교량 설계 일반

1. 실시설계

 (1) 교량 계획단계

기본설계에서 검토되지 않았거나 생략된 교량가설과 관련된 모든 사항에 대해 경제성, 시공성, 안전성, 미관성, 유지관리의 각각의 장단점을 검토하여 결정한다.

① 지간구성

가. 상부구조형식, 사용재료 등을 고려하여 적정지간 계획

나. 하상 또는 해저면까지의 수심, 지형 등과 기초지반 상태를 고려하여 지간 계획

다. 계획홍수위 및 홍수량을 고려하여 적정지간을 계획하고 홍수시 수위상승으로 기존 제방에 미치는 영향을 최소화

라. 교차시설(도로, 철도, 선박의 항로)이 갖는 적정폭을 고려하여 지간 계획

마. 주변 경관과 조화를 고려하여 지간 구성

 

② 상부구조 형식

가. 하중 종류, 크기, 하부구조에 미치는 영향을 고려

나. 교차시설(도로, 철도, 선박의 항로)을 고려, 적정 다리 밑 공간을 유지할 수 있 도록 계획

다. 제작, 가설 등을 고려, 적정 형식을 계획

라. 내구성과 유지관리 등을 고려, 적정 구조형식 계획

마. 신축이음은 상부구조 형식 및 연장, 사용재료 등을 고려하여 선정

 

③ 하부구조 및 기초형식

가. 상부구조 형식, 폭, 사용재료, 하중 크기 등을 고려하여 하부구조 및 기초형식 계획

나. 내진설계를 고려, 상․하부구조 연결부(내진받침, 면진받침, 강결구조 등)를 검토

다. 지지층까지 심도, 지반상태 등을 고려, 기초형식 계획

라. 하부구조는 하천 흐름에 방해가 되지 않도록 계획

마. 자재, 장비의 운반 및 진입, 공사방법 등을 고려, 적정 구조형식 계획

바. 홍수, 파랑에 의한 세굴, 손상 등을 고려, 적정 구조형식 계획

사. 받침은 하중 크기, 상부구조 형식, 지간구성 등을 고려, 선정

④ 공법 선정

가. 계획시설물의 규모, 위치 및 지형, 지질, 동원가능 장비 성능, 수효, 가설제작장 설치 가능 여부, 공사소요기간, 가설공사비 등을 검토하여 계획

나. 주변시설, 인근 주민에 미치는 소음, 진동, 교통혼잡을 최소화할 수 있는 공법 결정

다. 하천 또는 해상공사중 토사유출 등에 의한 주변 오염 여부

 

(2) 교량 설계단계

기본설계용역의 결과를 참조하여 다음과 같은 사항을 확정하고 상세설계를 수행한다.

① 설계기준

가. 폭원구성, 구조물 연장

나. 구조물 설계방법과 내진설계 등급

다. 계획홍수량 및 계획홍수위

라. 설계하중의 종류, 크기 및 부가하중 

마. 사용재료의 종류 및 특성(재질, 강도)

바. 조수간만의 차, 설계파고, 조류 속도

사. 설계기준, 시방서, 지침, 편람 등을 규정

 

② 공법검토

가. ｢2.1.3 실시설계 (1) 교량계획단계 ④ 공법선정｣과 동일한 방법으로 검토한다.

③ 구조설계

가. 조사 및 계획업무 결과로 선정된 최적의 구조형식에 따라 상부구조, 하부구조, 기 초구조의 단면을 설정하고, 구조물의 안전성, 내구성, 사용성 등을 검토한 후 상 세설계

나. 관련 시방서 및 규정, 지침에 따라 세부사항 검토후 설계

다. 구조물의 각 단면을 상세하게 선정하고, 관련 설계기준에 규정된 해석방법으로 모델링하여 구조계산에 필요한 단면계수를 산출 라. 주하중 및 부가하중을 선정하여 최대 단면력이 산출되도록 하중 재하 위치를 결정

마. 지진력 계산은 구조물 형식, 형태를 고려, 계산방법 결정

바. 설계방법에 따른 하중계수, 강도감소계수 등을 적용

사. 시공방법 및 순서를 고려하여 구조계산 수행

아. 산출된 최대단면력(휨모멘트, 축력, 전단력, 비틀림모멘트)에 대한 안전성, 내구 성, 사용성 등을 검토․확인

자. 상부구조의 처짐, 하부구조의 전도 및 활동, 기초구조의 지지력, 변위 등을 검 토

차. 구조물에 국부적으로 작용하는 하중 및 단면력을 산정하고, 안전성을 확인

카. 사장교, 현수교와 같은 특수교량은 풍하중에 대한 안정성을 반드시 검토

타. 강도설계 및 피로설계에 따른 상세사항을 관련 기준에 따라 설계

파. 하중집중부에 대한 상세설계를 관련 기준에 따라 설계

하. 받침부와 상하구조물 연결구조를 상세히 검토하여 설계

거. 온도변화에 따른 구조물의 변위 및 구조물 단면력을 상세히 검토하여 설계

너. 구조계산에 따른 전산프로그램은 검증된 것을 사용

더. 중요 가시설물에 대해서는 상세히 검토하여 설계

 

④ 부속시설설계

가. 선박 운항을 고려, 관련규정(항만 및 어항설계기준)에 따른 항로표시 등을 설치

나. 선박의 충돌로 인한 하부구조의 피해를 막기 위해 충돌 방지공을 검토

다. 난간, 방호책, 경계석 등의 크기, 재질을 검토하여, 교량의 안전기능을 확보하도 록 설계

라. 교명주 등은 발주청과 협의하여 위치, 크기, 재료를 결정

마. 다음의 유지관리시설을 검토하여 계획- 점검통로 및 교각 안전난간- 박스거더 내부 조명 및 환기시설- 계측기기- 기타 유지관리에 필요한 시설

 

 

2. 설계단계 통합수행

설계용역은 타당성조사, 기본설계, 실시설계를 순차적으로 시행하는 것을 원칙으로 하되, 공사의 규모와 특성에 따른 발주청의 판단에 따라 타당성조사와 기본설계 또는 기본 설계와 실시설계를 함께 시행할 수 있다. 이 경우 발주청은 타당성조사 과업지시서와 기본설계 과업지시서를 통합하거나 또는 기본설계 과업지시서와 실시설계 과업지시서를 통 합할 수 있으며, 각 통합과업지시서의 내용은 개별과업지시서의 내용을 충분히 참고하여 작성한다. 또한 기본계획고시가 필요한 사업은 기본계획고시 에 필요한 제반사항을 타 당성조사 또는 기본설계과업에 포함하여 시행할 수 있다. 설계와 시공을 일괄발주하는 경우(Design Build)에는 기본설계단계를 별도 구분하지 않 지만, 일반적으로 구조물의 형식 및 가설공법이 결정되는 단계 까지를 기본설계로 간주 한다. 따라서, 기본설계의 범위는 공사특성이나 발주청에 따라 유동적이나, 실시설계의 경우에는 공사특성에 관계없이 용역 범위와 수행절차가 유사하다.

 

 

3. 성과품

설계용역 성과품의 구성체계가 각 발주청별로 상이하고 타당성조사 및 기본설계 등 설계 초기단계 업무의 미흡, 설계단계별 업무범위 및 내용의 모호함 등의 문제점이 대두 됨에 따라 이러한 문제점을 타개하고 건설공사 설계업무의 표준화 및 선진화를 위한 기 반으로서 건설공사의 공종별로 표준화 된 [건설공사의 설계도서 작성기준]을 1998년에 제 정하게 되었다. 그 이후 관계 법령과 설계기준의 변경, 발주청 자료조사 등을 거쳐 2005 년 개정에 이르게 되었다. [건설공사의 설계도서 작성기준(건설교통부, 2005)]은 각 발주청이 시행하는 토목공사 의 설계단계별 업무를 표준화함으로써 설계업무의 효율화 및 내실화를 도모하기 위한 것 이다. 이 기준은 발주청이 과업의 성격에 따라 추가⋅변경하여 적용할 수 있는 것이다.

 

3.1 성과품 작성

설계자는 과업착수시 예정공정표, 사업책임 기술자 선임신고서가 포함된 착수보고서를 발주청에게 제출한다. 착수보고서를 제출 후 현장여건 등을 검토한 후 과업수행계획서를 제출하게 되는데, 다음과 같은 내용을 포함하여야 한다.

(1) 세부공정계획서

(2) 과업의 단계별 성과품 제출 계획서

(3) 과업수행조직 및 인력(장비) 투입 계획서

(4) 건설기술 경력사항 확인서

(5) 참여기술자 인적사항, 참여과업내용 및 참여 예상기간

(6) 참여기술자의 보안각서 타당성 조사에서 발주청은 타당성 조사용역을 발주하여 과업지시서(과업수행계획서)에 따라 현장조사 및 타당성 조사가 이루어지면 타당성조사 보고서를 평가하여 평가보고서 를 작성하게 된다. 따라서 설계자는 과업지시서에 내용을 숙지하여 타당성 조사 보고서 를 작성하여야 한다. 발주청은 사업시행계획서, 관련 법규, 사업예산에 따라 설계용역을 발주하고, 설계 용 역계약서 및 설계방침에 따라 기본설계, 실시설계가 이루어지도록 관리한다. 발주청은 설 계의 품질확보를 위해 설계자문위원회를 조직․운영하거나 설계감리를 시행 하게 된다. 따라서 설계자는 설계 완료전에 주요 성과물에 대한 심의를 통해 설계의적정성을 검토하 고 타당한 심의결과를 설계에 반영하여 실시설계를 확정하여야 한다.

 

3.2 성과품 내용

설계용역 성과품과 관련하여 일반적인 설계도서 작성기준을 [건설기술개발 및 관리 등 에 관한 운영규정(건설교통부, 2006)], [건설공사의 설계도서 작성기준(건설교통부, 2005)] 에서 설계단계별 업무를 명확하게 구분하고 있으며, 발주청의 기준과 과업성격에 따라 성과품을 추가 변경하여 적용하도록 하였다. 일반적으로 제출하는 설계용역 성과품을 설계단계별로 기술하면 다음과 같다.

 

(1) 타당성 조사용역 성과품 건설공사에 대한 사업비의 기본구상을 토대로 경제적 타당성, 투자우선순위평가, 재무적 타당성, 기술적 타당성, 사회 및 환경적 타당성을 사전에 종합적으로 판단 하며 목적 시설물의 실현방법에 있어 여러 대안을 비교․검토 최적 안을 선정, 그에 대한 사업의 기본계획을 수립하고, 기본설계 용역에 기본이 되는 기술자료를 작성 하며, 교통체계효율화법에 의하여 공공교통시설에 대해서는 [공공교통시설 개발사 업에 관한 투자평가지침(건설교통부, 2002)]을 활용하여 작성하는 단계이다. 타당성조사의 교량설계 관련 성과품 및 주요 내용은 다음과 같다.

① 타당성 조사보고서

가. 과업의 개요(목적, 범위, 내용, 과업수행방법 등)

나. 관련계획조사, 현지조사 및 답사 - 교통량 및 교통시설조사, 수리․수문조사 - 기상⋅해상조사, 선박운항조사, 환경영향 조사

다. 교량 형식 검토⋅평가

라. 계획

마. 노선대 검토

- 후보노선대 설정 및 검토, 평가

- 최적노선대 선정 및 노선계획

- 최적노선대의 주요 구조물 바. 추정사업비 산출

② 타당성 조사보고서 별책 부록 가. 교통분석 나. 경제성 및 재무 분석 다. 추정수량 및 추정공사비 산출서

③ 설계도면

가. 목차, 위치도, 최적노선 및 비교노선, 최적노선도, 교량표준단면도

 

(2) 기본설계용역 성과품 타당성조사를 토대로 목적시설물의 규모, 배치, 형태, 공사방법 및 기간, 소요비용 등에 있어 일반적인 조사 및 분석, 비교․검토를 거쳐 최적 안을 선정하고 주요시설 물에 대해서만 예비설계를 수행하며, 설계기준 및 조건 등 실시설계 용역에 필요한 기술자료를 작성하는 단계 기본설계 용역의 교량설계관련 성과품 및 주요 내용은 다음과 같다.

① 기본설계보고서

가. 공사개요(목적, 규모, 범위, 내용, 과업수행방법 등)

나. 현지조사, 수리⋅수문조사, 환경영향조사, 측량조사, 지질 및 지반조사, 지장물 및 구조물 조사, 토취장․ 골재장․사토장 조사

다. 계획- 구조물계획- 설계기준 작성

라. 기본설계(설계기준 및 조건, 교량공, 기타)

마. 기본사업비

바. 부록(각종 조사자료, 선형계산서, 기술심의 및 자문사항, 업무협의 및 지시사항, 관계기관 협의자료, 주민공청회 결과, 설계의 경제성 등)

 

② 주요 구조 및 수리계산서

가. 주요 구조계산서

- 개요

- 구조계획도

- 설계조건(구조형식, 설계방법, 설계하중, 사용자재 및 특성, 지반조건 및 물성 치, 사용 Program, 설계기준 및 지침, 기타)

- 주요 구조계산(개요, 사용자재, 단면상수, 하중조건, 설계단면력, 단면응력 검 토, 안정검토)

나. 주요 수리계산서

③ 지질 및 지반조사 보고서

④ 기본설계예산서

가. 기본설계내역서

나. 기본단가산출서

다. 기본수량산출서

⑤ 기본설계도면

가. 목차, 위치도, 일반도, 선로 종평면도, 구조일반, 주요단면 구조상세도, 표준도 및 표준설계단면도

 

(3) 실시설계

기본설계를 토대로 목적시설물의 규모, 배치, 형태, 공사방법 및 기간, 소요비용, 유 지관리 등에 관하여 세부조사 및 분석, 비교․검토를 통하여 최적 안을 선정하고 상 세설계를 수행하며 시공 및 유지관리에 필요한 기술자료를 작성하는 단계 실시설계 용역의 교량설계관련 성과품 및 주요 내용은 다음과 같다.

① 실시설계보고서

가. 공사개요(목적, 범위, 내용, 기간, 과업수행방법, 금액 등)

나. 현지조사, 수리⋅수문조사, 환경영향조사, 측량조사, 지질 및 지반조사, 지장물 및 구조물 조사, 토취장․ 골재장․ 사토장 조사, 용지조사

다. 계획

- 구조물계획

- 설계기준 및 기타

라. 상세설계(설계기준/조건, 구조물공, 기타)

마. 사업비 분석

- 부록(각종 조사자료, 선형계산서, 기술심의 및 자문사항, 업무협의 및 지시사 항, 관계기관 협의자료, 주민공청회 결과, 설계의 경제성 등)

② 지질 및 지반조사 보고서

③ 구조 및 수리계산서 가. 구조계산서

- 개요

- 구조계획도

- 설계조건(구조형식, 설계방법, 설계하중, 사용자재 및 특성, 지반조건/물성치, 사용 프로그램, 설계기준 및 지침, 기타)

- 구조계산(개요, 구조해석 방법 및 모델, 사용자재, 단면상수, 하중조건, 구조해 석, 설계단면력, 단면응력 검토, 기초 허용지지력 계산, 안정검토)

- 내진설계

- 가시설(개요, 구조해석 방법 및 모델, 사용자재, 단면상수, 하중조건, 설계단면 력, 단면응력 검토, 안정검토, 기타)

- 수리계산서

④ 설계예산서

가. 설계설명서

나. 설계내역서

다. 단가산출서

라. 수량산출서

⑤ 실시설계도면

가. 목차, 선로종평면도, 위치평면도, 평면도, 종단면도, 교통처리계획도, 배수계획평 면, 배수구조물도, 구조물일반도, 구조상세도, 정거장평면도, 부대시설도

⑥ 공사시방서

 

3.3 성과품 검토

교량설계 성과품은 발주청의 최종 승인을 거쳐 제출하게 된다. 이들 성과품의 적정성 을 검토하기 위해 발주청은 설계자문위원회를 구성하여 설계심의를 실시한다.

일반적으로 설계단계에서 중요한 결정이 요구되는 경우 설계자문회의를 시행하거나 발주청에게 중간보고를 하여 결정하는데, 설계는 특별한 사유가 없는한 자문에서 지적된 사항을 설계에 반영하여 그 조치결과를 설계자문위원회에 보고하여야 한다.

설계의 적정성을 확보할 목적으로 건설기술관리법 시행령 제2장(건설기술심의위원회) 에 따라 중앙위원회, 지방위원회를 구성하여 동법 제9조(중앙위원회의 기능), 제19조(지방 위원회의 구성 및 기능 등)에 해당하는 사항을 심의받도록 되어 있으나, 지방위원회의 경우 동법 제21조(설계자문위원회의 구성 및 기능 등)에 따라 발주청이 설계자문위원회를 구성․운영하는 경우에는 심의대상에서 제외된다. 그러나 설계자문 규정은 임의 규정으로 되어 있기 때문에 자문위원회의 운영이 활성화되지 못하고 있는 실정이다.

실시설계 심의는 설계 종료 전에 실시설계서를 작성하여 제출하면 발주청에서는 심의 위원회에 실시설계 적격여부 심의를 요청하고, 심의위원회는 설계배점표 규정에 의거, 채점하여 발주청에 통보한다.

 

출처-국가철도공단-08010