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1. 설계 조건


     (1) 형식  :  가시설 복공

     (2) 사용 자재

          복공판          :   750 x 200 x 1,990 (단면계수 Z = 443cm³ )
          복공보          :    I - 600 x 300 x 12 x 20
          중간 PILE       :     H - 300 x 300 x 10 x 15
          복공보 지지보   :    2H - 350 x 350 x 12 x 19
          토류벽 단부 복공보 지지보 : H-300x300x10x15

     (3) 하중

        1)사하중

          부재자중 및 복공판하중, 기타하중( 0.05tf/m² )을 재하한다.

        2) 활하중

           ① 보가 차량 진행 방향과 평행할때 : 종방향으로 적재차량을 만재한다.
           ② 보가 차량진행 방향과 직각인 경우 : 적재차량의 후륜하중 각 1대를 재하
           ③ 크롤러 크레인 하중일 경우 : 전면접지 최대하중 = 0.85W(W는 차체중량+매달기하중)                                           후면접지 최대하중 = 0.15W
           ④ 트럭 크레인 하중일 경우 : 제품사의 사양에 따라 재하하나 일반적으로 다음과 같이재하한다.
             . Outrigger의 최대하중 : 0.65W(W는 차체중량+매달기하중(15 TON 이하))
             . Outrigger의 전(후)면 하중 : 0.2W

        2) 충격계수

                      15               15
              i  =  ────    =  ────── = .337
                    40 + L           40 + 4.50

         ∴   i = .300

     (4) 복공 지간   L =   4.50 m

     (5) 중간 PILE 간격 ;   B =  6.10 m

     (6) 활하중

        1) 잔토운반차량 고려시 : DB - 24 ton                  1대
                                 DB - 18.0ton                 1대

        2) 크롤러 크래인하중 고려시 : 크롤러크레인 26.7 ton

        3) 트럭 크래인하중 고려시 : 트럭 크레인 80.0ton

     (7) 허용응력

        가설 구조물의 설계에서는 신재를 사용할 경우에는 50%를 할증하고 고재를 사용할 경우에는
        50% 할증후 90%만 유효한것으로 한다.

          1) 허용인장응력 : fta = 2100 ㎏f/㎠ ( x0.9=1890kgf/㎠ )

          2) 허용 축방향 압축응력

             L/r ≤ 20  :  fca = 2,100 kgf/㎠ (x0.9 = 1890)
             20<L/r≤93 :  fca = 2,100 - 13(L/r - 20 )

              93<L/r     :            18,000,000
                           fca =   ────────
                   
                 6,700 + (L/r)²

          3) 허용압축응력

             ① Aw/Ac ≤ 2

                L/b ≤ 4.5 : fca = 2,100 kgf/㎠
                4.5<L/b≤30 :  fca = 2,100 - 36(L/b - 4.5)

             ② Aw/Ac > 2

                 L/b ≤ 9/k : fca = 2,100 kgf/㎠
                 9/k < L/b ≤30 :  fca = 2,100 - 18(k.L/b - 9)

          4) 허용전단응력  : τa = 1,200 kgf/㎠

          5) Bolt 최대전단응력

             Za = 900 kgf/㎠ x 1.5 = 1,350 kgf/㎠ (일반볼트)
                =1250 kg/㎠ x Bolt 단면적 x 1.5(고장력 볼트,F10T)

          6) 참고문헌

               . 도로교 시방서
               . 지하철 설계기준
               . 가설 구조물의 설계


2. 복공판 검토


     (1) 사용 복공판 : 750(B)x200(H)x1990(L)

         * 단 면 적        A  = 138.06  
         * 단면 2차 모멘트 I  = 6,413 cm⁴
         * 단면계수        Zx =  443  cm³
         * 탄성계수        E  = 2,100,000 kgf/㎠
         * 지    간        L  = 2.00m
         * 중    량        Wd = 280 kgf/개

     (2) 하 중

        1) 적재하중

           . D-24 Truck 후륜 하중  P = 9.6 tonf/개
           . Truck Crane 접지하중  P =  40.8x 0.5 = 20.41 tonf/개(Outrigger 최대하중의 50% 고려)
           . 적재 검토하중  P = 20.41 tonf/개

        2) 복공판 자중  Wd = 0.28 / 0.75 = 0.373 tonf/m²

     (3) 단면검토

        1) 휨모멘트에 대한 검토
           최대 휨모멘트는 적재하중이 복공판 중앙에 위치할 경우에 생기며, 충격하중은 20%로 한다.

           Mmax = Wd.L²/8 + PLx1.2/4
                = 0.373 x 2.0²/ 8 +20.41x 1.2 x 2.0 /4 = 12.43 ton-m

           허용휨응력  fba = 2,100 kgf/㎠

           휨응력      fb = Mmax / Zx
                          = 12.43x100000 / 443 = 2806.4 kgf/㎠ > fba   N.G

           그러므로 H-BEAM (300*300*10*15)을 보강

           휨응력      fb = Mmax / Zx
                          = 12.43x100000 / (443+1360) = 689.41 kgf/㎠ > fba  O.K

        2) 전단에 대한 검토

           최대 전단력은 적재하중이 복공판 단부에 위치할 경우 생긴다.

           Qmax = Wd . L / 2 + P
                = 0.373 x 2.0 / 2 + 20.41 =  20.78 tonf

           허용 전단응력   τa = 1,200 kgf/㎠
           전단응력        τ  = 20.78x 1000 / 138.06 = 150.5 kgf/㎠ < τa   O.K


3. 복공보 검토

     (1) 사용강재제원

         주형보 :     I - 600 x 300 x 12 x 20

           단면적 (A)          =    192.50 cm²
           단면2차 모멘트(Ix)  = 118000.00 cm⁴
           단면계수 (Zx)       =   4020.00 cm³
           단위중량 (Wt)       =    151.00 kgf/m
           단면2차반경(iy)     =      6.85 cm

     (2) 하중재하

        1) 사하중

           ① 복공판   : 0.28 x 1 / 0.75    = 0.373 t/m
           ② 주형보   :  w                 =  .151 t/m
           ③ 기타하중 : 0.05 x 2.0         = 0.100 t/m
           ④ 적재하중 :  .100t/m² x 2.0   =  .200t/m

            ∴ Wd1 = 0.373 +  .151+ 0.1 +  .20 =  .824 t/m
               Wd2 = 0.373 +  .151+ 0.1      =  .624 t/m

        2) 활하중

          a) 충격계수   i =  .30

          b) 잔토운반차량하중 고려시

            · DB - 24 ton                  1대
               전륜(Rf) = 24.0 x 0.1 x (1+  .30) =  3.120 ton
               후륜(Re) = 24.0 x 0.4 x (1+  .30) = 12.480 ton

            · DB - 18.0ton                 1대
               전륜(Pf) = 18.0 x 0.1 x (1+  .30) =  2.340 ton
               후륜(Pr) = 18.0 x 0.4 x (1+  .30) =  9.360 ton

          c) 크롤러크레인하중 고려시 : ?롤러?레램 26.7 ton

            . 접지전면 최대하중 P1 = 26.70x 0.85x(1+ 0.2) = 27.234ton
            . 접지후면 최대하중 P2 = 26.70x 0.15x(1+ 0.2) =  4.806    ton

          d) 트럭크레인하중 고려시 : ?럭?레램 80.0ton

            . 접지Outrigger 최대하중   T1 = 40.82x (1 + 0.2) = 48.984 t
            . 접지Outrigger 전(후)하중 T2 = 21.00x (1 + 0.2) = 25.200 t

      3) 사하중에 의한 휨모멘트와 전단력

         Md = wL²/ 8 =  .824 x 4.500² / 8 =  2.086 t-m
         Sd = wL / 2  =  .824 x 4.500 / 2   =  1.854 t

     4) 활하중에 의한 휨모멘트와 전단력

        a) 잔토운반차량 고려시(복공보와 차량방향이 직각)

          ① Moment

                    

            ML = 12.480 x ( 1.125 +  .225) +   9.360x   .525 = 21.762 t-m

           ∑M = Md + ML = 2.086 +21.762 = 23.848 t-m

          ② Shear


          


        b) 크롤러크레인하중 고려시

          크롤러에 생기는 최대접지하중은 붐 위치가 크롤러 중앙에 위치시이며
          크롤러 접지폭 w = 3.334m, 간격 S = 3.030m이며 전면 크롤러가 복공보위에 위치할때  모멘트는
          최대이다.

          ① 모멘트

                    최대접지압 W1 =27.234/3.33= 8.169t/m

           
            ML  = ½x( 1.125+   .291)x 1.67x 8.169x2 = 19.288 t.m
            ∑M = Md + ML =  2.086 + 19.288 = 21.374 t-m


          ② Shear

                            W1 =  8.169 t/m

                  
            ∑S =  1.854+  8.169x(1.0 +   .259)x 3.334/2 = 18.999 t

          ④ 수평력

            크롤러크래인이 작업하는 경우의 수평하중 H는 총하중의 20% 고려

            H = 26.70x 0.2 =  5.34ton 이다.

        b) 트럭크래인하중 고려시

          트럭크래인의 최대접지하중은 작업시 붐에 가까운 아우트리거가 가장 크다.

          이때 앞뒤 아우트리거 간격 S = 7.200m이다.

          ① Moment

                                           T1
                                           ↓          
               



          ML  = 48.984 x  1.125 + 25.200x  .000 = 55.107 t-m
          ∑M = Md + ML =  2.086 + 55.107 = 57.193 t-m


          ② Shear

           T1
           ↓
           ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
       
            ∑S =  1.854+ 48.984 x 1.0  = 50.838 t


          ③ 수평력

            트럭크래인이 작업하는 경우의 수평하중 H는 총하중의 20% 고려

            H = 60.000x 0.2 = 12.000ton 이다.

    (3) 응력검토

      1) 허용휨 응력도

            Aw        ( 60.0 - 2.0x 2) x 1.2
     
     ──   =  ──────────── =  1.12 < 2.0
            Ac           30.0 x 2.0

           L / b = 2.000 x 100 / 30.0 =  6.7

            여기서   L : 압축 Flange의 고정점간 거리 ( cm )
                     b : 압축 Flange의 폭 ( cm )

          4.5 < L/b <30 이므로    fba = 2100 - 36(L/b - 4.5) = 2022.0 kgf/㎠

      2)작용휨응력도

                     57.193x 100000
           fb  =    ──────── = 1422.7 kgf/㎠
                         4020.0

      3) 허용압축응력도

        L / γy =  4.50x 100. / 6.85 =  65.7 <  93

        fca = {1400 - 8.6 x ( L / r - 20 )} x 1.5  = 1506.0kgf/㎠


                              N        12.00x 1000
      4)작용압축응력도 fc  = ── =   ───────  =   62.3 kgf/㎠
                              A           192.5

      5) 단면검토


         fb      fc      1422.7         62.3
        ──  + ──  = ────   +  ────   =   .75 < 1.0  O.K
         fba     fca     2022.0        1506.0

         fb - fc       1422.7 -   62.3
         ────  =   ────────   =   .67 < 1.0  O.K
           fbt             2022.0


      6)전단에 대한 검토


               Smax          50.84 x 1000.
        τ =  ───  =   ─────────── =  756.5 kgf/㎠ < τa   O.K
                Aw        (60.0- 2.0x 2)x 1.2

      7) 처짐


               40·M·L²      40x 57.193 x 100000. x 450.0²
        δ =   ─────  =   ───────────────    =   .49 cm < δa
                384 EI          384 x 2100000. x  118000.0

       δa = L / 300 = 4.500x100 / 300. = 1.50 cm   O.K


    4. 복공보 지지보

      (1) 사용강재  :     2H - 350 x 350 x 12 x 19

           단면적 (A)            =   347.80 cm²
           단면2차 모멘트(Ix)    = 80600.00 cm⁴
           단면계수 (Zx)         =  4600.00 cm³
           단면2차반경(ry)       =     8.84 cm
           H 형강  중량(wt)      =      .15 kg/m
           지지점 간격 (S)       =   6.100 m

      (2) 사하중 (Wd)          =   0.824 t/m

      (3) 부재력 계산

        1)잔토운반차량 고려시

          ① 최대반력

       

             P1 = 12.480x ( 1.0+  .600) +  9.360x (  .733+  .333) +  .824x 4.500
                = 33.66 t(후륜)

             P2 =  .824x 4.500 =  3.708t(상부사하중 및 적재하중)

             P3 = 3.120x (1.0+  .600) + 2.340x (  .733+  .333)  +  .824x 4.500
                =  11.196t(전륜)

          ② Moment

       
                      

             Mmax = 33.660x 1.525+ 3.708x  .525x 2 + 0.824 x 6.100² / 8 = 59.058 t-m

          ③ Shear

        

            Smax =  33.66x 1.0 +  3.71x(  .672+  .016)+( 3.708x  .344) + 0.824 x 6.10 / 2 =40.003 t


        2) 크롤러크래인 하중 고려시


          ① 반력

                            Wc1= 27.23/3.33= 8.17t/m
                            Wc2=  4.81/3.33= 1.44t/m
      
        
 SR1 = ½x  8.17(x1.0+  .630)x 1.67x 2 +  .824x 4.500 = 25.898t

          SR2 =   .824x 4.500 =  3.708t

          SR3 = ½x  1.44(x1.0+  .630)x 1.67x 2 +  .824x 4.500 =  7.624t


          ② Moment

                         SR2           SR1              SR2
           

             Mmax =  25.90x 1.525+ 3.708x 2 x  .525  = 43.39 t-m


          ③ Shear

             SR1              SR2               SR2
             ↓               ↓                ↓
         

            ∑S =  25.90x1.0 + 3.708x  .672+ 3.708+  .344 = 29.667 t


          ④ 수평력

            크롤러크래인이 작업하는 경우의 수평하중 H는 총하중의 20% 고려

             H = 26.70x 0.2 =  5.34ton 이다.

        2) 트럭크레인하중 고려시

          ① 반력
       
            SR1 = 48.984x 1.0  +  .82x 4.50 = 52.692 t

            SR2 =  .824x 4.500 =  3.708t

          ② Moment
        
                       

             Mmax = 52.69x 1.525+  3.71x(  .525+  .000)x 2 = 84.249t-m

          ③ Shear
       

       
            ∑S = 52.69x 1.0 + 3.708x(  .672+  .344+  .016) = 56.522t


          ③ 수평력

            트럭크래인이 작업하는 경우의 수평하중 H는 총하중의 20% 고려

            H = 60.00x 0.2 = 12.00ton 이다.


 (3) 응력검토

      1) 허용휨 응력도


            Aw        (35.0 - 1.9x 2) x 2.4
           ──  =   ────────────  =   .56 < 2.0
            Ac              70.0 x 1.9

           L / b =  6.10x 100 / 70.0 =  8.7

            여기서   L : 압축 Flange의 고정점간 거리 ( cm )
                     b : 압축 Flange의 폭 ( cm )

          4.5 < L/b <30 이므로     fba = 2100 - 36(L/b - 4.5) = 1948.3 kgf/㎠

      2)작용휨응력도


                     84.249x 100000
           fc  =  ─────────  = 1831.5 kgf/㎠
                         4600.0

      3) 허용압축응력도

        L / γy =  6.10x 100. / 8.84 =  69.0 <  93

        fca = {1400 - 8.6 x ( L / r - 20 )} x 1.5  = 1462.9kgf/㎠



                            N      12.00x 1000
      4)작용압축응력도 =  ──  =  ──────  =   34.5kgf/㎠
                            A          347.8


      5) 단면검토


          fb      fc     1831.5        34.5
         ──  + ── = ────  +   ───   =   .96 < 1.0 O.K
          fba     fca    1948.3       1462.9

         fb - fc       1831.5 -  34.5
        ────   =  ─────────   =   .86 < 1.0 O.K
           fbt            2100.0

      6) 전단에 대한 검토


              Smax         56.52 x 1000.
        τ =  ─── =  ────────────  =  377.4 kgf/㎠ < τa   O.K
               Aw       (35.0- 1.9x 2)x 2.4x 2

      7) BOLT 계산

          사용볼트  :  D22mm(H.T BOLT,F10T)

          볼트 1개당 받는 전단응력

           P = 1.5 x2.2² x π x 1250 / 4 = 7127.5kg(50% 할증함)


                             56.52 x 1000.
          소요볼트수 n =  ────────   =  7.9 EA
                                7127.5

                    ∴   8EA 사용



    5. 지주(H-PILE)검토

       ** 사용강재 제원

          . 사용강재  :      H - 300 x 300 x 10 x 15
 
          . 단면적 (A)             =   119.80 ㎠

          . 단면2차 모멘트(Ix)     = 20400.00 cm⁴

          . 단면계수 (Zx)          =  1360.00 cm³

          . 단면1차반경 (γy)      =     7.51 cm

          . 중간 Pile간격(S)       =     6.100 m

          . Pile 비지지장거리(L)   =     3.200 m


      (1) 잔토운반차량 고려시


        1) 반력계산


          a)상부반력


            

           RR = 33.660x1.0 + 3.708x(  .672+  .344)x 2  = 41.198t

          b) 기타하중

            H -Pile 자중 :  .094x21.700          = 2.040t

            버팀대 자중  :  .094x 6.000x  5.     = 2.820t

            기타하중     :                       =  1.0 t
                                            ────────  
                                            ∑W  = 5.860t


          c) 총반력 = 5.860 +41.198 = 47.058t


      (2) 크롤러크레인하중 고려시

        1) 반력계산

          a)상부반력


          
 

           RR =25.898x 1.0 + 3.708x(  .344x 2 +  .672) = 30.944t

           총반력 = 30.94 +  5.86 =  36.80 t

          b) 수평하중=> 크래인 총중량의 20%가 작용하는 것으로 한다.

            H1 = H / 2 = 12.000/ 2 =  6.000t

          c) 최대휨모멘트

            Mmax = 1/2xH1xh1 = 1/2x 6.000x 3.200 =  9.600t-m


          d) 휨모멘트에 의한 압축력

            N = H1.(h - 0.5h1)/L
              = 6.000x(21.700- 0.5x 3.200)/ 6.100 = 19.770t

          e)최대압축력 (Nmax)

             Nmax =  36.80+   5.86+  19.77 = 62.434t

          


    (3) 응력검토


      1) 허용휨 응력도


            Aw        (35.0 - 1.9x 2) x 2.4
     
     ──   =  ────────────   =   .56 < 2.0
            Ac           70.0 x 1.9


           L / b =  3.20x 100 / 70.0 =  4.6

            여기서   L : 압축 Flange의 고정점간 거리 ( cm )
                     b : 압축 Flange의 폭 ( cm )

          4.5 < L/b <30 이므로     fba = 2100 - 36(L/b - 4.5) = 2097.4 kgf/㎠

      2)작용휨응력도


                    9.600x 100000
           fc  =  ─────────  =  705.9 kgf/㎠
                       1360.0


      3) 허용압축응력도

        L / γy =  3.20x 100. / 8.84 =  36.2 <  93

        fca = {1400 - 8.6 x ( L / r - 20 )} x 1.5  = 1889.4kgf/㎠



                           N      62.43x 1000
      4)작용압축응력도 =  ── =  ────── =  521.2kgf/㎠
                           A          119.8

      5) 단면검토


                  18,000,000
        fcax =  ───────  = 2247.1kgf/㎠
                6700 + (L/r)²


         fc           fb            521.2            705.9
         ── +  ─────── =  ──── + ────────────  =   .71 < 1.0 O.K
         fca     fba(1-fc/fcax)     1889.4    2097.4(1- 521.2/2247.1)


      6) 전단에 대한 검토


              Smax          6.00 x 1000.
        τ =  ──  = ──────────  =   80.1 kgf/㎠ < τa   O.K
               Aw     (35.0- 1.9x 2)x 2.4


    6. 지지력 검토

       말뚝은 선단 지지력에 의해 지지된다고 본다.

       극한 지지력 Ru ( Meyerhof의 산식)


                               Ns . Ls      Nc . Lc
          Ru = 40 . N . Ap + ( ────  +  ──── ) ψ
                                  5            2

           여기서  Ru = 극한 지지력 (ton)

                   N  = 말뚝선단지반의 N치

                   Ap = 말뚝선단지반의 단면적(㎡)

                   Ns = 말뚝 근입부 지반중 모래층 부분의 평균 N치

                   Ls = 근입부에서 말뚝이 모래층 부분에 놓이는 길이

                   Nc = 말뚝 근입부 지반중 점토질 부분의 평균 N치

                   Lc = 근입부에서 말뚝이 점토질 부분에 놓이는 길이

                   ψ = 근입부의 말뚝 둘레 길이 (m)


             시추 조사서 NO.    을 고려하고 근입장 L =  2.50m로 하면

                선단 N 치 =    60.0  모래래지반의 평균 N치 =    50.0

                모래지반에 놓이는 길이   Ls =  2.50

                점토지반의 평균 N치      Nc =   .00

                점토지반에 놓이는 길이   Lc =   .00

                근입부의 말뚝둘레 길이   ψ =  1.33

                                      50.0 x  2.5         .0 x   .0
          Ru = 40 x 60.0x   .09 +  (  ──────  +    ────── ) x 1.3 = 249.3t
                                           5                  2
          Ra = Ru / 2 = 124.6 t > Rmax = 62.43t  O.K


    7. 단부 복공 지지보 계산

      (1) 사용강재

         *. 사용강재  :  H-300x300x10x15

            단면적 (A)             =   119.80 cm²

            단면2차 모멘트(Ix)     = 20400.00 cm⁴

            단면계수 (Zx)          =  1360.00 cm³

            단면2차반경(ry)        =     7.51 cm

            H 형강  중량(wt)       =    94.00 kg/m

            지지점 간격 (S)        =     1.200 m


      (2) 단면력

          M =24.94 x 1.200 / 4 +  .094x 1.200² / 8 =  7.500t-m

          S = 24.942+  .094x 1.200 / 2 = 24.998 t

          H = 12.000 t


    (3) 응력검토

      1) 허용휨 응력도


            Aw       ( 30.0 - 1.5x 2) x 1.0
           ──  
 =  ────────────  =   .60 < 2.0
            Ac          30.0 x 1.5

           L / b = 2.000 x 100 / 30.0 =  6.7

            여기서   L : 압축 Flange의 고정점간 거리 ( cm )

                     b : 압축 Flange의 폭 ( cm )

          4.5 < L/b <30 이므로    fba = 2100 - 36(L/b - 4.5) = 2022.0 kgf/㎠


      2)작용휨응력도


                      7.500x 100000
           fb  =    ────────  =  551.4 kgf/㎠
                         1360.0

      3) 허용압축응력도

        L / γy = 1.20x 100. / 7.51 =  16.0 <  20

         ∴ fca = 2100.kgf/㎠


                              N        12.00x 1000
      4)작용압축응력도 fc  = ── =   ───────  =  100.2 kgf/㎠
                              A           119.8


      5) 단면검토


         fb     fc      551.4       100.2
         ── + ── = ─── +   ──── =   .32 < 1.0  O.K
         fba    fca    2022.0      2100.0

         fb - fc        551.4 -  100.2
         ────   =  ────────  =   .22 < 1.0  O.K
           fbt            2022.0


      6)전단에 대한 검토


              Smax         25.00 x 1000.
        τ =  ── =  ──────────  =  925.9 kgf/㎠ < τa   O.K
               Aw     (30.0- 1.5x 2)x 1.0


    (4) 연결검토

         작용반력 =  25.00 x ( 1.20 -  .100) / 1.20 = 22.92 ton

        1) BOLT 연결시 ; D22mmx75 H.T F10T사용시 소요 BOLT수 N

            N = 22.915 x 1000. / 7127.5 = 3.2 EA

        2) 용접(Fillet 6mm) 사용시 소요 용접길이 L는

            L = 22.915 x 1000. / (0.707x0.6x800) =  67.5 cm






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