강교 설계-3

박스거더교 설계
4.1 설계일반사항
4.1.1 일반사항
일반적으로 강박스거더교는 지간장 40～80 m의 교량에 적용된다. 이 경우 보통은 철근콘크리트 바닥판을 사용하지만 지간이 80 m 이상으로 되면 강바닥판이 적용되는 경우가 많다. 강바닥판 박스거더교에서는 단일박스의 경우 캔틸레버부를 길게하고, 병렬박스거더교의 경우에는 주거더의 간격을 넓게 하는 것이 경제적이다. 박스거더교의 설계에 있어서는 제작, 가설에 대한 배려를 염두에 둘 필요가 있다. 이는 일반적으로 단면이 I형거더에 비해 크고, 수송이나 가설법에 따라 형상 등이 결정되는 경우가 많기 때문이다. 또한 구조강성에 대해서도 완성상태에 이르기까지 안전성을 충분히 검토하는 것이 요구된다. 박스거더는 뒤틀림 강성 등이 큰 것이 장점이지만 반면에 전형적인 박판구조물로서 응력분포의 불균일, 변형의 증대, 혹은 국부좌굴의 불안정성
등이 발생할 수 있으므로 이를 방지할 수 있도록 설계단계부터 고려하여야 한다. 설계방법은 플레이트거더교의 설계에 준한다. 다만, 다실박스거더의 경우에는 전단응력의 흐름이 복잡해지기 때문에 보다 상세한 전단류 이론을 이용하여 검토하여야 한다.
4.1.2 일반제원의 계획
(1) 거더높이
일반적인 지간장과 거더높이의 관계는 <그림 506.4.1>과 같다.
(2) 강재의 중량
지간장과 강재의 중량의 관계는 <그림 506.4.2>와 같다.
(3) 단면형상의 선정
박스거더 단면치수를 정리한 것이 <그림 506.4.3>이다.

<그림 506.4.1> ~ <그림 506.4.3>에는 기존에 설계된 강박스거더교에 대한 실적 자료를 나타내었다. 최근 고장력강의 개발 및 용접기술의 발달로 SM520, SM570과 TMC강을 적용한 후 판(t = 40~100 mm)의 사용이 증가하고 있으므로, 강종에 따른 거더 높이 및 강중의 적정성을 별도로 검토하여야 한다. 박스단면형상의 결정에는 수송상의 제한도 고려할 필요가 있다.

주거더의 설계
주거더의 설계는 통상의 플레이트거더에 준하여도 좋으나 플랜지의 설계시에는 다음의 조건을 고려한다.

① [도․설 3.8.2.1 플레이트거더의 휨응력]에 따라 계산된 인장응력 및 압축응력이 [도․설3.3.2.1 구조용 강재의 허용응력]의 <표 3.3.1> 및<표 3.3.4>에 규정되는 허용응력을 초과하지 않을 것
② [도․설 3.8.2.1 플레이트거더의 휨응력] 식(3.8.1)의 단면2차모멘트 산정시 전단지연을 고려해 [도․설 3.8.3.4 플랜지의 유효폭]을 적용한다.
③ [도․설 3.3.2.1 구조용 강재의 허용응력]에 규정되어있는 바와 같이 박스거더는 충분한 횡방향 강성을 갖고 있기 때문에 휨허용응력은 인장허용응력과 같은 값을 이용하는 것이 좋다.
④ 압축플랜지의 판두께는 [도․설 3.4.2 압축응력을 받는 판 및 보강판]의 규정을 만족할 것. 단 충분한 보강재를 배치할 때는 고정단 거리 b로서 복부판 중심간격을 대신하여 이용하는 것이 좋다. ⑤ 압축플랜지는 좌굴에 대해 충분한 안전성을가져야 한다. 따라서 용접에 의한 초기 뒤틀림이나 잔류응력의 영향을 피하기 위해 판두께를 크게하고, 보강재의 수를 작게 하는 것이 바람직하다.
⑥ 인장플랜지의 판두께는 [도․설 3.8.3.2 박스거더의 플랜지 두께]의 박스거더의 인장플랜지의 규정에 의해  이상으로 한다. 단 b에 대해서는 압축플랜지와 같은 형태로 생각해도 좋다.
⑦ 바닥판이 합성된 박스거더의 전단연결재 설치 플랜지는 플레이트거더에 준해도 된다.
⑧ 하부플랜지의 돌출길이는 거푸집을 지지할경우 외측 용접각장 끝에서 80 mm 이상 확보하고, 지보가 필요없는 경우에는 15～30 mm를 두는 것으로 한다.

⑨ 부재축을 통하여 플랜지의 두께가 변하는 경우에는 복부판의 용접과 내부 보강판의 제작 및 용접을 고려하여 내부면을 동일면에 일치시키도록 하는 것을 원칙으로 한다.

보강재의 설계는 다음의 제반 조건을 만족하도록 설계한다.
① [도․설 3.4.2.2 압축응력을 받는 자유돌출판], [도․설 3.4.2.3 압축응력을 받는 보강된판]의 판두께, [도․설 3.4.2.4 보강재]에 근거하
여 보강재 간격, 소요강성, 강종 등을 선정한다.
② 강바닥판에 대해서는 보통 종리브, 횡리브도 응력계산으로부터 단면을 결정한다. 이 경우 횡리브의 강도를 [도․설 3.4.2.4 보강재]의 식
(3.4.5)에 의해 계산하면 과대한 것이 되므로 강바닥판에 대해서는 이를 적용하지 않는다.
③ 종횡보강재의 교차점에서는 돌림용접을 하며, 다음과 같은 구조로 한다.

④ 플랜지에 대하여 종방향보강재를 부착하는 경우 그 부착 각도는 용접시공성을 고려하여 플랜지면에 직각으로 부착하는 것을 원칙으로 한다.

⑤ 미관상의 이유로 박스 외측면을 평탄하게 맞출 필요가 있는 경우 종보강재의 용접이음은<그림 506.4.8>과 같이 할 수 있다.

다이아프램의 설계
(1) 다이아프램의 효과
하중(주로 활하중)이 거더에 편심으로 작용하기도 하고 윤하중이 <그림 506.4.9>에 도시한 바와 같이 작용하는 경우, 거더단면은 원래의 형상을 유지하지 못하고 단면변형이 발생할 수 있다. 이와 같은 단면변형은 박스거더의 강성을 저하시키고 국부응력의 증대를 초래하여 박스거더의 장점이 상실될 수 있으므로 단면변형을 방지할 수 있도록 충분한 강성을 갖는 다이아프램을 적당한 간격으로 배치할 필요가 있다.

다이아프램의 효과를 요약하면 다음과 같다.

① 단면형상을 유지한다.
② 강성을 증대시켜 응력을 감소시킨다.
③ 국부 집중하중을 원활하게 거더에 전달한다.

(2) 다이아프램의 형상
다이아프램의 표준적인 형상은 <그림 506.4.10>에 나타낸 것과 같다. 일반적으로 중간다이아프램은 제작, 가설 및 부속물 설치의 필요성으로부터 충복판 방식의 경우라도 개구부를 갖는 경우가 많다. 이 경우
다이아프램의 성상이 충복판에 가까운지 라멘에 가까운지는 개구부의 크기에 따라 정해진다.

<그림 506.4.12>에 도시한 것을 참고하여, 개구율  를 식(506.4.1)과 같이 정의하는 경우, ≦ 0.4이면 충복판으로 고려하고, 0.4<q<0.8 의 범위에서는 양자의 중간적인 성질을 나타낸다.

(3) 중간다이아프램의 소요간격 및 강도
다이아프램의 설계에 관해 [도․설 3.8.8.1 수직브레이싱]의 (1)항에서 규정하는 대로 지점에는 수직브레이싱을 설치 할 것, 또한 (2)항에서 I단면 플레이트거더의 규정 “중간수직브레이싱은 6m 또는 플랜지 폭의 30배 이내의 간격으로 설치할 것”을 준용하도록 강조한다.
박스거더의 단면형상을 유지하기 위해 적당한 간격으로 중간다이아프램을 설치하여야 한다. 또 가로보 및 브라킷 설치부에는 작용력의 전달을 원활하게 하기 위해 중간다이아프램을 설치한다. (가) 다이아프램의 간격은 식(506.4.2)를 만족하도록 결정하는 것이 좋다.

이것을 그림으로 나타내면 <그림 506.4.13>의 실선 아래의 영역이 된다. 단, 이 한계는 도로교에 있어서 작용할 수 있는 편심 활하중 하에서 박스단면의 과대한 변형을 방지하는 것을 목적으로 하며, 바닥틀과의 관계나 제작, 운반, 가설의 상황에서는 Lp 가 12 m를 초과하면 2차적인 다이아프램을 중간에 설치하는 것도 고려할 수 있다. <그림 506.4.13>의 파쇄선은 큰 fpw를 일으키는 교량형식인 강바닥판 단실박스거더교에 편심 활하중을 재하시킨 경우에 fpw/fu 가 2%, 4%, 6%로 되는 한계를 나타낸다. 지간이 커지면fa 의 속에서 고
정하중에 의한 응력 fd 가 차지하는 비율이 증가하고, 활하중에 의한 응력fl+i의 비율은 감소하기 때문에 fpw를 최대로 하는 재하상태의 휨응력 즉, fd+fl+i 는 fa에 상당히 근접하게 된다. 그러므로 식(506.4.2)는 지간이 작은 부분에서는 fpw 가 큰 값까지 허용하고, 지간장이 길면 이것을 약간 엄격하게 억제하도록 결정한다.

(나) 다이아프램의 강성 K는 식(506.4.3)을 만족하여야 한다.

여기서,
Fu : 상부플랜지의 총단면적(리브 포함)
Fl : 하부플랜지의 총단면적(리브 포함)
Fh : 복부 1개의 단면적
Bu : 상부플랜지의 복부판 중심간격
Bl : 하부플랜지의 복부판 중심간격
b1 : 상부플랜지의 돌출폭
b2 : 하부플랜지의 돌출폭

식(506.4.4)에서 a1,a2는 <그림 506.4.14>에 나타낸 단면변형에 따른 함수의 값으로 다음 식(506.4.5)에 의해 계산한다.

여기서,
Iu : 리브를 포함하는 상부플랜지의 수직축 단면2차모멘트
Il : 리브를 포함하는 하부플랜지의 수직축 단면2차모멘트
H : 복부의 높이

(다) 다이아프램의 강성은 식(506.4.7)로 산출하며, 식(506.4.3)을 만족하여야 한다.

① 충복판 방식

여기서,

G:강재의 전단탄성계수

A:폐단면부의 판두계 중심성으로 둘러 쌓인 부분의 면적

tp:다이아프램의 관두께

여기서,
b : 수직부재의 중립축 거리
h : 상하부재의 중립축 거리
Iu : 라멘의 상부 부재의 단면2차모멘트(상부플랜지 판두께의 24 배까지 유효)
Il : 라멘의 하부 부재의 단면2차모멘트(하부플랜지 판두께의 24 배까지 유효)
Ih : 라멘의 수직부재의 단면2차모멘트(복부판판두께의 24 배까지 유효)

단, 식(506.4.1)로 정의되는 개구율 p가 0.4<p<0.8의 범위에 있는 경우에는 <그림 506.4.17>에 나타낸 것과 같은 보정계수 b를 이
용하여 식(506.4.9)에 따라 강도를 보정한다.

여기서,
K ′ : 라멘의 수정 강도
B : <그림 506.4.17>에 나타낸 보정계수
K : 식(506.4.8)에서 계산된 강성

③ 수직브레이싱 방식(<그림 506.4.18> 참조)

중간다이아프램의 응력검토
① 충복판 방식의 다이아프램 응력검토 충복판 방식의 경우는 식(506.4.12)로 나타내는 전단응력에 대해 검토한다.

라멘 방식의 다이아프램 응력검토
다이아프램 응력은 <그림 506.4.19> 및 <그림 506.4.20>에 나타낸 것과 같은 계산모델로 검토한다.

5) 지점 위의 다이아프램의 응력검토
박스거더 지점부에는 박스거더의 단면형상을 유지하고, 또한 박스거더 복부판으로부터의 전단력을 받침에 원활하게 전달하기 위하여 지점 위에 다이아프램을 설치한다. 지점 위의 다이아프램은 매우 중요한 부재이다. 그러나 그 응력전달기구가 복잡하고 합리적인 설계법이 확립되어있지 않다. 따라서 근사적으로 다음과 같은 조건을 고려하여 응력을 검토하도록 한다.

① 지압응력의 검토
받침 바로 위의 다이아프램의 응력은 식(506.4.16)으로 계산한다.

② 연직방향응력의 검토
연직방향응력은 식(506.4.17)로 계산한다.

<그림 506.4.23>에 도시한 바와 같이 연직방향 응력의 분포형상은 다이아프램 하단에서 최대가 되는 삼각형분포로 한다.

③ 수평방향응력의 검토
<그림 506.4.24>에 나타낸 휨모멘트 및 전단력에 대해 검토한다. 이러한 응력은 ②에서 구한 fv를 이용하고, [도․설 3.8.2.5 2축응력상태의 검산]의 식(3.8.6)에 따라 2축응력의 검토를 한다.

받침부의 설계
받침부는 구조적인 특성, 안전성을 종합적으로고려하여 설계하되 구조해석모델의 경계조건을 실제 시공구조물의 경계조건과 유사하게 하게 하기 위해서는 받침의 수를 최소화하는 것이 유리하다. 예를 들어 박스거더 병렬교에서는 1박스에 1개의 받침으로 하는 구조는 비틀림에 대한 고정모멘트를 지점 위의 가로보의 휨강성으로 받게 되므로 부의 반력을 대폭 경감하는 효과가 있고 받침 시공오차에 따른 구조적 결함을 최소화 할수 있으며 유지관리면에서 유리하다. 받침은 시공성을 위해 소요 작업 높이를 확보하여야 한다.

[단계 1] 설계조건
(1) 교량의 제원
일반국도 또는 고속국도에 가설되는 교량의 제원을 파악하고 접속도로와 교통량에 의해 [도․설 1.3 교량의 등급]의 규정에 따라 교량을 3등급으로 나누어서 설계한다. 일반적으로 강박스거더교는 40～80 m 지간에 많이 적용되며, 최근에는 연속교에서 80 m를 초과하는 경우에 대해서도 사용한다. 박스거더교는 사각이 45°까지도 적용할 수는 있으나 사각이 30° 미만에 적용하는 것이 적합하다.
(2) 사용재료 선정(재료 일반, 재료의 허용응력,재료특성 파악)
① [도․설 2.3.1 강재] 및 [도․설 2.3.2 콘크리트] 그리고 [도․설 3.2.5 강재의 선정]에 따라 재료를 선택한다. 주부재와 부부재의 구분은 실무에서 다소의 이견은 있으나 한국도로공사의 [설계실무편람]에 의
하면 플랜지, 복부판, 종리브, 수평보강재, 지점보강재, 교좌장치 가설위치의 가로보, 1거더 1받침인 경우의 지점부 가로보, 지점부 수직보강재 및 격벽, 이음판 및 소울플레이트를 주부재라 하며, 가로보, 세로보, 횡리브, 수직보강재 및 격벽을 일반적으로 부부재라 한다. 현업에서 주부재의 강종은 SM490, 부부재는 SM400의 사용이 보편적이나, 최근 고장력강의 개발과 함께 용접기술의 발달로 인하여 SM520,SM570과 TMC강을 적용한 후판(t = 40~100 mm)의 사용이 증가하고 있고 이에 대한 경제성 연구결과들도 발표되고 있다(강재 박스거교의 부재설계 개선연구, 한국도로공사, 2007 참조). 따라서
설계단계에서 다양한 강종을 검토하여 합리적이고 경제성, 시공성, 사용성, 유지관리성 등이 우수한 강종을 적용하여 설계하도록 한다.
② 재료의 허용응력은 [도․설 2.2.2.3 강교에서의 허용응력] 및 [도․설 2.2.2.4 콘크리트교에서의 허용응력]의 규정, 그리고 [도․설 3.3 허용응력] 및 [도․설 3.13.3 허용응력]의 규정을 따른다.
③ 설계계산에 사용되는 재료의 물리상수는[도․설 2.3.3 설계계산에 사용하는 물리상수] 에 따른다.
(3) 설계하중 선정
① 강박스거더교의 설계에서 고려하여야할 하중은 고정하중, 활하중, 충격, 프리스트레스, 콘크리트의 크리프와 건조수축, 토압, 수압, 부력
또는 양압력에 해당되는 주하중, 풍하중, 온도변화의 영향, 지진의 영향 등에 해당되는 부하중,설하중, 지반변동의 영향, 지점이동의 영향, 파압, 원심하중에 해당되는 주하중에 상당하는 특수하중 및 제동하중, 가설시하중, 충돌하중에 해당되는 부하중에 상당하는 특수하중으로 구분되며 이에 대한 자세한 내용은 [도․설 2.1 하중]을 참조한다. 이중에서 교량설계시 가장 일반적으로 사용되는 하중은 다음과 같다.
② 고정하중 및 활하중의 적용은 [도․설 2.1.2고정하중] 및 [도․설 2.1.3 활하중]에 따르며, 충격하중은 [도․설 2.1.4 충격]에 의해 충격계수를 산정하여 활하중의 충격효과를 고려한다. 특히 활하중 재하시 주거더의 단면력(모멘트, 비틀림)이 최대가 되도록 차량하중을 여러 경우에 대하여 재하시킨다.
③ 크리프와 건조수축, 온도변화하중의 적용은 [도․설 2.1.7 콘크리트의 크리프와 건조수축의 영향] 및 [도․설 2.1.12 온도변화]에 따른다.
④ 지점침하의 영향은 [도․설 2.1.15 지반변동 및 지점이동의 영향]에 의거하여 부등침하량을 결정한다.
(4) 사용 프로그램 선정
강박스거더교 설계시 곡선교 및 사교뿐만 아니라 직선교에 대해서도 활하중의 편재하를 고려한 3차원 모델링을 적용한다. 따라서 강박스거더교의 구조해석에 사용되는 프로그램은 3차원 격자모델이 가능한 공인된 프로그램이어야 하며 활하중의 편심재하가 가능한 것이어야 한다.

(5) 시공방법의 결정
시공방법에 따라 합성거더(바닥판과 강재 주거더의 반합성)교량 및 비합성거더 교량으로 구분한다. 또한 가설공법에 따라 시공중의 구조계가 완성후 구조계와 상이한 경우는 시공중 및 완성후의 교량으로 구분하여 설계한다. 특히 가설단계에 따라 구조계가 변화되는 경우에는 각 시공단계별로 구조해석을 수행하여야 한다.
4.3.2 [단계 2] 단면가정
(1) 차로폭에 적합한 주거더 개수 산정
도로의 종류(고속국도, 일반국도 등) 및 용도별(본선, 램프)로 차로수 및 차로폭이 결정되면, 이에 적합한 최적의 주거더수를 산정한다.
주거더수는 고속국도와 일반국도 구분 없이 2차로인 경우에는 주거더의 수를 2개, 3차로인 경우에는 주거더의 수를 3개로 계획하는 것이 일반적이다.
(2) 최적의 주거더 제원 검토
작용하중에 저항하는 최적의 주거더 제원(폭,높이)뿐만 아니라, 가설지의 지형을 고려하여 차량 운반이 가능한 주거더의 크기도 함께 검토한다. 도로상을 주행하는 차량에 적재한 적재물의 크기는 관계법령(도로차량운송법, 도로법, 도로교통법) 및 규정(강도로교상세부설계지침, 강구조편람, 고속도로운행제한차량관리지침)에 의하여 통제된다. 특히 운반차량의 중량과 높이 제한은 엄격하게 통제되므로 거더의 폭과 높이는 가급적 3.0 m 이내, 제작길이는 10.0 m 내외, 제작중량은 20톤 이내로 하는 것이 바람직하다. 참고로 지간장과 주거더의 높이와의 경험적인 관계식은 다음과 같다(고속도로 신설 및 확장공사 교량 실시설계 자료, 한국도로공사, 1997).

상기의 식을 적용하면 지간이 50 m인 강박스 거더교량에 대해서는 주거더 높이를 2.5 m로 결정하는 것이 일반적이나, 주변 현장 및 설계조건등을 고려하여 주거더 높이를 설계자가 조정할수 있다.
(3) 주거더 형상 검토
① 주거더의 단면형상을 제형(사다리꼴) 및 상자형에 대하여 검토한다. 특히 제형을 고려하는 경우는 연직력에 대한 수평 분력 등을 상세 검토하여 복부와 플랜지 연결부의 용접 설계에도 유의하여야 한다. 최근에 상부플랜지가 생략된 개구제형 박스거더를 적용하는 경우도 있으나 시공성 및 유지관리면에서 불리하므로 적용하지 않는 것이 바람직하다.
② 교량의 경제성, 구조적 특성 및 교량 가설지의 주변 경관을 감안하여 교축방향으로 직선형 및 곡선형(변단면)에 따른 주거더의 형상을 검토한다. 일반적으로 장지간(55 m 이상) 교량 및 미관이 요구되는 경우에 곡선형(변단면) 주거더를 적용한다. ③ 주거더의 평면선형, 주거더 형상 및 가설조건을 고려하여 받침(1받침, 2받침)을 검토한다. 일
반적으로 평면선형상 곡률반경이 작은 곡선형 교량일 경우 받침의 부반력 방지를 위해 받침 계획시 1받침을 적용한다.
(4) 표준단면 가정
① 상․하부 플랜지 및 복부의 폭과 두께의 결정은 부재력(모멘트, 전단력)에 근거하며, [도․설3.8.3 플랜지] 및 [도․설 3.8.4 복부판]에 따른다. 또한 플랜지 및 복부의 최소 두께는 10 mm로 하며, 플랜지의 최대 두께는 38 mm 이내가 바람직하나, 최근에는 설계자의 판단에 따라 강재 최대 두께를 100 mm 이내로 결정하는 경우도 있다.

② 수직, 수평, 종방향, 횡방향 보강재의 간격및 단면의 결정은 [도․설 3.4.2.4 보강재], [도․설 3.8.5 수직보강재] 및 [도․설 3.8.6 수평보강
재]에 따른다. 수평보강재를 설치할 경우, 수평보강재 설치로 인한 응력집중과 용접작업성 등을 고려하여 복부판 두께를 증가시키는 방법과 비교검토하여야 하며, 1단 설치를 원칙으로 하고, 가급적 2단 내로 설치하는 것이 바람직하다. 현행설계에서는 일반적으로 플랜지의 종리브의 간격은 330 mm를 최소간격으로 하며, 수직보강재 및
횡방향 보강재의 간격은 2.5 m, 격벽간격은 5.0m를 일반적으로 적용한다.
③ 가로보 및 세로보의 단면 결정은 [도․설3.8.3 플랜지] 및 [도․설 3.8.4 복부판]에 따르며,격벽의 단면 결정은 [도․설 3.8.7 하중 집중점의 보강재]에 따른다.
④ 2006년 이전 품셈에서는 강종을 구분하지 않고 제작공 인원이 획일적으로 정해지므로 강교량 형식의 제작특성을 반영할 수 없었으나, 2006년 개정 된 건설공사 표준품셈에서는 대형부재와 소형부재의 강중비율에 따라 구분․산정하도록하여 교량구조 형식이 단순할수록 제작 공수도 감소시킬 수 있도록 개정되었다.
이에 따라, 고강도 후판을 적용할 경우 플랜지보강재 개수를 기존 5개(압축부), 2개(인장부)에서 3개(압축부), 1개(인장부)로 감소시켜 강중의 감소뿐 아니라 개정된 품셈을 적용하였을 때 제작 공
수가 많은 소형부재 비중을 줄여 경제성을 확보할수 있다는 연구결과가 도출되었다. 따라서 단면계획시에는 상하플랜지, 복부판 등 주부재의 강종 및 두께와 상하부 플랜지 종방향 보강재, 복부판
수평 및 수직 보강재 등의 배치에 따른 경제성 검토를 통하여 합리적인 설계가 되도록 한다. 관련내용은 건설공사 표준품셈(2006), 강재 박스거더교의 부재설계 개선연구(한국도로공사, 2007)를 참고
하도록 한다.
(5) 유효폭 계산
① 강재 플랜지의 유효폭 산정은 [도․설3.8.3.4 플랜지의 유효폭]에 따른다.
② 콘크리트 바닥판의 유효폭 산정은 [도․설3.9.2.4 바닥판의 유효폭]에 따른다.
4.3.3 [단계 3] 바닥판 설계
(1) 바닥판 단면 설계
① 철근콘크리트 바닥판의 경우 [도․설 3.6.1.1～3] 또는 박스의 복부 및 세로보를 지점으로 하는 연속보로 고려하여 설계를 수행하고, 단면
가정을 위한 바닥판의 최소두께 규정은 [도․설 3.6.1.5 바닥판의 최소두께]에 따른다.
② 주거더를 지지점으로 하는 바닥판의 간격은 내구성을 고려하여 3.0 m 이하가 되도록 하는 것 이 바람직하나 사다리꼴처럼 변단면 바닥판일 경우에는 3.3 m까지 확장할 수도 있다. 그리고 상부플랜지 위의 바닥판은 바닥판의 경사를 고려하여 경사가 작을 경우 바닥판의 높이 변화가 적으므로 상부플랜지와 바닥판을 일체로 계획하나, 경사가 클 경우에는 바닥판의 높이 변화가 크므로 바닥판에 헌치를 계획하여 바닥판과 상부플랜지에 일정한 간격을 계획한다.
③ 바닥판은 시공시 일방향으로 연속타설하기 때문에 기타설된 지점부의 콘크리트에 인장응력에 의한 균열발생 가능성이 있으므로 이에 대한검토가 반드시 수행되어야 한다. 또한 콘크리트 타설을 용이하게 하기 위해 데크플레이트 또는가설용 브래킷을 적용할 경우 이에 대한 구조적 검토를 반드시 수행하여야 한다.
④ 콘크리트 바닥판의 설계는 바닥판의 아칭거동을 기초로 한 경험적 설계법을 적용할 수 있으며, 이 경우 [도․설 3.6.3 경험적 설계법]에서
제시하는 설계조건을 만족하여야 하고, 제시된 규정에 따라 배근을 한다.
(2) 하중 산정 및 하중 조합
① 바닥판 단면검토에 적용하는 단면력은 바닥판을 연속보로 고려하여 고정하중 및 활하중을 적용하고, 이때 적용규정은 [도․설 2.1.2 고정하중] 및 [도․설 2.1.3 활하중]에 따른다. 이러한 단면력 산정 이외에 [도․설 3.6.1.4 바닥판의 설계휨모멘트]에 따르기로 한다. 바닥판을 연속보로 고려하여 단면력 산정시에는 다음의 규정을 따른다.
② 충격하중은 [도․설 2.1.4 충격]에 의해 충격계수를 산정하여 활하중의 충격효과를 고려한다.
③ 방호벽에 작용하는 충돌하중 및 풍하중의 적용은 [도․설 2.4.3.3 난간] 및 [도․설 2.1.11 풍하중]에 따른다.
④ 하중의 조합은 [도․설 2.2.3.2 설계하중조합]에 의하여 여러 하중조합중 가장 불리한 하중조합을 산정한다.
(3) 보강 철근량 검토
바닥판의 휨에 대한 설계 및 배력철근량의 산정은 (2) 하중산정 및 하중조합 규정에서 나타낸 단면력을 적용하고, 콘크리트 바닥판의 휨균열검토는 [도․설 4.4.9.4], 주철근 및 배력철근의 산정은 [도․설 3.6.1.6]에 따른다.
(4) 주거더 단부 보강 검토
주거더 단부 바닥판의 보강은 [도․설 3.6.1.11 주거더 단부의 바닥판]에 따라 주철근 및 배력철근을 설계한다.

(5) 인장력을 받는 바닥판의 보강 검토
인장력을 받는 바닥판의 보강은 [도․설 3.9.2.3 인장력을 받는 바닥판의 배근]에 따라 교축방향 철근량 및 주장률을 검토한다.
4.3.4 [단계 4] 주거더 설계
(1) 하중 산정
① 주거더 설계를 위한 고정하중은 [도․설2.1.2 고정하중]에 따라 합성전 고정하중과 합성 후 고정하중을 구분하여 산정한다.
② 활하중은 [도․설 2.1.3 활하중]에 따라 설계 차선폭을 결정하고 표준트럭하중(DB) 및 차로하중(DL)을 재하하며, 충격하중은 [도․설 2.1.4 충격]에 의해 충격계수를 산정하여 활하중의 충격
효과를 고려한다.
③ 지점침하의 영향을 고려하는 경우 부정정 구조물에서 지반의 압밀침하 등으로 인하여 장기간에 걸친 지점의 이동 및 회전의 영향을 고려하여야 할 경우에는 최종 이동량을 고려하여 단면력을 산정하여야 하며, 탄성계산에서 구한 단면력을 그대로 설계에 사용한다.
④ 2차 부정정력 산정을 위한 하중은 [도․설2.1.7 콘크리트의 크리프와 건조수축의 영향] 및 [도․설 2.1.12 온도변화]에 따른다.
(2) 모델링 및 거더별 하중 산정
① 교량의 상부는 각 주거더와 가로보, 세로보를 격자형태로 모델링하며 평면 곡선 및 사각 효과를 고려한 3차원 모델링을 원칙으로 한다. 이때 강박스거더교가 합성거더일 경우 주거더 및 가로보는 상부 바닥판의 단면 강성도 고려한다. 그러나 세로보는 바닥판의 강성을 고려하지 않는다.

② 고정하중은 주거더의 강재 자중 및 콘크리트 바닥판의 자중을 고려하며, 바닥판 자중은 2차원 모델을 사용하여 거더 및 세로보에 반력으로 산정한 후 그 반력을 3차원 상부 모델에 재하한다. 고정하중 산출은 [도․설 2.1.2 고정하중]에 따른다.
③ 활하중은 각 거더에 편심하중으로 재하하며 경간별 및 차로별로 가장 불리한 하중조합을 도출한다(세로보에는 활하중을 재하하지 않는다). 활하중의 재하는 가까운 거더에만 편심하중으로 재하시키는 방법을 주로 사용하는데 이는 콘크리트 바닥판에 의한 하중의 횡분배 효과는 미고려되었으나, 주거더 설계는 최대로 불리한 경우의 주거더에 대하여 경간별 및 차로별로 가장 불리한 하중조합을 적용하여 설계하므로, 콘크리트 바닥판에 의한 횡분배 효과는 고려하지 않는 것을 원칙
으로 한다. 이 방법 이외에 인접한 2개의 주거더 각각에 대하여 하중분배를 고려하여 편심하중을 적용하는 경우도 있으나, 일반적이지는 않다.

이상과 같은 방법은 격자모델이 바닥판이라는 판거동을 정확하게 모사하지 못하기 때문이다. 최근에는 이러한 격자모델 이외에도 바닥판의 판거동을 가능한 정확하게 반영하기 위해서 바닥판을 판모델로, 주거더를 뼈대모델로 모델링하는 2층 모델링을 적용하기도 한다. 활하중의 세부규정은 [도․설 2.1.3 활하중]을 따른다.
(3) 거더별 단면력의 조합
주거더, 가로보 및 세로보의 단면력은 전단력,휨모멘트 및 비틀림모멘트 각각에 대하여 가장 불리하도록 조합한다.
(4) 응력 검토
① 합성전 및 합성후 응력 검토는 [도․설3.8.2.1 플레이트거더의 휨응력] 및 [도․설 3.9.3.1허용응력]에 따른다. 이때 부재의 국부좌굴 발생
가능성을 고려하여 허용응력은 국부좌굴을 고려한 감소된 허용응력을 적용한다.
② 2차 부정정력(크리프, 온도차, 건조수축)에 의한 응력은 [도․설 3.9.2.6～8]에 따라 산정된 응력을 추가하여 바닥판 콘크리트 및 강재 주거더의 응력을 검토한다.
③ 항복에 대한 검토는 [도․설 3.9.3.2 항복에 대한 안전도의 검사]에 따라 고정하중의 1.3배와 활하중(충격 포함)의 2.15 배, 프리스트레스, 크리프 및 건조수축, 온도차에 의한 응력 중 가장 불리한 하중조합에 대하여 검사한다.
④ 전단 및 비틀림 응력의 검토는 [도․설 3.8.2.2복부판의 전단응력] 및 [도․설 3.8.2.3 비틀림모멘트를 고려하는 범위]에 따른다.
⑤ 휨응력과 전단응력의 합성응력에 대한 검토는 [도․설 3.8.2.4 합성응력의 검산]에 따른다.

4.3.5 [단계 5] 이음 설계
(1) 용접이음방법 결정
응력을 전달하는 용접이음에는 전단면(全斷面) 용입홈용접, 부분 용입홈용접 또는 연속 필렛용접을 쓰도록 하며, 용접이음방법의 결정은 [도․설 3.5.2.1 용접의 종류와 적용]에 따르도록 한다.

(2) 용접 목두께 및 유효길이 결정
① 응력을 전달하는 용접부의 목두께는 [도․설 3.5.2.2 용접부의 유효 두께]에 따라 산정한다.

② 용접부의 유효길이는 이론상의 목두께를 가지는 용접부의 길이로 하며, [도․설 3.5.2.3 용접부의 유효길이]에 따라 산정하도록 한다.
③ 필렛용접의 경우 필렛용접 치수 및 최소 유효길이는 [도․설 3.5.2.4 필렛용접의 치수] 및 [도․설 3.5.2.5 필렛용접의 최소 유효길이]에 따른다.
(3) 용접이음부 응력 검토
① 용접이음에 축방향력 또는 전단력이 작용하는 경우 용접부에 발생하는 응력은 [도․설3.5.2.6 축방향력 또는 전단력을 받는 용접이음의
응력]에 따라 산정한다.
② 휨모멘트를 받는 용접이음부에 발생하는 응력은 [도․설 3.5.2.7 휨모멘트를 받는 용접 이음부의 응력]에 따라 산정한다.
③ 축방향력, 휨모멘트 및 전단력을 동시에 받는 용접이음에서는 [도․설 3.5.2.8 용접이음부의합성응력의 검토]에 따라 합성응력에 대한 검토가 이루어져야 한다.
(4) 볼트 허용력 산정
볼트의 허용력은 [도․설 3.5.3.4 볼트의 허용력]의 규정에 따라 산정한다.
(5) 볼트 및 이음판 설계
① 고장력볼트를 사용한 볼트의 설계는 [도․설 3.5.3.5 볼트의 설계]에 따른다.
② 고장력볼트 이음에 있어서 이음판의 설계는[도․설 3.5.3.6 이음판의 설계]에 따른다.
(6) 볼트설계시 검토사항
① 볼트설계시 인장재 순단면적의 계산은 [도․설 3.5.3.7 순단면적의 계산]에 따른다.
② 볼트의 최소/최대 중심간격은 [도․설3.5.3.8 볼트의 최소 중심간격] 및 [도․설 3.5.3.9볼트의 최대 중심간격]에 따르며, 연단거리는
[도․설 3.5.3.10 연단거리]에 따라 검토하여야 한다.
③ 연결하려는 부재 또는 재편 사이에 채움판을 넣을 경우 [도․설 3.5.3.13 채움판]의 규정에 따라야 한다.
4.3.6 [단계 6] 보강재 설계
(1) 수직보강재 설계
① 복부판 높이와 복부판 두께가 본 편람의<표 506.3.3>에 표시한 이상의 경우에는 복부판에 필히 수직보강재를 설치하여야 한다. 수직보강재의 간격은 형고보다 좁게 택하는 것이 보통이고,수직브레이싱간격은 등간격으로 배치하는 경우가 많다. 수직보강재의 간격을 조사하는 관계식은[도․설 3.8.5.1 수직보강재의 간격]에 따라 정한다.
② 연속형의 지점상에 있어서 전단응력이 비교적 큰 부분에서는 수직보강재의 간격이 좁아질가능성이 있다. 이 경우에는 복부판 두께를 증가시켜 전단응력을 작게 하거나, 플랜지 휨응력에 여유를 주어 보강재간격이 극단적으로 좁게되는 것을 방지하여야 한다.
③ 수직보강재의 강도는 [도․설 3.8.5.2 수직보 강재의 강도]에 따라 검토되어야 한다.
(2) 수평보강재 설계
① 복부판에는 복부판 두께와 복부판 높이의 관계로부터 계산에 따라 필요개수의 수평보강재를 [도․설 3.8.6.1 수평보강재의 위치]에 따라 설치하여야 한다. 수평보강재는 복부판의 한쪽에만 배치하고 돌출길이가 수직보강재보다 짧도록 하는 것이 일반적이며, 복부판의 좌굴파형의 마디가 되고 반드시 주거더가 내하력한계에 이를 때
까지 좌굴되지 않을 정도의 강도를 지닐 필요가있다. 그 필요강도는 [도․설 3.8.6.2 수평보강재의 강도]에 따른다.
② 수평보강재의 강재종류는 그 설치 위치의 복부판에 발생되는 최대응력과 같은 응력을 받는것으로 하여 정하여야 하며, 보통 수직보강재와 수평보강재의 단부는 35 mm 사이를 두고 설치하는 것이 일반적이다. 또한 복부판의 현장이음부에서는 수평보강재를 생략할 수 있으며, 보강재의 돌출부와 두께의 관계는 압축력을 받는 자유돌출부의 규정에 따르며, 복부판응력이 낮은 곳에 설치한 보강재는 복부판응력과 같은 응력을 받고 있는 것으로 하여 두께를 줄여도 좋다.
(3) 단보강재 설계
지점 및 가로보․세로보․수직브레이싱 등의 연결부와 같이 하중이 집중되는 점에서는 보강재를 [도․설 3.8.7 하중 집중점의 보강재]에 따라
설계하여야 한다.

4.3.7 [단계 7] 가로보의 설계(1) 단면력 산정
가로보의 단면력은 주거더를 지점으로 고려하여 영향선 종거로 계산하는 Local 방법과 3차원격자모델에서 산정하는 Global 방법에서 산정된단면력 중 불리한 경우를 적용한다. 이러한 방법은 주거더를 격자모델로 수행할 경우 현재까지 설계에서 가장 보편적으로 사용되는 방법이다.
(2) 단면 가정 및 응력 검토
가로보의 단면은 거더를 일반적으로 적용하나, 형하공간 등 지형적인 여건에 의해 박스 구조로 계획하는 경우도 있다. 가로보의 응력은 형상에 따른 구조적 특성치를 적용하여, 가로보의 휨응력 및 전단응력은 [도․설 3.8.2.1, 3.8.2.2]에 따라 산출한다.

(3) 이음부 설계
플랜지와 복부의 이음부 설계는 [도․설 3.5.3 고장력볼트 이음]에 따라 볼트 및 이음판을 검토한다. (4) 2축응력 상태 검산주거더와 가로보가 직접 연결되어 2방향 응력이 작용하는 부분의 검토는 [도․설 3.8.2.5 2축응력 상태의 검산]에 따른다.
4.3.8 [단계 8] 세로보의 설계
(1) 단면력 산정
세로보의 단면력은 [단계 6]의 가로보 설계에서 와 동일하게 Local 방법과 Global 방법에서 산정한 단면력 중 불리한 경우를 적용한다.
(2) 단면 가정 및 응력 검토
세로보의 휨응력 및 전단응력은 [도․설 3.8.2.1～2]에 따라 산출한다.
(3) 이음부 설계
플랜지와 복부의 이음부 설계는 [도․설 3.5.3 고장력볼트 이음]에 따라 볼트 및 이음판을 검토한다.

(4) 2축응력 상태 검산
가로보와 세로보가 직접 연결되어 2방향 응력이 작용하는 부분의 검토는 [도․설 3.8.2.5 2축응력 상태의 검산]에 따른다.
4.3.9 [단계 9] 다이아프램의 설계
(1) 다이아프램의 배치간격 검토
다이아프램의 간격은 6.0 m 이내에서 결정하며, 일반적으로 5.0 m 간격으로 설치한다.
(2) 일반부 다이아프램 검토
다이아프램의 단면형식은 충복판, 라멘구조 및 수직 브레이싱 방식이 있으며, 각 경우의 강성산정은 편람 506.4.1.4 다이아프램의 설계에 따르며, 규정된 필요강성보다 크도록 결정한다.
(3) 지점부 다이아프램 검토
편람 506.4.1.4 다이아프램의 설계에 따르며, 2축응력 상태에 대한 안전성 검토를 [도․설3.8.2.5 2축응력 상태의 검산]에 따라 수행한다.
4.3.10 [단계 10] 전단연결재 설계
(1) 전단연결재 형식 결정
전단연결재의 설계에 있어서 합성효과, 사용장소, 시공의 난이 등을 고려하여 [도․설 3.9.5.1전단연결재의 종류] 중에서 선택하도록 한다.
(2) 수평전단력 산정
① 전단연결재는 각종 하중의 조합에 의한 강재들보와 바닥판 콘크리트 사이의 전단력이 가장 크게되는 경우에 대해서 설계하며, 허용응력의 증가를 고려해서는 안된다. [도․설 3.9.5.2 전단연결재의 설계]
② 바닥판 콘크리트의 건조수축 및 바닥판 콘크리트와 강재들보의 온도차에 의해 전단연결재에 작용하는 전단력은 [도․설 3.9.5.3 바닥판 콘크리트의 건조수축 및 바닥판 콘크리트와 강재 주거더의 온도차에 의해서 생기는 전단력]에 따라 산정한다.

(3) 전단연결재 간격 결정
전단연결재의 최대 및 최소간격은 [도․설 3.9.5.4전단연결재의 최대 간격] 및 [도․설 3.9.5.5 전단연결재의 최소 간격]의 규정에 따른다.

(4) 피로강도에 의한 간격 결정
위 (3)의 항에 의해 설계된 전단연결재는 [도․설3.9.5.9 피로강도를 고려한 전단연결재의 간격] 규정에 따라 충격을 포함한 활하중 전단력의 범위에 따라 산정된 간격으로 재검토해보아야 한다.
(5) 극한강도의 검토
위 (4) 피로강도의 검토항에 의해 설계된 전단연결재는 [도․설 3.9.5.10 극한강도 검토] 규정에 따라 충분한 극한강도를 지니고 있는지에 대해서 검토하여야 한다.
4.3.11 [단계 11] 피로 검토
(1) 발생 변동 응력 계산
활하중에 의해 발생하는 최대응력과 최소응력의 대수차인 응력범위를 산출한다.
(2) 최종 반복횟수 산정
설계시 최대응력범위의 반복횟수는 교통량과 하중조사 및 특별한 고려사항이 없으면 [도․설3.3.4.2 설계응력반복횟수]에 따른다.
(3) 응력 범주 산정
부재의 용접 연결부의 형상과 위치에 따른 응력범주는 [도․설 3.3.4.1 허용피로응력범위]에 따른다.
(4) 재하경로 판단
단재하 및 다재하 경로 구조물의 결정은 [도․설 3.3.4.1 허용피로응력범위]에 따른다
(5) 허용피로응력 산정
활하중에 의한 응력범위는 [도․설 3.3.4.1 허용피로응력범위]에 규정된 허용피로응력범위를 초과하지 않아야 한다. 허용범위를 초과할 경우 초기에 가정된 단면을 수정하여야 한다.
4.3.12 [단계 12] 처짐 검토 및 솟음량 산정
(1) 활하중에 대한 처짐 산정
충격하중을 포함한 활하중에 의한 강교의 주거더 및 가로보의 처짐은 부재의 총단면적으로 계산한다.
(2) 허용처짐량 검토
거더에서 산정된 최대 처짐이 [도․설 3.2.3 처짐의 허용값] 규정의 허용처짐 이내가 되는지 검토한다.
(3) 거더별 솟음량 산정
시공중 솟음관리를 위해 거더별 솟음량을 산정한다.
4.3.13 [단계 13] 부대시설 설계
(1) 신축이음장치 선정
[도․설 2.4.1.3 가동받침의 이동량] 규정에 따라 신축이음장치를 결정한다.
(2) 교량받침 선정
교량받침에 최대 반력이 발생되도록 여러 경우에 대해 하중을 재하한다. 이때 하중계수는 적용하지 않으며, 산정된 최대 반력 이상의 용량을 갖는 교량 받침을 결정한다.

소수거더교 설계
5.1 설계일반사항
5.1.1 설계일반
소수거더교는 강교의 경제성 도모 및 합리화를 위해 채용되는 형식으로, 횡방향으로 프리스트레싱력을 도입하여 바닥판의 내구성을 증진시키며, 주거더 간격을 종래의 3 m 정도에서 2 배 정도인 6 m 이상으로 크게 하여 주거더의 개수를 최소화하는 교량형식이다. 또한, 거더 단면의 단순화를 위하여 거더의 복부판에 부착되는 수평보강재와 수직보강재를 최대한 생략한다. 설계에 있어 소수거더교는 기본적으로 I형 단면으로 구성되는 플레이트거더교와 동일한 설계과정을 거치게 된다. 다만 바닥판의 경우, I형 플레이트거더교에는 없는 설계 항목인 횡방향 PS구조를 채택함으로써 설계법의 변경이 있었다.
(1) 소수거더교의 종류
① 가로보 또는 브레이싱형식에 따른 분류

• I형 가로보 : 주거더와 동일한 판형의 가로보가 설치된 소수거더교 <그림 506.5.1(a)>
• K형 브레이싱 : 작은 제원의 형강 등이 K형으로 설치된 소수거더교 <그림 506.5.1(b)>
• X형 브레이싱1 : 작은 제원의 형강 등이 X형으로만 설치된 소수거더교 <그림 506.5.1(c)>
• X형 브레이싱2 : 작은 제원의 형강 등이 X형으로 설치되고, 추가로 하부 플랜지에 수평 브레이싱을 설치한 소수거더교 <그림 506.5.1(d)>
  ② 바닥판에 의한 분류
• RC 바닥판 : 횡방향으로 RC 구조를 적용한바닥판
• PSC 바닥판 : 횡방향으로 PSC 구조를 도입한 바닥판. <그림 506.5.2> 참조

소수거더교의 장․단점
(가) 장점
소수거더교는 플레이트거더교의 합리화 교량이므로 기본적인 플레이트거더교의 장점은 그대로 유지된다. 추가적인 소수거더교의 장점은 다음과 같다.

ⅰ) 2개의 주형만을 사용하므로, 미관상 유리하다.
ⅱ) 다수의 거더교에 비해 상대적으로 거더수가 줄어들게 되어 제작상에 유리하다.
ⅲ) 일반 플레이트 거더교에서 적용하는 판두께보다 두꺼운 부재들을 사용하여 국부좌굴에 대한 안전율이 높아 각종 보강재의 생략 혹
은 절감이 가능하다. 이러한 보강재의 생략혹은 절감은 제작에 직결되는 문제로, 공사비 절감에도 큰 효과를 발휘하게 된다.
(나) 단점
ⅰ) 바닥판의 지간과 캔틸레버 길이가 길어지게 되어 장지간 바닥판의 성능을 확보하는 방안이 필요하다.
ⅱ) 다주형교에 비해 형고가 커져야 한다.
ⅲ) 피로검토시 단재하 경로를 적용하여야 하므로 허용피로응력의 범위가 줄어 다소 불리하게 된다. 그러나 실험적으로 바닥판이 나 가로보의 구조적인 거동으로 인하여 다재하에 준하는 안전율을 확보하는 것으로 보고되는 바, 향후 단재하 경로로의 판단여부는 좀 더 상세한 검토가 필요할 것으로 판단된다.

일반제원의 계획
(1) 검토대상
합리적인 소수거더교의 설계가 되기 위해서는 몇 가지 주요한 조건들에 대한 매개변수해석이 수행되었으며, 그 내용을 소개하면 다음과 같다. 본 내용은 그 동안 발간된 소수거더교 설계관련 문헌들을 참고한 것이며 보다 구체적인 내용은 원전을 참고하도로 한다. 검토 대상이 되는 항목 및 각 항목별 비교내용,검토방법을 정리하면 <표 506.5.1>와 같다.
(2) Parametric Study를 통한 거더 제원 검토경간 구성, 적용 강종, 거더 제원 등은 전체 효율을 정하는 가장 중요한 인자들이다. 해당 인자들은 변수로 하여 Parametric Study를 수행하여 단면검토시 자료로 활용하도록 한다. 소수주거더교 설계 합리화 방안(한국도로공사,
2006)에서는 거더의 단면을 최대한 변화시켜가면서 강중의 변화를 분석하였다. 거더의 강종은 고강도,고성능강의 적용을 통한 단면 경량화와 합리화를 추구하기 위해 SM570-TMC와 SM520-TMC를 적
용하였으며, 경간 구성은 40 + 50 + 40 m의 3경간 연속교와 50 + 60 + 50 m의 3경간 연속교를 대상으로 검토하였다. 설계시 최대 허용 플랜지 두께는 80 mm를 기준으로 하였으며, 80 mm 이상을 초과하는 판 두께를 요구하는 플랜지 폭은 고려 대상에서 제외하였다.
개략 설계 결과, 최적 단면 범위에 포함되는 3개 단면을 선정하여 보다 상세한 검토를 수행하였다. 단면 선정에 있어 주요 변수를 주거더 높
이와 플랜지 두께로 하였으며, 플랜지 폭은 허용응력, 국부좌굴응력 등의 설계 기준을 만족시킬수 있는 치수를 결정하여 설계를 수행하였다. 거더 높이 방향의 변단면은 고려하지 않았으며, 허용응력대비 휨응력을 85 ~ 90 %정도 기준으로 하여 플랜지 두께를 산출하였다. 플랜지 두께는 최소 20 mm에서 최대 80 mm로 변화시켰으며, 인접한 플랜지간의 두께 차이는 14 ~ 18 mm 사이에 있도록 조정하였다. 또한 길이방향 단면 두께의 변화점은 제작성, 자재 수급 등을 고려하여 중앙 경간 7곳, 단경간 4곳으로 하였다. <표 506.5.2>에서 알 수 있는 것과 같이 거더 높이를 변화시킴에 따라 단위면적당 강재량에 차이가 발생하였다. 대부분의 경우에 최소 중량 단면을 중심으로 V자형의 분포를 보여주었다. 그러나 위에서 언급한 것과 같이 최적 단면의 범주에
들어가는 단면들만을 선정하여 상세 설계를 수행하였기 때문에 단면별 강재량의 차이는 크지 않게 나타났다. 주거더에 대한 검토 결과를 요약하면 다음과 같다.

① 경간 구성
50 m안 (40 + 50 + 40)의 소요 단위 강중은 SM570-TMC 적용시에 169.2 kg/m2로 60 m안(50 + 60 + 50)의 단위강중 212.0 kg/m2보다 작으며, 현재 검토된 안들 중 최소값을 보이고 있어 최적이라고 할 수 있다. 그러나 플랜지의 폭600 mm, 거더의 높이 2.3 m로 후판이면서 높은 형고를 갖는 소수거더교의 장점을 극대화하지 못
하고 있다. 또한 해당하는 경간에서 타교량 형식과의 비교우위성을 본다면 60 m경간에서의 강박스거더교의 비교시 보다 효율이 높을 것으로 예상된다.

② 적용 강종
후판을 갖는 소수거더교의 특성상, 고강도일때의 효율이 상대적으로 우수하다. 또한, 국내소재 기술의 우위성을 부각한다는 차원에서도SM570-TMC의 사용이 적절할 것으로 판단된다.
③ 거더 제원
50 + 60 + 50 m의 경간에서 SM570-TMC 적용시 가장 강중이 적은 높이 2.7 m, 플랜지 폭 800mm가 적절할 것으로 검토되었다. 40 + 50 + 40m의 경간에서는 SM570-TMC를 적용함으로써 2.3m의 거더 높이에서 경제적인 제원으로 검토되었다.
(3) 가로보
가로보는 형식별(<그림 506.5.1> 참조)로 지간장 40 m의 단순교(거더간 간격 6 m)를 대상으로 한쪽 거더로 편측 하중을 재하하여 하중 분배 효과를 검토하였다. 주형은 Shell 요소로, 바닥판은 Solid 요소를 사용하였다. 각 형식별로 배치간격을 1, 5, 10, 20, 40 m로 각각 모델링하여 배치간격에 따른 하중분배 역할의 차이를 검토하였다. (<표 506.5.3> 참조) 해석 결과, 편재하로 인하여 두 거더간의 응력은 9.5 ~ 10.6 % 정도의 차이가 났으나, 대체적으로 그 역할의 차이가 없다는 것을 알 수 있었다. 5가지의 가로보의 간격에 대해서는 10.3 ~ 10.6 %정도의 분포로 전혀 차이가 없음을 알 수 있다. 결론적으로 소수거더교의 경우 가로보 또는 브레이싱의 형식이나 배치간격이 하중분배에는 큰영향이 없음을 확인할 수 있다.
(4) 수평 보강재
여기서는 수평보강재의 유무가 강재중량 및 전체 공사비에 미치는 영향을 파악하기 위하여 재료 및 용접의 수량과 단가를 고려해 최종적인 공사비의 변화를 단경간 교량(지간장: 50 m)을 이용하여 검토하였다.
수평보강재의 설치단수는 0 ~ 1단까지만 변화시켰으며, 거더 높이는 단경간교 3.2 m로 고정시켜 강재중량 및 응력비(작용응력/허용응력)를 분석하였다. 수직보강재의 간격은 수직보강재의 간격 검토에서 언급한 것과 같이 부위에 따라 2.5 m와 5.0 m로 고정시켰고, 복부판의 두께는 도로교설계기준의 최소두께를 적용시켰다. 결론적으로 수평보강재가 없는 경우, 거더의 수량은 좀 더 소요되지만, 수평보강재 추가시에 소요되는 추가 공사비 보다는 적은 것으로 검토되었다.
(5) 수직 보강재
수직보강재는 복부판의 전단 강도를 증가시키기 위해 사용하며, 수평보강재의 간격 및 단수와밀접한 관련이 있다. 수직보강재의 간격을 변화시키며 전체 공사비에 미치는 영향을 검토하였다. 가로보가 일반적으로 5.0 m 간격으로 배치되고 수직보강재와 접합이 되어야 하는 것을 고려하여,<표 506.5.7>에서 보는 바와 같이 수직보강재 간격을 2.5, 2.5 ~ 5.0, 5.0 m로 변화시켜 검토하였다.

2.5 ~ 5.0 m 간격의 배치는 지점부 부위에서는 전단응력이 높아 수직보강재가 조밀하게 배치되어야하는 것을 고려한 것으로서 일반부에서는 5.0m 간격으로 지점부 부위에서는 2.5 m 간격으로 변화시켜 검토하였다. 가로보 등의 간격을 고려하여 일률적으로 5.0m로 수직보강재의 간격을 유지하는 것이 아니라 부위에 따라 지점부위에는 2.5 m, 지간 중앙부에 는 5.0 m로 변화시켜가면서 적용하는 것이 보다합리적인 것으로 검토되었다.

5.1.3 여유도 평가
소수거더교는 일반적으로 2거더 시스템으로 설계되며 다수 거더교와 다르게 거더의 최소화, 가로보와 수평브레이싱의 단순화 또는 생략을 통하여 경제성, 시공성, 유지관리 측면에서 합리화를 도모한 거더교 형식이다. 그러나 소수거더교는 거더 등 주요부재가 소성상태 또는 다른 원인으로인하여 하중을 지지할 수 없는 경우 교량 전체의붕괴로 이어질 수 구조적 여유도(Redundancy)가 낮은 교량형식이다.
한국강구조학회에서는 바닥판과 거더가 합성되는 2거더 시스템의 여유도 평가 및 설계방법을 다음과 같이 제시하고 있다(소수거더교 여유도 설계가이드, 2006).
(1) 단순교의 여유도 설계
단순교의 여유도 확보를 위해 주거더의 휨인장응력을 허용응력 대비 일정 부분 낮추어 설계하여야 한다. 단순교의 효과적인 여유도 확보를 위해 거더 하부플랜지 위치에 수평브레이싱을 설치할 수 있다.
(2) 연속교의 여유도 설계
연속교은 일반적으로 충분한 여유도를 확보하고 있으므로 설계 시에 여유도를 검토하지 않아 도 된다.

설계단계별 고려사항
5.3.1 주설계단계
(1) 설계조건
① [도․설 1.3 교량의 등급]의 규정에 따라 설계 활하중의 크기를 결정한다.
② 교량의 폭원은 [도․설 1.5.2 구조규격]에 따라 적용한다.
③ 비합성거더 및 합성거더에서의 주거더 및 부부재의 설계방법은 [도․설 2.2.2 허용응력설계법]을 적용한다. 철근콘크리트 바닥판의 설계방법은 [도․설 2.2.3 강도설계법]에 따르며, 프리스트레스트콘크리트 바닥판은 [도․설 2.2.2 허용응력설계법]을 따른다.
(2) 사용재료
① [도․설 2.3 사용재료] 및 [도․설 3.2.5 강재의 선정]에 따라 재료를 선택한다.
② 재료의 허용응력은 [도․설 3.3 허용응력]의 규정을 따른다.
③ 설계계산에 사용하는 재료의 물리상수는 [도․설 2.3.3 설계계산에 사용하는 물리상수]에 따른다.
(3) 설계계산
소수거더교 각 부재의 설계에 있어서 [도․설2.2.2 허용응력설계법]에 규정된 하중조합에 의해 발생하는 응력이 구조형식에 따라 규정된 허용응력 이하인지를 검사하는 것으로 한다.

5.3.2 [단계 1] 설계조건 및 가정단면 결정
(1) 교량 제원 결정
국도 또는 고속도로에 가설되는 교량의 제원을 파악하고 접속도로와 교통량에 의해 [도․설1.3 교량의 등급]에 따라 교량을 3등급으로 나누
어서 설계한다.
(2) 사용재료 선정
[도․설 2.3 사용재료] 및 [도․설 3.2.5 강재의 선정]에 따라 사용재료를 선택한다.
(3) 설계하중 선정
소수거더교의 설계에는 [도․설 2.1.1 하중의 종류]에 규정된 주하중, 부하중, 주하중에 상당하는 특수하중, 부하중에 상당하는 특수하중에 대
하여 고려하여야 한다.
(4) 단면가정
① 교량의 형식(국도, 고속도로) 및 용도(본선,램프)에 따라 차로수 및 차로폭이 결정되면, 이에 적합한 주거더수를 결정한다. 또한 지간장별 작용하중에 저항하는 최적의 주거더크기(폭, 높이)뿐만 아니라, 가설위치의 지형을 고려하여 차량운반이 가능한 주거더의 크기도 함께 검토한다.
② 상․하부 플랜지 및 복부, 가로보 및 세로보 단면의 결정은 [도․설 3.8.3 플랜지] 및 [도․설 3.8.4 복부판]에 따른다.
③ 보강재의 간격 및 단면의 결정은 [도․설3.8.5 수직보강재] 및 [도․설 3.8.6 수평보강재]에 따른다.
④ 보강재 개수를 최소로 해 제작성을 개선한 소수거더의 특성상 주거더의 개수는 적고 주거더간격이 넓어지게 된다. 철근콘크리트 바닥판의 경우에는 주거더간의 간격이 넓어질수록 바닥판 두께가 두꺼워져 주거더 및 바닥판 모두에 불리하게 되어, 적당한 간격으로 세로보를 사용하거나 혹은 최소로 바닥판의 두께를 증가시켜 주거더의 간격을 최대화시키도록 한다. 또한 바닥판에 횡방향 PSC 구조를 도입하여 바닥판을 얇게 하기도 한다.
⑤ 복부판의 경제적 높이는 주거더간격, 사용강재의 종류에 따라서도 다르며, 일반적으로 다음 사항을 고려하여 경제적인 교량이 되도록 결
정하여야 한다.

• 다리밑 공간과 계획노면 높이의 관계
• 복부판 높이, 두께에 관한 설계기준 규정
• 플랜지 폭, 플랜지 단면적
• 수송상의 제한

[단계 2] 바닥판의 설계
(1) 바닥판 지간 및 두께 산정
① 적용범위는 변장비가 1:2 이상인 철근콘크리트 바닥판으로 한다.
② 바닥판의 지간은 [도․설 3.6.1.3 철근콘크리트 바닥판]에 따라 결정하며, 단면가정을 위한 철근콘크리트 바닥판의 최소두께는 [도․설 3.6.1.5바닥판의 최소두께]에 따른다.
③ 바닥판에 PS 긴장력을 도입하는 경우에는 [도․설 4.7.4.2 프리스트레스콘크리트 바닥판]을 추가로 적용한다.
(2) 바닥판 설계휨모멘트 산정(고정하중․활하중산정, 충격계수 산정)
① 바닥판 단면검토를 위한 고정하중 및 활하중의 적용은 [도․설 2.1.2 고정하중] 및 [도․설2.1.3 활하중], 그리고 [도․설 3.6.1.4 바닥판의 설계 휨모멘트]에 따른다.
② 충격하중은 [도․설 2.1.4 충격]에 의해 산정된 충격계수를 활하중에 곱한 값으로 한다.
(3) 휨강도 검토
① 계수하중을 조합하여 하중조합 중에 가장불리한 상태의 최대･최소 단면력을 결정한다.
② RC 바닥판은 ⓛ에 의해 산정된 단면력에 대하여 주철근량 및 배력철근량을 산정한다. 이때 [도･설 3.6.1.6~3.6.1.11]에 따라 철근의 지름,덮개, 주철근 및 배력철근의 간격 등의 규정을 만족하도록 설계한다.
③ PSC 바닥판의 휨강도 검토는 [도･설 4.6.3.5 휨강도]에 따라 수행하고, 철근량을 산정한다. 최대/최소 강재량 검토는 [도･설 4.6.3.6 철근 및 PS강재의 제한(연성한계)]에 따라 수행한다.
(4) PSC 바닥판 단면설계
① 가정한 PS강재량에 대하여 초기 강연선 긴장력을 결정하고, [도․설 4.6.3.4 프리스트레스의 손실] 규정의 즉시 손실 및 장기 손실을 고려하여 바닥판에 작용하는 유효 PS 긴장력을 산정한다.
② 사용하중상태에서 바닥판 단면의 상․하연 응력을 구하고, 허용응력을 만족하는지 여부를 검토한다. 콘크리트의 허용응력을 초과하는 경우에는 단면을 재가정하거나 PS강재의 편심량 또는 PS강재량을 조절하여 사용하중상태에서 응력에 대한 안전을 만족하도록 한다.
③ 슬래브 측면의 PS강연선 정착구 설계는 [도･설 4.6.3.9 포스트텐션 부재의 정착구역]의 기준에 따라 할렬, 파열 및 정착구 지압응력을 검토하도록 한다.
(5) 보강철근량 설계
① 지점부의 인장을 받는 콘크리트 바닥판에서 콘크리트의 단면을 유효로 하는 설계를 하는 경우에는 바닥판에 작용하는 전 인장력을 철근이 받도록 해야 한다. 교축방향의 주장률 철근은 [도․설 3.9.2.3 인장력을 받는 바닥판의 배근]에 따라 설계하도록 한다.
② 바닥판에 배근되는 배력철근은 [도․설3.6.1.4 바닥판의 설계 휨모멘트]에 따라 배근하도록 한다.
③ 주거더 단부를 설계하기 위해서는 [도․설3.6.1.11 주거더 단부의 바닥판] 규정과 [도․설4.7.6.4 캔틸레버 바닥판의 단부] 규정에 따라 철근량을 산정하도록 한다.
5.3.4 [단계 3] 주거더 설계
(1) 하중산정
① 주거더 설계를 위한 고정하중은 [도․설2.1.2 고정하중]에 따라 합성전 고정하중과 합성후 고정하중을 구분하여 산정한다.
② 활하중은 [도․설 2.1.3 활하중]에 따라 설계차로폭을 결정하고 표준트럭하중(DB) 및 차로하중(DL)을 재하하며, 충격하중은 [도․설 2.1.4 충격]에 의해 충격계수를 산정하여 활하중의 충격효과를 고려한다.
③ 지점침하의 영향을 고려하는 경우 부정정구조물에서 지반의 압밀침하 등으로 인하여 장기간에 걸친 지점의 이동 및 회전의 영향을 고려하여야 할 경우에는 최종 이동량을 추정하여 단면력을 산정하여야 하며, 탄성계산에서 구한 단면력을 그대로 설계에 사용한다.
④ 2차 부정정력 산정을 위한 하중은 [도․설2.1.7 콘크리트의 크리프와 건조수축의 영향] 및 [도․설 2.1.12 온도변화]에 따른다.
(2) 구조물 모델링
① 교량의 상부는 각 주거더와 가로보, 세로보를 격자형태로 모델링하며 평면곡선 및 Skew 효과를 고려한 3차원 모델링을 원칙으로 한다.
② 소수거더교가 합성거더일 경우 주거더 및 가로보는 상부 바닥판과의 합성을 고려한 단면강성을 고려한다. 이때 부재력 및 변위를 산정하
기 위해서는 3차원 모델링에서는 유효폭을 고려하지 않은 전체의 단면을 적용한다.
③ 고정하중은 주거더의 강재 자중 및 콘크리트 바닥판의 자중을 고려하며, 바닥판 자중은 2차원 모델을 사용하여 거더에 반력으로 산정
한 후 그 반력을 3차원 상부 모델에 재하한다.

④ 활하중의 재하는 콘크리트 슬래브에 의한 하중의 횡분배 효과를 고려하여 최대로 불리한 경우가 되도록 하여 주거더를 설계하여야 한다.
(3) 단면계수 산정
① 각 단면에 대하여 합성전, 합성후로 나누어 시공단계에 합당한 단면계수를 산정한다.
② 단면검토를 위한 단면계수는 지간과 부재의 폭에 의한 유효폭 규정인 [도․설 3.8.3.4 플랜지의 유효폭] 규정을 적용하여 산정하도록 한다.
(4) 응력조합 및 합성응력 검토
① 휨모멘트에 의한 판형단면의 휨응력은 탄성이론에 따라 평면상태를 유지하는 경우에 한하여 [도․설 3.8.2.1 플레이트거더의 휨응력]에 따라 산정한다.
② 판형에서 휨에 의한 전단응력의 단면내 분포는 판형과 같은 얇은 단면의 경우, 전단력이 각 부재의 중앙선에 대하여 흐른다는 전단류(剪斷流) 이론에 의한 것을 엄밀해로 본다. 그러나 판형의 경우는 전단력의 대부분을 복부판에서 받아 지지하고, 복부판내에는 응력분포가 균일하게 분포되므로 [도․설 3.8.2.2 복부판의 전단응력]에 따라 산정하도록 한다.
③ 휨모멘트에 의한 휨응력과 휨에 따르는 전단응력에 대하여 설계할 경우 각 응력이 각각의 허용응력 안에 들어오더라도 합성응력이 허용응력을 초과하여 위험하게 될 경우를 고려하여 [도․설 3.8.2.4 합성응력의 검산]에 따라 합성응 력을 검토하여야 한다.
④ 합성응력의 검토는 휨응력과 전단응력이 다같이 허용응력의 45%를 초과할 경우에 대해서만 수행하도록 한다.
⑤ 주거더의 플랜지와 라멘 가로보의 플랜지가 직접 연결되는 경우와 같이 주거더의 2방향 응력이 작용하는 부분에 대해서는 [도․설 .8.2.5 2축응력 상태의 검산]에 따라 검토가 이루어져야 한다.
5.3.5 [단계 4] 가로보 설계
(1) 하중 산정
(1) 하중 및 단면력 산정
① 가로보 설계를 위한 하중은 주거더 설계에 적용하는 고정하중, 활하중 및 기타 하중과 같이 산정한다.
② 단부 및 내지점부 가로보 단면력은 주거더를 지점으로 고려하여 영향선 종거로 계산하는 Local 방법 과 3차원 격자모델에서 산정하는 Global 방법에서 산정된 단면력 중 불리한 경우를 각각 적용한다. 이러한 방법은 주거더를 격자모델로 수행할 경우 현재까지 설
계에서 가장 보편적으로 사용되는 방법이다.
③ 지간부의 I형 비합성 가로보의 경우에는 직접적인 하중이 재하되지 않으므로 Global 해석에 의한 단면력을 적용한다.
(2) 휨/전단응력 검토
휨모멘트에 의한 판형단면의 휨응력은 [도․설3.8.2.1 플레이트거더의 휨응력]에 따라 산정하며, 복부판의 휨에 따르는 복부판의 전단응력은 [도․설 3.8.2.2 복부판의 전단응력]에 따라 산정한다.
(3) 합성응력 검토
① 휨모멘트에 의한 휨응력과 휨에 따르는 전단응력에 대하여 설계할 경우 각 응력이 각각의 허용응력 안에 들어오더라도 합성응력이 허용응력을 초과하여 위험하게 될 경우를 고려하여[도․설 3.8.2.4 합성응력의 검산]에 따라 합성응력을 검토하여야 한다.
② 합성응력의 검토는 휨응력과 전단응력이 다같이 허용응력의 45 %를 초과할 경우에 대해서만 수행하도록 한다.
5.3.6 [단계 5] 이음 설계
(1) 용접이음방법 결정
응력을 전달하는 용접이음에는 전단면(全斷面)용입홈용접, 부분 용입홈용접 또는 연속 필렛용접을 쓰도록 하며, 용접이음방법의 결정은 [도․설 3.5.2.1 용접의 종류와 적용]에 따르도록 한다.
(2) 용접 목두께 및 유효길이 결정
① 응력을 전달하는 용접부의 목두께는 [도․설 3.5.2.2 용접부의 유효두께]에 따라 산정한다.
② 용접부의 유효길이는 이론상의 목두께를 가지는 용접부의 길이로 하며, [도․설 3.5.2.3 용접부의 유효길이]에 따라 산정하도록 한다.
③ 필렛용접의 경우 용접 치수 및 최소 유효길이는 [도․설 3.5.2.4 필렛용접의 치수] 및 3.5.2.5필렛용접의 최소 유효길이]에 따른다.
(3) 용접이음부 응력 검토
① 용접이음에 축방향력 또는 전단력이 작용하는 경우 용접부에 발생하는 응력은 [도․설3.5.2.6 축방향력 또는 전단력을 받는 용접이음의
응력]에 따라 산정한다.
② 휨모멘트를 받는 용접이음부에 발생하는 응력은 [도․설 3.5.2.7 휨모멘트를 받는 용접 이음부의 응력]에 따라 산정한다.
③ 축방향력, 휨모멘트 및 전단력을 동시에 받는 용접이음에서는 [도․설 3.5.2.8 용접이음부의 합성응력의 검토]에 따라 합성응력에 대한 검토가 이루어져야 한다.
(4) 볼트 허용력 산정
볼트의 허용력은 [도․설 3.5.3.4 볼트의 허용력]의 규정에 따라 산정한다.
(5) 볼트 및 이음판 설계
① 고장력볼트를 사용한 볼트의 설계는 [도․설 3.5.3.5 볼트의 설계]에 따른다.
② 고장력볼트 이음에 있어서 이음판의 설계는 [도․설 3.5.3.6 이음판의 설계]에 따른다.

(6) 볼트설계시 검토사항
① 볼트설계시 인장재 순단면적의 계산은[도․설 3.5.3.7 순단면적의 계산]에 따른다.
② 볼트의 최소/최대 중심간격은 [도․설 3.5.3.8볼트의 최소 중심간격] 및 [도․설 3.5.3.9 볼트의 최대 중심간격]에 따르며, 연단거리는 [도․설3.5.3.10 연단거리]에 따라 검토하여야 한다.

③ 연결하려는 부재 또는 재편 사이에 채움판을 넣을 경우 [도․설 3.5.3.13 채움판]의 규정에 따라야 한다.
5.3.7 [단계 6] 보강재 설계
(1) 수직보강재 설계
① 복부판 높이와 복부판 두께가 [도․설3.8.4.1 비합성 플레이트 거더의 복부판 최소두께]에 규정된 두께 이상의 경우에는 복부판에 필히
수직보강재를 설치하여야 한다. 제작성을 강조한 소수거더의 특성상 보강재의 개수를 줄일 수 있도록 복부판의 두께와 수직보강재 또는 수직브레이싱의 간격을 결정한다. 수직보강재의 간격을 조사하는 관계식은 [도․설 3.8.5.1 수직보강재의간격]에 따라 정한다.
② 연속형의 지점상에 있어서 전단응력이 비교적 큰 부분에서는 수직보강재의 간격이 좁아질가능성이 있다. 이 경우에는 복부판 두께를 증가 시켜 전단응력을 작게 하거나, 플랜지 휨응력에 여유를 주어 보강재간격이 극단적으로 좁게되는 것을 방지하여야 한다.
③ 수직보강재의 강도는 [도․설 3.8.5.2 수직보강재의 강도]에 따라 검토되어야 한다.
(2) 수평보강재 설계
① 복부판에는 복부판 두께와 복부판 높이의 관계로부터 계산에 따라 필요개수의 수평보강재를 [도․설 3.8.6.1 수평보강재의 위치]에 따라 설치하여야 한다. 수평보강재는 복부판의 한쪽에만 배치하고 돌출길이가 수직보강재보다 짧도록 하는 것이 일반적이며, 복부판의 좌굴파형의 마디가 되고 반드시 주거더가 내하력한계에 이를 때까지 좌굴되지 않을 정도의 강도를 지닐 필요가 있다. 그 필요강도는 [도․설3.8.6.2 수평보강재의 강도]에 따른다.
② 수평보강재의 강재종류는 그 설치 위치의 복부판에 발생되는 최대응력과 같은 응력을 받는 것으로 하여 정하여야 하며, 보통 수직보강재와 수평보강재의 단부는 35 mm 사이를 두고 설치하는 것이 일반적이다. 또한 복부판의 현장이음부에서는 수평보강재를 생략할 수 있으며, 보강재의 돌출부와 두께의 관계는 압축력을 받는 자유돌출부의 규정에 따르며, 복부판응력이 낮은 곳에 설치한 보강재는 복부판응력과 같은 응력을 받고 있는 것으로 하여 두께를 줄여도 좋다.
(3) 단보강재 설계
지점 및 가로보․세로보․수직브레이싱 등의 연결부와 같이 하중이 집중되는 점에서는 보강재를 [도․설 3.8.7 하중 집중점의 보강재]에 따라
설계하여야 한다.

5.3.8 [단계 7] 브레이싱 설계
(1) 수직브레이싱 설계
① 수직브레이싱은 [도․설 3.8.8.1 수직브레이싱]에 따라 설계하도록 한다. 단, I형 단면 및 π형 단면의 소수거더교에서는 수직브레이싱 간격을 6 m 이내로 설계하되 플랜지폭의 30 배를 넘지 않는 간격으로 중간수직브레이싱을 설계하여야 한다. 또한 수직브레이싱은 주거더간격, 수평브레이싱의 구조, 현장이음의 위치 등을 고려하여 지간을 대략 등분하여 배치한다.
② 수직브레이싱을 하중분배거더로 하여 설계하는 경우에는 주거더와의 연결부에서 휨모멘트가 충분히 전달될 수 있는 구조가 되도록 하여야 하며, 이때 수직브레이싱은 주요 부재로서 DL하중에 의하여 설계하여야 한다. 또한 지점상에는 필히 주거더간을 연결하는 단부 수직브레이싱을 설치하여야 한다.
(2) 수평브레이싱 설계
① 지간이 25 m를 초과하는 경우 횡하중을 받침에 전달하기 위하여 수평브레이싱을 [도․설3.8.8.2 수평브레이싱]에 따라 설계하도록 한다. 일반적으로 상부 수평브레이싱은 바닥판으로 대용하므로 하부수평브레이싱이 횡하중의 1/2을 받는 것으로 설계한다. 횡하중으로는 풍하중과 지진하중을 고려한다.
② 수평브레이싱의 평면은 보통 수직브레이싱의 하부면과 일치하도록 설치한다. 수평브레이싱 부재에는 일반적으로 L형 단면 또는 ㄷ형 단면이 사용되나 너무 작은 부재를 사용하면 강성이 부족하므로 최소 L형강을 75 mm × 75 mm로 한다.
③ 수평브레이싱의 부재는 일반적으로 연결판에 플랜지의 한 면이 연결되도록 한다. 이 경우 인장부재의 경우에는 그 유효단면적의 감소, 압축부재의 경우에는 축력의 편심에 의한 영향을 고려할 필요가 있다.
④ 상로 소수거더교에서 주거더가 강상판 또는 철근콘크리트 바닥판과 결합되어 있어 횡방향 좌굴 등의 변형에 견딜 수 있을 때에는 상부 수평브레이싱을 생략할 수 있다.
⑤ 지간이 25 m 이하이면서 튼튼한 수직브레이싱이 있고 바닥판이 주거더를 충분히 고정시키고 있다고 볼 수 있는 경우에는 하부 수평브레이싱도 생략할 수 있으나, 수평브레이싱은 가설시에 거더의 형상을 유지하는데 필요하므로 함부로 생략하지 않는 것이 좋다. 한편 곡선교의 경우에는 하부 수평브레이싱을 생략할 수 없다.
5.3.9 [단계 8] 전단연결재 설계
(1) 전단연결재 형식 결정
① 전단연결재의 설계에 있어서 합성효과, 사용장소, 시공의 난이 등을 고려하여 [도․설 3.9.5.1전단연결재의 종류] 중에서 선택하도록 한다.
② Precast 바닥판을 적용할 경우 스터드가 길면 운송 및 가설시에 지장을 초래하기 때문에 [강․설 부록 Ⅲ.8]의 규정에 따른 6각 너트를 사용한 나사식 스터드를 적용한다.
(2) 수평전단력 산정
① 전단연결재는 각종 하중의 조합에 의한 강재들보와 바닥판 콘크리트 사이의 전단력이 가장크게 되는 경우에 대해서 설계하며, 허용응력의증가를 고려해서는 안된다. [도․설 3.9.5.2 전단연결재의 설계]
② 바닥판 콘크리트의 건조수축 및 바닥판 콘크리트와 강재들보의 온도차에 의해 전단연결재 에 작용하는 전단력은 [도․설 3.9.5.3 바닥판 콘크리트의 건조수축 및 바닥판 콘크리트와 강재주거더의 온도차에 의해서 생기는 전단력]에 따라 산정한다.
(3) 전단연결재 간격 결정
전단연결재의 최대 및 최소간격은 [도․설 3.9.5.4전단연결재의 최대 간격] 및 [도․설 3.9.5.5 전단연결재의 최소 간격]의 규정에 따른다.
(4) 피로강도에 의한 간격 결정위 (3)의 항에 의해 설계된 전단연결재는 [도․설 3.9.5.9 피로강도를 고려한 전단연결재의 간격]규정에 따라 충격을 포함한 활하중 전단력의 범위에 따라 산정된 간격으로 재검토해보아야 한다.
(5) 극한강도의 검토
위 (4) 피로강도의 검토항에 의해 설계된 전단연결재는 [도․설 3.9.5.10 극한강도 검토] 규정에 따라 충분한 극한강도를 지니고 있는지에 대해서 검토하여야 한다.
5.3.10 [단계 9] 처짐 검토 및 솟음
(1) 허용처짐량 산정
충격을 포함한 활하중에 의한 강교의 주거더 및 가로보의 최대처짐은 [도․설 3.2.3 처짐의 허용값]에서 규정한 값 이하라야 하며, 처짐은 부재의 총단면적으로 계산한다.
(2) 활하중에 의한 처짐량 산정
① 처짐검토를 위해 충격을 포함한 활하중만을 재하하여 처짐량을 산정하도록 한다.

② 설계트럭하중만으로 얻은 처짐값과 설계차로하중과 조합된 설계트럭하중의 25 %에 의해 얻은 처짐값 중 큰 값을 처짐검토를 위한 처짐값으로 사용할 수도 있다[AASHTO LRFD 3.6.1.3.2].
(3) 고정하중에 의한 솟음량 산정
① 지간 25 m이상의 소수거더에서는 [도․설3.8.10.1 솟음] 및 [도․설 3.9.7 솟음]에 따라 솟음량을 산정한다. 일반적으로 고정하중으로 인하여 발생되는 장․단기 처짐만큼 미리 솟음을 주어 차후 고정하중이 재하되었을 때 계획선형 이하로의 하향 처짐이 발생되지 않도록 함을 원칙으로 한다.
② [AASHTO LRFD] 기준에서는 고정하중에 의한 처짐(솟음)에 의한 사용성의 검토를 위해 [AASHTO LRFD 3.4.1 Load Factors and LoadCombinations] 중 ServiceⅡ하중조합에 해당하는 하중을 재하하여 처짐량을 산정하도록 하고 있으므로 참조하여도 좋다.
5.3.11 [단계10] 피로 검토
(1) 발생변동응력 계산
활하중에 의해 발생하는 최대응력과 최소응력의 대수차인 응력범위를 산출한다.
(2) 최종반복횟수 산정
설계시 최대응력범위의 반복횟수는 [도․설 3.3.4.2 설계응력반복횟수]에 따라 산정하도록 한다.
(3) 응력범주 산정
응력의 종류 및 범주는 [도․설 3.3.4.1 허용피로응력범위]의 <표 3.3.12>에 따라 적용한다.
(4) 재하경로 판단
단재하 및 다재하 경로 구조물의 결정은 [도․설 3.3.4.1 허용피로응력범위]에 따른다.
(5) 허용피로응력 산정
부재의 허용피로응력은 [도․설 3.3.4.1 허용피로응력범위]에 따라 산정하도록 한다.
5.3.12 [단계11] 부대시설 설계
(1) 거더 설치 유간 산정
① 거더간의 충돌을 방지하기 위한 유간산정은 온도에 의한 신장량, 활하중 처짐에 의한 신장량등을 고려하여 산정하도록 한다.
② 경우에 따라서는 지진시의 종방향 이동량이 상시의 값보다 크게 산정되는 경우가 있는데, 이런 경우에는 [도․설 6.4.8 설계변위] 규정의 지진시 충돌을 고려한 유간을 산정하도록 한다.
(2) 신축장치 선정
① 신축이음장치를 설계하기 위해서는 [도․설2.4.1.3 가동받침의 이동량]의 규정에 따라 온도에 의한 신축량, 활하중 처짐에 의한 신축량, 콘크리트 건조수축에 의한 수축량 등을 고려하여 산정하도록 한다.
② 설치여유량은 [도․설 2.4.2.2 설계신축량]에 따라 산정하도록 한다.
(3) 받침 선정
① 받침 이동량을 산정하기 위해서는 [도․설2.4.1.3 가동받침의 이동량]의 규정에 따라 온도에 의한 신축량, 활하중 처짐에 의한 신축량, 콘크리트 건조수축에 의한 수축량 등을 고려하여 산정하도록 한다.
② 상시 및 지진시의 조합된 하중에 의해 발생되는 최대 수직하중 및 수평하중에 대하여 저항할 수 있는 받침을 적용한다. 이 때 교량의 형식과 하부구조의 강성 등을 고려하여 일점고정, 다점고정, 면진 받침 등의 다양한 형식 중 최적화 된 방안을 적용하도록 한다.