강재 허용응력도

1. 지지물 구분

가공수전선로에 사용하는 지지물은 철탑, 철주이외에 목주 및 콘크리트주가 있으며, 그 사용목적 또는 용도에 따라 아래와 같이 구분한다.
(1) 철탑 : 철탑에 작용하는 힘의 강도가 전선로의 방향과 그 직각방향이 동일하게 설계하는 4각철탑(철탑주체가 4면 동형구성)과 동일하지 않게 설계하는 방형철탑(철탑주체가 2면 동형구성)이 있다. 본 기준은 가공수전선로에 사용하는 4각철탑의 설계에 적용한다.
(2) 철주 : 철주에는 상기 철탑의 예와 같이 4각철주(4면 동형구성), 원형단주(강관주) 및 갠트리(gantry)철주가 있다.
(3) 목주 및 콘크리트주 : 66㎸수전선로에 사용되는 외 특수개소(임시 설비등)에 주로 사용하고 있다.

 

1) 철탑과 철주의 구분
(1) 철탑 : 각 주주재(주각재) 마다 각각 4개의 단독기초로 구성된 지지물을 말한다.
(2) 철주 : 각 주주재(주각재) 공통의 기초, 즉 1개의 기초로 구성된 지지물을 말한다.

 

지지물에 대한 설계기준

구 분	표준경간	지지물 근개(지지물 다리폭)	적용장소
철 탑	200m이상	지지물 전장의 1/5 - 1/8	일반적인 장소
철 주	200m이하	지지물 전장의  1/9 - 1/12	협소한 특수 장소

※ 철탑이외의 철주 등 모든 지지물은 지선보강이 가능함

 

2. 지지물의 장주결정 기본요소

철탑의 장주를 결정하기 위해서는 우선 첫째 수직선간 이격거리, 둘째 수평선간 이격거리, 셋째 철탑과의 크리어런스 다이아그램(Clearance Diagram) 및 오프셋(Off-Set) 유지에 대하여 충분한 검토내용을 종합하여 아래와 같이 결정한다.

 

1) 철탑 높이 결정
(1) 철탑높이(H)
철탑높이 = 철탑의 최저암(하단arm)까지의 높이로 표시함
최저 암까지의 높이 = 최하단 전선의 지상고 + 애자련 길이 + 최대이도 +α
여기서, α = 측량오차 및 기타 여유값을 1.0m로 가정할 경우 154㎸급에서 일반평지에 대한 최저암까지의 높이를 산정하면 다음과 같다.
※ 전선의 최저 지상고(16.0m) + 애자련 길이(2.0m) +α(1.0m) = 19.0m
즉, 철탑높이 = 19.0m임(단, 지지물간 최대 이도는 고려하지 않았음) 따라서, 154㎸급 일반 평지의 철탑높이는 최소 19.0m로 결정된다.
(2) 철탑 전장(H')
철탑 전장 = 최저암까지의 높이(철탑높이) + 철탑상부높이
※ 철탑상부라 함은 최저암 이상의 상부로 1회선, 2회선, 4회선 등 특수철탑의 경우 철탑높이보다 상부높이가 큰(가분수)경우도 있다.

(3) 오프셋(Off-Set)유지
전력선 상․중․하전선 수평간격의 차를 오프셋(Off-Set)이라 하며, 이는 빙설에 의하여 전선이 너무 처지거나 빙설 탈락 시 전선의 도약(Sleet Jump) 또는 바람이 밑에서 위로 치솟아 불때 전선의 혼촉을 방지하기 위한 예방조치의 필수조건이다.

 

 

3. 철탑 설계기준

 

1) 표준철탑
(1) 직선철탑

전선로의 수평각도가 적은 개소 (3°미만)에 사용하는 현수형 애자장치의 철탑으로 그 기호를 “A”, “SF”, “F”라 함.

(2) 각도철탑
각도철탑이라 함은 수평각도가 발생되는 개소에서 사용하는 내장애자장치 철탑을 말하며 그 철탑형의 기호를 “Ba, Bb, C, E, D”로 한다.
(3) 보강철탑
보강철탑이라 함은 전선로를 보강하기 위하여 사용하는 내장애자장치 철탑을 말하며 그 철탑형의 기호를 “Bua, Bub, Cu, Eu, Du”로 하며, 전선로의 보강은 다음과 같다.
① 전선로 중 양측 경간의 경간차가 매우 큰 경우(지지물의 좌우 경간비가 2 이상)
② 전선로의 장경간(표준경간에 150m를 가산한 값을 초과) 개소의 당해 지지물 또는 인접 지지물
③ 직선철탑이 연속하는 경우 10기 이하마다 1기
④ 좌우경간의 불평형장력률이 10% 이상인 경우
(4) 인류철탑
인류철탑이라 함은 전체의 가섭선을 인류하는 개소에 사용하는 내장애자장치 철탑을 말하며 그 철탑형의 기호를 “D0"로 한다.
(주) 가섭선이라 함은 전선 및 가공지선등을 총칭함.
(5) 내장철탑

선로의 전체를 보강하기 위하여 사용하는 철탑으로 그 기호를 “E”라 함.

2) 특수철탑
송전선로의 분기개소, 하천․계곡횡단 등의 장경간개소, 표준철탑의 허용 수평각도를 초과하는 중각도개소 등의 특수성으로 표준철탑을 사용할 수 없는 개소에 적용하도록 특수 설계된 것을 말하며, 기호는 표준철탑의 기호 뒤에 S자를 표기하며 연가철탑 기호는 “TC”로 한다.
(1) 수평각 30°를 초과하는 경우는 보통 인류철탑을 사용한다.
(2) 각도 또는 인류철탑의 설계하중이 내장철탑의 설계조건 범위이내로 별도 설계하지 않고 각도 및 인류철탑으로 대신한다.
(3) 전기설비기술기준에 직선철탑이 연속되는 경우 매 10기 이하마다 내장철탑을 1기씩 사용하여 전선로를 보강하도록 규정하고 있다.
(4) 인접경간의 경간차가 매우 크고, 현저하게 불평균장력이 발생할 염려가 있는 개소는 내장철탑을 사용한다.

3) 철주설계
별도의 발주(주문)사항 이외의 모든 조건은 철탑설계기준에 준한다.

4) 철탑의 높이
철탑의 높이는 가섭선의 수직선간 거리, 전선의 최대이도, 최하전선의 지상고 등에 의하여 결정한다. 최하전선의 지상고는 설계기준 1020(송전선로 지상고기준)에 의한다.

 

5) 전선의 배치
전선의 배치는 전선이 정지상태에서 표준절연간격을 유지하고 바람에 의하여 철탑에 접근하는 최악상태에서 이상시 절연간격 이상을 유지하도록 한다.
이의 표준 및 최소의 절연간격은 계통의 기준절연레벨(B.I.L), 애자에 대한 염분부착량 상정, 애자장치의 50% 충격섬락전압, 개폐써지 전압의 배율(개폐써지 전압의 상시대지전압에 대한 비율) 등에 의하여 구한다.

 

표준절연간격

공칭 전압	전선과 철탑과의 간격 (mm)			내장장치의 경우 점퍼선과 암과의 간격 (mm)
	표준	최소	이상시
66kV	650	400	-	800
154kV	1,300	1,150	450	1,650
345kV	2,700	2,200	1,000	3,300

 

표준철탑 설계조건

철탑형	수 평 각 도 [°]	수평하중 경 간 [m]	수직하중 경 간 [m]	주 주 재 기 울 기 [D-Slope]	최 하 단 암 폭 [㎜]	철탑종류별 구 분
A	1	300	500	18%	1,500	직선철탑
SF	3	500	1,200	18%	1,700	장경간 철탑
F	3	300	700	18%	1,500	공용 철탑
B	20	300	700	20%	1,700	경각도 철탑
C	30	300	700	23%	1,700	중각도 철탑
E	40	300	700	23%	1,700	내장 철탑
D	60 및 인류	300	700	26%	1,700	인류 철탑

(주) 1. 주주재 기울기는 최하단암이 취부되는 부분부터 기초까지의 철탑정면에서 본 주주재의 기울기임.
       2. TC형 철탑의 설계조건은 C형에 준한다

 

지역별 기준 속도압 및 최대풍속

지 역 구 분		기준속도압 [N/㎡]	최 대 풍 속 [㎧]		돌 풍 율
			10분 평균	순 간
고온계	Ⅰ 지 역	1,146	40.0	54.0	1.35
	Ⅱ 지 역	980	36.6	50.0	1.37
	Ⅲ 지 역	744	31.7	43.7	1.38
저온계	다 설 지 역	294	-	26.3	-
	기 타 지 역	372	20.2	29.5	1.46

(주) 순간최대풍속=10분평균 최대풍속×돌풍율

 

 

4. 허용응력도

① 강재 허용응력도

강재의 재 질	두 께 t [㎜]	항복점 [N/㎟]	인장강도 σB [N/㎟]	허 용 응 력 도 [N/㎠]
				인 장	압 축	휨	전 단	지 압
SS400	t≤16	245	401	16,170	16,170	16,170	9,310	26,950
	16<t≤40	235	401	15,680	15,680	15,680	8,820	25,480
SS490	t≤16	284	490	18,620	18,620	18,620	10,780	30,870
	16<t≤40	274	490	18,130	18,130	18,130	10,290	29,890
SS540	t≤16	401(377)	539	24,990	26,460	26,460	14,210	44,100
	16<t≤40	392(377)	539	24,990	25,970	25,970	14,210	43,120

 

② 볼트의 기계적 성질 및 허용응력도

강도 구분	기계적 성질 [N/㎟]		허용응력도 [N/㎠]			재 질
	인장강도 최소치 σB	항복점 또는 내력최소치	인 장	전 단	지 압
5.8	490	392(343)	22,540	12,740	43,120	SS50
6.8	588	470(412)	27,440	15,680	51,450	SM 45C
8.8	784	627(549)	36,260	21,070	68,600	SM 55C,  SMn 3
9.8	882	706(617)	41,160	23,520	77,420	SCr 440, SCM 435

 

③ 지반의 제원

지 반 의 종 류		1등급	2등급	3등급
인발력에 저항하는 흙의 유효각도 θ [°]		30	20	10
흙의 단위체적무게 Υ [t/㎥]		1.6	1.5	1.4
흙의 극한 압축 지지력 qu [t/㎥]		90	60	30
흙의 허용 압축 지지력 qa [t/㎥]		30	20	10

(주) 지반의 적용
- 1등급 : 지하수위가 충분히 낮아 저항력이 큰 지반(산지, 밭, 들)
- 2등급 : 다소의 용수가 있지만 저항력이 큰 지반(연약한 밭)
- 3등급 : 지하수위가 높아 저항력이 작은 지반(보통의 논)

(주) 흙의 내압한도는 상기 허용 압축 지지력의 2배다.
  즉, 내압한도 1등급(갑지구) : 588,000 [N/㎡ ]
                       2등급(을지구) : 392,000 [N/㎡]
                       3등급(병지구) : 196,000 [N/㎡]

 

 

출처-국가철도공단 KRE-02020