하중조건

하중조건

1. 개 요

전기철도 구조물에 가해지는 하중은 크게 나누어 수직하중과 수평하중으로 분류되며 수직하중은 전선 및 지지물 자체 중량이며 작업원 및 기계기구의 중량 등이 포함된다. 또한, 수평하중은 풍압하중, 곡선로의 횡장력 등이 포함된다.

2. 하중의 종류

1) 수평하중

① 갑종 풍압하중

고온계 하중으로 여름철 태풍을 기준으로 하여 설계조건을 정하고 있다. 우리나라에서는 풍속 35[㎧]의 바람이 있는 것으로 가정한 경우에 발생하는 하중이다.

② 을종 풍압하중

저온계 하중으로 겨울철의 계절풍을 기준하여 설계조건을 정하고 있다. 가선된 전선에 두께 6[㎜] 비중 0.9의 빙설이 부착한 상태로 갑종 풍압하중의 1/2 을 적용한다.

③ 병종 풍압하중

갑종 풍압하중의 1/2의 풍압에 의해 발생하는 하중으로 인가가 많이 밀집된 장소 및 저온계에 있어서 강풍이 없이 빙설이 많지 않은 지역을 대상으로 한다.

④ 수평장력

수평장력은 곡선로의 지지물에는 전선의 장력에 의해서 곡선 안쪽 방향으로 수평장력이 발생하고, 인류개소는 전차선을 인류 할 때 그 분력에 의하여 1경간 앞 지지점에 수평방향의 하중이 가해진다. 또한, 직선로의 지그재그 편위에 따른 수평장력도 발생한다.

2) 수직하중

전선 및 지지물 자체 중량과 눈에 의한 침강력, 경사면 적설의 이동에 따른 작용력, 보수요원의 중량 등이 적용된다.

① 하중의 적용방법

하중은 동시에 가해지는 하중과 그렇지 않은 하중이 있기 때문에 조건에 따라 소멸되거나 합해지는 방향으로 작용하는 경우가 있다. 이러한 하중들을 구조물의 강도계산에 적용할 때에 단순히 모든 하중을 더해서 사용하는 것이 아니므로 주의가 필요하며, 적용방법은 다음과 같다.

- 풍압하중을 적용할 때는 고온계(갑종풍압) 및 저온계(을종, 병종풍압)에 대해 계산결과 나쁜 쪽으로 최대값을 적용한다.

- 풍압하중과 수평장력이 동시에 작용할 때 전선의 장력은 장력이 자동 조정되는 전선을 제외하고 풍압에 따라 변화한 장력을 적용한다.

- 갑종 풍압하중은 일반적으로 태풍하중을 적용하지만 겨울철 계절풍에서 최대 풍압하중이 발생하는 지방에서는 적용온도를 -5[℃]를 적용한다.

- 적설지구에는 갑종, 을종, 병종 풍압하중과 적설시 하중을 비교하여 장력이 최대가 되는 하중을 적용한다.

- 빔등과 같이 구조물에 지지되는 전선가닥수가 많으면 전선이 지지물에 대해서 지선의 역할을 하기 때문에 선로에 평행한 방향의 하중은 무시한다.

- 눈에 철주 등의 사재가 묻힐 우려가 있는 개소에는 사재의 계산에 적설에 따른 침강력을 더해 준다.

- 지선 및 지주는 인류되는 전선의 장력을 고려한다.

- 기타 필요개소에는 단선 충격하중 1,000~2,000[N/조]와 작업원 중량 588[N/인]의 하중을 고려한다.

- 전선에 상정하중을 가했을 때 인장하중에 대하여 안전율은 경동선 2.2이상 기타 전선은 2.5 이상으로 한다.

3. 바 람

전철구조물의 강도계산에서 예상되는 기상조건과 바람에 의한 구조물의 변형, 전차선의 기울기 등을 계산할 때 적용되는 조건은 다음과 같다.

1) 갑종 풍압하중

갑종 풍압하중은 태풍에 의한 것이기 때문에 그 지역의 표준온도를 적용한다.

2) 을종 풍압하중

을종 풍압하중은 지역에 관계없이 일률적으로 -5[℃]를 적용한다.

3) 병종 풍압하중

병종 풍압하중은 그 지역의 최저온도를 적용한다.

4) 풍속적용

강도계산을 위하여 적용하는 풍속은 각종 지형에 따른 풍속의 변화를 고려하여야 하기 때문에 일반개소와 특수개소로 구분하여 강도계산상 적용하는 최대풍속과 전차선의 기울기를 계산할 때의 순간풍속은 다음과 같이 선정한다.

풍 속 구 분	강도계산 풍속값	기울기 계산 풍속값	비 고
특 수 개 소	50[㎧]	35[㎧]
일 반 개 소	35[㎧]	30[㎧]	갑종풍압 적용 지구
터 널 내	30[㎧]

5) 풍압하중 적용

본 설계구간의 가공전선로에 사용하는 지지물의 강도계산에 적용하는 풍압하중은 갑종 풍압하중을 적용하며, 풍압하중의 적용기준은 다음과 같다.

< 갑종 풍압하중 적용기준(전기설비기술기준의 판단기준 제62조) >

풍압을 받는 구분					구성재의 수직 투영면적 1[㎡]에 대한 풍압
목 주					588Pa
지     지     물	철     주	원형의 것			588Pa
		삼각형 또는 마름모형의 것			1,412Pa
		강관에 의하여 구성되는 4각형의 것			1,117Pa
		기타의 것	목제가 전∙후면에 겹치는 경우		1,627Pa
			기타의 경우		1,784Pa
	철근 콘크 리트주	원형의 것			588Pa
		기타의 것			882Pa
	철 탑	단주 (완철류는 제외함)		원형의 것	588Pa
				기타의 것	1,117Pa
		강관으로 구성되는 것(단주는 제외함)			1,255Pa
		기타의 것			2,157Pa
전 선 기 타 가섭선	다도체(구성하는 전선이 2가닥마다 수평으로 배열되고 또한 그 전선 상호간의 거리가 전선의 바깥지름의 20배 이하인 것에 한한다. 이하 같다)를 구성하는 전선				666Pa
	기타의 것				745Pa
애자장치(특별 전선용의 것에 한한다)					1,039Pa
목주. 철주(원형의 것에 한한다) 및 철근 콘크리트주의 완금류(특별고압 전선로용의 것에 한한다)				단일재로서 사용하는 경우	1,196Pa
				기타의 경우	1,627Pa

※ 주) Pa환산 = kgf× 9.8, N환산 = Pa = kgf× 9.8