의

1) 재료 정의

ID Name Type 단면치수 비고

주거더, 아치리브, 행어 : HSB500

가로보, 브레이싱 : SM400

ID Name Type 단면치수 비고

1 Arch부 가로보 DB/User H600X400X12/12 H형강

2 가로보 DB/User H2000X500X24/24 H형강

3 교문부브레이싱 DB/User H600X500X12/14 H형강

4 Hanger DB/User H597X400X10/14 H형강

5 수평브레이싱 DB/User H400X400X10/12 H형강

6 아치리브 Value - SPC단면

7 주거더 Value - SPC단면

2) 재료속성 정의

도로교설계기준(한계상태설계법)에서는 이전의 도로교설계기준과 비교하여 강재설계에 적

용되는 강종이 일부 추가되었습니다 추가된 강종은 Civil LSD+의 Steel Material DB에서

본 예제에 적용된 기본적

인 모델링 과정은 “단경간

아치교” 기술자료를 참고

Main Menu의 Properties 탭에서 Material Properties

1. Material 탭에서 클릭

2. Type of Design 선택란에서 ‘Steel’ 선택

용되는 강종이 일부 추가되었습니다. 추가된 강종은 Civil LSD+의 Steel Material DB에서

'KSCE-LSD12'를 선택하면 적용할 수 있습니다.

아치교 기술자료를 참고

하기 바랍니다.

Steel Material DB 의

"KSCE-LSD12'에는 아래와

같은 강종을 선택할 수 있

습니다3. Standard 선택란에서 'KSCE-LSD12' 선택

4. DB 선택란에서 ‘SM400’ 확인

5. 클릭

6. Material 탭에서 클릭

7. Type of Design 선택란에서 ‘Steel’ 선택

8 S d d 선택란에서 'KSCE LSD12' 선택

습니다.

8. Standard 선택란에서 'KSCE-LSD12' 선택

9. DB 선택란에서 ‘HSB500’ 선택

10. 클릭

http://kor.midasuser.com/Civil5-3| 부재 재질 입력 |



3) 적용단면) 적용단면

| 아치부 가로보 | | 교문부브레이싱 || 가로보 |

| Hanger |

| 수평브레이싱 | | 아치리브(SPC단면) | | 주거더(SPC단면) |

4) 임의형상 단면정의

Main Menu의 Tools 탭에서 Section Property Calculator

도로교설계기준(한계상태설계법)에 의한 강재단면 검토에서는 수평 및 수직보강재에 대한

제원도 단면설계에 고려되므로, SPC를 활용한 임의형상 단면 정의시 보강재에 대한 그룹도

추가로 고려되어야 합니다.

Main Menu의 Tools 탭에서 Section Property Calculator

1. SPC 실행시 Setting 대화상자에서 Length를 ‘cm’ 선택

2. File > Import > AutoCAD DXF 클릭

3. Import AutoCAD DXF 대화상자 > DXF File Name의 버튼 클릭

4. '보강거더.dxf' file 선택 후 클릭 SPC에서는 Polyline과

Block형태의 Line은

Import가 불가합니다.

'Check the intersection

Check the intersection

and/or duplication of

the imported DXF

model data?' 라는 물음

이 나올 때 ‘예’ 버튼을 클

릭하면 모델에서 교차하

는 부분을 노란색으로 표


Section Property Calculator (SPC)

시합니다.



단면상수 계산을 위한 부재두께를 정의합니다.상수 계 을 위 부재두께를 정의합니다

1. Model > Curve > Change Width 클릭

2. Width에 Check On, 상/하부 플랜지 ‘2.4cm’, 좌/우측 복부판 ‘2.4cm’, 수평보강재

‘2.4cm'입력 후 버튼 클릭

3. Model > Curve > Closed Loop >Register 클릭

4 수평보강재와 돌출부를 제외한 플랜지와 복부판 선택 후 클릭

Ctrl키를 사용하면 여러

부재를 한번에 선택 할 수4. 수평보강재와 돌출부를 제외한 플랜지와 복부판 선택 후 클릭

5. Model > Section > Generate 클릭

6. 모든 부재를 선택

7. Name : ‘아치리브’ 입력 ‘Calculate Properties Now’에 Check On

8. 버튼 클릭

부재를 한번에 선택 할 수

있습니다.

Tip. Closed Loop

폐합단면은 전단류(Shear Flow) 및 전단응력(Shear Stress) 산정시 사용되며 SPC에서 계산한 전단류

(Shear Flow) 및 전단응력(shear Stress)은 단위 힘에 대한 값입니다. 이때 자유돌출판 및 보강재는

제외되며 하나의 폐합단면에 대해서만 정의 합니다 또한 폐합단면을 정의하면 그 부분이 분홍색으


제외되며 하나의 폐합단면에 대해서만 정의 합니다. 또한 폐합단면을 정의하면 그 부분이 분홍색으

로 변하는 것을 확인할 수 있습니다.



보강거더 단면의 부재별 그룹을 지정합니다.거더 의 부재별 을 지정합니다

1. Model > Section > Steel Design Group > Generate 선택

2. Section : 보강거더 선택

3. Type/Number of Groups에서 Top-Flange x ‘2’, Bott.-Flange x ‘4’, Left-Web x ‘3’

입력, Right-Web x ‘3’ 입력

4 버튼 클릭4. 버튼 클릭

5. Model > Section > Steel Design Group > Add 선택

6. Design Group Type에서 ‘Top-Flange’, Group ID ‘1’ 선택

7. 상부 플랜지 부재 선택 후 버튼 클릭

8. 6~7의 순서를 따라서 나머지 부재도 그룹 정의

9 Tool > Setting > Display > Curve > Label > D-Group 선택 선택한 부재가 올바르게 9. Tool > Setting > Display > Curve > Label > D-Group 선택

10. File > Save 클릭

11. Model > Section > Export > Midas Section File 선택

12. File Name 입력란 우측의 버튼 클릭

13. File Name을 ‘보강거더’로 저장

14. 전체부재 선택 후 버튼 클릭

선택한 부재가 올바르게

정의 되어있는 지 확인하

기 위해 D-Group을 선택

합니다.

전체부재 선택 후 버튼 클릭

수평보강재로 고려되어야

할 부재는 □Stiff 에할 부재는 □Stiffener에

Check On 한 후 그룹정의

를 실행해야 합니다.

Stiffener로 고려된 부재는

UMD에서 단면검토시 수

평보강재로 자동 고려됩

니다.




SPC에서 생성한 보강거더 단면을 해석모델에 적용합니다.에서 성 거더 을 해석 에 적용합니다

메인 메뉴에서 [Properties]탭 > [Section]그룹 > Section Properties

1. '주거더' Section 더블클릭

2. 버튼 클릭

3 ‘보강거더 ’ 선택 후 버튼 클릭3. ‘보강거더.sec’ 선택 후, 버튼 클릭

4. Import Section 대화상자에서 ‘1:보강거더’ 선택

5. 버튼 클릭

| 보강거더 Section Data |




2. 하중정의 본 예제에 적용된 고정하

하중정의

1) 이동하중코드 설정중 및 풍하중 재하방법은

“단경간 아치교” 기술자료

를 참고하시기 바랍니다.

메인 메뉴에서 [Load]탭 > [Moving Load Code]그룹 > Moving Load Code

이동하중해석을 수행하기 위해 이동하중코드를 설정합니다. 본 따라하기에서는 도로교설

계기준(한계상태설계법) 전용 이동하중인 "KSCE-LSD12"를 선택합니다.

1. Moving Load Code 선택란에서 ‘KSCE-LSD12’ 선택

| 이동하중코드 설정 |

Tip. 변경된 LSD Moving Load_충격하중

* 기존 도로교설계기준(2010)에서의 충격하중은 지간의 함수로써 고려되었지만( I=15/(40+L) ),도로교설계기준(한계상태설계법)에서는 부재성분별로 충격하중계수를 별도로 적용하게 됩니다.

따라서 기존의 차선정의 대화상자의 충격계수 입력란은 삭제되었으며,

해당내용은 도로교설계

기준(한계상태설계법)의

3.7.1에 설명되어있습니다.

충격하중은 새롭게 생성된 Dynamic Load Allowance 기능을 활용하여 입력합니다.

기존 차선정의 변경된 차선정의

충격하중을 고려할 부재는 별도로 Structure Group을 지정하고,Dynamic Load Allowance 대화상자에서 설정된 그룹에 해당하는충격계수를 정의하여 구조해석에 고려할 수 있습니다.




2) 차선 정의

이동하중해석을 수행하기 위해 차선을 정의합니다. 입력되어 있는 차량이동하중은 다음과

같습니다. 연석간의 교폭이 11.9m이며 아래 그림과 같이 3차선으로 재하합니다.

2) 차선 정의

(차선폭 1 8 )

메인 메뉴에서 [Load]탭 > [Moving Load Analysis Data]그룹 > Traffic Line Lanes

1. Iso View, Node Numbers (toggle on)

2. 버튼 클릭

3. Lane Name 입력란에 ‘lane 1’ 입력

(차선폭 : 1.8m)

입력란에 입력

4. Eccentricity 입력란에 ‘2.5’ 입력

5. Vehicle Load Distribution 선택란에서 ‘Cross Beam’ 선택

6. Cross Beam Group 선택란에서 ‘cross beam1’ 선택

7. Selection by 선택란에서 ‘2 Points’ 선택 후 입력란을 클릭하여, 절점 ‘43, 61’ 지정

8. 버튼 클릭

9. 버튼 클릭


11. Eccentricity 입력란에 ‘5.5’ 입력

12. Vehicle Load Distribution 선택란에서 ‘Cross Beam’ 선택


14. Selection by 입력란을 클릭하여, 절점 ‘43, 61’ 지정

15. 버튼 클릭

16. 버튼 클릭


18. Eccentricity 입력란에 ‘-4.4’ 입력

19 V hi l L d Di t ib ti 선택란에서 ‘C B ’ 선택19. Vehicle Load Distribution 선택란에서 ‘Cross Beam’ 선택


21. Selection by 입력란을 클릭하여, 절점 ‘1, 19’ 지정

22. 버튼 클릭

23. 버튼 클릭




3) 설계차량하중 정의3) 설계차량하중 정의

도로교설계기준(한계상태설계법)에 새롭게 제시된 표준트럭하중(KL-510) 및 표준차로하중

을 정의합니다. 참고로 주거더를 설계하는 경우의 설계차량 활하중은 "표준트럭하중의 영

향"과 "표준트럭하중의 영향의 75% + 표준차로하중의 영향" 중 큰 값을 적용해야 합니다.

이때 충격하중은 피로한계상태를 제외한 모든 한계상태에 대해서 신축이음장치를 제외한

모든 다른 부재는 충격계수를 25%로 고려합니다 (바닥판 신축이음장치에 대한 충격계수

도로교설계기준(한계상

태설계법) 3.6.1.5 참고

메인 메뉴에서 [Load]탭 > [Moving Load Analysis Data]그룹 > Vehicles

1. 버튼 클릭

2 S d d 선택란에서 ‘KSCE LSD12’ 선택

모든 다른 부재는 충격계수를 25%로 고려합니다. (바닥판 신축이음장치에 대한 충격계수

70%는 Moving Load Analysis Data > Dynamic Load Allowance에서 별도로 정의합니다.)

2. Standard 선택란에서 ‘KSCE-LSD12’ 선택

3. Vehicular Load Name 선택란에서 ‘KL-510TRK’ 선택

4. 버튼 클릭

5. Vehicular Load Name 선택란에서 ‘KL-510LNE’ 선택

6. 버튼 클릭

7 버튼 클릭7. 버튼 클릭

Tip. 처짐 평가를 위한 하중 재하

표준트럭하중 정의

표준트럭하중 + 표준차로하중 정의

도로교설계기준(한계상 처짐 평가를 위한 이동하중 재하는 "표준트럭하중만으로 얻어진 처짐결과"와 "표준트럭하중의 25%


태설계법) 3.6.1.7 참고처짐 평가를 위한 이동하중 재하는 표준트럭하중만으로 얻어진 처짐결과 와 표준트럭하중의와 표준차로하중이 조합된 처짐결과" 중 큰 값을 적용해야 합니다.Civil LSD+의 Define Standard Vehicular Load에서는 주거더 설계시와 처짐 평가시에 대한 설계차량활하중 조합을 선택하여 간편하게 적용할 수 있습니다.



4) 피로설계트럭하중 정의4) 피로설계트럭하중 정의

도로교설계기준(한계상태설계법)에서는 피로이동하중에 대하여 별도의 피로설계트럭하중

모델을 적용합니다. Civil LSD+에서는 Vehicular Load Type 중 'KL-510FTG'를 선택하여 피

로이동하중을 적용할 수 있습니다.

메인 메뉴에서 [Load]탭 > [Moving Load Analysis Data]그룹 > Vehicles메인 메뉴에서 [Load]탭 > [Moving Load Analysis Data]그룹 > Vehicles

1. 버튼 클릭

2. Standard 선택란에서 ‘KSCE-LSD12’ 선택

3. Vehicle Load Name 선택란에서 ‘KL-510FTG’ 선택

4. 버튼 클릭

피로설계트럭하중 정의

Tip. 피로검토

피로설계트럭하중에 의해 산정된 피로하중결과는 강교에서 '복부판 피로설계'에 적용됩니다.

휨 피로검토에 적용되는 fcf는 설계피로하중의 두배와 하중계수가 고려되지 않은 영구사용하중에

의한 압축플랜지의 탄성 휨응력으로서 Civil LSD+의 Load Combination >

기능을 사용할 경우 아래와 같이 Li L d C 에는 피 설계 럭하중이 적용된 이동하중 C 를

도로교설계기준(한계상

태설계법) 6.10.6.2 참고

기능을 사용할 경우 아래와 같이 Live Load Case에는 피로설계트럭하중이 적용된 이동하중 Case를

선택하고 영구 사하중에 해당하는 Dead Load Case를 선택하면 '2 x 0.75 MVL_FTG + 1.0 DC +

1.0 DW'로 하중조합이 정의되고, UMD LSD의 복부판 휨피로 설계에 적용됩니다.




5) 이동하중조건 정의

메인 메뉴에서 [Load]탭 > [Moving Load Analysis Data]그룹 > Moving Load Cases

1. 버튼 클릭

2. Moving Load Case 대화상자에서 Load Case Name 입력란에 ‘MVL’ 입력

3. Sub-Load Cases의 Loading Effect 선택란에서 ‘Independent’ 선택

b d 선택란에서 버 릭

5) 이동하중조건 정의

Loading Effect에서

I d d 를 선택하여 4. Sub-Load Cases 선택란에서 버튼 클릭

5. Load Case Data의 Vehicle Class 선택란에서 ‘VL :KL-510TRK’ 선택

6. Scale Factor 입력란에서 ‘1’ 입력

7. Min. Number of Loaded Lanes 입력란에 ‘1’ 입력

8. Max. Number of Loaded Lanes 입력란에 ‘3’ 입력

9 Assignment Lanes의 List of Lanes 선택란에서 ‘lane 1’ ‘lane2’ ‘lane3’선택

Independent를 선택하여

Sub-Load Case를 여러 개

지정할 경우, 각각의 Sub-

Load Case 결과 중 최대/

최소값을 산출하여 나타

냅니다. 따라서 본 예제의

경우 차량하중과 차선하9. Assignment Lanes의 List of Lanes 선택란에서 lane 1 , lane2 , lane3 선택

10. 버튼 클릭 후 버튼 클릭

11. 버튼 클릭

12. 위와 동일한 방법으로 ‘KL-510LNE’ 입력

13. 버튼 클릭

중에 의한 결과값의

Envelope 결과를 쉽게 확

인할 수 있습니다.

| 차량하중그룹 정의 |

Tip. 활하중의 동시재하


도로교설계기준(한계상태설계법)에 적용된 활하중의 동시재하에 따른 다차로 재하계수는 5차로 이상까지로 확대되었으며, 재하계수도 변동되었으므로 이동하중조건 정의시 주의해야 합니다.Civil LSD+에서는 'KSCE-LSD12'에 의한 이동하중 코드를 적용할 경우 변경된 다차로 재하계수가 기본으로 적용됩니다.



6) 피로 이동하중조건 정의

메인 메뉴에서 [Load]탭 > [Moving Load Analysis Data]그룹 > Moving Load Cases

1. 버튼 클릭

2. Moving Load Case 대화상자에서 Load Case Name 입력란에 ‘MVL_FTG’ 입력

3. Sub-Load Cases의 Loading Effect 선택란에서 ‘Independent’ 선택

b d 선택란에서 버 릭

6) 피로 이동하중조건 정의

4. Sub-Load Cases 선택란에서 버튼 클릭

5. Load Case Data의 Vehicle Class 선택란에서 ‘VL :KL-510FTG’ 선택

6. Scale Factor 입력란에서 ‘1’ 입력

7. Min. Number of Loaded Lanes 입력란에 ‘1’ 입력

8. Max. Number of Loaded Lanes 입력란에 ‘3’ 입력

9 Assignment Lanes의 List of Lanes 선택란에서 ‘lane 1’ ‘lane2’ ‘lane3’선택9. Assignment Lanes의 List of Lanes 선택란에서 lane 1 , lane2 , lane3 선택

10. 버튼 클릭 후 버튼 클릭

| 피로 차량하중그룹 정의 |




7) 한계상태설계법 하중조합 자동생성7) 한계상태설계법 하중조합 자동생성

Auto Generation of Load Combination 기능을 활용하여 도로교설계기준(한계상

태설계법)에 의한 하중조합을 생성합니다.

Main Menu에서 Results > Load Combinations

1. ‘Steel Design’ Tab 선택 후 클릭 강재설계를 위해서는 반

드시 St l D i T b에2. 버튼 클릭

3. Design Code에서 ‘KSCE-LSD12’선택

4. Select Load Combination 대화상자에서 'Ultimate-Ⅱ, Ⅳ' Check Off

5. Load Factors for Permanent Loads 의 Component and Attachments Load Fator와

Wearing Surfaces and Utilities는 ‘Both’로 선택 (최대 하중계수 1.25와 최소하중계수

드시 Steel Design Tab에

서 하중조합이 정의되어

야 합니다.

0.9가 모두 적용됩니다.)

6. Fatigue Load Combination의 Live Case는 ‘MVL_FTG’선택

7. Dead Load Case는 ‘DC’, ‘DW’ 선택 후 버튼 클릭

피로하중조합은 피로활하

중으로만 구성되지만 피

로한계상태 검토시 하중

계수를 곱하지 않은 지속

하중도 고려되어야 하므

로 이에 해당하는 사하중

C 를 선택하여 하중조

| Load Combinations |

Case를 선택하여 하중조

합에 포함합니다.


| Auto Generation of Load Combinations |



*설계하중 및 하중조합설계하중 및 하중 합

설계하중 Load Case Type

고정하중구조부재의 중량 DC

포장과 설비의 고정하중 DW

활하중Civil LSD+에서는 도로교 활하중KL-510 MV(LL+IM)

피로활하중

풍하중 30m/s WS

Civil LSD+에서는 도로교

설계기준(한계상태설계법)

에 명시된 차량활하중인

KL-510에 대한 하중DB를

적용할 수 있습니다.

하중조합 비고Civil LSD+에서는 도로교 하중조합 비고

극한한계상태조합 Ⅰ

1.25DC+1.50DW+1.80MV LCB1

1.25DC+0.65DW+1.80MV LCB2

0.90DC+1.50DW+1.80MV LCB3

0 90DC+0 65DW+1 80MV LCB4

에서는

설계기준(한계상태설계법)

에 대한 자동하중조합 기

능이 제공되므로 Load

Case Type이 지정되어 있

을 경우 간편하게 하중조

합을 구성할 수 있습니다.

0.90DC+0.65DW+1.80MV LCB4

극한한계상태조합 Ⅲ

1.25DC+1.50DW+1.40WS LCB5

1.25DC+0.65DW+1.40WS LCB6

0.90DC+1.50DW+1.40WS LCB7

0 90DC 0 65DW 1 40WS LCB80.90DC+0.65DW+1.40WS LCB8

극한한계상태조합 Ⅴ

1.25DC+1.50DW+1.40MV+0.40WS LCB9

1.25DC+0.65DW+1.40MV+0.40WS LCB10

0.90DC+1.50DW+1.40MV+0.40WS LCB11

0 90DC 0 65DW 1 40MV 0 40WS LCB12

피로한계상태조합은

도·한6.10.6 복부판 피로

설계조건에 의하여 표0.90DC+0.65DW+1.40MV+0.40WS LCB12

사용한계상태조합 Ⅱ 1.00DC+1.00DW+1.30MV LCB13

피로한계상태조합 2 x 0.75MV(FTG) + 1.00DC + 1.00DW LCB14

설계 건에 의하여

3.4.1의 피로하중조합의 2

배와 하중계수를 곱하지

않은 지속하중으로 고려

합니다.

하중조건과 경계조건이 입력되어 완성된 구조물에 대한 구조해석을 수행합니다.

메인 메뉴에서 [Analysis]탭 > [Perform]그룹 > Perform Analysis

3. 구조해석 수행


5-4. 주거더 단면 설계(Box)


* 한계상태설계법의 이해 전문가 칼럼은 구조기술

전문가들의 깊이 있는 기

술정보와 기술자료를 더

많은 분들과 함께 나누기

위한 기술 서비스 입니다.

한계상태설계법은 허용응력설계법과 비교하여 설계개념과 계산방법에 대해 차이가 있고

설계 사례가 많지 않으므로 기준에 대한 충분한 이해가 필요합니다. 아래의 설명은 마이다스

토목구조분야 홈페이지의 전문가 칼럼에 등재된 ‘이승우의 LRFD에 의한 강교의 설계’에서

발췌한 내용입니다.

① 한계상태설계법의 주요특징

LRFD설계기준은 강구조 설계를 위한 또 다른 방법입니다. 콘크리트 설계시 다양한 하중계수와 저항계수를 사용하면서 강구조 설계에서만 허용응력설계법을 고집할 이유가 없습니다. 구조물에 작용하는 하중은 구조물의 재료와 무관하므로 하중계수가 다를 이유가 없기 때문입니다.

LRFD는 개념적으로 보다 합리적이며, 구조물 형태와 하중조합에 따라서 재료를경제적으로 이용할 수 있습니다 사하중과 활하중에 대해서 동일한 하중계수를 적경제적으로 이용할 수 있습니다. 사하중과 활하중에 대해서 동일한 하중계수를 적용하는 허용응력설계법에 비해서 보다 신뢰할 수 있는 안전율을 제공합니다.

시방서에 규정되지 않은 새로운 하중을 설계에 고려하기가 쉬우며 설계시 발생하는 불확실성이 하중에 대한 것이면 하중계수를 조정하면 되고, 저항계수에 대한 것이면 저항계수를 조정하면 됩니다.

허용응력설계법에 비해서 활하중비가 낮을 경우에는 경제적인 결과를 주지만, 활허용응력설계법에 비해서 활하중비가 낮을 경우에는 경제적인 결과를 주지만, 활하중 비가 높을 경우에는 오히려 공사비가 증가할 수도 있습니다.

② 설계방법 비교 (ASD VS LFD & LRFD)

허용응력설계법(Allowable Stress Design)은 구조물에 발생하는 응력을 허용응력이하로 제한하는 설계법이며 하중계수설계법(Load Factor Design)은 확률론에 이이하로 제한하는 설계법이며, 하중계수설계법(Load Factor Design)은 확률론에 이론적 근거를 둔 설계법입니다.

허용응력설계법(ASD)의 단점----------------------------------------

• 탄성거동만 고려

안전율이 항복응력에 대한 것임

하중계수설계법(LFD)의 단점-----------------------------------------

• 안전율은 하중 측에서만 고려

안전율로 표현한 모든 구조요소의

“안전율 1 82”보다는 “75

• 안전율이 항복응력에 대한 것임

• 극한하중에 대한 저항능력의 안전율을

고려할 수 없음

• 안전율은 저항 측에서만 고려 가능

• 상이한 하중에 대한 안전율이 동일

• 안전율이 주관적임

• 안전율로 표현한 모든 구조요소의

신뢰성이 일정하지 않음

• 구조물의 파괴확률을 알 수 없음

하중저항계수설계법(Load and Resistance Factor Design)은 위의 두 설계방법의단점을 개선한 설계법으로서 안전율을 하중과 저항 양측에 모두 고려할 수 있으므로 보다 합리적이고 경제적인 설계가 가능합니다.(예 :1.25ft(D)+1.75ft(L) ≤ 0.95fy)

하중계수를 고려한 발생응력을 항복응력 이하로 제한하는 개념은 발생응력을 항

안전율 1.82 보다는 75

년간 파괴확률 1/1000”이

더 이해하기 쉬움

안전율이 주관적임


하중계수를 려한 발생응력을 항복응력 이하 제한하는 개념은 발생응력을 항복응력에 안전율을 고려한 허용응력 이하로 제한하는 허용응력설계법과 이론적으로는 동일합니다.



③ 한계상태설계법을 적용한 강교설계의 개요

강교 단면의 저항능력은 단면의 형상과 관계가 있습니다. 휨의 경우 Compact 단면의저항능력은 소성 모멘트 Mp, Slender 단면의저항능력은 항복모멘트 Mr이하, Non-compact의 저항능력은 항복 모멘트 Mr과 소성모멘트 M 사이 입니다성모멘트 Mp사이 입니다.

소성모멘트 Mp와 항복모멘트 My를 설명하기 위해서 중앙점에 집중하중을 받는 단순보를 고려하면, 하중이 증가함에따라 단면의 응력 f는 선형(단면의 중립축에서 최외단까지력 f는 선형(단면의 중립축에서 최외단까지직선형태로 분포)으로 증가하게되고 아래 단계와 같이 응력상태가 변화됩니다.

(a) 어떤 특정하중에서 최외단의 응력이 재료의 항복응력 Fy에 도달

(b) 이때 단면의 모멘트를 항복 모멘트라고 실제로는 (b)에서 강재단

면에 잔류응력 Fr이 존재 ( ) 이때 의 를 항복 라정의하며 하중이 계속 증가하면 단면은 소성변형(Plastic deformation)을 시작하게 되고단면내의 응력의 변화는 비선형으로 변함

(c) 단면의 항복영역은 단면의 최외단에서 점점 중립축쪽으로 확장되며 동시에 단순보의종방향으로도 항복영역이 단면의 중앙점에

하 므 로 소 성 모 멘 트

My=FyㆍSx보다는 잔류응

력 의 영 향 을 고 려 한

Mr=(Fy-Fr)*Sx을 적용함

소성영역은 (c)와 (d)에서

검은색 부분에 해당됨하중증가에 따른 단면응력상태 변화

종방향으로도 항복영역이 단면의 중앙점에서 점점 지점 쪽으로 확장

하중이 계속 증가하게 되면 중앙 단면의 전 영역에 걸쳐 소성변형이 발생하게 되고 이 단면은 더 이상 하중을 지지할 수 없는 소성힌지(plastic hinge)가 됩니다. 이때 단면의 모멘트를 소성 모멘트 Mp라고 정의합니다.

검은색 부분에 해당됨

④ 도로교설계기준(한계상태설계법)에 명시된 강교설계의 제약사항

이 규정은 복부판 중심선의 수직축에 대하여 대칭인 플레이트거더의 휨 설계에적용한다. (6.10.1)

박스거더 단면에서 복부판은 하부플랜지에 수직하거나 경사지게 설계할 수 있다 박스거더 단면에서 복부판은 하부플랜지에 수직하거나 경사지게 설계할 수 있다. 이때, 복부판의 경사도는 1/4을 넘어서는 안 된다. (6.11.1)

지간 100m이내인 다중 박스 합성거더 단순교나 연속교에 적용 가능하며 지간 중앙에서의 인접 박스간 플랜지의 중심간격 α는 각 박스단면의 플랜지 중심간격 W의80%보다 크고 120%보다 작아야 한다. (6.11.1.1 (1))

이 규정을 다실 단일 박스거더 단면에 적용해서는 안 된다 박스거더 단면은 전체


이 규정을 다실 단일 박스거더 단면에 적용해서는 안 된다. 박스거더 단면은 전체단면의 중심에 위치해야 하며, 고정하중의 무게중심은 가능한 한 박스의 전단중심에 가까워야 한다.(6.11.1.2 (1))



* 강교의 설계 (비합성 아치교량 상부구조)

① 아치교량의 상부구조 설계범위

비합성 아치교량의 상부구조설계는 일반적으로 아래와 같은 단면설계를 수행합니다.

단면설계----------------------------------------

주거더, 아치리브, 가로보,

HANGER, 브레이싱

기타설계----------------------------------------

다이아프램, 연결부, 전단연결재,

지점부 및 Jack Up 보강재, 처짐, 솟음량

② Civil LSD+의 Steel Design 지원범위

Steel DB/General

축부재 종류

축+휨부재(2축 검토)

주부재 브레이싱

휨거더 및 아치부재설계

는 축부재 종류가 주부재

인 경우에 선택이 가능합

니다.

거더부재 아치부재 기타부재

DB/User : H-Section Box Pipe DB/User : H-Section Box DB/User : H-Section Box Pipe

휨부재 종류

플랜지와 웨브의 보강재

DB/User : H Section, Box, PipeGeneral : H-Section, Box, Pipe

DB/User : H Section, BoxGeneral : H-Section, Box

DB/User : H Section, Box, Pipe, Channel, Angle, Tee

Bolts

Bolts 연결부 검토

Stiffener

보강재 검토검토 단면검토의 전단강

도 검토항목으로 적용됩

니다.

Bolts 연결부 검토

플랜지 웨브 리브

보강재 검토

지점부 보강재 Jack Up 보강재

Civil LSD+에서는 도로교설계기준(한계상태설계법)의 강교편에 대한 다양한 단면


형태와 부재유형의 설계와 연결부 및 보강재 등의 기타설계가 지원되므로 강교량의 상부구조 설계검토에 유용합니다.



1. 설계 개요 (주거더 Box). 설계 개요 (주거더 o )

① 전체설계순서

도로교설계기준(한계상태설계법)에 의해 비합성 단면의 거더부재는 다음과 같은 순서로

설계를 수행합니다.

Box단면의 거더부재 설계

1) Box 단면의 거더부재 설계순서

Box단면의 거더부재 설계

극한한계상태 사용한계상태 피로한계상태

축강도검토

휨강도검토

전단강도검토

복부판의공칭 휨저항 검토

하중유발피로검토

변형유발피로검토검토 검토 검토

조합강도검토

공칭 휨저항 검토

플랜지의응력제한 검토

피로검토 피로검토

② 극한한계상태

축 강도 검토

세장비의 제한 (6.9.3)

YES(인장부재)NO(압축부재)0≥uP


휨 강도 검토 전단 강도 검토

① 주부재 :

② 브레이싱 부재 :

OK

120/ ≤rKl140/ ≤rKl

수평보강재2개 이하

① 교번응력을 받는 주부재 :

② 교번응력을 받지 않는 주부재 :

③ 브레이싱 부재 :

140/ ≤rl200/ ≤rl

240/ ≤rl

인장강도 (6.8.2.1)

)i ( UAfAfP φφ3개 이상

OK

수평보강재설치

폭-두께비 제한 (6.9.4.2)

개 이하

yF

Ek

t

b ≤

),min( UAfAfP nuuyyr g φφ=

폭-두께비 제한 (FHWA 1.7.205(E))

3.19.1/ ≤=

E

Ftw yPLλ

개 이상

YES

공칭압축강도 (강·설 2009 5.7)

gcrn AFP =

OK

공칭압축강도 (6.9.4.1)

λπ

λ

λsyn

y

s

AF

AFP

E

F

r

Kl

880

66.0:25.2

,)( 2

=≤

=

NO(세장부재) 도·한 6.9.4.2의 규정을

만족시키지 못하는 부재

는 세장부재로 분류되며

AISC(2005)를 참고합니

다.(강구조설계기준2009

는 해당검토에 대하여


λλ sy

n

AFP

88.0:25.2 =>

uncr PPP ≥= φ ur PP ≥

는 해당검 에 대하여

AISC(2005)를 근거하였으

므로 5.7항에 의해 공칭압

축강도를 산정합니다.)



휨 강도 검토축 강도 검토 전단 강도 검토

압축플랜지 검토OK

① 수평보강재가 없는 경우 :

② 수평보강재가 있는 경우 :

복부판 세장비 (6.10.2.2)

20077.62 ≤≤cw

c

f

E

t

D

40054.132 ≤≤c

f

E

t

D

공칭휨강도 (6.11.2.1(3))

ythbn FRRF =

인장플랜지 검토OK

비합성단면은 강재만의

강성으로 하중에 저항하

므로 부모멘트 구간에 적

용하여 검토합니다.

cw ft

tnfr fFF ≥= φ수평보강재설치

압축플랜지 보강재 (6.11.3.2)

3,48.0 flyc

pl twIF

Etb ψ≥≤

2개 이하

AASHTO LRFD 2002

6.11.3.2.1 해설에는 수평

보강재가 2개를 초과할 경

우 'ψ'값 산정에 의해 종방

부모멘트 구간 공칭휨강도 (6.11.2.1(3))

)2

sin687.01(592.0:23.157.0

:57.0

+=≤<

=≤

cFRRF

F

kE

t

w

F

kE

FRRFF

kE

t

w

ychbnycfyc

ychbnycf

②

①

π

OK우 ψ 값 산정에 의해 종방

향 보강재의 단면 2차 모

멘트가 비현실적으로 증

가 되므로, 2개 이하로 설

계할 것으로 제시되어 있

습니다.

2

000,181:23.1

=>

w

tkRRF

F

kE

t

w fhbn

ycf

③

압축플랜지 보강재 (FHWA 1.7.207)3개 이상

폐단면 보강재 (FHWA 1.7.207(B))개단면 보강재 (FHWA 1.7.207(A))

AASHTO LRFD 2002

6.11.3.2.2 해설에서는 박

스 거더의 압축 플랜지 설

계에 대한 상세한 내용은

폐단면 강재 ( ( ))개단면 강재 ( ( ))

t

w

rt

dCTee

t

w

t

dCFlat

ys

s

1256.035.1:

125.1:

0

0

++

=

+=

400 )2.082.0(:5.1

])73.1(43.05.0[:5.165.0

:65.02

plyuspl

plyuspl

yusypl

ff

ff

fff

λλλλ

λ

−=<

−+=<≤

=<

③

②

①

E

ftw yPL 9.1

/=λFHWA(1980)을 참고할 것

으로 명시되어 있습니다.

EFCFf

EFCFf

y

sy

y

sy

/65.0:5.0

/40.0:5.0

max

max

≤<

≤≥

②

①)( plyuspl ff③

[FIG.1.7.206(A)에서 Fuf산정]

ufus FF >OK

공칭휨강도 (FHWA 1.7.206)

])1

41(,31max[ maxmax, vvv f

nff

+− =

r

L

E

F

E

Ftw ycol

ypl

πλλ 1,

9.1/ = =

[FIG.1.7.206(A)에서 Fu산정]

v

nuuyv

Ff

FFFf

FFFFf

>

==≤

)31(051':1750

':175.02

②

①

FHWA(1980)

FIG.1.7.206(A)에 명시된

도표는 UMD>Tool의 설

계도우미에서 확인할 수

있습니다.


cnr fFF ≥= φ

ny

uuyv Ff

fFFFf =−=> )1(05.1':175.0 2②있습니다.



전단 강도 검토조합 강도 검토Box단면의 전단강도 검토

설계요구조건 (6.10.7.3(2))

20 ]

/260[,150

ww tDDd

t

D ≤ >

합 강 검

조합강도 (인장 : 6.8.2.3 / 압축 : 6.9.2.2)

0.1)(0.90.8:2.0

0.1)(0.2

:2.0

≤++≥

≤++<

rz

uz

ry

uy

r

u

r

u

rz

uz

ry

uy

r

u

r

u

M

M

M

M

P

P

P

P

M

M

M

M

P

P

P

P

②

①

Box단면의 전단강도 검토

는 복부판 1면에 대하여

수행되며 경사 복부는 경

사길이를 적용합니다.

전단좌굴응력비 산정 (6.10.7.3(3) ①)

/10.1:38.110.1

)/(55,0.1:10.1 2

0

ywwywwyw

yww

F

kE

tDC

F

kE

t

D

F

kE

DdkC

F

kE

t

D

=≤≤

+= =<

②

①

)()/(

52.1:38.1 2ywwyww F

kE

tDC

F

kE

t

D => ③

비보강 복부판의 공칭강도보강된 복부판의 공칭강도

NO(수직보강재 필요 없음)

YES(수직보강재 설치)

AASHTO LRFD 2002

6.10.7.3.3a-7 참고

조밀단면 여부는 조밀단

면의 복부판 세장비 검토

(6.10.4.1(2))에 대한 결과

를 적용합니다.

비보강 복부판의 공칭강도(6.10.7.2)

pn

wywp

CVV

tDFV

== ,58.0

보강된 복부판의 공칭강도(6.10.7.3)

조밀단면의 중간패널 (6.10.7.3(3)①) 비조밀단면의 중간패널 (6.10.7.3(3)②)

조밀 비조밀

ur MMR 0.1)](4.06.0[ ≤−+=

ur fFR ,≤−+= 0.1)](4.06.0[

wywp

yfr

DtFV

MM

58.0

)]75.0

([

=− φ

pn

pfu

Dd

CCVV

MM

+

−+=

≤

])(1

)1(87.0[

:5.0

20

φ①

pn

yfu

Dd

CCVV

Ff

+

−+=

≤

])(1

)1(87.0[

:75.0

20

φ①

wywp

yfr

tDFV

FF

=

,−

58.0

)]75.0

([φ

ppn

pfu

CV

Dd

CCRVV

MM

D

≥+

−+=

>

])(1

)1(87.0[

:5.0

20

φ②

ppn

yfu

CV

Dd

CCRVV

Ff

D

≥+

−+=

>

])(1

)1(87.0[

:75.0

20

φ②

unvr VVV ≥= φ

Civil LSD+에서는 균질단면에 대한 설계검토가 지원됩니다.(복합단면에 대해서는 지원하

지 않습니다.)


전단 저항강도 검토에 적용되는 수직 및 수평 보강재에 대한 정의는 SPC또는 UMD의

Section Manager를 이용하면 간편하게 입력할 수 있습니다.

UMD에서는 보강재 검토에 대하여 Flat, T, U-Rib 3가지의 형태가 지원됩니다.



③ 사용한계상태③ 사용한계상태

사용한계상태 검토

복부판의 공칭 휨 저항 검토 (6.10.3.2(2))

FkE

f ≤≤ 9.0 α

플랜지의 응력제한 (6.10.5.2)

yff Ff 80.0≤

④ 피로한계상태

피로한계상태 검토

ywcw FD

f ≤≤2

w)

t(

yfff


하중유발피로 검토(6.6.1.2)

THn

SL

FN

AF

ADTTnN

)(21)()(

,)()100)(365(

31

Δ≥=Δ

=

변형유발피로 검토(6.6.1.3)

휨 조건(6.10.6.3) 전단 조건(6.10.6.4) 도·한 6.10.6.4에 적용된

)()( fF n Δ≥Δ γ2

yw

)(9.0:95.0

:FkE95.0

D

tkEf

F

kE

t

D

Fft

D

wcf

yww

ywcfw

≤>

≤≤

②

①ywcf CFV 58.0≤

UMD에서는 검토조건에 사용한계상태와 피로한계상태에 대한 설계검토가 가능합니다

C값에 대한 산정과정은

극한한계상태의 전단강도

검토를 참고합니다.

UMD에서는 검토조건에 사용한계상태와 피로한계상태에 대한 설계검토가 가능합니다.

단면정보의 검토조건에서 사용 및 피로한계상태에 Check On할 경우 해당 검토에 대한 부

재력 입력이 활성화 됩니다.

피로한계상태 검토에 필요한 하중유발 피로에 대한 상세범주 설정은 Section Manager의

Fatigue 탭에서 입력합니다.


피로한계상태 부재력은 최대/최소 2개의 하중조합 Case에 대하여 입력할수있습니다

검토조건 선택 피로에 대한 상세범주 설정



2) Box단면의 아치부재 설계순서

압축 강도 검토휨 강도 검토 전단 강도 검토


아치부재의 휨 강도 검토

는 '기타부재'로 고려하여

수행합니다.

아치부재의 압축강도 검

① 극한한계상태

OK

① 주부재 :


120/ ≤rKl140/ ≤rKl

복부판의 세장비 검토(6.15.4.2)

수평보강재NO YES


토는 압축력이 작용하는

(Fx<0) 부재에 대해서만

적용할 수 있습니다.

아치부재의 사용 및 피로

한계상태 검토는 앞에서설치

① 수평보강재 1단 설치 :

② 수평보강재 2단 이상 설치 :

25.1=k375.0,88.1 , wreqs DtIk ==

32.2,51.2 , wreqs Dtk =Ι=

설명된 거더부재의 내용

과 동일하게 적용됩니다.

보강재 폭-두께비 검토 (식6.15.5)

12

3

408.0 ≤≤+

bas ff

E

t

b

OK

aw f

Ek

t

D ≤ reqss

s Ibt

I ,

3

12<=

OK

① 복부판 사이에 있는 플랜지의 경우 :

② 복부판 외측 플랜지의 경우 :

플랜지 폭-두께비 검토 (6.15.4.3)

bas ff

E

t

b

+≤ 06.1

124080 ≤≤ Eb

fa는 축방향응력을 의미하

고, fb는 모멘트 확대계수

를 고려한 설계하중에 의

12408.0 ≤+

≤bas fft

OK

공칭압축강도 (6.9.4.1)

πλ

λ

y

s E

F

r

Kl ,)(=

한 최대응력을 의미합니

다.

uncr PPP ≥= φ

λλ

λ λ

syn

syn

AFP

AFP

88.0:25.2

66.0:25.2

=>

=≤


조합 강도 검토



3) Box단면의 기타부재 설계순서


박스형 부재의 공칭 휨강도 (6 12 2 2(2))

기타부재의 축 강도 및 전

단 강도 검토는 앞에서 설

명된 거더부재의 내용과

동일하게 적용됩니다.

① 극한한계상태

박스형 부재의 공칭 휨강도 (6.12.2.2(2))

]))/(

(1064.01[ 5.0

y

zzyzyn

I

tb

AE

SFSFM −=

unfr MMM ≥= φ


기타 휨 부재의 경우 극한한계상태만 검토합니다. (도·한 6.12.1.2 참고)

휨부재 종류는 UMD의 설계조건 > 부재조건에서 선택하여 적용할 수 있습니다.




2. 설계수행 및 구조계산서 생성

1) 하중조합 유형 정의

도로교설계기준(한계상태설계법)에 대한 강재 설계를 수행하기 위해서는 정의된

하중조합에 대한 극한한계상태, 사용한계상태, 피로한계상태에 따른 구분이 필요합니다.

Main Menu에서 MODS Module > Common Parameters > Load Combination

2. 설계수행 및 구조계산서 생성

Main Menu에서 MODS Module > Common Parameters > Load Combination

Type

1. 'Auto Generation of Load Combination'으로 하중조합을 정의한 경우 각각

의 한계상태 검토에 해당하는 하중조합은 'Load Combination Type'에 자동

으로 입력됩니다.

동 하중 합을 정의할 경우 d bi i i 에서 직접 분해야2. 수동으로 하중조합을 정의할 경우 Load Combination List에서 직접 구분해야

하며,

UMD와 연동시 하중조합 Type이 정의된 하중조합만 설계에 반영됩니다.

| Load Combination Type |

Tip. 하중조합 분류

도로교설계기준(한계상태설계법)에 의한 강재설계에는 극한한계상태, 사용한계상태, 피로한계상태에 대한 검토가 고려됩니다 따라서 해석모델에서 산정된 하중조합이 각각의 한계상태 설계종류에 맞에 대한 검토가 고려됩니다. 따라서 해석모델에서 산정된 하중조합이 각각의 한계상태 설계종류에 맞게 구별되어야 합니다.

Civil LSD+에는 이와같은 한계상태설계법의 특성을 반영하기 위하여, Results 탭 > Load Combinations Steel Design에 정의된 하중조합의 Active 유형이 'Strength/Stress'이면 극한한계상태하중조합으로, 'Serviceability'이면 사용한계상태 하중조합으로 자동 지정됩니다.

참고로 피로한계상태 하중조합은 'Auto Generation of Load Combination' 기능을 사용하여 하중합을 생성할 경우에만 자동 하중 합 이 분됩니다조합을 생성할 경우에만 자동으로 하중조합 Type이 구분됩니다.

구분된 하중조합은 UMD로 설계부재력 연동시 UMD의 부재력 탭으로 각각 분리되어 입력됩니다.




2) 설계단면 불러오기2) 설계단면 불러오기해석이 수행된 모델에서 부재에 대한 설계정보를 연동할 경우 해당 부재의 단면정보와

부재력 정보가 UMD로 자동 입력됩니다.

1. Civil LSD+에서 설계를 수행할 주거더 요소를 선택합니다.

(Works Tree에서 '주거더' Section 선택)

설계할 부재 선택한 후 2. Main Menu에서 MODS 탭 > Steel Design > 'Perform Steel Design' 클릭

3. 활성화된 UMD Select Position대화상자의 Select Steel Design에서 Design Position선택

상자 중 ‘I’에 Check On합니다.

4. 버튼 클릭 ▶ UMD의 Checking Section List에 검토항목이 추가됩니다.

설계할 부재 선택한 후

Context Menu 에서 Unit

Member Design을 클릭

하면 Steel Design이 실행

됨과 동시에 선택부재의

설계정보가 자동으로

UMD에 연동됩니다.

이때 선택된 부재의 재료

정보와 부재방향을 인식

하여 선택부재에 적합한


설계모듈을 자동으로 선

택하여 UMD가 실행됩니

다.

Tip. UMD의 Window Mode

Perform Steel Design을 실행할 경우, UMD는 List Mode(최소화 모드) 형태로 시작됩니다. List

Mode는 설계단면의 리스트와 설계결과만을 표시하여 전체설계단면의 결과를 간편하게 확인하기

에 유용한 화면형태입니다.

UMD는 Li t / Edit / O ti 의 3가지 화면형태로 실행이 가능하며 설계에 필요한 각종 단면정


UMD는 List / Edit / Optimum의 3가지 화면형태로 실행이 가능하며, 설계에 필요한 각종 단면정

보를 입력하기 위해서는 Optimum Mode로 변환해야 합니다. (Option > Customize toolbar의

Keyboards탭에서 Optimum Mode 실행에 대한 빠른 실행 명령을 지정할 수 있습니다.)



3) 설계환경 설정 확인3) 설계환경 설정 확인

단면검토에 적용되는 설계기준을 확인하고, 계산서 출력옵션을 선택합니다.

1. Home Tab의 설계환경설정에서 Window Mode > ‘Optimum Mode’ 클릭

2. Home Tab의 설계환경설정에서 ‘Design Option’ 클릭

3. Design Code 선택란에 ‘KSCE-LSD 12’ 확인

프로그램 좌측의

Work Tree 상단의 Design g

(Civil의 MODS > Steel Design에서 설정된 설계기준에 의해 변경될 수 있습니다.)

4. Steel Material Selection 선택란에 ‘KSCE-LSD 12(S)’확인

5. 계산서 출력 옵션에서 계산서 출력항목 체크

- 단면력 집계 : 입력된 하중조합의 강도한계상태, 사용한계상태, 피로한계상태에

대한 단면력 집계를 출력합니다.

Option>Steel을 더블클릭

해도 설계환경설정 대화

상자가 활성화 됩니다.

- 단면입력정보 : 검토에 사용된 모든 단면의 정보를 출력합니다.

- 요약계산서 : 검토단면에 대한 결과가 간략히 정리된 계산서를 출력합니다.

Design Option_Steel

Tip. 강구조 설계기준 적용

도로교설계기준(한계상태설계법) 강교편에는 축강도 검토시 세장단면에 대한 검토과정은 명시되


어 있지 않으므로, AASHTO LRFD 2002의 6.9.4.1해설에 따라 세장부재로 분류된 부재에 대해서는

AISC 기준에 따라 설계를 수행해야 합니다. UMD에서는 AISC기준을 참조한 '강구조 설계기준

2009'에 명시된 강도저항계수에 의해 공칭압축강도 검토를 수행합니다.



4) 단면설계조건 설정4) 단면설계조건 설정

단면설계를 위한 설계조건 및 검토조건을 변경 합니다.

1) 설계조건

- '축+휨부재' / '교번응력을 받는 주부재' / '거더부재'를 설정합니다. (기본설정사항)

2) 축설정

- 'y축' 으로 설정을 변경합니다 y축으로 설정할 경우 조 y축 으로 설정을 변경합니다.

3) 검토조건

- '사용한계상태' / '피로한계상태'에 모두 Check On 합니다.

4) 설계변수

- 버튼을 클릭하여 수직보강재 설계정보를 입력합니다.

- Fys = 235MPa, do=1500mm, bt=150mm, tp=14mm 로 입력합니다.

y축으로 설정할 경우, 조

합응력 산정 시 My만 휨

응력으로 고려됩니다.

ys o t p 입력합니다

수평보강재가 정의되었을 수평보강재가 정의되었을

경우 반드시 수직보강재

를 정의해야 합니다.

| 설계변수 설정 |

Tip. 설계변수 설정 참고사항

비지지 길이 ’Ly, Lz, Lb’은 Civil에서의 모델링 조건을 인식하여 자동입력됩니다.

단 Member Assignment 기능을 이용하여 여러 개의 요소를 하나의 멤버로 정의할 경우 전체단, Member Assignment 기능을 이용하여 여러 개의 요소를 하나의 멤버로 정의할 경우 전체

멤버에 대한 비지지 길이가 입력됩니다. (중간에 횡지지 부재가 있을 경우 자동 고려됩니다.)

유효길이계수 ’Ky, Kz’ 또한 Civil에서의 모델링 조건을 인식하여 자동입력됩니다.

인장강도 검토에 적용되는 감소계수 ‘U’는 기본값으로 1.0이 입력되며, 부재조건에 따라서 수정이


가능합니다. (도·한6.8.2.2 참고)

인장강도 검토에 적용되는 순단면적 ’An’은 별도로 입력하지 않을 경우 전단면적으로 고려됩니다.



버튼을 클릭하여 추가적인 단면설계조건을 정의합니다.

① G & P t

SPC에서 정의된 그룹정보를 확인합니다. 사전에 부재그룹이 정의되지 않았을 경우에는

UMD의 Section Manager에서도 부재그룹 및 보강재를 정의할 수 있습니다.

① Group & Part

- 설계에 적용할 부재의 그룹을 정의합니다.

- SPC에서 Steel Design Group이 지정되었을 경우 해당 정보는 자동으로 입력됩니다.

- Group Name에서는 Define Group에서 정의된 그룹종류를 선택할 수 있습니다.

- Group Type은 강재단면 설계에 필요한 Top-Flange, Bottom-Flange, Web에서 선택할

수 있습니다수 있습니다.

- Part Type은 양연지지판(Internal)과 자유돌출판(Outstand) 중에서 선택할 수 있습니다.

* DB/User 단면의 경우 부재의 그룹정의는 자동으로 고려되므로 'Group & Part'는

비활성화 됩니다.

그룹정의를 위한 부재를

선택하려면, 아이콘을

클릭해야 합니다.

| Section Manager |




② Stiffeners

- 설계에 적용되는 수평보강재의 제원을 정의합니다.

- SPC에서 보강재가 지정되지 않았을 경우에도 보강재를 그려서 추가할 수 있습니다.

- 추가할 수 있는 보강재의 형태는 Stiffener Type에서 선택할 수 있으며,

'Flat' / 'Tee' / 'U-Rib' 가 지원됩니다 Flat / Tee / U-Rib 가 지원됩니다.

- SPC에서 보강재가 정의되었을 경우 보강재의 형태와 제원까지 자동으로 입력됩니다.Flat Tee U-Rib

보강재정의를 위한 부재

를 선택하려면, 아이콘

을 클릭해야 합니다.

Section Manager_Stiffeners

Tip 보강재 정의시 참고사항

g _

Tip. 보강재 정의시 참고사항

SPC에서 보강재 형상이 정의되었을 경우, 단면강성에 보강재가 반영됩니다.

UMD의 Section Manager에서 보강재를 추가로 그려서 정의했을 경우에는 단면강성에 보강재에

대한 제원은 고려되지 않습니다.


DB/User 단면을 사용한 경우에도 해당기능을 활용하면 자유롭게 수평보강재를 설치하여 설계에

고려할 수 있습니다.



피로한계상태 검토의 공칭피로강도 산정에 필요한 설계정보를 입력합니다.

③ Fatigue

- Point : 단면에서 피로강도 검토를 수행할 위치를 선택합니다.

(좌표는 화면에서 선택한 위치에 따라 자동으로 입력됩니다.)

- Parameter > 상세범주에서 ‘C'’를 선택합니다 (도·한 표 6 6 3 참고)- Parameter > 상세범주에서 C 를 선택합니다. (도·한 표 6.6.3 참고)

- Parameter > ADTTSL 에 '5000'을 입력합니다. (도·한 3.6.2.2 참고)

- Parameter > n(반복회수)에 ‘1’을 입력한 후 (도·한 표 6.6.4 참고) 클릭

Section Manager_Fatigue

Tip. 피로한계상태 검토시 참고사항

단면정보 탭의 검토조건에서 피로한계상태를 Check On 했을 경우,

Section Manager의 Fatigue에서 피로하중조건을 반드시 정의해야


Section Manager의 Fatigue에서 피로하중조건을 반드시 정의해야

피로한계상태 설계를 수행할 수 있습니다.



5) 단면조건 공통적용

대표되는 한 단면의 단면정보를 전체단면에 공통으로 적용합니다.

1. 프로그램 좌측의 Dialog의 'Checking Section List'에서

단면정보가 정의되어 있지 않은 단면에 ‘Sel.□’에 모두 Check On합니다.

2. 원본이 되는 단면이 선택된 상태에서 Design Data Control의 을

클릭합니다

여러 단면을 한번에 선택

할 경우 을

활용하면 편리합니다.

클릭합니다.

Design Data Control

Tip. 단면정보 공통적용

Design Data Control의 '단면정보 공통적용'은 기본적인 부재조건과 설계변수를 포함하여


Section Manager에서의 모든 설정과 보강재 입력 제원까지 공통으로 적용되므로 복잡한 변수가

고려되는 한계상태설계법에 의한 강교 단면설계에서 반복작업을 최소화 할 수 있습니다.



6) 설계 부재력 설정6) 설계 부재력 설정

설계 단면력 산정조건을 설정하고 설계 부재력을 입력합니다.

1. 설계 단면력 산정조건에서 ‘전체 선택하중’을 확인합니다. '전체 선택하중'은 선택된

하중조합 중 조합과 전단

검토 별로 가장 불리한

Case를 설계에 적용합니

다다.

설계 부재력 설정

Ti 설계부재력 입력시 참고사항Tip. 설계부재력 입력시 참고사항

사용한계상태 및 피로한계상태의 부재력은 단면정보의 검토조건에서 Check On되어 있어야만

활성화됩니다.

피로한계상태에 대한 하중조합은 Civil과 연동될 경우 지속하중과 피로 활하중 조합에 의해 산정된

최대/최소의 가장 불리한 2개의 Case가 자동으로 산정되어 입력됩니다.




7) 단면검토7) 단면검토

선택한 단면에 대한 단면검토를 수행합니다.

1. 을 클릭하여 'E15-I' 단면의 계산을 수행합니다.

2. Dialog 대화창의 Checking Section List에서 CHK항목에 단면검토 결과를 확인합니다.

3. Result View 창에서 해당 단면의 세부검토 결과를 확인합니다.

Dialog>Checking Section

List에서 검토가 필요한 단

면을 선택하고,

을 클릭하

면 선택된 단면의 검토가

한번에 수행됩니다.

Checking Section List의

'CHK'열에서는 전체 단면

의 검토결과를 한번에 확

인할 수 있습니다.인할 수 있습니다.

| 단면검토 수행 |

Tip. Result View

Result View에서는 설계항목에 의한 검토결과를 실시간으로 표시되므로, NG 발생시 계산서를Result View에서는 설계항목에 의한 검토결과를 실시간으로 표시되므로, NG 발생시 계산서를

출력하여 확인하지 않고도 어떤 설계항목에서 불만족 되었는지를 확인할 수 있습니다.

도로교설계기준(한계상태설계법)에서는 강재단면 설계에 대하여, 아래와 같이 다양한 검토가

수행되지만 Result View를 활용하면 전체의 설계 Flow에서 불만족 되는 설계변수를 빠르게

찾을 수 있고, 수정한 설계변수에 대한 검토결과 또한 실시간으로 확인이 가능하므로 단면검토

수행시간을 획기적으로 단축시킬 수 있습니다수행시간을 획기적으로 단축시킬 수 있습니다.

- [단면검토]

세장비 검토(축부재), 복부판세장비 검토(휨부재)

- [강도한계상태검토]

인장/압축강도 검토, 휨강도 검토, 전단강도 검토, 조합강도 검토

- [사용한계상태검토]


복부판 휨강도 검토, 플랜지 응력 검토

- [피로한계상태 검토]

하중유발피로검토, 변형유발피로검토(휨/전단)



8) 구조계산서 생성8) 구조계산서 생성

선택한 단면에 대한 엑셀계산서를 생성합니다.

1. 를 클릭하여 'E15-I' 단면에 대한 구조계산서를 생성합니다.

2. 설계환경설정의 계산서출력 옵션에서 Check On 된 '단면력 집계', '단면입력정보',

'요약계산서'가 상세 구조계산서와 함께 생성됩니다. '단면입력정보'에는 선택

되어진 모든 단면의 정보되어진 모든 단면의 정보

가 Table로 정리되며,

'요약계산서'에서는 전체

검토 항목에 대한 계산결

과가 Table로 정리됩니다.

'Dialog의

버튼을 통하여 구조계산

버튼을 통하여 구조계산

서를 생성할 경우

Checking Section List에

선택된 단면에 대한 구조

계산서가 한번에 하나의

엑셀파일로 정리되어 생

성됩니다.

| 구조계산서 출력 |




3 구조계산서 검토

1) 단면력 집계

설계환경설정의 계산서 옵션에서 ‘단면력 집계’에 Check On 할 경우 극한한계상태,

사용한계상태, 피로한계상태에 대한 각각의 하중조합에 대해 정리된 부재력 집계표가

생성됩니다.

3. 구조계산서 검토

Excel Report

2) 단면정보

설계환경설정의 계산서 옵션에서 ‘단면입력정보’에 Check On 할 경우 검토된 단면에 대한

이름, 형상, 보강재, 단면상수, 비지지길이, 단면회전반경, 세장비 등의 정보가 하나의 표로

정리되어 생성됩니다.

Excel Report




3) 요약계산서3) 요약계산서

설계환경설정의 계산서 옵션에서 ‘요약계산서’에 Check On 할 경우 전체단면 검토결과에

대한 요약사항이 정리된 표가 생성됩니다.

Excel Report




Excel Report Excel Report




4) 상세 구조 계산서4) 상세 구조 계산서

부재조건에서 선택된 사항에 따라 ‘축+휨(거더)부재’에 대한 전체의 단면설계과정이

출력됩니다. 본 예제에서는 주거더 단면 중 가장 큰 조합응력이 발생된 E1-I에 대해서

설명합니다.

Excel Report

부재의 두께에 따른 강종

별 항복강도와 인장강도


정보가 자동 적용됩니다.




Excel Report

전단면을 항복시키는데

필요한 하중보다 작은

하중에서 순단면이 파단

에 이를 수도 있으므로,

인장부재의 강도는 전단

면의 항 과 단면의

면의 항복과 순단면의

파단을 모두 고려하여

결정해야 합니다.

전단지연을 고려하기 위

한 감소계수 'U' 및 '순단

면적'은 UMD의 설계변

수에서 변경할 수 있습

니다.

축 강도 검토

YES(인장부재)NO(압축부재)

0≥P


0≥uP

수평보강재설치

2개 이하





140/ ≤rl200/ ≤rl

240/ ≤rl

3개 이상

OK폭-두께비 제한 (6.9.4.2)

공칭압축강도 (강·설 2009 5.7)

인장강도 (6.8.2.1)


폭-두께비 제한 (FHWA 1.7.205(E))

OK

공칭압축강도 (6.9.4.1)NO(세장부재)


uncr PPP ≥= φ ur PP ≥



Excel Report

여기서, fc는 '휨모멘트'

상세계산서 Excel에서는

Box단면의 Right-Web

도 검토하게 됩니다.

에 의한 압축 플랜지의

발생 응력을 의미합니다.

해당 검토에서의 'NG'는

단면안정성 검토에 대한

결과가 아닌 복부판이

조밀단면 인지에 대한

판단결과 입니다.

'NG'발생시 복부판은 비

조밀 단면으로 고려되어

설계를 계속 진행합니다.

Tip. 조밀 복부 단면

1) 단면비 검토

수평보강재가 있는 경우 :

복부판 세장비 (6.10.2.2)

압축플랜지 검토

OK OK

인장플랜지 검토40054.132 ≤≤

cw

c

f

E

t

D

비합성 단면이나 부모멘

트가 작용하는 합성 단면에

서는 콘크리트 바닥판이 없

기 때문에 압축 플랜지의 국

부 좌굴이나 단면의 횡 비틂

좌굴이 억제되지 않습니다.

2) 단면의 분류

복부판 세장비 (6.10.4.1(2))

ycw

cp

F

E

t

D 76.32 ≤비조밀단면

NO

따라서 이러한 경우에 조밀

단면이 되려면 복부의 세장

비가 충분히 작아서 복부에

대해서는 소성 모멘트에 도

달하는 단면이 되어야 합니

다 y

압축플랜지 세장비 (6.10.4.1(3))

세장비 상관관계 (6.10.4.1(6)①)

압축플랜지 비지지길이 (6 10 4 1(7))

세장비 상관관계 (6.10.4.1(6)②)

NONO

NO

YES

YES

YES

YES

다.

이와 같은 조밀 복부 단면

(compact web section)은

복부의 세장비가 복부 휨 좌

굴이 발생하기 전에 소성 모

멘트에 대응하는 최대 휨 저


압축플랜지 비지지길이 (6.10.4.1(7))YES

YES

조밀단면

멘트에 대응하는 최대 휨 저

항을 발휘할 수 있는 단면의

세장비 보다 작아하므로 많

이 이용되지는 않습니다.



Excel Report

비합성 주형의 연구에서

하나의 종방향 보강재의

최적 위치는 휨에 대해

최적 위치 휨에 대해

서는 0.4Dc, 전단에 대해

서는 0.5D로 알려져 있

습니다. 전단은 거의 모

두 모멘트와 같이 발생

하며 적절히 배치된 종

방향 보강재는 휨과 전

단이 동시에 작용하는단이 동시에 작용하는

경우에 횡방향 복부 처

짐을 효과적으로 제어할

수 있으므로 최적 위치

로서 거리 0.4Dc가 권장

됩니다.

휨강도 산정을 위한 플랜지 응력감소계수 결정

하이브리드 단면의플랜지 응력감소계수 6.10.4.3 (1)

0.1=hR

복부판 국부좌굴을 고려한압축플랜지 응력감소계수

6.10.4.3 (2) ①

복부판 국부좌굴을 고려한인장플랜지 응력감소계수

6.10.4.3 (2) ②

0.1=bRk 값 산정

4.0≥c

s

D

d

OK No

ar값 산정

c

wcr A

tDa

2=

식 (6.10.63)

2.70.917.522

≥

≥

=

cs D

D

d

Dk

식 (6.10.64)

2.70.963.1122

≥

≥

−

=csc D

D

dD

Dk

식 (6.10.60) or 식 (6.10.61)

c ED λ≤2 c ED λ≤

2or

No


식 (6.10.62)

−

+

−=c

bw

c

r

rb f

E

t

D

a

aR λ2

30012001

cb

w ftλ≤

0.1=bR

cb

w ftλ≤or

OK



Excel Report

압축플랜지 수평보강재

의 단면2차모멘트 검토는

수평 보강재의 길이가 무

수평 보강재의 길이가 무

한히 길며, 수직보강재의

영향을 무시하는 것으로

가정합니다.

또한 n이 2를 초과 할 경

우 요구되는 단면2차모멘

'W'는 보강재 사이의 간

격 또는 복부와 보강재

사이의 간격 중 가장 큰

값으로 적용합니다.

트는 비현실적으로 증가

되므로 주의해야 합니다.

b b

w

값 적용합니다

압축플랜지 검토

수평보강재 설치3개 이상 2개 이하

w1

w2

b b

압축플랜지 보강재 (FHWA 1.7.207) 압축플랜지 수평보강재 폭 검토 (6.11.3.2(1))

ycpl F

Etb 48.0≤

압축플랜지 수평보강재 폭 검토 (6.11.3.2(1))

33fl twI ψ≥

부모멘트 구간 공칭휨강도 (6.11.2.1(3))

:57.0 =≤

ckEwkE

FRRFF

kE

t

wychbn

ycf

①

π


2

000,181:23.1

)2

sin687.01(592.0:23.157.0

=>

+=≤<

w

tkRRF

F

kE

t

w

cFRRF

F

kE

t

w

F

kE

fhbn

ycf

ychbnycfyc

③

②π



Excel Report

압축플랜지 휨강도 검토 (6.11.2.1(3))

식 6.11.9

8 31

I

식 6.11.10

314 31

I

n = 1 n = 2~5

인장플랜지 휨강도 검토 (6.11.2.1(3))

부모멘트 구간 공칭휨강도 산정

ythbn FRRF =

부모멘트 구간 공칭휨강도 산정

FRRFkEw =≤ :570

0.48

3 ≤

=f

s

tw

Ik 0.4

3.1443 ≤

=ntw

Ik

f

s ythbn

ychbnycf

FRRFFt

=≤ :57.0

cnr fFF ≥= φ tnfr fFF ≥= φ




Excel Report

수직보강재의 간격검토

는 수평보강재가 이미 고

려된 복부판에 대해서는

생략합니다.

Box형 단면에서는 복부 한

개에 작용하는 전단력에 대

하여 검토하며 경사진 복부

에 대해서는 경사길이를 고

려합니다.

F

Ek

DC

/10.1=0.1=C

F

Ek

DC

/52.1=

yww FtD / yww FtD /

ywF

Ek10.1ywF

Ek38.1

전단 강도 검토

전단좌굴응력비 산정 (6.10.7.3(3) ①)

5kED2

0 )/(55,0.1:10.1Dd

kCF

kE

t

D

yww+= =<








Excel Report

전단 강도 검토전단 강도 검토

전단좌굴응력비 산정 (6.10.7.3(3) ①)

20 )/(

55,0.1:10.1Dd

kCF

kE

t

D

yww+= =<





비조밀단면의 중간패널 (6.10.7.3(3)②)

wywp tDFV = 58.0

)1(870:75.0

C

Ff yfu ≤ φ

조밀단면의 중간패널 (6.10.7.3(3)①)

wywp

yfr

ur

DtFV

MM

MMR

58.0

0.1)]75.0

(4.06.0[

=

≤−

−+=φ

])(1

)1(87.0[20

D

d

CCVV pn

+

−+=

unvr VVV ≥= φ

ppn

pfu

pn

pfu

CVC

CRVV

MM

Dd

CCVV

MM

≥−+=

>

+

−+=

≤

])1(87.0[

:5.0

])(1

)1(87.0[

:5.0

20

φ

φ

②

①


ppn CV

Dd

CRVV ≥+

+= ])(1

[20



Excel Report

돌출폭 검토는 수직보강

재의 국부좌굴을 방지하

기 위해 수행됩니다.

단면2차 멘 검 는 복단면2차모멘트 검토는 복

부판에 인장력장이 적절

히 형성되도록 수직보강

재의 강성을 확보하기 위

해 수행되며,

검토에 적용되는 복부판

의 높이(D')는 수평보강재

에 의해 분할된 부패널의

높이가 적용됩니다.

AASHTO LRFD 2002

6 10 8 1 참고

6.10.8.1 참고

d0 = transverse stiffener

spacing




Excel Report

수직보강재의 양면배치는

설계변수의 '보강재 입력'

설계변수의 '보강재 입력'

에서 적용할 수 있습니다.

중간 수직보강재 검토

수직보강재의 돌출폭 검토 (6.10.8.1 (2))

0.300.50 d

bt +≥ ftp bbt 25.00.16 ≥≥

수직보강재의 단면2차모멘트 검토 (6.10.8.1 (3))

JtdI wt3

0≥ 5.00.25.22

0

≥−

=

d

DJ

식 6.10.105

ll

tt I

d

D

b

bI

≥

03

수직보강재의 면적 검토 (6.10.8.1 (4))

E31102]18)1(15.0[ wcr

yw

r

u

ws t

F

F

V

VC

t

DBA

−−≥ ys

p

t

cr F

t

b

EF ≤

= 2

311.0




Excel Report


조합강도 (인장 : 6.8.2.3 / 압축 : 6.9.2.2) 조합강도 (인장 : 6.8.2.3 / 압축 : 6.9.2.2)

2.0<r

u

P

P

0.1)(0.2

≤++rz

uz

ry

uy

r

u

M

M

M

M

P

P 0.1)(0.90.8 ≤++

rz

uz

ry

uy

r

u

M

M

M

M

P

P




Excel Report

사용한계상태 검토

복부판의 공칭 휨 저항 검토 (6.10.3.2(2)) 플랜지의 응력제한 (6.10.5.2)


ywcw FD

kEf ≤≤

2

w)

t(

9.0 α yff Ff 80.0≤



Excel Report

피로 활하중 응력범위는 입 피로 활하중 응력범위는 입

력 받은 최대/최소 피로한

계상태 하중조합에 대한 부

재력에 대하여 Section

Manager에서 정의된 피로

검토 위치에서의 응력을 산

정하여 자동 계산됩니다.

피로한계상태 검토피 한계상태 검

하중유발피로 검토(6.6.1.2)

THn

SL

FN

AF

ADTTnN

)(21)()(

,)()100)(365(

31

Δ≥=Δ

=


휨 조건(6.10.6.3) 전단 조건(6.10.6.4)

)()( fF n Δ≥Δ γ2

yw

)(9.0:95.0

:FkE95.0

D

tkEf

F

kE

t

D

Fft

D

wcf

yww

ywcfw

≤>

≤≤

②

①ywcf CFV 58.0≤




Excel Report



전단 조건(6.10.6.4)

ywcf CFV 58.0≤

k 값 산정

4.0≥c

s

D

d

식 (6.10.63)

2.70.917.522

≥

≥

= DDk

식 (6.10.64)

2709631122

≥

≥

= DDk

휨 조건(6.10.6.3)

ywcfw

Fft

D ≤≤ :FkE95.0

yw

2.70.917.5 ≥

≥

cs Dd

k 2.70.963.11 ≥

≥

− csc DdD

k




Excel Report



전단좌굴응력비 산정 (6.10.7.3(3) ①)

20 )/(

55,0.1:10.1Dd

kCF

kE

t

D

yww+= =<

전단 조건(6.10.6.4)

ywcf FCV 58.0≤


5-5. 기타 단면 설계 (가로보(H-Section))


1) H Section의 기타부재 설계순서

1. 설계 개요 (기타단면) 본 예제에서는 도로교설계기준(한계상태설계법)에 의한 기타부재 설계를 수행합니다.

설계단면으로는 '단경간 아치교' 모델의 H-Section 가로보 단면을 적용합니다.

1) H-Section의 기타부재 설계순서

① 극한한계상태 (축강도 검토)

축 강도 검토휨 강도 검토 전단 강도 검토

축강도 검토는 거더부재

와 기타부재에 대해 동일

한 방법으로 수행됩니다.


① 주부재 :




120/ ≤rKl140/ ≤rKl



140/ ≤rl

토는 박스단면의 아치부

재 설계순서를 참고하기

바랍니다.


OK

140/ ≤rKl

폭-두께비 제한 (6.9.4.2)

yF

Ek

t

b ≤



200/ ≤rl240/ ≤rl

인장강도 (6.8.2.1)


공칭압축강도 (강·설 2009 5.7)

gcrn AFP =

공칭압축강도 (6.9.4.1)

λ y

E

FKl ,)( 2=

YESNO(세장부재) AASHTO LRFD 2002

6.9.4.1 해설에는 폭-두께

비 규정을 만족시키지 못

할 경우 세장부재로 분류

되고, AISC기준을 참고하

여 설계할 것을 명시하고

λλ

λπ

λ

syn

syn

s

AFP

AFP

Er

88.0:25.2

66.0:25.2

=>

=≤

uncr PPP ≥= φ

여 설계할 것을 명시하고

있습니다. (UMD에서는

AISC기준을 참고한 강구

조 설계기준2009 5.7항에

의해 공칭압축강도를 산

정합니다.)





② 극한한계상태 (휨강도 검토)


단면비의 제한 (6.10.2)

전단강도 검토는

H-Section과 Box에 대해

동일한 설계순서를 적용

합니다.

단면비의 제한은 단면비

/ 복부판 세장비 / 플랜지복부판 세장비 (6.10.2.2)단면비 (6.10.2.1) 플랜지 단면비 (6.10.2.3)

① 수평보강재가 없는 경우 :

② 수평보강재가 있는 경우 :

20077.62 ≤≤cw

c

f

E

t

D

40054.132 ≤≤cw

c

f

E

t

D

① 압축플랜지 :

② 인장플랜지 :

9.01.0 ≤≤y

yc

I

Icf Db 3.0≥

0.122

≤t

t

t

b

OK

/ 복부판 세장비 / 플랜지

단면비를 모두 만족해야

합니다.

아직까지는 강재의 항복

휨강도의 분류(6.10.4.1(1))

① fy ≤ 460MPa,② 거더의 높이가 일정,③ 복부판에 수평보강재 없음,④ 인장플랜지에 구멍이 없음.

YES(조밀단면) NO(비조밀단면)

아직까지는 강재의 항복

강도가 460MPa를 초과하

는 경우에서의 연성에 관

한 연구자료가 많지 않기

때문에 소성모멘트를 적

용한 조밀단면 설계를 수

행하지 못하고 있습니다.복부판 세장비 (6.10.4.1(2))

압축플랜지 세장비 (6.10.4.1(3))압축플랜지 세장비 (6 10 4 1(4))

(비 밀단면)

YES

ycw

cp

F

E

t

D 76.32 ≤

NO(비조밀단면)거더 단면의 높이가 변하

는 경우, 수평보강재가 설

치된 경우, 인장플랜지에

구멍이 있는 경우에도 연

구자료가 부족한 상태이

므로 역시 소성모멘트를 압축플랜지 세장비 (6.10.4.1(4))

세장비 상관관계 (6.10.4.1(6)①) 세장비 상관관계 (6.10.4.1(6)②)

NO(비조밀단면)

NO

NOYES

OK

ycf

f

F

E

t

b 382.02

≤ 0.122

≤f

f

t

b

cp ED )763(7502 ≤

므로 역시 소성모멘트를

적용할 수 없습니다.

NO

압축플랜지 비지지길이 (6.10.4.1(7))

YES

NO

ycw Ft)76.3(75.0≤

ycf

f

F

E

t

b )382.0(75.02

≤ycf

f

w

cp

F

E

t

b

t

D 25.6)2

(35.92 ≤+

압축플랜지 비지지길이 (6.10.4.1(9))YES

휨강도 (6.10.4.2(1))

pn MM =

NO

YES

])][(0759.0124.0[yc

y

p

lb

F

Er

M

ML −≤

yctpbF

ErLL 76.1=≤

A


unfr MMM ≥= φ



압축플랜지 휨강도 (6.10.4.2(4))

crhbn FRRF =

횡비틂 좌굴을 고려한 압축플랜지 휨강도 (6.10.4.2(6))

인장플랜지 휨강도 (6.10.4.2(4))

ythbn FRRF =

YESA

NO

YES

NO

복부판에 수평보강재가 있거나,

ycb

w

c

F

E

t

D λ≤2

yc MRdJI

RECM ≤

2

8797720143 yhbycb

ychbn MR

LILRECM ≤

+

= 87.9772.014.3

ycxc

ycrb F

E

S

dILL 44.4=≤

NOYES

yhbpr

pbyhbbn MRR

LL

LLMRRCM ≤

−−

−= 5.01 yhbb

ryhbbn MRR

L

LMRRCM ≤

=

2

2 도·한 6.10.4.2(5)①에 규

정된 모멘트 변화에 대한

보정계수 'Cb'는 Civil에서

설계단면 연동시 자동 고

려되며 하중조합 Case별

FFF ≥= φ

),min(xc

nnn S

MFF =∴

압축플랜지 공칭 휨강도

려되며, 하중조합 Case별

로 다르게 적용할 수 있습

니다.

unfr FFF ≥= φ


사용한계상태 및 피로한계상태에 대한 설계순서는 Box와 동일하게 적용됩니다.

기타 휨부재의 휨강도 검토의 경우 도·한 6.10.4의 규정은 복부판에 수직한 축에 대해 적

용하며, 복부판과 평행한 축에 대한 공칭 휨강도 검토는 아래와 같이 적용합니다.


여기서, 복부판에 수직한 축은 UMD에서의 'y축 검토'로 적용됩니다.

upn MMM ≥=



2 설계 수행 및 구조계산서 생성 (가로보(H-Section))2. 설계 수행 및 구조계산서 생성 (가로보(H Section))

1) 설계단면 불러오기해석이 수행된 모델에서 부재에 대한 설계정보를 연동할 경우 해당 부재의 단면정보와

부재력 정보가 UMD로 자동 입력됩니다.

1. Civil LSD+에서 설계를 수행할 주거더 요소를 선택합니다.

(Works Tree에서 '가로보' Section 선택)(Works Tree에서 가로보 Section 선택)

2. Main Menu에서 MODS 탭 > Steel Design > 'Perform Steel Design' 클릭

3. 활성화된 UMD Select Position대화상자의 Select Steel Design에서 Design Position선택

상자 중 ‘I’와 ‘J’에 Check On합니다.

4. 버튼 클릭 ▶ UMD의 Checking Section List에 검토항목이 추가됩니다.

설계할 부재 선택한 후

Context Menu 에서 Unit

Member Design을 클릭

하면 Steel Design이 실행

됨과 동시에 선택부재의

설계정보가 자동으로설계정 가 자동

UMD에 연동됩니다.

이때 선택된 부재의 재료

정보와 부재방향을 인식


설계모듈을 자동으로 선

택하여 UMD가 실행됩니택하여 UMD가 실행됩니

다.




2) 단면설계조건 설정

단면설계를 위한 설계조건 및 검토조건을 변경 합니다.

① 설계조건

- '축+휨부재' / '교번응력을 받는 주부재' / '기타부재'를 설정합니다.

② 축설정

- 'y+z축' 으로 설정합니다 기타부재로 설계시 y축 검 y+z축 으로 설정합니다.

③ 단면조건 공통적용

- 프로그램 좌측의 Dialog의 'Checking Section List'에서 단면정보가 정의되어 있지

않은 단면에 ‘Sel. □’에 모두 Check On합니다.

- 원본이 되는 단면이 선택된 상태에서 Design Data Control의 을

클릭합니다.

기타부재로 설계시 y축 검

토는 거더 단면으로, z축

검토는 기타 단면으로 적

용합니다.

릭합니다

Steel / H-Section




3) 설계 부재력 설정) 설계 부재력 설정

설계 단면력 산정조건을 설정하고 설계 부재력을 입력합니다.

1. 설계 단면력 산정조건에서 ‘전체 선택하중’을 확인합니다. '전체 선택하중'은 선택된

하중조합 중 축/휨/조합/

전단 검토별로 가장 불리

한 Case를 설계에 적용합

니다니다.

설계 부재력 설정

Tip. 설계부재력 입력시 참고사항

조밀단면의 압축 플랜지 비지지길이 검토(도·한 6.10.25)에 사용되는 설계하중은 비지지 지간의

양단에 발생하는 모멘트 중 작은 값 ‘ Ml’로 고려됩니다.

Civil LSD+에서 부재력 연동시 요소 또는 멤버의 양단 모멘트가 M1, M2로 구분되어 입력됩니다.

모멘트 변화를 고려한 보정계수인 ‘Cb’(도·한 6 10 49)는 Civil과 연동될 경우 자동으로 계산되며모멘트 변화를 고려한 보정계수인 Cb (도 한 6.10.49)는 Civil과 연동될 경우 자동으로 계산되며,

하중조합 Case에 따라 수정이 가능합니다.

- 'Cb'값 은 비조밀 단면의 횡 비틂좌굴을 고려한 합성단면 플랜지의 휨강도(도·한 6.10.4.2(5))

산정에 필요한 상수로써, I형과 Box형 단면에 대해서는 도로교설계기준(한계상태설계법)에

근거하여 계산됩니다.

- 기타단면에 적용되는 횡좌굴모멘트 수정계수 'Cb'값은 비지지구간에 대한 최대모멘트와 1/4지점,

중앙부 3/4지점 모멘트 절대값이 모두 필요하며 이에 대한 계산은 강구조설계기준 2009

‘Cb’의 기본값은 1.0으로

설정되어 있습니다.


중앙부, 3/4지점 모멘트 절대값이 모두 필요하며 이에 대한 계산은 강구조설계기준 2009

(6.2.1.1.1-1)에 의해 근거하여 계산됩니다.



4) 단면검토 및 구조계산서 생성4) 단면검토 및 구조계산서 생성

선택한 단면에 대한 단면검토를 수행하고 구조계산서를 생성합니다.

1. 을 클릭하여 'E30-I' 단면의 계산을 수행합니다.


3. Result view 창에서 해당 단면의 세부검토 결과를 확인합니다.

Dialog>Checking Section

List에서 검토가 필요한 단

면을 선택하고,

을 클릭하4. 를 클릭하여 'E30-I' 단면에 대한 구조계산서를 생성합니다.

5. 설계환경설정의 계산서출력 옵션에서 Check On 된 '단면력 집계', '단면입력정보',

'요약계산서'가 구조계산서와 함께 생성됩니다.

면 선택된 단면의 검토가

한번에 수행됩니다.

Checking Section List의

'CHK'열에서는 전체 단면

의 검토결과를 한눈에 확

인할 수 있습니다.인할 수 있습니다.

| 단면검토 결과 확인 |




3. 구조계산서 검토구 계산서 검

1) 단면력 집계

설계환경설정의 계산서 옵션에서 ‘단면력 집계’에 Check On 할 경우 설계에 적용된

하중조합에 대해 정리된 부재력 집계표가 생성됩니다.

Excel Report

2) 단면정보

설계환경설정의 계산서 옵션에서 ‘단면입력정보’에 Check On 할 경우 검토된 단면에 대한

이름, 형상, 보강재, 단면상수, 비지지길이, 단면회전반경, 세장비 등의 정보가 하나의 표로

정리되어 생성됩니다.

Excel Report




3) 요약계산서

설계환경설정의 계산서 옵션에서 ‘요약계산서’에 Check On 할 경우 전체단면 검토결과에

대한 요약사항이 정리된 표가 생성됩니다.

Excel Report




4) 상세 구조 계산서부재조건에서 선택된 사항에 따라 ‘축+휨(기타)부재’에 대한 전체의 단면설계과정이

출력됩니다. 본 예제에서는 E30-I 단면으로 계산과정을 설명합니다.

Excel Report

부재의 두께에 따른 강종


정보가 자동 적용됩니다.




Excel Report

축 강도 검토

세장비의 제한 (6 9 3)


세장비의 제한 (6 8 4)

① 주부재 :



OK

120/ ≤rKl140/ ≤rKl

폭-두께비 제한 (6.9.4.2)





140/ ≤rl200/ ≤rl

240/ ≤rl

인장강도 (6.8.2.1)

yF

Ek

t

b ≤

공칭압축강도 (강 설 2009 5 7)


YESNO(세장부재)

공칭압축강도 (6 9 4 1)


공칭압축강도 (강·설 2009 5.7)

gcrn AFP =

공칭압축강도 (6.9.4.1)



Excel Report

공칭압축강도의 계수 산정 (강·설 2009 5.7)

세장한 자유돌출판의 저감계수 산정(강·설 2009 5.7.1.2)

세장한 양연지지판의 저감계수 산정(강·설 2009 5.7.2 (1))

탄성 휨-비틀림 좌굴응력 산정(강·설 2009 5.4)


경우일 /64.0/ yc FkEtb ≤

0.1=sQ

A

AQ

bf

E

tbf

Etb

effa

e

=

≤

−=

)/(34.0192.1

zzyyz

we II

GJLK

CEF

+

+= 1

)(

2π



Excel Report

공칭압축강도 산정(강설 2009 5.7)

Fcr 산정 (식 5.7-2)

:44.071.4 yey

QFForQF

E

r

KL ≥≤

Fcr 산정 (식 5.7-3)

[ ]QFy

:44.071.4 yey

QFForQF

E

r

KL <>

[ ] ycr FQF Fe658.0= ecr FF 877.0=

gcrn AFP =

unc PP ≥=φrP




Excel Report

단면비에 의하여 전단중

심의 위치가 결정되며, 제

한값을 초과할 경우 플랜

지와 복부판과의 교차점

이 전단중심이 되는 T형

단면이 되므로 설계기준

에서 제시하는 횡-비틂좌

굴 공식을 적용할 수 없게

됩니다.

압축플랜지의 단면비 검

토는 조립단면 압축플랜

지의 최소폭이 복부판의

휨좌굴을 방지할 수 있도

록 플랜지에 의한 복부판

구속효과를 확보하기 위

하여 규정된 사항입니다.

인장플랜지 단면비 검토

는 플랜지와 복부를 용접

할 때 플랜지가 지나치게

뒤틀리지 않도록 하기 위

한 현실적인 상한치로서한 현실적인 상한치로서

허용응력설계에서부터 적

용된 사항입니다. 휨 강도 검토

2 ED

단면비의 제한 (6.10.2)

복부판 세장비 (6.10.2.2)단면비 (6.10.2.1) 플랜지 단면비 (6.10.2.3)


① 수평보강재가 없는 경우 : 20077.62 ≤≤cw

c

f

E

t

D ① 압축플랜지 :

② 인장플랜지 :

9.01.0 ≤≤y

yc

I

Icf Db 3.0≥

0.122

≤t

t

t

b

OK



Excel Report




Excel Report

Ml의 값을 산정하기 위해

서 UMD에서는 시작단에

서의 모멘트(My1), 끝단에

서의 모멘트(M )를 별도서의 모멘트(My2)를 별도

로 입력받습니다.

조밀/비조밀 판단기준

휨강도의 분류(6.10.4.1(1))

복부판 세장비 (6.10.4.1(2))

① fy ≤ 460MPa,② 거더의 높이가 일정,③ 복부판에 수평보강재 없음,④ 인장플랜지에 구멍이 없음.

YES(조밀단면) NO(비조밀단면)

ycw

cp

F

E

t

D 76.32 ≤

NO(비조밀단면)

조밀/비조밀 판단기준

압축플랜지 세장비 (6.10.4.1(3))압축플랜지 세장비 (6.10.4.1(4))

NO(비조밀단면)

NO

YES

YESOK

ycf

f

F

E

t

b 382.02

≤ 0.122

≤f

f

t

b

세장비 상관관계 (6.10.4.1(6)①) 세장비 상관관계 (6.10.4.1(6)②)

NOycw

cp

F

E

t

D )76.3(75.02 ≤

ycf

f

F

E

t

b )382.0(75.02

≤ycf

f

w

cp

F

E

t

b

t

D 25.6)2

(35.92 ≤+


YES

NO

YES

])][(0759.0124.0[yc

y

p

lb

F

Er

M

ML −≤


yctpbF

ErLL 76.1=≤

YES


unfr MMM ≥= φ휨강도 (6.10.4.2(1))

pn MM =



Excel Report

전단강도 검토는



합니다.




Excel Report

조합하중 검토는



합니다.


5-6. 연결부 설계 (플랜지/복부판 연결부)


1 설계 개요 (연결부)1. 설계 개요 (연결부) 본 예제에서는 도로교설계기준(한계상태설계법)에 의한 박스거더의 인장/압축 플랜지 및

웨브 연결부에 대한 검토를 수행합니다.

도로교설계기준(한계상태설계법)에서는 이음판과 연결볼트에 대하여 기존의 허용응력설계

와는 다르게 아래와 같은 극한/사용/피로한계상태에 대한 별도의 검토항목이 적용됩니다.

이음판검토

연결볼트검토

플랜지 연결부

극한한계상태

인장강도 검토

블록전단 파괴강도 검토

압축강도 검토

볼트간격 검토

전단강도 검토

볼트구멍 지압강도 검토

인장플랜지

YES NO

극한한계상태

UMD에서는 설계조건에 입

력되는 '제어 플랜지 발생

응력(fcf)'이 양수일 경우 인

장 플랜지로 적용됩니다.

블록전단 파괴강도 검토 볼트구멍 지압강도 검토

영구처짐 검토 마찰강도 검토

피로 검토

사용한계상태

피로한계상태

이음판 연결볼

웨브 연결부

이음판검토

연결볼트검토

이음판 파단 및 블록전단 파괴강도 검토

볼트간격 검토

전단강도 검토

전단항복 검토

극한한계상태

볼트구멍 지압강도 검토이음판 휨항복 검토

영구처짐 검토 마찰강도 검토사용한계상태


피로 검토피로한계상태



1) 플랜지 연결부 설계순서

플랜지 연결부 설계시 압축응력이 발생할 경우와 인장응력이 발생할 경우에 대한 이음판

검토방법이 상이하므로 주의해야 합니다.

극한한계상태사용한계상태 피로한계상태

yff

yff

n

cf

cf F

FRf

F φααφ

75.02

≥

+=

ytf

h

ncf

cfncf FR

fRF φα75.0≥=

설계 하중 산정 (6.13.6.1(4).③)

제어 플랜지 비제어 플랜지비제어 플랜지의 경우, 제

어 플랜지의 설계하중과 비

교하여 큰 값을 설계에 적

용합니다.

이음판 검토

YES(인장) NO(압축)0>cff

① 최소간격 검토

볼트간격 검토 (6.13.2.6)

연결볼트 검토

① 구멍지름 ≤ 32mm

② 구멍지름 > 32mm

유효 단면적 산정 (6.10.3.6)

0.01 ≥

−

=

yty

uu

g

n

F

F

A

A

ϕϕβ

② 최대간격 검토

③ 최소 연단거리 검토

* 표 6 13 2 참고

boltdS 3min ≥

0.175)0.4100(max ≤+≤ tS

유효 단면적 산정 (6.10.3.6)

ge AA =압축 플랜지의 경우 유효단

면적은 전단면적으로 고려

되며, 블록전단 파괴강도

검토는 생략됩니다.

② 구멍지름 > 32mm

인장강도 검토 (6.8.2.1)

0.0=β

압축강도 검토 (6.9.2.1)

* 표 6.13.2 참고

④ 최대 연간거리 검토

)125,8min(max mmte =

전단강도 검토 (6.13.2.7)

gne AAA β+=

OK

cunuu

cugyy

PUAfP

PAfP

r

r

≥=≥=

φφ

2

1

블록전단 파괴강도 검토 (6.13.4)

syc AFφ=rPnsr RRNFAR subbn φ== ,48.0

볼트구멍 지압강도 검토 (6.13.2.9)

usedr

cureq N

R

PN <=

OK

OK

)58.0(: tgyvnu AFAFR bsr += φ

)58.0(: tnuvgy AFAFR bsr += φ

nbbr RR φ=

vntn AA 58.0≥

vntn AA 58.0< un dtFR 4.2=ucn tFLR 2.1=

볼 구멍 지압강 검 ( )

Case 1 Case 2


cur PR ≥



볼트의 호칭전단 전단연

수동가스절단연압연연, 다듬질연자동가스 절단연

16 28mm 22mm

20 34mm 26mm

22 38mm 28mm

도·한 표 6.13.2 최소연단거리

22 38mm 28mm

24 42mm 30mm

27 48mm 34mm

30 52mm 38mm

사용한계상태극한한계상태 피로한계상태

sf

설계 하중 산정 (6.13.6.1(4).③)

,h

s

s

R

fF = gss AFP ×=

yff Ff 95.0≤ yff Ff 80.0≤

연결볼트 마찰강도 검토(6.13.2.8)

합성 비합성

이음판 영구처짐 검토 (6.10.5.2)

tsshn PNKKR =

P

UMD의 설계조건에서 사용

한계상태 발생응력 입력시

단면의 합성상태를 선택할

usedr

s NR

PNreq <=단면의 합성상태를 선택할

수 있습니다.

피로한계상태극한한계상태 사용한계상태

이음판 피로검토 (6.6.1)

SLADTTnN )()100)(365(=

A 131

( ) ( )THn FN

AF Δ≥

=Δ

213

( )fF n Δ≥Δ γ)(

OK




2) 복부판 연결부 설계순서

극한한계상태사용한계상태 피로한계상태

복부판 연결부는 수직보강재의 설치 유무에 따라 전단강도 산정방법이 달라지므로 주의해

야 합니다. 이음판 피로검토에 적용되는 피로응력범위는 정모멘트와 부모멘트에 대한 상·하

부 플랜지의 응력으로 계산됩니다.

수직보강재설치

공칭전단강도 (6.10.7.2)

wywp tDFV = ,58.0

YES(비보강) NO(보강)


복부판 조밀상태에 대한 판

단은 UMD의 Steel단면 검

토 결과를 참고하기 바랍니

pn CVV =

조밀단면의 중간패널 (6.10.7.3(3)①) 비조밀단면의 중간패널 (6.10.7.3(3)②)

wywp

yfr

ur

tDFV

MM

MMR

58.0

0.1)]75.0

(4.06.0[

=

≤−

−+=φ )]

75.0(4.06.0[

yfr

ur

FF

fFR

−−+=

φ

조밀 비조밀토 결과를 참고하기 바랍니

다.

w

pfu

pn

pfu

MM

Dd

CCVV

MM

>

+

−+=

≤

:5.0

])(1

)1(87.0[

:5.0

20

φ

φ

②

①

yfu

pn

yfu

Ff

Dd

CCVV

Ff

>

+

−+=

≤

:75.0

])(1

)1(87.0[

:75.0

20

φ

φ

②

①

설계 전단력 산정 (6.13.6.1(4) ②)

ppn CV

D

d

CCRVV ≥

+

−+= ])(1

)1(87.0[20

ppn CV

Dd

CCRVV ≥

+

−+= ])(1

)1(87.0[20

2)(:5.0

5.1:5.0

nvuuwnvu

uuwnvu

VVVVV

VVVV

φφ

φ+=≥

=<

②

①

설계 응력 산정 (6.13.6.1(4).③)

제어 플랜지 비제어 플랜지

yff

yff

n

cf

cf F

FRf

F φαφα

75.02

≥

+= ytf

h

ncf

cfncf FR

FRF φα75.0≥=

복부판 작용 모멘트 및 수평력 산정 (AASHTO LRFD 6.13.6.1.4b)

Dt 2

AASHTO LRFD 2002

6.13.6.1.4b 해설을 참고하

여 복부판에 작용하는 모멘


( )ncfcfcfhw

uw

uwuwtotncfcfcfhw

uw

fRFRDt

H

eVMMfRFRDt

M

+=

+=−=

2

,12 A

여 복부판에 작용하는 모멘

트와 수평력을 산정합니다.



A

이음판 검토

① 최소간격 검토

볼트간격 검토 (6.13.2.6)

연결볼트 검토

boltdS 3min ≥

전단항복 검토 (6.13.5.3)

uwnvr VRR

FAR ygn

≥==

φ,58.0

② 최대간격 검토

③ 최소 연단거리 검토

* 표 6.13.2 참고

0.175)0.4100(max ≤+≤ tS이음판 파단, 블록전단 파괴강도 검토 (6.13.4)

uwbsr

uwbsr

VAFAFRAA

VAFAFRAA

tgyvnuvntn

tnuvgyvntn

≥+=<≥+=≥

)58.0(:58.0)58.0(:58.0

φφ

②

①

OK

OK

S O 2002④ 최대 연간거리 검토

)125,8min(max mmte =

OK

이음판 휨항복 검토 (AASHTO LRFD 6.13.6.1.4b)

ysfwpg

uw

pl

tot FA

H

S

Mf φ≤+=

−

전단강도 검토 (6.13.2.7)

nsr RRNFAR subbn φ== ,48.0

AASHTO LRFD 2002

6.13.6.1.4b 해설을 참고하

여 이음판 휨항복 검토에

필요한 작용하중을 산정합

니다.

dtFR 42=tFLR 21=

볼트구멍 지압강도 검토 (6.13.2.9)

Case 1 Case 2

OK

usedr

cureq N

R

PN <=

unbbr PRR >= φ

un dtFR 4.2=ucn tFLR 2.1=

사용한계상태극한한계상태 피로한계상태

연결볼트 마찰강도 검토(6.13.2.8)

tsshn PNKKR =

unr PRR >=

복부판 작용 모멘트 및 수평력 산정(AASHTO LRFD 6.13.6.1.4b)

serserwsertot

ossw

serw

eVMM

ffDt

M

+=

−=

−−

− 12

2

( )ossw

serw ffDt

H +=− 2

wpg

serw

pl

sertot

A

H

S

Mf

−

−− +=


ysFf 95.0≤ ysFf 80.0≤

합성 비합성

이음판 영구처짐 검토 (6.10.5.2)



2 설계 수행 및 구조계산서 생성 (플랜지 연결부)1) 설계조건 입력 (인장부재)

'단경간 아치교' 예제모델에서 'E127-I' 위치에서의 하부플랜지 연결부를 설계하기 위한 설

계조건을 입력합니다.

1. UMD의 Main Menu > Design 탭에서 'Bolts' 클릭

2. 설계 수행 및 구조계산서 생성 (플랜지 연결부)

2. Main Menu > Home 탭에서 'Design Option' 클릭

- 설계환경설정의 Steel 탭에서 Design Code를 'KSCE-LSD12'로 선택

3. Dialog의 Steel 탭에서 신규단면 입력하기의 Name 입력란에 '하부플랜지(인장)' 입력

후 버튼 클릭

4. 설계조건

극한한계상태 '제어' 선택 f 107 708MP 입력 f 는 극한한계상태 하중조 - 극한한계상태 : '제어' 선택, fcf=107.708MPa 입력

- 사용한계상태 : '비합성' 선택, fs=77.650MPa 입력

- 피로한계상태 : C' 등급 선택, γ(Δf)=36.594MPa, (ADTT)sl=5000, n=1 입력

fcf는 극한한계상태 하중조

합의 Envelope 하중조합에

대한 휨응력(Sbz)결과에서

하부플랜지에 대한 발생응

력이므로 Bend(-z)값으로

적용합니다.

단, 해당예제는 정모멘트

부 설계이므로 Envelope

결과 중 max응력을 적용합

니다.

피로한계상태의 'γ(Δf)'는

피로활하중에 0.75의 하중피로활하중에 0.75의 하중

조합계수를 고려한 피로활

하중조합의 발생응력 범위

로서 Bend(-z)값의 최대

(max)응력과 최소(min)응력

의 차이를 계산하여 입력합

니다.

Steel / Connection_Flange

Tip. 설계조건 변수정의

제어/비제어 플랜지 : 설계하중에 의한 플랜지 두께 중앙에서의 탄성휨응력과 설계강도의 비가 최

대가 되는 플랜지이고 다른 쪽의 플랜지는 비제어 플랜지가 됩니다. fcf는 제어플랜지의 발생응력이

며, fncf는 비제어플랜지의 발생응력을 의미합니다.

합성/비합성 : 사용한계상태 하중에 의해서 발생하는 플랜지의 탄성응력은 합성단면의 경우 플랜

지 항복강도의 95%, 비합성단면의 경우 플랜지 항복강도의 80%이하로 설계되어야 합니다.


γ(Δf) : 표 3.4.1에 규정된 피로한계상태 조합에 대한 하중계수가 고려된 피로하중 통과시 발생되

는 활하중의 응력범위를 의미합니다.



2) 단면 및 재료 정보 입력

1. 공통정보

- 플랜지 단면제원 : Bf=600mm, tf=24mm

- 이음판 단면제원(공통정보) : Hs=600mm, ts_in=12mm, ts_out=12mm

2 이음판 상세 정보

하부플랜지 연결부를 설계하기 위한 단면/재료 정보를 입력합니다.

2. 이음판 상세 정보

- 이음판 분할 구역수 : '2' 선택

- No 1 : n=1, e=0mm, Bs=280mm, 볼트 배치(Pos.1=60, 2@80, Pos.2=50, 5@100) 입력

- No 2 : n=1, e=40mm, Bs=280mm, 볼트 배치(Pos.1=60, 2@80) 입력

3. 재료제원

- 재료 정보 : 사용 강종=HSB500 선택

중앙에 배치된 수평보강

재에 의해 내측 이음판은

2개로 분리되므로 구역수

는 2로 입력합니다.

재료 정보 : 사용 강종 HSB500 선택

- 볼트 제원 : 볼트 등급=M22 (F10T), Ks=등급B (0.40) 선택

4. 버튼 클릭 후, 실행

ts_in은 내측 이음판 두께

를 의미하며, ts out은 외측

볼트 배치 정보

_

이음판 두께를 의미합니

다.

Steel/Connection_Flange

Tip. 재료 정보 변수정의

모재 제원 : 도로교설계기준(한계상태설계법)에 추가

된 신강종을 선택하여 적용할 수 있으며, 'Fy Fu 직접

입력'에 Check On하여 항복강도와 인장강도를 수정할

수 있습니다.


볼트 제원 : 도로교설계기준(한계상태설계법)에 추가된 볼트 등급을 선택하여 적용할 수 있으며, 선

택된 볼트 등급에 따라 볼트의 허용 인장력과 극한강도는 자동 변경됩니다. 구멍크기계수(Kh)는 표준

구멍으로만 적용가능하며, 표면상태 계수(ks)는 표6.13.5에 명시된 등급에 따라 선택할 수 있습니다.



3) 연결부 검토

인장플랜지 연결부의 검토결과를 확인하고 구조계산서를 생성합니다.



3. 버튼을 클릭하여 구조계산서를 생성합니다.

Result Check

Tip. Result View

Result View에서는 설계항목에 의한 검토결과가 실시간으로 표시되므로, NG 발생시 계산서를


도로교설계기준(한계상태설계법)에서는 앞에서 설명한 바와 같이 이음판과 연결볼트에 대하여

극한/사용/피로한계상태에 따른 별도의 검토가 수행되어야 하므로 전체의 검토결과를 한번에

확인 해야하는 어려움이 있지만, Result View를 활용하면 전체의 설계 Flow에서 불만족 되는


설계변수를 빠르게 찾을 수 있고, 수정한 설계변수에 대한 검토결과 또한 실시간으로 확인이

가능하므로 단면검토 수행시간을 획기적으로 단축시킬 수 있습니다.



3 구조계산서 검토 (플랜지 연결부)

1) 요약 계산서 확인

설계환경설정의 계산서 옵션에서 ‘요약계산서’에 Check On 할 경우 전체 검토결과에 대한

요약사항이 정리된 표가 생성됩니다.

3. 구조계산서 검토 (플랜지 연결부)

Excel Report




2) 상세 구조 계산서 확인2) 상세 구조 계산서 확인

생성된 구조계산서를 통하여 Result View에서 확인된 검토항목에 대하여 상세한 계산

사항을 확인합니다.

Excel Report




Excel Report

구멍의 지름이 32mm를

초과할 경우 'β=0'으로 고

려됩니다.

인장부의 유효단면적이

전단면적보다 클 경우

'NG'를 출력하지만'NG'를 출력하지만,

나머지 계산은 산정된 유

효단면적으로 진행됩니다.

내외측 이음판의 단면적 내외측 이음판의 단면적

차이가 10% 이상일 경우,

이음판의 단면적비로 배

분하여 설계하중을 적용

합니다.




Excel Report

블록전단파괴강도 검토는

발생 가능한 가지 파괴

발생 가능한 2가지 파괴모

드에 대하여 모두 검토합니

다.




Excel Report




Excel Report

연결부의 합성단면여부는

사용한계상태 설계조건에

서 선택할 수 있습니다.

내외측 이 판의 단면적 차


내외측 이음판의 단면적 차

이가 10% 이상일 경우 1면

마찰로 적용됩니다.



Excel Report

마찰강도 검토는 이음판의

단면적 비와 관계없이 2면

마찰로 고려합니다.

볼트구멍과 부재의 순연단

거리와 각 볼트구멍의 순간

격을 각각 산정하여 계산에

적용합니다.




Excel Report




4. 설계 수행 및 구조계산서 생성 (복부판 연결부)

1) 설계조건 입력

'단경간 아치교' 예제모델에서 'E127-I' 위치의 복부판 연결부를 설계하기 위한 설계조건을

입력합니다.

1. UMD의 Main Menu > Design 탭에서 'Bolts' 클릭

탭에서 i i 릭

설계 수행 및 구 계산서 생성 (복부판 연결부)

2. Main Menu > Home 탭에서 'Design Option' 클릭

- 설계환경설정의 Steel 탭에서 Design Code를 'KSCE-LSD12'로 선택

3. Dialog의 Steel 탭에서 신규단면 입력하기의 Name 입력란에 '복부판' 입력 후

버튼 클릭

4. 단면 종류를 '웨브(Web)'로 변경

5 설계조건복부판 작용모멘트 및 수평

5. 설계조건

- 극한한계상태 : fcf=107.708MPa, fncf=68.047MPa, Vu=378672N 입력

- 사용한계상태 : '비합성' 선택, fs=77.650MPa, fos=46.024MPa, Vser=160815N 입력

- 피로한계상태 : C' 등급 선택,

정) fb=23.749MPa, ft=13.529MPa, Vfat=156009N 입력,

부) fb=-12.845MPa, ft=-25.014MPa, Vfat=-142168N 입력,

력 산정에 필요한 제어플랜

지와 비제어 플랜지의 발생

응력을 모두 입력합니다.

피로활하중 부재력에 하중

조합계수 0.75를 고려한 하

중조합에서의 정(max), 부부) fb 12.845MPa, ft 25.014MPa, Vfat 142168N 입력,

(ADTT)sl=5000, n=1 입력

6. 전체단면정보

- 보강 복부판 적용 / '비조밀' 선택

- Fr=380MPa, do=1500mm 입력

(min)의 휨응력 결과를 입

력합니다.

fb는 하부플랜지 발생 휨응

력이므로 Bend(-z), ft는 상

부플랜지 발생 휨응력이므

로 Bend(+z) 결과를 입력합

니다.

Fr은 부재의 설계휨강도로

서 박스단면의 경우 도·한

6.11.2.1(1)을 참고합니다.

Tip. 설계조건 변수정의

fs : 이음점에서 사용한계상태 하중조합 작용에 의해 단면의 크기가 작은 쪽의 플랜지 두께 중앙에

Steel / Connection_Web

( )을 참 합니다

do는 복부판에 배치된 수

직보강재의 간격을 입력합

니다.


발생하는 최대 휨응력

fos : 이음점에서 사용한계상태 하중조합 작용에 의해 fs와 동시에 발생하는 다른 쪽 플랜지 두께

중앙에 발생하는 최대 휨응력




1. 공통정보

- 웨브 단면제원 : Hw=2500mm, tw=24mm 입력

- 이음판 단면제원(공통정보) : ts=12mm 입력


복부판 연결부를 설계하기 위한 단면/재료 정보를 입력합니다.

2. 이음판 상세 정보

- 이음판 분할 구역수 : '2' 선택

- No 1 : Bs=600mm, Hs=1170mm, es=55mm,

볼트 배치(Pos.1=50, 5@100, Pos.2=45, 12@90) 입력

- No 2 : Bs=600mm, Hs=1170mm, es=1275mm,

복부판 중앙에 수평보강재

가 고려되어 있으므로 내측

이음판은 2개로 분할 합니

다.

볼트 배치(Pos.1=50, 5@100, Pos.2=45, 12@90) 입력

3. 재료제원

- 재료 정보 : 사용 강종=HSB500 선택

- 볼트 제원 : 볼트 등급=M22 (F10T), Ks=등급B (0.40) 선택

4. 버튼 클릭 후, 실행

볼트 배치 정보

Steel/Connection_Web




3) 연결부 검토) 연결부 검

복부판 연결부의 검토결과를 확인하고 구조계산서를 생성합니다.



3. 버튼을 클릭하여 구조계산서를 생성합니다.

Result Check

Tip. Result View

Result View에서는 설계항목에 의한 검토결과가 실시간으로 표시되므로, NG 발생시 계산서를


도로교설계기준(한계상태설계법)에서는 앞에서 설명한 바와 같이 이음판과 연결볼트에 대하여

극한/사용/피로한계상태에 따른 별도의 검토가 수행되어야 하므로 전체의 검토결과를 한번에

확인 해야하는 어려움이 있지만, Result View를 활용하면 전체의 설계 Flow에서 불만족 되는


설계변수를 빠르게 찾을 수 있고, 수정한 설계변수에 대한 검토결과 또한 실시간으로 확인이

가능하므로 단면검토 수행시간을 획기적으로 단축시킬 수 있습니다.



5. 구조계산서 검토 (복부판 연결부)

1) 요약 계산서 확인

설계환경설정의 계산서 옵션에서 ‘요약계산서’에 Check On 할 경우 전체 검토결과에 대한

요약사항이 정리된 표가 생성됩니다.

Excel Report

구 계 서 (복부 결부)




2) 상세 구조 계산서 확인2) 상세 구조 계산서 확인

생성된 구조계산서를 통하여 Result View에서 확인된 검토항목에 대하여 상세한 계산

사항을 확인합니다.

Excel Report




Excel Report

현장이음

CL

e값은 볼트배치에 따라 자

동으로 산정됩니다.

e




Excel Report

볼트구멍의 직경은 '볼트

직경 + 3mm'로 고려됩니

다.




Excel Report




Excel Report

지압강도 검토는 복부판

과 이음판의 두께를 비교

하여 얇은 쪽을 적용하고,

최외측 볼트에 대하여 검

토 하므로 앞에서 산정된

최외측 볼트에 작용하는

작용력과 비교하여 설계

합니다합니다.


Part 5. 강교설계 5-1. 개요 - kor.midasuser.com · 교량형식 : 단경간아치교...

Documents

Transcript of Part 5. 강교설계 5-1. 개요 - kor.midasuser.com · 교량형식 : 단경간아치교...