신축이음(한계상태설계법) KCS 24 41 10 :2023 건설 표준시방서

신축이음(한계상태설계법) KCS 24 41 10 :2023란?

KCS 24 41 10:2023은 신축이음에 관한 한국건설표준시방서로, 한계상태설계법을 기반으로 건축물의 구조적 안정성과 내구성을 확보하기 위한 시공 지침을 제공합니다. 이 시방서는 신축이음의 종류, 설계 및 시공 방법, 검사 기준 등을 상세히 다루며, 구체적인 사례와 그림을 통해 이해를 돕습니다. 또한, 건축물의 사용 환경 및 구조 형식에 따라 적합한 신축이음의 적용과 관리 방법을 제시하여 안전하고 효율적인 건축 시공을 가능하게 합니다.

신축이음(한계상태설계법) KCS 24 41 10 :2023 건설 표준시방서

1. 일반사항

1.1 적용범위

(1) 이 기준은 교량 신축이음부의 품질관리 및 시공에 관한 일반적인 사항에 적용한다.

(2) 신축이음은 개방형 신축이음, 밀폐형 또는 방수형 신축이음, 봉함재형 신축이음 등을 포함한다.

1.2 참고 기준

1.2.1 관련 법규

내용 없음

1.2.2 관련 기준

● KS B 0233 강제 볼트․작은 나사의 기계적 성질

● KS D 3503 일반구조용 압연강재

● KS D 3515 용접구조용 압연강재

● KS D 3698 냉간 압연 스테인리스 강판 및 강대

● KS D 6759 알루미늄 및 알루미늄합금 압출 형재

● KS M 6518 가황 고무 물리시험방법

● KDS 24 90 11 교량기타시설설계기준(한계상태설계법)

1.3 용어의 정의

● 신축이음장치: 온도변화, 하중, 크리프, 건조수축 등에 의한 상부구조의 신축량을 수용하고 이음부의 평탄성을 유지시킬 목적으로 교량의 연결부에 설치하는 장치

● 신축량: 설계 시 계산되는 값으로 교량 상부구조가 온도변화, 하중, 크리프, 건조수축 등에 의해 수축 ․ 팽창하는 길이 변화량

● 유간: 설계온도를 기준으로 상부구조의 수축 ․ 팽창이 가능하도록 신축량과 여유량을 포함한 신축이음장치의 간격

● 설치 시 유간: 신축이음장치의 설치 시의 온도 및 건조수축 등 환경조건을 고려하여 조정된 유간

● 봉함재: 습기 및 불순물이 신축이음으로 유입되는 것을 방지하도록 설치되는 고무 또는 기타 탄성재

1.4 제출물

(1) 수급자는 시공 전에 다음과 같은 자료들을 감독자에게 제출하여 승인을 받아야 한다.

①시공계획서

가.상부구조의 온도변화

나.활하중에 의한 상부구조 변화

다.콘크리트의 크리프와 건조수축

라.설치시의 온도, 여유량 등

②시험 및 검사계획서

③시공상세도면

시공상세도면은 다음을 포함하여 작성한다.

가.설치 시의 온도를 고려한 유간 보정량 및 여유량 등

나.설치절차와 신축이음 부품 상세

④작업도면

가.신축이음 설치를 위한 유간이 설계도상에 주어지지 않은 경우, 신축이음 설치 승인을 받기 전에 신축이음 유간을 계산하여야 한다.

나.특정 신축이음장치를 사용하기 위해서는 설치절차와 신축이음 부품을 나타낸 작업도면을 감독자에게 제출하여야 한다.

⑤제작도면

가. 기준에 의하여 계산된 총 이동량이 45mm 이상인 신축이음에 대해서는 감독자에게 제작도면을 제출하여 사전 승인을 받아야 한다.

⑥공급원 승인요청서

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2. 자재

2.1 일반사항

(1) 신축이음장치의 기능 확인과 품질관리를 위하여 재료와 제품에 대하여 시험을 실시하여야 한다.

2.2 재료

(1) 신축이음장치는 차륜이 직접 접촉되므로 미끄럼방지 표면을 가져야 하며, 모든 부품은 마모와 차량의 충격에 견딜 수 있어야 한다.

(2) 융빙제에 노출되는 신축이음장치의 경우, 고장력볼트를 제외한 나머지 부분은 도장처리를 실시하거나 스테인리스 강재 등 내부식성 재료로 만들어져야 한다.

(3) 신축이음장치는 설계도서에 제시된 신축량 및 유간을 충분히 확보할 수 있는 규격의 제품이어야 하며 당해제품의 제품자료를 제출하여 감독자의 승인을 얻은 제품이어야 한다.

(4) 신축이음장치의 형식, 치수 및 신축량 등은 설계도에 나타나거나 감독자에 의해 지시된 것과 같아야 한다.

(5) 신축이음장치에 사용하는 강재는 해당 규정에 합격한 것이어야 한다.

(6) 신축이음장치에 들어가는 고무는 천연고무, 합성고무를 사용하며, 고무의 경도, 인장, 노화 등의 물리시험은 KS M 6518에 따라야 한다.

(7) 봉함재는 실리콘계, 에폭시고무계 또는 부틸고무계가 있으며, 바닥판 또는 포장과 밀착이 잘 되고 신축에 잘 견디는 고내후성 제품을 사용하여야 한다.

(8)신축이음장치에 사용하는 알루미늄합금은 부식에 대한 저항성이 있어야 하며, 재료는 KS D 6759에 따라야 한다.

(9)신축이음장치에 사용하는 기타 재료는 제작도면 및 시방서에 따른다.

2.2.1 모듈러형 신축이음

(1)모듈러형 신축이음의 사용재료와 봉함재용 고무씰 품질기준은 표 2.2-1과 표 2.2-2를 따른다.

표 2.2-1 사용부재 규격

부품명	종 류	규격번호
단부레일	용접구조용 압연강재	KS D 3503
중간레일		KS D 3515
지지보
미끄럼판	냉간압연 스테인리스 강판	KS D 3698
기타 강재	일반 구조용 압연강재	KS D 3503
봉함재용 고무	흑색 프로필렌계 고무	KS M 6518

표 2.2-2 배수고무판 품질 기준

구 분		국내 규정	시험방법
경도(HS)		45∼60	KS M 6518
인장강도(MPa)		15.0 이상
연신율(%)		300 이상
가열노화시험 100℃×70시간	경도변화(HS)	±10 이하
	인장강도(MPa)	13.0 이상
	연신율(％)	250 이상
압축 영구 줄음률(100±1℃×22시간)		25% 이하
오존균열시험 (농도 100±5ppm×온도 40℃±2℃ 신장 20%×70시간)		균열 없을 것

2.2.2 핑거형 신축이음

(1)핑거형 신축이음의 주요 구성요소의 규격은 표 2.2-3와 같다.

표 2.2-3 주요 구성요소 규격

부품명	규격번호
핑거 플레이트	KS D 3515 또는 KS D 3503
베이스 플레이트
소켓	KS D 3503(SS 275)
정착볼트	KS B 0233

(2)핑거형 신축이음 배수판은 스텐레스, 고무 등을 적용할 수 있으며 품질규격은 고무판은 표 2.2-2, 스텐레스는 KS D 3698 품질 기준을 따른다.

2.3 시험항목

2.3.1 재료시험

(1)고무 재료 시험

①인장 시험

가. 인장강도 및 신장률은 KS M 6518의 5. 인장 시험에 따르며, 시험편의 모양은 아령형 3호형으로 한다.

②경도 시험

가. 경도는 KS M 6518의 7. 경도 시험에 따르며, 스프링식(A형) 경도 시험 방법으로 한다.

③인열 시험

가. 인열강도는 KS M 6518의 10. 인열 시험에 따르며, 시험편의 모양은 B형으로 한다.

④노화 시험

가. 노화 시험은 KS M 6518의 8. 노화 시험에 따르며, 공기 가열 노화 시험조건은 (100±1)℃ 또는 (120±1)℃로 한다.

⑤압축 영구 줄음률 시험

가. 압축 영구 줄음률 시험은 KS M 6518의 11. 압축 영구 줄음률 시험에 따르며, 시험 조건은 (70±1)℃ 22시간 또는 (100±1)℃ 70시간으로 한다.

⑥오존 균열 시험

가. 오존 균열 시험은 KS M 6518의 16. 오존 균열 시험에 따르며, 시험조건은 100ppm, 40±2℃, 20% 신장, 100시간으로 한다.

(2)고무 외의 봉함재 재료 시험

① 고무 이외의 신축이음 봉함재는 발주자나 구조기술자에 시험 항목과 시험 방법을 제출하여 승인을 받고 실시하는 것을 원칙으로 한다.

(3)강재의 재료 시험

① 일반 구조용 압연강재의 기계적 성질 및 화학성분은 KS D 3503을 따르고 용접구조용 압연강재는 KS D 3515에 따른다. 앞에서 규정되지 않은 합금강이나 기타 금속 재료의 시험은 발주자와 협의하여 시험을 실시하여야 한다.

2.3.2 성능시험

(1) 이 시방에서 규정하지 않은 신축이음장치의 성능시험은 KS F 4425를 따른다.

(2)수직 하중 피로 시험

① 설계 피로 응력을 200만 회 반복 재하한 후에도 신축이음 본체, 연결 이음부, 후 타설 콘크리트 등을 포함한 신축이음 전체 부재에 손상이 발생하지 않아야 한다.

(3)수축 신장 시험

① 수축 신장 시험은 설정된 설계 신축량의 정도와 변형 여부를 평가하기 위한 시험이다. 설정된 최대 신축량이 신축이음 설계수명 동안 반복적으로 수축하거나 신장하였을 때 신축이음의 손상이 발생하지 않아야 한다. 수축 신장에 필요한 최대 인장하중 또는 압축하중이 신축이음 단위 길이당 20kN 이하이어야 한다. 단, 교량의 신장 수축 시 마찰이 없는 신축이음장치의 경우(캔틸레버식 핑거) 수축 신장시험은 제외한다.

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3. 시공

3.1 일반사항

3.1.1 기본요건

(1) 현장에 보관되는 신축이음장치의 재료와 조립품들은 원래의 형상과 배열상태가 유지되도록 하여야 한다.

(2) 신축이음은 설계도에 따라 정밀하게 시공하여야 한다.

(3) 바닥판 신축이음은 평탄한 승차감을 제공할 수 있도록 시공하여야 한다.

(4) 바닥판 신축이음을 시공한 후, 바닥판을 최종적으로 정리할 때까지 신축이음부는 보호장치로 덮어주어야 한다.

(5) 설치 후 그리고 최종 승인 전에 감독자의 입회하에 신축이음부의 누수시험을 실시하여야 한다.

(6) 신축이음장치를 설치할 때는 필요한 측량(수준측량, 종·횡방향 경사측량 등)을 실시하여 신축이음부 전후의 노면과 연속되도록 평탄성을 확보하여야 한다.

3.1.2 무수축 콘크리트 타설

(1) 콘크리트 바닥판에 매입되는 앵커는 견고하게 설치하고, 신축이음장치 아래에 공동이 발생하지 않도록 무수축콘크리트를 밀실하게 채워야 한다.

3.1.3 배수처리

(1) 노면수가 하부구조로 유입되지 않도록 필요시 신축이음 단부를 적절한 높이까지 연장하거나 신축이음 단부에 배수장치를 설치하여야 한다.

3.2 조립

3.2.1 재료의 선정

(1) 형강이나 평판은 조립품을 견고하게 하고 용접에 의한 변형을 최소화하기 위해 적정한 두께를 확보해야 한다.

3.2.2 조립 시 주의사항

(1) 신축이음 부재는 검사 및 승인을 받기 전에 공장에서 완전히 조립되어야 한다.

(2) 신축이음과 봉함재는 완전히 조립된 상태로 현장에 반입되어야 한다.

(3) 신축이음 봉함재는 중간에 현장이음이 없이 반입되어야 한다.

3.3 조정

3.3.1 신축이음의 유간조정

(1) 신뢰할 만한 자료가 없는 경우, 설치 시 온도는 콘크리트 구조물에서는 신축이음 설치 전 48시간 동안 구조물 아래 그늘의 평균온도를 취해야 하고, 주부재가 강재인 구조물에 대해서는 신축이음 설치 전 24시간 동안의 평균온도를 취하여야 한다.

(2) 장대 구조물의 경우, 설치 시 온도의 부정확성과 신축이음 유간 설정 시기와 신축이음 설치 완료 시기 사이에 발생할 수 있는 상부구조의 이동에 대응하도록 규정된 신축이음 유간에 허용오차를 포함시켜야 한다.

(3) 장대구조물의 신축이음 설계 시 최단 시간 내에 신축이음 조정과 설치가 가능한 장치, 세목 및 절차를 우선적으로 고려하여야 한다.

(4) 주부재에 대한 신축이음 지지부의 연결은 수평, 수직, 회전의 조정이 가능하여야 한다.

(5) 시공 줄눈과 블록아웃은 신축이음의 설치와 조정 전에 뒤채움 및 주요 구조부재 요소 의 설치가 실질적으로 가능한 곳에 시공하여야 한다.

3.3.2 설치 시 유간 계산

(1) 설치 시 신축이음의 유간(

) 계산은 다음 식을 따른다.

여기서,

= 설치 시 유간(mm)

= 선팽창계수

= 최고온도(℃)

= 설치 시 온도(℃)

= 신축길이(m) 여유량 = ※ KDS 24 90 10의 설계신축량의 여유량에 따른다.

(2) 현장으로 반입된 신축이음장치는 (1)의 설치 시 유간을 확보하기 위해 다음 식만큼 유간을 조정하여 설치하여야 한다.

여기서,

= 제품의 유간 조정량(mm)

= 설치 시 유간(mm)

= 반입 시 제품의 유간(mm)

3.4 현장이음

3.4.1 현장이음 위치

(1) 단계별 시공과 18 m보다 긴 신축이음 봉함재를 사용하는 경우에는 현장이음에 대한 설계상세에 따라야 한다.

(2) 현장 이음부는 가능한 한 차량 바퀴가 지나가는 곳에 위치하지 않도록 하여야 한다.

(3) 이음부는 피로수명을 최대로 할 수 있도록 선정하여야 한다.

(4) 단계별 시공을 위해 설치되는 현장이음은 이음 연결을 하기 위한 충분한 공간을 확보하기 위해서 다른 시공 줄눈과 연관해서 위치시켜야 한다.

(5) 고무를 사용한 신축이음의 경우 현장이음을 피할 수 없는 곳에서는 이음부를 가황처리하여야 한다.

3.4.2 신축이음 봉함재

(1) 신축이음 설치가 완전히 끝날 때까지는 영구적인 봉함재를 설치하지 않아야 하며 가능한 하나의 부재로 된 봉함재를 사용하여야 한다.

3.5 설치

3.5.1 신축이음장치 설치

(1) 신축이음 상부 면은 인접한 콘크리트 마감 면과 일치하도록 시공하여야 한다.

(2) 신축이음은 3.3.2와 같이 설치 시 온도를 고려하여 유간을 결정하여야 하며 어떠한 경우에도 유간이 축소되지 않도록 시공하여야 한다.

(3) 슬래브 콘크리트 타설을 위한 블록아웃부의 거푸집은 돌출 철근을 고려하여 설치하여야 한다. 설치된 거푸집은 타설된 콘크리트의 다짐이 충분히 이루어질 수 있도록 견고해야 하며, 블록아웃부로 굳지 않은 콘크리트가 흘러나오지 않도록 조치하여야 한다.

(4) 블록아웃부는 포장시공 시 모래 등을 사용하여 임시로 채워 노면 평탄성에 영향을 주지 않도록 하여야 한다.

(5) 포장이 완료된 후에 블록아웃부는 커팅하여 포장체에 균열이 발생되는 것을 방지하고 모래와 각종 이물질은 제거하여 다시 유입되지 않도록 조치한다.

(6) 신 ․ 구 콘크리트의 접착성을 확보하기 위하여 블록아웃부의 콘크리트 면을 쪼아내기하고 신축이음장치의 앵커를 돌출철근에 용접하여 견고히 고정한 후 횡방향 철근을 배근한다.

(7) 블록아웃부에 타설되는 콘크리트는 강도가 바닥판 콘크리트 보다 높고 유동성이 우수한 무수축콘크리트로 하여야 하며, 콘크리트 타설할 때의 온도는 5 ℃ 이상이어야 한다.

(8) 블록아웃부의 콘크리트에 발생되는 균열을 방지하기 위해 철저한 양생을 하여야 하며, 충분한 양생이 될 때까지 어떠한 하중도 작용하지 않도록 신축이음을 보호하여야 한다.

3.5.2 봉함재의 설치

(1) 개방식 신축이음은 나무재료, 금속판 또는 승인된 재료를 사용하여 시공하여야 한다.

(2) 형판의 삽입 및 제거 시 콘크리트에 손상을 주지 않도록 하여야 한다.

(3) 주입형 봉함 신축이음장치 시공 전에 신축이음부 주변의 이물질을 깨끗이 청소하여야 하며 봉함재와 접촉하는 콘크리트 면은 샌드블라스팅을 하여야 한다.

(4) 봉함재가 작업 중 잘못 놓이거나 손상을 받지 않도록 주의하여야 한다.

(5) 방수봉함재가 콘크리트에 묻힐 때 봉함재의 모든 표면은 기름 또는 윤활유, 모르타르 혹은 다른 이물질이 없어야 하며 매입되는 봉함재는 밀실한 콘크리트로 마감하여야 한다.

3.5.3 임시지지 장치

(1) 신축이음은 영구 연결부재가 만들어질 때까지 또는 타설 콘크리트의 초결이 끝날 때까지는 적정 위치에서 연결부재를 지지하기 위한 임시지지 장치를 설치하여야 한다. 이와 같은 임시 지지부재는 신축이음장치 설치 시 온도 변동에 대한 유간 조정을 위해 설치된다.

 

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