보도교 설계기준

보도교 설계기준은 명확하지 않다. 그래서 대부분 서울시 기준("시설물 설계·시공 및 유지관리 편람", 2001, 서울특별시)의 보도육교 편을 적용하고, 거기에 없는 규정은 KDS 기준을 적용하는 편이다. 그러다 보니 하중 같은 경우가 일부 혼선이 있는 경우가 있어 주의가 필요하다.

최신 기준인 KDS 기준에 교량 설계 기준은 "KDS 24 10 10 :2018 교량설계 일반사항(일반설계법)"과 "KDS 24 11 : 2021 교량 설계 일반사항(한계상태설계법)" 두 가지가 있다. 두 설계법의 적용범위는 도로교 및 철도교로 명시되어 있어, 보도교 설계에 직접적으로 적용하지 않는 이유 중 하나이다.

KDS 21 10 10: 교량설계 일반사항(일반설계법)

1.1 적용범위
(1) 이 기준은 철도건설 및 개량에 따라 철도선로 상에 건설하는 지간 150 m 이하의 교량에 적용하는 것으로 한다.

KDS 21 10 11: 교량설계 일반사항(한계상태설계법)

1.1 적용범위
(1) 이 기준의 규정은 도로교 및 철도교의 설계, 평가 및 보수·보강에 적용함을 그 목적으로 한다. 이 코드에는 고정교와 가동교가 포함되나 가동교의 기계적, 전기적인 사항, 특수차와 보행자 안전에 관한 사항은 취급되지 않았으며 공공설비 전용교량에 대한 규정도 포함되지 않았다. 이 코드에서 완전하게 다루어지지 않은 교량의 경우에는 필요한 기준을 보완하여 이 코드의 규정을 적용할 수 있다.

설계기준 적용

"시설물 설계·시공 및 유지관리 편람"은 기존 도로교 설계기준을 바탕으로 되어 있어 현재의 "KDS 21 10 10"과 유사하므로 기준이 없거나 부족한 부분은 KDS 기준을 적용하고 있다. 그러므로 구조물의 중요도 등을 판단하여 설계자가 적절한 기준을 적용하여 설계하는 것이 필요하다. 하중도 도로교보다는 훨씬 적어 다양한 디자인이 적용되는 경우가 많으므로 구조담당자가 판단하여 경제성과 안전성을 고려하여 설계가 필요하다.

가끔 발주처나 자문 등의 요구에 의해 한계상태 설계법을 적용하는 경우가 있다. 이럴 경우 문제점은 매입말뚝에 대한 기준이 명확하지 않아 설계의 어려움이 있다. 두 가지 방법으로 해결하게 된다.

1. 한계상태설계법 적용(상세 계수 등은 도로공사 지침 적용)

2. 허용응력설계법 적용(기준에서 계수 등을 제시하지 않으므로 허용응력 설계법의 기준을 적용)

1번의 경우는 도로공사 지침이므로 타발주처 설계시 적용에 대한 어려움이 있고, 2번의 경우는 구조설계시 허용응력설계법에 의한 단면력으로 추가 설계가 필요하다는 점이다.

보도교 설계 초기에 검토해야 할 사항

1. 진동수 검토

보도육교는 하중이 작고 폭원이 좁은 편이라 다양한 디자인의 교량이 슬림하게 설계된다. 그러다 보면 보행자가 통행시 불쾌감을 느끼기 쉬운 진동수로 설계되는 경우가 있다. 이럴 경우 단면 강성변화로 진동수 변경이 어렵기 때문에 구조계(지간, 형식 등)를 변경해야 하는 경우가 많다. 그러므로 설계 초기에 진동수를 먼저 확인하여 연직 1차와 비틀림 1차의 주기가 1.5~2.3Hz 사이에 있지 않은지 확인해야 한다. 진동수 규정은 "시설물 설계·시공 및 유지관리 편람"에서 제시하고 있다.

2. 처짐 검토

하중이 작아 거더 응력만 검토하다 보면 나중에 처짐이 허용처짐을 초과하는 경우가 발생한다. 처짐이 허용치를 초과하는 경우 단면의 두께 증가로는 해결하지 못하고 거더의 단면 높이를 증가시켜야 하는 경우가 대부분이다. 거더 단면을 변경할 경우 도면, 해석 모델링 등이 전체적으로 변경되어야 하므로 검토 초기에 처짐에 대한 검토를 수행하여 일반도의 변경이 없도록 해야 한다.

3. 개략의 응력 검토

개략의 응력을 검토하여 진동수, 처짐을 만족하면 후판이 되지 않는 두께로 검토해 보고 강종을 선택하면 된다.

기존 보도교에 캐노피 등 추가시 주의 사항

오래전에 설계 및 시공된 보도교의 경우 온도하중이 적용되지 않은 경우가 있다. 지점 연결부가 이동이 가능하도록 상세가 되어 있는 걍우도 있지만, 강결로 되어 있는데도 적용되지 않은 경우가 있다. 그러므로 기존 교량에 캐노피 등을 추가 설치할 경우 기존 보도교의 응력이 허용치를 초과할 수 있으므로 주의해야 한다.