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안녕하세요^^ 잉어입니다!
월요일 잘 보내셨군요! 수고 정말 많으셨습니다.
오늘은 교량편에 돌입했는데요
오늘과 내일 강의는 아마 이런건 너무 기초적인건데
왜 기술사 강의에서 다~ 아는 개론적인 것을 왜 이렇게 시간 들여 강의하지?
라고 생각하실 수도 있습니다.
하지만 잉어티비는 최대한 ‘비토목’인 분들도 열심히 들으면 토목시공기술사까지 도달하실 수 있도록 꼼꼼히 ‘쉽게’ 짚어드리는 것을 목표로 하기 때문에 개론적인 부분까지 설명하고 있다는 것을 이해부탁드립니다.^^
다 아시는 내용이라도 깔끔하게 정리할 수 있도록 개념을 다시 정립한다는 의미로 들어주시면 감사드리겠습니다.
그럼 내일 또 뵙겠습니다!^^*
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교각 및 기초로 이루어짐. 1.1. 상부구조. – 상 판 : 차량 하중을 직접 받는 부분(철근 콘크리트 슬래브, 강바닥판). – 주 형 : 상부구조의 주체를 …
Source: toplist.xosotanphat.com
Date Published: 3/22/2022
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- Date Published: 2020. 6. 22.
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교량의 구성 및 종류
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1. 교량의 구성
– 상부구조 : 차량하중을 직접 지지하는 부분으로 상판 바닥틀, 주형으로 구성됨
– 하부구조 : 상부구조를 지지하며, 상부구조로 부터의 하중을 지반으로 전달하는 역할을 하는 부분으로 교대,
교각 및 기초로 이루어짐.
1.1. 상부구조
– 상 판 : 차량 하중을 직접 받는 부분(철근 콘크리트 슬래브, 강바닥판)
– 주 형 : 상부구조의 주체를 이루는 부분으로, 상판을 지지하며 상부구조에 작용하는 모든 하중을 지점
에 전달하는 역할을 함
– 브레이싱 : 수평 브레이싱(횡방향 하중에 저항)
수직 브레이싱(Diaphragm, 하중분배의 역할)
– 교량받침 : 상부구조와 하부구조를 연결하는 구조부분으로, 상부구조로부터의 모든 힘은 이 받침을 통해
하부구조에 전달됨 (가동받침(Roller), 힌지받침(Hinge), 고정받침(Fixed))
– 신축이음장치 : 교량의 온도 변화, 활하중에 대한 이동, 등을 수용할 수 있는 장치
– 방호 울타리 : 사람이나 차량의 추락 방지를 위하여 설치하는 난간, 방호책, 방호벽
1.2 하부구조
교대와 교각의 총칭이며, 지상에 적립한 부분을 구체, 지반에 적합는 부분을 기초라 한다.(말뚝기초, 우물통
기초 등)
2. 교량의 종류
2.1 교면의 위치에 따른 분류
– 상로교(차선이 주형 위에 있는 경우, 대부분의 한강 교량)
– 중로교(차선이 주형 안에 있는 경우, 구 당산철교)
– 하로교(차선이 주형 아래 있는 경우, 동호대교, 한강철교 트러스 구간)
2.2 사용 재료에 따른 분류
– 목교(Wooden Bridge)
– 석교(Stone Bridge)
– 강교(Steel Bridge)
– 철근 콘크리트교(Reinforced-Concrete Bridge)
– PSC 콘크리트교(Prestressed Concrete Bridge)
– Preflex-Beam교(Preflex Beam Bridge)
2.3 상부구조 형식에 따른 분류
(1) 거더교(Girder Bridge)
거더교는 들보의 성질을 이용하는 교량으로 외부의 차륜하중을 부재내의 휨과 전단 또는 비틈저항에 의하여 지점으로 전달시킨다. 거더교에는 단순교, 연속교 및 게르버교 등이 있으며, 게르버교는 힌지의 구조적 문제 때문에 근래에는 피하는 경향이 있다. 세계 2차 대전후 서독을 중심으로 개발된 합성형교는 거더교의 특수한 형태이다.
합성형교는 주형과 콘크리트 슬래브와 일체로 거동할 수 있는 구조 형식이다. 합성형으로 시공하게 되면, 단면의 강성이 커지게 되 훨씬 효과적으로 부재를 사용할 수 있으며, 강재 상부 플랜지의 압축 좌굴 문제등을 고려하지 않아도 된다. 표준 도로교 시방서에서는 합성형인 경우 압축 플랜지의 좌굴을 고려하지 않고 인장부재와 마찬가지로 전허용응력을 사용할 수 있게 했다. 또한 합성형교는 크게 활하중 합성형(Unshored)과 사하중/활하중 합성형(Shored)으로 나뉜다.
활하중 합성형은 콘크리트 슬래브의 자중은 강재가 부담하고, 활하중만을 합성형이 부담하도록 하는 방법이며, 대부분의 합성형에서 적용된다. 사하중/활하중 합성형은 사하중, 활하중 모두를 합성형이 부담하도록 하는 방법이며, 콘크리트 슬래브 타설시 지점사이에 동바리등을 놓아 하중을 일시적으로 지지하게 한다.
(2) 아치교(Arch Bridge)
아치교는 부재 내에 압축력만 발생케 하는 아치 구조의 성질을 이용한 교량 형식으로 기본적으로 2힌지 아치, 3힌지 아치 및 고정 아치의 형식이 있다. 어떤 교량 형식에서나 자중 상태에서는 부재에 휨이 발생하지 않도록 설계하는 것이 바람직하다. 강도로교의 경우에는 아치리브에 필연적으로 휨이 발생하므로 아치리브의 부재는 압축력과 휨에 동시에 저항할 수 있게 설계되어야 한다.
아치교는 바닥판에 작용하는 차륜하중을 행거 또는 기둥을 이용하여 가능하면 등분포로 아치리브에 전달하고, 이 아치리브를 통하여 지반으로 전달케 하는 구조체계를 갖고 있다. 하로 아치교는 바닥 구조와 아치리브 구조의 연결방법에 따라 타이드 아치교, 랭거 아치교, 로제아치교 또는 닐슨 아치교 등으로 나누기도 한다. 상로 아치교는 하로 아치교의 랭거형교, 또는 로제형교에 해당하는 교량형식 이외에 트러스 아치형의 형태가 있다.
※ 아치교의 구분
– 타이드 아치교 : 지점상의 횡변위를 타이드 바가 잡아주는 구조 형식(한강대교)
– 랭거 아치교 : 아치부가 축력만을 받도록 설계되는 형식(동작대교 철도교 구간)
– 로제 아치교 : 아치부가 축력과 휨에 저항하도록 설계하는 방식
– 닐센 아치교 : 아치부의 행거가 케이블로 이루어져 있으며, 약간 경사지게 배치되는 형식(서강대교)
(3) 트러스교(Truss Bridge)
몇 개의 직선 부재를 한 평면 내에서 연속된 삼각형의 뼈대 구조로 조립한 것을 트러스(Truss)라고하며, 트러스를 이용한 교량을 트러스교라고 한다. 즉 트러스교는 곧은 부래를 부재 끝부분에서 마찰이 없는 힌지(hinge)로 결합한 삼각형의 뼈대 구조를 기본으로 하여 교량에 적합한 구조물로 조립한 것이다. 트러스교가 고안된 초기 무렵은 부재와 부재의 핀 결합이라는 이론상의 가정을 가급적 만족하도록 설계하였으나, 핀 결합된 트러스는 전체의 강성이 적으며 오랫동안 교통하중이 반복하여 작용하면 아이바의 구멍이 마모되기 때문에 타원형으로 넓어져서 핀 결합으로서의 기능을 다하지 못하고 내구성 면에서 좋지 않은 경우가 많이 있다. 따라서 근래에는 격점부를 용접 또는 고장력 볼트로 결합한 강결 트러스가 주로 사용되고 있다. 트러스교는 일반적으로 지간이 50∼100m 정도에 알맞는 형식으로, 비교적 작은 중량의 부재를 순차조립하여 큰 강성을 얻을 수 있으므로 외팔보 공법(Free Cantilevering Method)의 채용이 다른 형식보다 유리하며, 또한 개개 부재의 단면이 작기 때문에 운반이 용이하며, 해협이나 산간 계곡 등에 적합한 교량이다.
※ 이상 트러스의 가정
– 부재는 마찰이 없는 힌지로 연결되어 있으며, 각 부재에는 모멘트가 발생하지 않는다.
– 부재는 직선이고 하중은 부재의 도심에 작용한다.
– 하중은 격점에만 작용한다.
※ 트러스 형식이 널리 사용되는 까닭은 간단하면서도 역학적으로 이해하기가 쉽다는 장점 때문이다.
또한 삼각형 구조는 외력이 작용할 때 가장 안정한 구조물이기도 하다.(어렸을 적의 기분으로 돌아가 수수깡으
로 삼각형, 사각형, 그외 다각형 구조물을 만들어보자. 물론 연결부는 우리가 흔히 쓰는 핀으로 하면 외력이 작
용할 때 사각형 이상의 다각형은 쉽게 변형되지만 삼각형만은 잘 버틸 것이다.) 과거에는 리벳 체결을 통해 이
상 트러스의 가정을 만족시키려 노력했으나 최근에는 연결부를 용접이나 고장력 볼트 체결등으로 시공하고 있
으며, 이로 인해 해석에 상당한 어렴움이 있다. (Rigid Connection, Semi-Rigid Connection, Flexible
Connection의 문제)
(4) 라멘교(Rahmen Bridge)
라멘교란 교량의 상부구조와 하부구조를 강절로 연결함으로써 전체구조의 강성을 높임과 동시에 지간내에 발생하는 휨모멘트의 크리를 줄이는 대신 이를 교대나 교각이 부담하게 하는 교량이다.
이러한 형태의 교량은 50m 지간까지 신축이음(Expansion Joint)이나 지압판이 없이 가설이 가능하고, 유지 관리면에서 같은 지간의 단순교에 비해 유리하며 주형의 두께가 상대적으로 작게 설계될 수 있어 교량의 미관이 수려하며, 특히 중앙부로부터 지간의 양단으로 헌치 형태를 이룬 경우 더욱 날렵한 모양을 이룬다. 따라서 라멘교는 교각의 높이가 그리 높지 않고 단경간의 교량에서 사용하는 것이 경제적이다. 우리나라의 경우 고속도로 횡단교량에서 많이 볼 수 있다. 라멘교는 매우 다양한 형태의 설계가 가능하며, 보의 두께를 작게 하여 가늘게 보이도록 하는 것이 보통이므로 교대나 교각의 두께가 상대적으로 두껍다.
(5) 사장교(Cable Stayed Bridge)
(6) 현수교(Suspension Bridge)
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사장교는 1784년 C.J.Loscher에 의하여 세상에 처음으로 교량으로서의 모습을 선보인 후, 1818년과 1824년에 두 개의 교량이 연속해서 붕괴되면서 그 발달이 지체되었다가 1955년 스웨덴에 Stromsund교가 건설되면서 다시 교량 기술자들에게서 각광을 받아오고 있는 교량 형식이다.사장교는 중간의 교각위에 세운 교탑으로부터 비스듬히 내려 드리운 케이블로 주형을 매단 구조물이다. 연속 들보형교, 연속 트러스교 또는 아치교에서는 그 경간이 장대해지면, 사하중이 급격히 증가하며 결국 적용한계에 달하게 된다. 그래서, 경간의 장대화에 수반하는 사하중을 경감하기 위하여 위에서 말한 것과 같은 구조계로 고안된 것이 사장교이다. 따라서 사장교에 작용하는 하중의 일부가 케이블의 인장력으로 지탱되기 때문에 주형은 케이블 정착점에서 탄성 지지된 구조물로서 거동한다. 그 때문에 사장교는 현수교와 근본적으로 역학적 특성이 다른 구조물이다.사장교는 케이블의 장력을 조절함으로써 휨모멘트를 현저하게 감소시킬 수 있으므로 경간이 장대한 사장교를 경제적으로 설계할 수 있다. 이 때 고려해야 할 설계 인자들은 다음과 같다.① 케이블의 배열 및 장력② 케이블 수③ 주탑 및 보강형에 케이블이 정착되는 위치④ 탑 기초부의 지지조건⑤ 탑과 케이블의 결합조건19세기 후반 들어 Roebling에 의해 Brooklyn교(1883년)등 근대 현수교가 완성된 이후, Moisseiff, Steinman 등에 의해 20세기 초 현수교 전성기가 시작되었다. 이후 현수교의 시행착오를 반복하며 발전해 오늘날 장대교량 형식의 선두주자가 되어 있다. 현수교란 주탑(Tower) 및 앵커리지(Anchorage)로 주케이블(Main Cable)을 지지하고 이 케이블에 현수재 (Suspender 또는 Hanger)를 매달아 보강형(Stiffening Girder)을 지지하는 교량형식을 말한다.현수교의 주케이블 형상은 아치교와 유사하나 인장력만을 받는다는 점에서 크게 다르다. 이와 같이 부재에 인장력만이 발생하도록 하는 것이 재료의 효과적인 사용방법임. 지간 1,000m 이상의 장대교가 거의 현수교라는 점도 이러한 역학적 특성을 잘 반영하는 것이다.전형적인 현수교는 경간수 및 보강형의 지지조건에 따라 단경간 현수교, 3경간 단순지지 현수교 및 3경간 연속지지 현수교, 다경간 현수교 등으로 나눌 수 있다. 또한 보강형의 형식에 따라 트러스 형식 및 박스형식 등으로 나눌 수 있다. 대부분의 현수교는 주케이블을 앵커리지에 고정시키는 타정식(earth-anchored)이지만 최근들어 보강형이 주케이블을 지지하는 자정식(self-anchored, 영종대교)현수교도 시도되고 있다.활하중과 같이 집중하중은 일단 바닥틀에 의해 지지되고 다시 보강형에 의해 분배되며 이 힘은 행거(hanger)를 통해 주케이블로 전단되고 최종적으로 앵커리지에 전달된다. 현수교에 활하중 등이 재하되면 보강형과 주케이블이 이 하중을 분담하여 지지하게 된다. 이 때, 사하중에 의한 주케이블의 수평장력을 크게 하면 보강형의 휨모멘트를 감소시킬 수 있다. 수평 장력을 크게 하려면 케이블의 새그(f/l)비를 줄이거나 자중을 늘리면 된다.따라서 주케이블의 수평장력에 관계되는 주요 변수들을 적절히 결정함으로써 보강형의 부담을 효율적으로 줄일 수 있으며 장대 현수교를 가능케 할 수 있다.현수교의 계획 및 설계시 고려되어야 할 주요 항목을 정리하면 다음과 같다.① 보강형의 연속성② 중앙 경간과 측경간의 비③ 중앙 경간과 새그(sag)의 비④ 행거의 배치⑤ 보강형의 형식⑥ 주탑의 형식⑦ 강바닥판과 들보의 합성 및 비합성
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해남 진도대교/사장교
교량(橋梁, bridge) 혹은 다리는 도로, 철도, 수로 등의 운송로 상에 장애가 되는 하천, 계곡, 강, 호수, 해안, 해협, 등을 건너거나, 또 다른 도로, 철도, 가옥, 농경지, 시가지 등을 통과할 목적으로 건설되는 구조물을 총칭할 수 있다. 다리는 도로, 철도의 계획노선상의 장애물을 통과하는 것이 주된 목적이었으나, 인간의 생활이 풍족하여지면서 교량은 단순한 교통수단으로서의 기능만 갖는 것이 아니라, 인류환경에 중요한 부분을 차지하면서, 고대에서 현대에 이르기까지 문학과 예술작품의 대상이 되었다. 또한 다리는 한 도시의 문화유산이며, 아름다운 조형물로서 심미적, 환경적인 면에서 매우 중요한 기능을 갖고 있다.
어원 [ 편집 ]
교(橋), 교량(橋梁)이 다리와 같은 뜻으로 쓰인다. 교(橋)는 양쪽 언덕 사이를 넘어가는 것을 뜻하고, 양(梁)은 나무를 걸쳐 물을 건너가는 것을 뜻하므로 모두 같은 뜻을 갖고 있다.
로마 사람들은 “다리는 하늘과 땅을 연결하는 상징”이라고 믿었으며, 이 시대에는 많은 다리가 신부(神父)에 의해 건설되었다. 대사제나 교황을 뜻하는 폰티프(영어: pontiff)[1]는 라틴어 폰티펙스(pontifex)에서 유래된 고대 프랑스어 폰티프(pontif)에서 온 말인데, 이는 ‘다리’를 뜻하는 폰스(라틴어: pons)와 ‘만들다’는 뜻인 파키오(라틴어: faciō)가 합친 말이다.
동양에서는 많은 아치교가 절 앞에 만들어졌는데 이는 속세로부터 무지개를 타고 불국(佛國)으로 들어가는 것을 뜻한다.[2]
역사 [ 편집 ]
다리의 시초는 인류가 어로 활동을 하거나 이동할 때 시내나 늪을 건너기 용이하게 하기 위해 통나무나 큰 돌을 놓으면서였다. 징검다리는 가장 원시적인 형태의 다리이다. 기원전 약 3807년 경에 지어진 영국에 스위트 트랙과 기원전 약 3838년 경에 지어진 포스트 트랙이라는 원시적인 다리가 있다. 아치형 다리는 기원전 4000년 경 메소포타미아 지방에서 발견되었다.
목재 다리 중 가장 오래된 다리는 스위스 취리히 호수 상류에 있는 라퍼스빌-후르덴 목교(Holzbrücke Rapperswil-Hurden)다. 제담 서쪽에서 발견된 나무 더미는 기원전 1523년 경에 만들어 진 것으로 추정된다.
대한민국 [ 편집 ]
대한민국에서 다리 기술이 본격적으로 발전하기 시작한 것은 삼국시대부터이다. 413년 《삼국사기》 신라본기의 〈실성이사금조〉(實聖履師今條)에 따르면 ‘신성 평양주 대교’라는 한국의 다리에 대한 최초의 기록이 나온다. 통일신라 시기『삼국사기』경덕왕 19년(760년)조에 “궁의 남쪽 문천(蚊川)에 ‘월정과 춘양’이라는 두 다리를 놓았다.”라는 기록이 나오며, 현재 경주 춘양교지와 월정교지로 다리 터가 남아있다.
고려 시대의 다리는 선죽교, 진천 농다리[주 1]가 대표적이다. 조선 시대에는 다양한 재료와 다양한 용도로 다리가 만들어졌다. 하폭이 넓은 강에는 나룻배를 이어 만드는 배다리도 놓았다. 대표적인 다리는 수표교가 있다.[3]
분류 [ 편집 ]
교량은 사용용도, 사용재료, 노면의 위치, 교량의 평면형상, 교량의 평면선형, 가설지점, 교량의 가동여부, 내용년수, 설계하중 구조형식 등에 따라 분류할 수 있며, 이를 복합적으로 고려하여 형식을 분류하기도 한다.
사용 용도에 따른 분류 [ 편집 ]
도로교 (道路橋): 도로를 개설할 때 가설하는 교량을 총칭하여 도로교라고 한다.
(道路橋): 도로를 개설할 때 가설하는 교량을 총칭하여 도로교라고 한다. 철도교 (鐵道橋): 철도를 개설할 때 가설하는 교량을 총칭하여 철도교라고 한다.
(鐵道橋): 철도를 개설할 때 가설하는 교량을 총칭하여 철도교라고 한다. 보도교 (步道橋): 사람을 통행시키는 교량을 말한다. [육교(구름다리), Viaduct]
(步道橋): 사람을 통행시키는 교량을 말한다. [육교(구름다리), Viaduct] 수로교 (水路橋): 용수로, 수력 발전 수로 등을 통과시키는 교량을 말한다.
(水路橋): 용수로, 수력 발전 수로 등을 통과시키는 교량을 말한다. 공용교(共用橋): 2가지 이상의 용도로 가설하는 교량을 말한다. 일반적으로 철도 + 도로교를 의미한다.
노면의 위치에 따른 분류 [ 편집 ]
상로교 : 노면의 교량의 거더, 빔, 트러스, 아치 위에 있는 교량을 말한다. 우리 나라에 건설되어 있는 중소교량의 90% 이상이 상로교에 속한다.
: 노면의 교량의 거더, 빔, 트러스, 아치 위에 있는 교량을 말한다. 우리 나라에 건설되어 있는 중소교량의 90% 이상이 상로교에 속한다. 중로교 : 노면이 교량 상부구조 종다면의 중간부근에 있는 교량을 말한다. 중로교는 아치교, 트러스교 등의 형식에서 많이 적용되며, 우리나라의 한강상의 교량 중에 방화대교가 대표적인 예이다.
: 노면이 교량 상부구조 종다면의 중간부근에 있는 교량을 말한다. 중로교는 아치교, 트러스교 등의 형식에서 많이 적용되며, 우리나라의 한강상의 교량 중에 방화대교가 대표적인 예이다. 하로교 : 교량의 노면이 교량 상부구조의 종단면 아랫쪽에 있는 교량을 말한다. 우리나라의 대표적인 하로교는 아치교로서는 한강대교, 트러스교로서는 동호대교, 동작대교가 있다.
: 교량의 노면이 교량 상부구조의 종단면 아랫쪽에 있는 교량을 말한다. 우리나라의 대표적인 하로교는 아치교로서는 한강대교, 트러스교로서는 동호대교, 동작대교가 있다. 이층교: 교량의 노면이 2층으로 나누어진 교량을 말한다. 우리나라의 대표적인 이층교는 광안대교가 있다.
구조에 따른 분류 [ 편집 ]
거더교 또는 빔교 : 상부구조의 주체가 빔(Beam) 또는 거더(Girder)가 주체가 되는 교량을 말한다.
또는 : 상부구조의 주체가 빔(Beam) 또는 거더(Girder)가 주체가 되는 교량을 말한다. 슬래브교 : 상부구조가 판으로된 교량 형식을 말한다.
: 상부구조가 판으로된 교량 형식을 말한다. 격자교 : 상부구조가 가로보와 세로보를 격자모양으로 배치하고 노편을 슬래브로 한 교량을 말한다.
: 상부구조가 가로보와 세로보를 격자모양으로 배치하고 노편을 슬래브로 한 교량을 말한다. 라멘교 : 교량의 하부구조와 상부구조가 일체로 된 교량의 형식을 말한다.
: 교량의 하부구조와 상부구조가 일체로 된 교량의 형식을 말한다. 트러스교 : 트러스를 이용한 교량을 트러스교라고 한다.
: 트러스를 이용한 교량을 트러스교라고 한다. 아치교 : 교량의 주체인 아치 부재에 압축력만 발생케하는 아치구조의 성질을 이용한 교량형식이다.
: 교량의 주체인 아치 부재에 압축력만 발생케하는 아치구조의 성질을 이용한 교량형식이다. 현수교 : 현수교는 양단 주탑에 케이블을 걸고, 이 현수 케이블에 보강거더와 연결된 행어를 지지하는 형식의 교량형식이다.
: 현수교는 양단 주탑에 케이블을 걸고, 이 현수 케이블에 보강거더와 연결된 행어를 지지하는 형식의 교량형식이다. 사장교 : 케이블을 주요부재로 사용하는 구조물로 교량 중간의 교각이나 기초 위에 세운 주탑으로부터 경사된 인장재로 거더 또는 트러스를 지지하도록 하는 교량이다.
: 케이블을 주요부재로 사용하는 구조물로 교량 중간의 교각이나 기초 위에 세운 주탑으로부터 경사된 인장재로 거더 또는 트러스를 지지하도록 하는 교량이다. 엑스트라도즈교: 사장교와 비슷하게 생겼으나, 주탑의 높이가 낮다.[4]
가설 위치에 따른 분류 [ 편집 ]
해상교량: 바다에 건설되는 교량. 간단한 건설 순서는 기초 시공, 주탑 시공, 케이블 시공, 상판 시공, 노면 포장 순이다. [4]
하천교 : 하천을 통과하는 교량을 말한다.
육교 : 도로, 철도를 횡단하는 교량을 말한다.
고가교 : 도시의 시가지를 관통하거나 농경지 또는 기타 장애물을 횡단하는 교량을 말한다.
연륙교 : 육지에서 섬을 연결하는 교량을 말한다.
연도교 : 섬과 섬을 연결하는 교량을 말한다.
잠수교 : 하천에 가설되는 교량으로 노면이 평소에는 수면보다 위에 있지만 홍수시에는 교량의 상부노면이 수중에 잠기도록 가설한 교량을 말한다.
부교 : 수상에 배를 나란히 띄워놓고 그 위에 복공을 하여 차량이나, 사람이 통행할 수 있도록 건설된 교량을 말한다.
잔교 : 주로 항만의 선착장에 많이 건설하는 교량으로 교체에 보를 설치하여 슬래브를 붙이는 교량을 말한다.
부잔교 : 항만에 화물의 하역 및 승객의 승선을 위하여 설치하는 교량으로서 육안으로부터 어느정도 떨어져 Pontoon이라고 불리는 상자선을 띄어서 이것과 육지사이에 도교를 가설하여 연락하고, Poontoon에 배를 접안시키는 계선시설이다.
재료에 따른 분류 [ 편집 ]
목교 : 목재를 사용하여 가설한 교량을 말한다.
석교 : 돌로 만든 교량으로서 지간이 짧은 경우에는 거더교, 지간이 긴경우에는 아치교 형식이 많다.
강교 : 강철로 된 구조용 압연강재를 사용하여 가설된 교량을 말한다.
철근콘크리트교 : 시멘트, 모래, 자갈 및 철근을 재료로하여 가설되는 교량이다.
프리스트레스트 콘크리트교(PSC 교) : 철근콘크리트교와 비슷하나, 강도가 큰 콘크리트를 사용하고, 고장력의 P.S 강재에 프리스트레스를 주어 내하력을 증진시킨 교량이다.
합성교 : 2가지 이상의 재료를 이용하여 교량의 상부구조를 건설하는 교량이다.
콘크리트교
목교
석교
기타 분류 [ 편집 ]
구조와 명칭 [ 편집 ]
교각 : 상부구조의 하중을 기초에 전달한다.
주탑: 사장교나 현수교에서 주케이블이 연결되는 큰 철근콘크리트 또는 강구조 탑을 주탑이라고 한다. 주탑이 높을수록 사장교 또는 현수교의 케이블이 받는 하중이 작아진다. 같은 경간의 다리를 놓을 때 주탑이 높다면 케이블의 단면을 줄일 수 있어 경제적이고, 같은 케이블 단면으로 시공한다면 경간을 늘일 수 있는 장점이 있다. [5]
경간: 교대와 교각, 또는 교각과 이웃 교각 사이를 경간이라 하며, 이 거리를 ‘경간장’이라고 한다. 해협이나 협곡에 세워지는 교량은 교각을 여러 개 설치하기 쉽지 않기 때문에 경간장이 긴 교량일수록 높은 수준의 기술력을 요구한다. [4]
지간 : 경간과 비슷하나, 지지점 중심과 이웃 지지점 중심간 거리라는 점에서 다르다.
교대 : 다리의 양끝에 있는 벽체 형식의 지지구조물.
교좌장치: 상부구조와 하부구조의 연결구조물
접속슬래브(approach slab, approach cushion): 교량상부구조와 교량외부의 노면을 연결하는 구조물. 교량 외부의 도로를 구성하는 지반이 침하하게 되면 교량부분의 도로와 교량 외부 도로간에 높이차가 발생한다.(단차 발생) 이를 방지하기 위해 설치한다.
접속슬래브
주요 다리 목록 [ 편집 ]
한국 [ 편집 ]
옛 다리 [ 편집 ]
개성시 선죽동 자남산 동쪽 기슭의 노계천에 있는 고려시대의 돌다리, 정몽주가 이방원의 일파에 의해 죽임을 당한 곳으로 유명하다.
진천 농다리. 2007년 10월
농다리 [ 편집 ]
자연석으로 만든 한국에서 가장 오래되고 긴 다리로 지금까지 고려 고종 때의 권신인 임연 장군이 그의 전성기에 출생지인 구산동(현 진천군 구곡리 굴티)에서 약 200m 지점인 세금천에 세운 다리라고 전래되고 있다.[6]
전라남도 함평군 학교면(鶴橋面) 고막리(古幕里) 고막천(古幕川)에 있는 고려시대의 돌다리[石橋]로 보물1372호로 지정되어 있다. 한국 고유의 마루의 구조를 석교에 적용한 다리로 여러 차례 붕괴후 재건설되었다. 현재는 원래 길이의 절반정도만 원래의 석재를 이용하여 구성되어 있고 나머지는 새로운 석재로 재건된 상태이다. 목포에서 국도 1호선을 타고 나주로 가는 길에 함평 천지 휴게소를 지나있는 고막천상에 있어 잠깐 고개를 돌리면 볼 수 있다.
세종(1420) 때 시작하여 성종(1493) 때 완성된 조선시대 최장(78m)의 다리로 현재 한양대학교 인근 성동천에 있다. 대원군이 경복궁을 중건할 때 남쪽부분의 석재를 징발하였기 때문에 (확실하지 않은 자료) 이 부분은 현대에 와서 다시 만들어 붙여 사용되고 있다.
현재 장충단 공원에 있다. 1425년에서 1431년에 공사가 끝났다.
‘홍교(虹橋)’ 또는 ‘무지개다리’는 아치교의 한국어 명칭이다. 벌교에 있는 이 다리는 벌교의 상징으로 여러 차례 재건되었고 조정래의 대하소설 태백산맥에도 등장한다.
조선시대 삼남지방의 군사요충지인 강진의 병영성 인근에 있는 홍교이다.
전남 순천의 선암사에 있는 홍교로 맑은 계곡물과 어우러진 아름다운 다리이다. 선암사를 들어가는 길은 계곡을 끼고 올라가는데 이 길이 계곡을 건너면서 홍교로 이어져 있다. 승선교와 승선교 아래쪽의 홍교등 2개의 홍교가 있다. 선암사의 명물로 2004년에 홍교를 재축조하고 이를 기념하는 행사를 가졌다.
전남 여천에 있는 흥국사에 있는 홍교로 남한에서는 가장 웅장한 모습을 갖고 있다. 홍교의 아래쪽으로는 용두라하여 용머리가 조각된 머릿돌이 있는데 이가 잘 보전되어 있다.
전남 고흥군 고흥읍에 있는 홍교로 옛 고흥성벽의 수문으로 보인다. 교량으로서의 의미는 적다고 할 수 있다.
기타 [ 편집 ]
많은 문헌에는 불국사의 청운교, 백운교를 한국 최고의 교량이라 하고 있는데 이는 교량이라기보다는 건축물에 부속된 조형물로 보는 것이 타당하다. 이밖에 창경궁이나 경복궁 등에 많은 석교들이 있으나 이 또한 조경적인 의미가 강하여 위에 언급한 다리들과 같이 통행이 주목적인 실용적인 다리와는 차별된다 할 수 있다.
현대의 다리 [ 편집 ]
남해대교는 경상남도 남해군 설천면(雪川面) 노량리(露梁里)와 하동군 금남면(金南面) 노량리를 잇는 다리로서, 대한민국 최초(1973년)의 현수교이다. 길이 660 m, 너비 12 m, 높이 52 m이며 1968년 5월에 착공하여 1973년 6월 22일 준공되었다. 보강형은 3경간 힌지로 구성되어 있으며 유선형의 강상형으로 구성되어 있다. 이는 공기역학적인 고려때문으로 아시아에서 최초로 유성형 강상형을 보강형으로 사용한 교량이다. 설계는 일본회사가 하였으나 시공은 현대건설이 하였다. 교령이 40년 가까이 되었기 때문에 유지보수에 많은 노력을 기울이고 있다. 삼천포 대교가 준공되기 전에는 남해도를 출입하는 유일한 교량으로 중차량의 통행으로 많은 피로균열이 발견되었다. 현재 내부에 이의 보강을 위한 보강트러스가 설치되어 있다.
1984년 12월에 준공된 돌산대교는 여수시 대교동과 여수시 돌산읍 우두리 사이를 잇는 교량으로 길이 450m, 폭 11.7m, 높이 62m의 사장교이다. 돌산대교와 진도대교는 일종의 쌍둥이 교량으로 동일한 시기에 동일한 설계사에 의해서 설계되었다. 설계사는 영국사이고 시공은 대림산업이 수행하였다. 조류가 세지 않은 내해에 설치된 교량으로 기초는 공기케이슨을 이용하여 시공되었다. 이런 이유에서 지상에 기초를 설치한 진도대교에 비하여 준공이 늦어졌다.
전라남도 해남군 문내면과 전라남도 진도군 군내면을 연결하는 사장교다. 총 길이는 484m에 교량이 11.7m이다. 1980년 12월 착공되어 1984년 10월 18일 개통하였다. 돌산대교와 동일한 단면형태를 가지고 있는 강사장교로서 설치되는 구간이 조류가 거센 울둘목이기 때문에 기초가 육상에 설치되었다. 시공사는 현대건설이다. 진도측에는 교량의 상징물로 진도개가 해남쪽에는 거북선이 설치되어 있다. 설계하중은 DB18로 현재 2등교이다. 그러나 2005년에 제2진도대교가 DB24의 설계하중으로 건설되었다. 2006년과 2007년 다리 동쪽으로 조력발전소를 설치를 위해 바지선으로 운송중이던 자켓구조물이 강한 물살에 떠밀려 진도대교에 충돌하였다. 1차 충돌은 큰 손상이 없었으나 2차충돌에서 케이블 정착구가 직격되면서 케이블에 손상이와 케이블을 교체하였다.
서해대교
경기도 평택과 충청남도 당진을 잇는 사장교이다.
해외 [ 편집 ]
PSC 교량 가설방법 [ 편집 ]
저교각 소경간 교량은 동바리를 이용하여 상부구조를 제작하는 FSM 공법(Full Staging Method), 즉 재래식 동바리공법으로 교량 가설하지만, 고교각 및 대경간으로 갈수록 동바리를 쓰지 않는 아래와 같은 가설 공법으로 교량을 시공한다.
현장타설 FCM 공법(Free Cantilever Method): 외팔보 공법 MSS 공법(Movable Scaffolding System): 이동식 비계(지보) 공법 ILM 공법(Incremental Launching Method): 연속 압출 공법
Precast PSM 공법(Precast Segment Method): 프리캐스트 세그먼트 공법 PGM 공법(Precast Girder Method): 프리캐스트 거더 공법
갤러리 [ 편집 ]
영종대교 하부의 모습 (1)
영종대교 하부의 모습 (2)
같이 보기 [ 편집 ]
주해 [ 편집 ]
↑ 농다리는 신라 시대에 만들어졌다는 설도 있다.
각주 [ 편집 ]
참고 자료 [ 편집 ]
박영태 (2019). 《토목기사 실기》. 세진사.
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Ⅰ. 개 요
1. 교량의 구성요소는 크게 상부구조, 하부구조로 구분되고 교량의 형식은 상ㆍ하부구조가 일체로 그 기능을 발휘하는 것으로 서로간의 균형과 조화를 이루어야 한다.
2. 도로 노선 선정시 교량설계를 위한 고려가 되어야 하고 교량형식 선정시에는 형식별 특성을 고려하여 적합한 최적형식을 선정하여야 한다.
Ⅱ. 교량의 형식 선정시 고려할 사항
1. 기존의 주변도로 및 시설물과의 연계성을 충분히 고려할 것
2. 안전성ㆍ시공성ㆍ경제성을 최대한 고려할 것
3. 주변환경의 영향을 적게하는 환경친화적 교량형식 고려
4. 자동차 주행의 안정성 및 쾌적성을 고려한 상로교 형식과 신축이음장치가 적은 연속교 형식 고려
5. 도심지에 가설되는 교량은 주위의 경관과 조화를 이루는 미적효과도 중요하게 고려
6. 교량의 설계ㆍ시공ㆍ유지관리 표준화로 효율성 증대 고려
Ⅲ. 교량의 상부구조
1. 상부구조형식의 분류
1) 교량의 상부구조는 자동차의 안전하고 쾌적한 주행, 하부공간의 지장물등 제약 조건과 경제성 및 미관을 고려해서 결정해야 한다.
2) 사용재료에 따른 분류 – 강교, 콘크리트교(철근, PS)
지지형태에 따른 분류 – 단순교, 연속교, Gerber교
교면위치에 따른 분류 – 상로교, 하로교, 중로교, 2층교
구조형태에 따른 분류 – 거더교, Truss, Arch, 라멘교, 사장교, 현수교
PSC의 가설공법에 따른 분류 – FSM, FCM, ILM, MSS, Precast
2. 사용재료에 의한 분류
1) 강교 : 장경간의 교량을 단기간내 가설, 지반조건 및 가설조건이 나쁜곳에 가설가능
① 특징
ㄱ) 부재가 얇아 압축부재나 휨부재의 좌굴에 유의
ㄴ) 강성이 작아 진동하기 쉽다.
ㄷ) 변형이 쉬우므로 과하중에 유의
ㄹ) 부식이 쉬워 유지점검시 유의
② 형식
I형 거더, Box형 거더, 트러스, 아치, 사장교, 현수교 등
2) 콘크리트교 : 단경간의 교량에서 장경간까지 가설이 가능
① 특징
ㄱ) PS교의 경우 장경간 시공이 가능
– 지형 및 시공조건에 따른 시공법 개발 적용
ㄴ) 철근 콘크리트교는 20m 이내의 단경간에 적용
② 형식
ㄱ) 철근 콘크리트교 : 슬래브교, 중공 슬래브교, T형 거더교
ㄴ) PS 콘크리트교 : I형 거더교, 박스 거더교
3. 지지형태에 의한 분류
1) 단순교
① 주거더를 단순보로 지지하는 형식
② 고정단과 가동단으로 구성
2) 연속교
① 주거더를 2경간 이상으로 연속시킨 교량
② 단순교와 비교
ㄱ) 최대 휨모멘트가 작아 단면을 줄일 수 있다.
ㄴ) 거더의 높이를 낮게 할 수 있다.
ㄷ) 지진시 낙교의 위험이 적다.
ㄹ) 신축이음이 적어 유지보수 및 주행성이 좋다
ㅁ) 부모멘트에 의한 보강이 필요하다.
ㅂ) 지점부등 침하시 응력 발생
3) Gerber교
① 연속교의 중간에 힌지를 삽입 정정구조의 형태로한 교량
② 특징
ㄱ) 휨모멘트가 연속거더와 유사
ㄴ) 지점부등 침하에 의한 응력 미발생
ㄷ) 힌지부의 구조적 약점, 진동하기 쉬운 구조
4. 구조형태에 의한 분류
1) 형교 : 주형을 수평방향으로 가설
① 강판형교(Plate Girder)
② box형교
③ Slab교
④ T형교
⑤ PSC I형교
2) Truss교 : 주형 대신 Truss사용
① Howe Truss
② Pratt Truss
③ K – Truss
④ Warren Truss
3) Arch교 : 곡형 또는 곡Truss를 위로 볼록하게 한 형태
① Tied Arch
② Langer Arch
③ Nielsen Arch
4) Rahmen교 : 상부구조와 하부구조가 일체가 되게 가설
5) 현수교 : 양안에 주탑을 세워 케이블을 설치하고 교량의 상판을지지
① 장대지간 가설에 유리하고, 미관이 양호하나 내풍성이 약함
② 구성요소 : 탑, 케이블, 행거, 정착장치등
③ 적용사례 : 남해대교, 영종대교
6) 사장교 : 주탑에서 경사방향으로 설치된 케이블로 교량의 상판을지지
① 장대지간 가설에 유리하고 외관이 미려하나 내진, 내풍성에 약함
② 형식 : 방사형, 평행형, 다케이블 등
③ 적용사례 : 서해대교
Ⅳ. 교량 하부구조
1. 하부공의 분류
교량의 하부공은 지승아래에서 기초지반까지를 말하며, 하부공의 기능은 상부구조에서 전달된 하중을 기초지반에 안전하게 전달하는 것으로 다음과 같이 분류한다.
2. 기초공
1) 기초공 선정 절차
2) 직접기초
연직력은 저면반력, 수평력은 저면의 전단저항과 측면반력으로지지
① 특징
ㄱ) 지지층이 얕고(약 5m 이하) 지하수위가 낮고 배수처리 가능시 적용
ㄴ) 세굴의 우려가 없고, 지반이 좋아 부등침하의 우려가 없는 경우 적용
② 형식
ㄱ) 독립 Footing, 연속 Footing, 복합 Footing, 전면 Mat 기초
3) 말뚝기초
연직력은 말뚝과 지반의 마찰력과 선단지지로, 수평력은 말뚝의 휨강성으로 저항
① 특징
ㄱ) 기성말뚝
– 지지층의 깊이 및 상재하중이 제한된 경우
– 재료수급 및 시공이 간단
– 필요에 따라 절단 및 연장이 용이
ㄴ) 현장타설말뚝
– 소음 및 진동이 적고 대구경 말뚝 시공이 가능
– 지지층의 상태에 따른 공법선정이 가능
– 시공심도를 깊게 할 수 있고, 대형 구조물 축조가 가능
② 형식
ㄱ) 기성말뚝 : RC말뚝, PSC말뚝, 강말뚝
ㄴ) 현장타설말뚝 :
구 분 Benoto RCD Earth Drill 공벽유지 All Casing 정수압 Bentonite 굴착장비 Hammer Grab 회전 Bit 회전 Bucket 적 용 지지층 : 요철, 경사가능 점성, 사질토 적합(암반 가능) 점성토 적합
4) 케이슨 기초 : 수평력은 케이슨과 지반의 마찰과 저면의 전단저항으로 수직력은 지반의 지지력으로 저항
① 특징
ㄱ) 깊은 기초에서 가장 확실한 기초 공법
ㄴ) 수심이 깊은 곳에 적합
ㄷ) 횡력에 대한 저항이 크므로 대형 구조물에 적합
ㄹ) 공사비가 비싸고 시공속도가 늦다.
② 형식
ㄱ) Open caisson – 육상에서 제작 내부토사를 굴착하면서 소요의 지지층에 설치
ㄴ) Pneumatic caisson – 압축공기를 보내면서 인력으로 굴착 소요의 지지층에 설치
ㄷ) Box caisson – 육상에서 제작, 수중으로 이동 caisson 내부에 물을 채워 설치
3. 구체공
1) 교대공 : 상부에 작용하는 하중 및 토압에 의한 측압을 받으므로 전도, 활동, 지지력에 대해 안정해야 한다.
① 형식 : 중력식, 반중력식, 역T형, 부벽식, Box형 등
2) 교각공 : 상부에 작용하는 하중을 안전하게 기초에 전달하고 유수방해가 적으며, 세굴에 안전하고 내구적이어야 한다.
① 형식 : 주식, 라멘식, 벽식
Ⅴ. 결론
교통량의 증가, 차량의 대형화 및 주량화 추세에 맞는 교량의 형식이 선정되어야 하며
1. 도로선형을 감안해서 교량의 위치를 선정하고
2. 주변환경과 조화있는 형식 결정
3. 사용성 검토
4. 시공성 및 경제성, 주행성의 고려
5. 첨단 시공기술의 도입
6. 장래 유지관리 측면등을 고려해야 한다.
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어원[편집]
역사[편집]
분류[편집]
구조와 명칭[편집]
주요 다리 목록[편집]
PSC 교량 가설방법[편집]
갤러리[편집]
같이 보기[편집]
주해[편집]
각주[편집]
참고 자료[편집]
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홍길동
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홍길동
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교량의 구성 및 종류
반응형 1. 교량의 구성 – 상부구조 : 차량하중을 직접 지지하는 부분으로 상판 바닥틀, 주형으로 구성됨 – 하부구조 : 상부구조를 지지하며, 상부구조로 부터의 하중을 지반으로 전달하는 역할을 하는 부분으로 교대, 교각 및 기초로 이루어짐. 1.1. 상부구조 – 상 판 : 차량 하중을 직접 받는 부분(철근 콘크리트 슬래브, 강바닥판) – 주 형 : 상부구조의 주체를 이루는 부분으로, 상판을 지지하며 상부구조에 작용하는 모든 하중을 지점 에 전달하는 역할을 함 – 브레이싱 : 수평 브레이싱(횡방향 하중에 저항) 수직 브레이싱(Diaphragm, 하중분배의 역할) – 교량받침 : 상부구조와 하부구조를 연결하는 구조부분으로, 상부구조로부터의 모든 힘은 이 받침을 통해 하부구조에 전달됨 (가동받침(Roller), 힌지받침(Hinge), 고정받침(Fixed)) – 신축이음장치 : 교량의 온도 변화, 활하중에 대한 이동, 등을 수용할 수 있는 장치 – 방호 울타리 : 사람이나 차량의 추락 방지를 위하여 설치하는 난간, 방호책, 방호벽 1.2 하부구조 교대와 교각의 총칭이며, 지상에 적립한 부분을 구체, 지반에 적합는 부분을 기초라 한다.(말뚝기초, 우물통 기초 등) 2. 교량의 종류 2.1 교면의 위치에 따른 분류 – 상로교(차선이 주형 위에 있는 경우, 대부분의 한강 교량) – 중로교(차선이 주형 안에 있는 경우, 구 당산철교) – 하로교(차선이 주형 아래 있는 경우, 동호대교, 한강철교 트러스 구간) 2.2 사용 재료에 따른 분류 – 목교(Wooden Bridge) – 석교(Stone Bridge) – 강교(Steel Bridge) – 철근 콘크리트교(Reinforced-Concrete Bridge) – PSC 콘크리트교(Prestressed Concrete Bridge) – Preflex-Beam교(Preflex Beam Bridge) 2.3 상부구조 형식에 따른 분류 (1) 거더교(Girder Bridge) 거더교는 들보의 성질을 이용하는 교량으로 외부의 차륜하중을 부재내의 휨과 전단 또는 비틈저항에 의하여 지점으로 전달시킨다. 거더교에는 단순교, 연속교 및 게르버교 등이 있으며, 게르버교는 힌지의 구조적 문제 때문에 근래에는 피하는 경향이 있다. 세계 2차 대전후 서독을 중심으로 개발된 합성형교는 거더교의 특수한 형태이다. 합성형교는 주형과 콘크리트 슬래브와 일체로 거동할 수 있는 구조 형식이다. 합성형으로 시공하게 되면, 단면의 강성이 커지게 되 훨씬 효과적으로 부재를 사용할 수 있으며, 강재 상부 플랜지의 압축 좌굴 문제등을 고려하지 않아도 된다. 표준 도로교 시방서에서는 합성형인 경우 압축 플랜지의 좌굴을 고려하지 않고 인장부재와 마찬가지로 전허용응력을 사용할 수 있게 했다. 또한 합성형교는 크게 활하중 합성형(Unshored)과 사하중/활하중 합성형(Shored)으로 나뉜다. 활하중 합성형은 콘크리트 슬래브의 자중은 강재가 부담하고, 활하중만을 합성형이 부담하도록 하는 방법이며, 대부분의 합성형에서 적용된다. 사하중/활하중 합성형은 사하중, 활하중 모두를 합성형이 부담하도록 하는 방법이며, 콘크리트 슬래브 타설시 지점사이에 동바리등을 놓아 하중을 일시적으로 지지하게 한다. (2) 아치교(Arch Bridge) 아치교는 부재 내에 압축력만 발생케 하는 아치 구조의 성질을 이용한 교량 형식으로 기본적으로 2힌지 아치, 3힌지 아치 및 고정 아치의 형식이 있다. 어떤 교량 형식에서나 자중 상태에서는 부재에 휨이 발생하지 않도록 설계하는 것이 바람직하다. 강도로교의 경우에는 아치리브에 필연적으로 휨이 발생하므로 아치리브의 부재는 압축력과 휨에 동시에 저항할 수 있게 설계되어야 한다. 아치교는 바닥판에 작용하는 차륜하중을 행거 또는 기둥을 이용하여 가능하면 등분포로 아치리브에 전달하고, 이 아치리브를 통하여 지반으로 전달케 하는 구조체계를 갖고 있다. 하로 아치교는 바닥 구조와 아치리브 구조의 연결방법에 따라 타이드 아치교, 랭거 아치교, 로제아치교 또는 닐슨 아치교 등으로 나누기도 한다. 상로 아치교는 하로 아치교의 랭거형교, 또는 로제형교에 해당하는 교량형식 이외에 트러스 아치형의 형태가 있다. ※ 아치교의 구분 – 타이드 아치교 : 지점상의 횡변위를 타이드 바가 잡아주는 구조 형식(한강대교) – 랭거 아치교 : 아치부가 축력만을 받도록 설계되는 형식(동작대교 철도교 구간) – 로제 아치교 : 아치부가 축력과 휨에 저항하도록 설계하는 방식 – 닐센 아치교 : 아치부의 행거가 케이블로 이루어져 있으며, 약간 경사지게 배치되는 형식(서강대교) (3) 트러스교(Truss Bridge) 몇 개의 직선 부재를 한 평면 내에서 연속된 삼각형의 뼈대 구조로 조립한 것을 트러스(Truss)라고하며, 트러스를 이용한 교량을 트러스교라고 한다. 즉 트러스교는 곧은 부래를 부재 끝부분에서 마찰이 없는 힌지(hinge)로 결합한 삼각형의 뼈대 구조를 기본으로 하여 교량에 적합한 구조물로 조립한 것이다. 트러스교가 고안된 초기 무렵은 부재와 부재의 핀 결합이라는 이론상의 가정을 가급적 만족하도록 설계하였으나, 핀 결합된 트러스는 전체의 강성이 적으며 오랫동안 교통하중이 반복하여 작용하면 아이바의 구멍이 마모되기 때문에 타원형으로 넓어져서 핀 결합으로서의 기능을 다하지 못하고 내구성 면에서 좋지 않은 경우가 많이 있다. 따라서 근래에는 격점부를 용접 또는 고장력 볼트로 결합한 강결 트러스가 주로 사용되고 있다. 트러스교는 일반적으로 지간이 50∼100m 정도에 알맞는 형식으로, 비교적 작은 중량의 부재를 순차조립하여 큰 강성을 얻을 수 있으므로 외팔보 공법(Free Cantilevering Method)의 채용이 다른 형식보다 유리하며, 또한 개개 부재의 단면이 작기 때문에 운반이 용이하며, 해협이나 산간 계곡 등에 적합한 교량이다. ※ 이상 트러스의 가정 – 부재는 마찰이 없는 힌지로 연결되어 있으며, 각 부재에는 모멘트가 발생하지 않는다. – 부재는 직선이고 하중은 부재의 도심에 작용한다. – 하중은 격점에만 작용한다. ※ 트러스 형식이 널리 사용되는 까닭은 간단하면서도 역학적으로 이해하기가 쉽다는 장점 때문이다. 또한 삼각형 구조는 외력이 작용할 때 가장 안정한 구조물이기도 하다.(어렸을 적의 기분으로 돌아가 수수깡으 로 삼각형, 사각형, 그외 다각형 구조물을 만들어보자. 물론 연결부는 우리가 흔히 쓰는 핀으로 하면 외력이 작 용할 때 사각형 이상의 다각형은 쉽게 변형되지만 삼각형만은 잘 버틸 것이다.) 과거에는 리벳 체결을 통해 이 상 트러스의 가정을 만족시키려 노력했으나 최근에는 연결부를 용접이나 고장력 볼트 체결등으로 시공하고 있 으며, 이로 인해 해석에 상당한 어렴움이 있다. (Rigid Connection, Semi-Rigid Connection, Flexible Connection의 문제) (4) 라멘교(Rahmen Bridge) 라멘교란 교량의 상부구조와 하부구조를 강절로 연결함으로써 전체구조의 강성을 높임과 동시에 지간내에 발생하는 휨모멘트의 크리를 줄이는 대신 이를 교대나 교각이 부담하게 하는 교량이다. 이러한 형태의 교량은 50m 지간까지 신축이음(Expansion Joint)이나 지압판이 없이 가설이 가능하고, 유지 관리면에서 같은 지간의 단순교에 비해 유리하며 주형의 두께가 상대적으로 작게 설계될 수 있어 교량의 미관이 수려하며, 특히 중앙부로부터 지간의 양단으로 헌치 형태를 이룬 경우 더욱 날렵한 모양을 이룬다. 따라서 라멘교는 교각의 높이가 그리 높지 않고 단경간의 교량에서 사용하는 것이 경제적이다. 우리나라의 경우 고속도로 횡단교량에서 많이 볼 수 있다. 라멘교는 매우 다양한 형태의 설계가 가능하며, 보의 두께를 작게 하여 가늘게 보이도록 하는 것이 보통이므로 교대나 교각의 두께가 상대적으로 두껍다. (5) 사장교(Cable Stayed Bridge) (6) 현수교(Suspension Bridge) GwsDDHwvQ4wRLlhv0nvnovVSURX8MBc91yvPZAvVeIo= 반응형 공유하기 게시글 관리 사장교는 1784년 C.J.Loscher에 의하여 세상에 처음으로 교량으로서의 모습을 선보인 후, 1818년과 1824년에 두 개의 교량이 연속해서 붕괴되면서 그 발달이 지체되었다가 1955년 스웨덴에 Stromsund교가 건설되면서 다시 교량 기술자들에게서 각광을 받아오고 있는 교량 형식이다.사장교는 중간의 교각위에 세운 교탑으로부터 비스듬히 내려 드리운 케이블로 주형을 매단 구조물이다. 연속 들보형교, 연속 트러스교 또는 아치교에서는 그 경간이 장대해지면, 사하중이 급격히 증가하며 결국 적용한계에 달하게 된다. 그래서, 경간의 장대화에 수반하는 사하중을 경감하기 위하여 위에서 말한 것과 같은 구조계로 고안된 것이 사장교이다. 따라서 사장교에 작용하는 하중의 일부가 케이블의 인장력으로 지탱되기 때문에 주형은 케이블 정착점에서 탄성 지지된 구조물로서 거동한다. 그 때문에 사장교는 현수교와 근본적으로 역학적 특성이 다른 구조물이다.사장교는 케이블의 장력을 조절함으로써 휨모멘트를 현저하게 감소시킬 수 있으므로 경간이 장대한 사장교를 경제적으로 설계할 수 있다. 이 때 고려해야 할 설계 인자들은 다음과 같다.① 케이블의 배열 및 장력② 케이블 수③ 주탑 및 보강형에 케이블이 정착되는 위치④ 탑 기초부의 지지조건⑤ 탑과 케이블의 결합조건19세기 후반 들어 Roebling에 의해 Brooklyn교(1883년)등 근대 현수교가 완성된 이후, Moisseiff, Steinman 등에 의해 20세기 초 현수교 전성기가 시작되었다. 이후 현수교의 시행착오를 반복하며 발전해 오늘날 장대교량 형식의 선두주자가 되어 있다. 현수교란 주탑(Tower) 및 앵커리지(Anchorage)로 주케이블(Main Cable)을 지지하고 이 케이블에 현수재 (Suspender 또는 Hanger)를 매달아 보강형(Stiffening Girder)을 지지하는 교량형식을 말한다.현수교의 주케이블 형상은 아치교와 유사하나 인장력만을 받는다는 점에서 크게 다르다. 이와 같이 부재에 인장력만이 발생하도록 하는 것이 재료의 효과적인 사용방법임. 지간 1,000m 이상의 장대교가 거의 현수교라는 점도 이러한 역학적 특성을 잘 반영하는 것이다.전형적인 현수교는 경간수 및 보강형의 지지조건에 따라 단경간 현수교, 3경간 단순지지 현수교 및 3경간 연속지지 현수교, 다경간 현수교 등으로 나눌 수 있다. 또한 보강형의 형식에 따라 트러스 형식 및 박스형식 등으로 나눌 수 있다. 대부분의 현수교는 주케이블을 앵커리지에 고정시키는 타정식(earth-anchored)이지만 최근들어 보강형이 주케이블을 지지하는 자정식(self-anchored, 영종대교)현수교도 시도되고 있다.활하중과 같이 집중하중은 일단 바닥틀에 의해 지지되고 다시 보강형에 의해 분배되며 이 힘은 행거(hanger)를 통해 주케이블로 전단되고 최종적으로 앵커리지에 전달된다. 현수교에 활하중 등이 재하되면 보강형과 주케이블이 이 하중을 분담하여 지지하게 된다. 이 때, 사하중에 의한 주케이블의 수평장력을 크게 하면 보강형의 휨모멘트를 감소시킬 수 있다. 수평 장력을 크게 하려면 케이블의 새그(f/l)비를 줄이거나 자중을 늘리면 된다.따라서 주케이블의 수평장력에 관계되는 주요 변수들을 적절히 결정함으로써 보강형의 부담을 효율적으로 줄일 수 있으며 장대 현수교를 가능케 할 수 있다.현수교의 계획 및 설계시 고려되어야 할 주요 항목을 정리하면 다음과 같다.① 보강형의 연속성② 중앙 경간과 측경간의 비③ 중앙 경간과 새그(sag)의 비④ 행거의 배치⑤ 보강형의 형식⑥ 주탑의 형식⑦ 강바닥판과 들보의 합성 및 비합성
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해남 진도대교/사장교 교량(橋梁, bridge) 혹은 다리는 도로, 철도, 수로 등의 운송로 상에 장애가 되는 하천, 계곡, 강, 호수, 해안, 해협, 등을 건너거나, 또 다른 도로, 철도, 가옥, 농경지, 시가지 등을 통과할 목적으로 건설되는 구조물을 총칭할 수 있다. 다리는 도로, 철도의 계획노선상의 장애물을 통과하는 것이 주된 목적이었으나, 인간의 생활이 풍족하여지면서 교량은 단순한 교통수단으로서의 기능만 갖는 것이 아니라, 인류환경에 중요한 부분을 차지하면서, 고대에서 현대에 이르기까지 문학과 예술작품의 대상이 되었다. 또한 다리는 한 도시의 문화유산이며, 아름다운 조형물로서 심미적, 환경적인 면에서 매우 중요한 기능을 갖고 있다. 어원 [ 편집 ] 교(橋), 교량(橋梁)이 다리와 같은 뜻으로 쓰인다. 교(橋)는 양쪽 언덕 사이를 넘어가는 것을 뜻하고, 양(梁)은 나무를 걸쳐 물을 건너가는 것을 뜻하므로 모두 같은 뜻을 갖고 있다. 로마 사람들은 “다리는 하늘과 땅을 연결하는 상징”이라고 믿었으며, 이 시대에는 많은 다리가 신부(神父)에 의해 건설되었다. 대사제나 교황을 뜻하는 폰티프(영어: pontiff)[1]는 라틴어 폰티펙스(pontifex)에서 유래된 고대 프랑스어 폰티프(pontif)에서 온 말인데, 이는 ‘다리’를 뜻하는 폰스(라틴어: pons)와 ‘만들다’는 뜻인 파키오(라틴어: faciō)가 합친 말이다. 동양에서는 많은 아치교가 절 앞에 만들어졌는데 이는 속세로부터 무지개를 타고 불국(佛國)으로 들어가는 것을 뜻한다.[2] 역사 [ 편집 ] 다리의 시초는 인류가 어로 활동을 하거나 이동할 때 시내나 늪을 건너기 용이하게 하기 위해 통나무나 큰 돌을 놓으면서였다. 징검다리는 가장 원시적인 형태의 다리이다. 기원전 약 3807년 경에 지어진 영국에 스위트 트랙과 기원전 약 3838년 경에 지어진 포스트 트랙이라는 원시적인 다리가 있다. 아치형 다리는 기원전 4000년 경 메소포타미아 지방에서 발견되었다. 목재 다리 중 가장 오래된 다리는 스위스 취리히 호수 상류에 있는 라퍼스빌-후르덴 목교(Holzbrücke Rapperswil-Hurden)다. 제담 서쪽에서 발견된 나무 더미는 기원전 1523년 경에 만들어 진 것으로 추정된다. 대한민국 [ 편집 ] 대한민국에서 다리 기술이 본격적으로 발전하기 시작한 것은 삼국시대부터이다. 413년 《삼국사기》 신라본기의 〈실성이사금조〉(實聖履師今條)에 따르면 ‘신성 평양주 대교’라는 한국의 다리에 대한 최초의 기록이 나온다. 통일신라 시기『삼국사기』경덕왕 19년(760년)조에 “궁의 남쪽 문천(蚊川)에 ‘월정과 춘양’이라는 두 다리를 놓았다.”라는 기록이 나오며, 현재 경주 춘양교지와 월정교지로 다리 터가 남아있다. 고려 시대의 다리는 선죽교, 진천 농다리[주 1]가 대표적이다. 조선 시대에는 다양한 재료와 다양한 용도로 다리가 만들어졌다. 하폭이 넓은 강에는 나룻배를 이어 만드는 배다리도 놓았다. 대표적인 다리는 수표교가 있다.[3] 분류 [ 편집 ] 교량은 사용용도, 사용재료, 노면의 위치, 교량의 평면형상, 교량의 평면선형, 가설지점, 교량의 가동여부, 내용년수, 설계하중 구조형식 등에 따라 분류할 수 있며, 이를 복합적으로 고려하여 형식을 분류하기도 한다. 사용 용도에 따른 분류 [ 편집 ] 도로교 (道路橋): 도로를 개설할 때 가설하는 교량을 총칭하여 도로교라고 한다. (道路橋): 도로를 개설할 때 가설하는 교량을 총칭하여 도로교라고 한다. 철도교 (鐵道橋): 철도를 개설할 때 가설하는 교량을 총칭하여 철도교라고 한다. (鐵道橋): 철도를 개설할 때 가설하는 교량을 총칭하여 철도교라고 한다. 보도교 (步道橋): 사람을 통행시키는 교량을 말한다. [육교(구름다리), Viaduct] (步道橋): 사람을 통행시키는 교량을 말한다. [육교(구름다리), Viaduct] 수로교 (水路橋): 용수로, 수력 발전 수로 등을 통과시키는 교량을 말한다. (水路橋): 용수로, 수력 발전 수로 등을 통과시키는 교량을 말한다. 공용교(共用橋): 2가지 이상의 용도로 가설하는 교량을 말한다. 일반적으로 철도 + 도로교를 의미한다. 노면의 위치에 따른 분류 [ 편집 ] 상로교 : 노면의 교량의 거더, 빔, 트러스, 아치 위에 있는 교량을 말한다. 우리 나라에 건설되어 있는 중소교량의 90% 이상이 상로교에 속한다. : 노면의 교량의 거더, 빔, 트러스, 아치 위에 있는 교량을 말한다. 우리 나라에 건설되어 있는 중소교량의 90% 이상이 상로교에 속한다. 중로교 : 노면이 교량 상부구조 종다면의 중간부근에 있는 교량을 말한다. 중로교는 아치교, 트러스교 등의 형식에서 많이 적용되며, 우리나라의 한강상의 교량 중에 방화대교가 대표적인 예이다. : 노면이 교량 상부구조 종다면의 중간부근에 있는 교량을 말한다. 중로교는 아치교, 트러스교 등의 형식에서 많이 적용되며, 우리나라의 한강상의 교량 중에 방화대교가 대표적인 예이다. 하로교 : 교량의 노면이 교량 상부구조의 종단면 아랫쪽에 있는 교량을 말한다. 우리나라의 대표적인 하로교는 아치교로서는 한강대교, 트러스교로서는 동호대교, 동작대교가 있다. : 교량의 노면이 교량 상부구조의 종단면 아랫쪽에 있는 교량을 말한다. 우리나라의 대표적인 하로교는 아치교로서는 한강대교, 트러스교로서는 동호대교, 동작대교가 있다. 이층교: 교량의 노면이 2층으로 나누어진 교량을 말한다. 우리나라의 대표적인 이층교는 광안대교가 있다. 구조에 따른 분류 [ 편집 ] 거더교 또는 빔교 : 상부구조의 주체가 빔(Beam) 또는 거더(Girder)가 주체가 되는 교량을 말한다. 또는 : 상부구조의 주체가 빔(Beam) 또는 거더(Girder)가 주체가 되는 교량을 말한다. 슬래브교 : 상부구조가 판으로된 교량 형식을 말한다. : 상부구조가 판으로된 교량 형식을 말한다. 격자교 : 상부구조가 가로보와 세로보를 격자모양으로 배치하고 노편을 슬래브로 한 교량을 말한다. : 상부구조가 가로보와 세로보를 격자모양으로 배치하고 노편을 슬래브로 한 교량을 말한다. 라멘교 : 교량의 하부구조와 상부구조가 일체로 된 교량의 형식을 말한다. : 교량의 하부구조와 상부구조가 일체로 된 교량의 형식을 말한다. 트러스교 : 트러스를 이용한 교량을 트러스교라고 한다. : 트러스를 이용한 교량을 트러스교라고 한다. 아치교 : 교량의 주체인 아치 부재에 압축력만 발생케하는 아치구조의 성질을 이용한 교량형식이다. : 교량의 주체인 아치 부재에 압축력만 발생케하는 아치구조의 성질을 이용한 교량형식이다. 현수교 : 현수교는 양단 주탑에 케이블을 걸고, 이 현수 케이블에 보강거더와 연결된 행어를 지지하는 형식의 교량형식이다. : 현수교는 양단 주탑에 케이블을 걸고, 이 현수 케이블에 보강거더와 연결된 행어를 지지하는 형식의 교량형식이다. 사장교 : 케이블을 주요부재로 사용하는 구조물로 교량 중간의 교각이나 기초 위에 세운 주탑으로부터 경사된 인장재로 거더 또는 트러스를 지지하도록 하는 교량이다. : 케이블을 주요부재로 사용하는 구조물로 교량 중간의 교각이나 기초 위에 세운 주탑으로부터 경사된 인장재로 거더 또는 트러스를 지지하도록 하는 교량이다. 엑스트라도즈교: 사장교와 비슷하게 생겼으나, 주탑의 높이가 낮다.[4] 가설 위치에 따른 분류 [ 편집 ] 해상교량: 바다에 건설되는 교량. 간단한 건설 순서는 기초 시공, 주탑 시공, 케이블 시공, 상판 시공, 노면 포장 순이다. [4] 하천교 : 하천을 통과하는 교량을 말한다. 육교 : 도로, 철도를 횡단하는 교량을 말한다. 고가교 : 도시의 시가지를 관통하거나 농경지 또는 기타 장애물을 횡단하는 교량을 말한다. 연륙교 : 육지에서 섬을 연결하는 교량을 말한다. 연도교 : 섬과 섬을 연결하는 교량을 말한다. 잠수교 : 하천에 가설되는 교량으로 노면이 평소에는 수면보다 위에 있지만 홍수시에는 교량의 상부노면이 수중에 잠기도록 가설한 교량을 말한다. 부교 : 수상에 배를 나란히 띄워놓고 그 위에 복공을 하여 차량이나, 사람이 통행할 수 있도록 건설된 교량을 말한다. 잔교 : 주로 항만의 선착장에 많이 건설하는 교량으로 교체에 보를 설치하여 슬래브를 붙이는 교량을 말한다. 부잔교 : 항만에 화물의 하역 및 승객의 승선을 위하여 설치하는 교량으로서 육안으로부터 어느정도 떨어져 Pontoon이라고 불리는 상자선을 띄어서 이것과 육지사이에 도교를 가설하여 연락하고, Poontoon에 배를 접안시키는 계선시설이다. 재료에 따른 분류 [ 편집 ] 목교 : 목재를 사용하여 가설한 교량을 말한다. 석교 : 돌로 만든 교량으로서 지간이 짧은 경우에는 거더교, 지간이 긴경우에는 아치교 형식이 많다. 강교 : 강철로 된 구조용 압연강재를 사용하여 가설된 교량을 말한다. 철근콘크리트교 : 시멘트, 모래, 자갈 및 철근을 재료로하여 가설되는 교량이다. 프리스트레스트 콘크리트교(PSC 교) : 철근콘크리트교와 비슷하나, 강도가 큰 콘크리트를 사용하고, 고장력의 P.S 강재에 프리스트레스를 주어 내하력을 증진시킨 교량이다. 합성교 : 2가지 이상의 재료를 이용하여 교량의 상부구조를 건설하는 교량이다. 콘크리트교 목교 석교 기타 분류 [ 편집 ] 구조와 명칭 [ 편집 ] 교각 : 상부구조의 하중을 기초에 전달한다. 주탑: 사장교나 현수교에서 주케이블이 연결되는 큰 철근콘크리트 또는 강구조 탑을 주탑이라고 한다. 주탑이 높을수록 사장교 또는 현수교의 케이블이 받는 하중이 작아진다. 같은 경간의 다리를 놓을 때 주탑이 높다면 케이블의 단면을 줄일 수 있어 경제적이고, 같은 케이블 단면으로 시공한다면 경간을 늘일 수 있는 장점이 있다. [5] 경간: 교대와 교각, 또는 교각과 이웃 교각 사이를 경간이라 하며, 이 거리를 ‘경간장’이라고 한다. 해협이나 협곡에 세워지는 교량은 교각을 여러 개 설치하기 쉽지 않기 때문에 경간장이 긴 교량일수록 높은 수준의 기술력을 요구한다. [4] 지간 : 경간과 비슷하나, 지지점 중심과 이웃 지지점 중심간 거리라는 점에서 다르다. 교대 : 다리의 양끝에 있는 벽체 형식의 지지구조물. 교좌장치: 상부구조와 하부구조의 연결구조물 접속슬래브(approach slab, approach cushion): 교량상부구조와 교량외부의 노면을 연결하는 구조물. 교량 외부의 도로를 구성하는 지반이 침하하게 되면 교량부분의 도로와 교량 외부 도로간에 높이차가 발생한다.(단차 발생) 이를 방지하기 위해 설치한다. 접속슬래브 주요 다리 목록 [ 편집 ] 한국 [ 편집 ] 옛 다리 [ 편집 ] 개성시 선죽동 자남산 동쪽 기슭의 노계천에 있는 고려시대의 돌다리, 정몽주가 이방원의 일파에 의해 죽임을 당한 곳으로 유명하다. 진천 농다리. 2007년 10월 농다리 [ 편집 ] 자연석으로 만든 한국에서 가장 오래되고 긴 다리로 지금까지 고려 고종 때의 권신인 임연 장군이 그의 전성기에 출생지인 구산동(현 진천군 구곡리 굴티)에서 약 200m 지점인 세금천에 세운 다리라고 전래되고 있다.[6] 전라남도 함평군 학교면(鶴橋面) 고막리(古幕里) 고막천(古幕川)에 있는 고려시대의 돌다리[石橋]로 보물1372호로 지정되어 있다. 한국 고유의 마루의 구조를 석교에 적용한 다리로 여러 차례 붕괴후 재건설되었다. 현재는 원래 길이의 절반정도만 원래의 석재를 이용하여 구성되어 있고 나머지는 새로운 석재로 재건된 상태이다. 목포에서 국도 1호선을 타고 나주로 가는 길에 함평 천지 휴게소를 지나있는 고막천상에 있어 잠깐 고개를 돌리면 볼 수 있다. 세종(1420) 때 시작하여 성종(1493) 때 완성된 조선시대 최장(78m)의 다리로 현재 한양대학교 인근 성동천에 있다. 대원군이 경복궁을 중건할 때 남쪽부분의 석재를 징발하였기 때문에 (확실하지 않은 자료) 이 부분은 현대에 와서 다시 만들어 붙여 사용되고 있다. 현재 장충단 공원에 있다. 1425년에서 1431년에 공사가 끝났다. ‘홍교(虹橋)’ 또는 ‘무지개다리’는 아치교의 한국어 명칭이다. 벌교에 있는 이 다리는 벌교의 상징으로 여러 차례 재건되었고 조정래의 대하소설 태백산맥에도 등장한다. 조선시대 삼남지방의 군사요충지인 강진의 병영성 인근에 있는 홍교이다. 전남 순천의 선암사에 있는 홍교로 맑은 계곡물과 어우러진 아름다운 다리이다. 선암사를 들어가는 길은 계곡을 끼고 올라가는데 이 길이 계곡을 건너면서 홍교로 이어져 있다. 승선교와 승선교 아래쪽의 홍교등 2개의 홍교가 있다. 선암사의 명물로 2004년에 홍교를 재축조하고 이를 기념하는 행사를 가졌다. 전남 여천에 있는 흥국사에 있는 홍교로 남한에서는 가장 웅장한 모습을 갖고 있다. 홍교의 아래쪽으로는 용두라하여 용머리가 조각된 머릿돌이 있는데 이가 잘 보전되어 있다. 전남 고흥군 고흥읍에 있는 홍교로 옛 고흥성벽의 수문으로 보인다. 교량으로서의 의미는 적다고 할 수 있다. 기타 [ 편집 ] 많은 문헌에는 불국사의 청운교, 백운교를 한국 최고의 교량이라 하고 있는데 이는 교량이라기보다는 건축물에 부속된 조형물로 보는 것이 타당하다. 이밖에 창경궁이나 경복궁 등에 많은 석교들이 있으나 이 또한 조경적인 의미가 강하여 위에 언급한 다리들과 같이 통행이 주목적인 실용적인 다리와는 차별된다 할 수 있다. 현대의 다리 [ 편집 ] 남해대교는 경상남도 남해군 설천면(雪川面) 노량리(露梁里)와 하동군 금남면(金南面) 노량리를 잇는 다리로서, 대한민국 최초(1973년)의 현수교이다. 길이 660 m, 너비 12 m, 높이 52 m이며 1968년 5월에 착공하여 1973년 6월 22일 준공되었다. 보강형은 3경간 힌지로 구성되어 있으며 유선형의 강상형으로 구성되어 있다. 이는 공기역학적인 고려때문으로 아시아에서 최초로 유성형 강상형을 보강형으로 사용한 교량이다. 설계는 일본회사가 하였으나 시공은 현대건설이 하였다. 교령이 40년 가까이 되었기 때문에 유지보수에 많은 노력을 기울이고 있다. 삼천포 대교가 준공되기 전에는 남해도를 출입하는 유일한 교량으로 중차량의 통행으로 많은 피로균열이 발견되었다. 현재 내부에 이의 보강을 위한 보강트러스가 설치되어 있다. 1984년 12월에 준공된 돌산대교는 여수시 대교동과 여수시 돌산읍 우두리 사이를 잇는 교량으로 길이 450m, 폭 11.7m, 높이 62m의 사장교이다. 돌산대교와 진도대교는 일종의 쌍둥이 교량으로 동일한 시기에 동일한 설계사에 의해서 설계되었다. 설계사는 영국사이고 시공은 대림산업이 수행하였다. 조류가 세지 않은 내해에 설치된 교량으로 기초는 공기케이슨을 이용하여 시공되었다. 이런 이유에서 지상에 기초를 설치한 진도대교에 비하여 준공이 늦어졌다. 전라남도 해남군 문내면과 전라남도 진도군 군내면을 연결하는 사장교다. 총 길이는 484m에 교량이 11.7m이다. 1980년 12월 착공되어 1984년 10월 18일 개통하였다. 돌산대교와 동일한 단면형태를 가지고 있는 강사장교로서 설치되는 구간이 조류가 거센 울둘목이기 때문에 기초가 육상에 설치되었다. 시공사는 현대건설이다. 진도측에는 교량의 상징물로 진도개가 해남쪽에는 거북선이 설치되어 있다. 설계하중은 DB18로 현재 2등교이다. 그러나 2005년에 제2진도대교가 DB24의 설계하중으로 건설되었다. 2006년과 2007년 다리 동쪽으로 조력발전소를 설치를 위해 바지선으로 운송중이던 자켓구조물이 강한 물살에 떠밀려 진도대교에 충돌하였다. 1차 충돌은 큰 손상이 없었으나 2차충돌에서 케이블 정착구가 직격되면서 케이블에 손상이와 케이블을 교체하였다. 서해대교 경기도 평택과 충청남도 당진을 잇는 사장교이다. 해외 [ 편집 ] PSC 교량 가설방법 [ 편집 ] 저교각 소경간 교량은 동바리를 이용하여 상부구조를 제작하는 FSM 공법(Full Staging Method), 즉 재래식 동바리공법으로 교량 가설하지만, 고교각 및 대경간으로 갈수록 동바리를 쓰지 않는 아래와 같은 가설 공법으로 교량을 시공한다. 현장타설 FCM 공법(Free Cantilever Method): 외팔보 공법 MSS 공법(Movable Scaffolding System): 이동식 비계(지보) 공법 ILM 공법(Incremental Launching Method): 연속 압출 공법 Precast PSM 공법(Precast Segment Method): 프리캐스트 세그먼트 공법 PGM 공법(Precast Girder Method): 프리캐스트 거더 공법 갤러리 [ 편집 ] 영종대교 하부의 모습 (1) 영종대교 하부의 모습 (2) 같이 보기 [ 편집 ] 주해 [ 편집 ] ↑ 농다리는 신라 시대에 만들어졌다는 설도 있다. 각주 [ 편집 ] 참고 자료 [ 편집 ] 박영태 (2019). 《토목기사 실기》. 세진사.
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반응형 Ⅰ. 개 요 1. 교량의 구성요소는 크게 상부구조, 하부구조로 구분되고 교량의 형식은 상ㆍ하부구조가 일체로 그 기능을 발휘하는 것으로 서로간의 균형과 조화를 이루어야 한다. 2. 도로 노선 선정시 교량설계를 위한 고려가 되어야 하고 교량형식 선정시에는 형식별 특성을 고려하여 적합한 최적형식을 선정하여야 한다. Ⅱ. 교량의 형식 선정시 고려할 사항 1. 기존의 주변도로 및 시설물과의 연계성을 충분히 고려할 것 2. 안전성ㆍ시공성ㆍ경제성을 최대한 고려할 것 3. 주변환경의 영향을 적게하는 환경친화적 교량형식 고려 4. 자동차 주행의 안정성 및 쾌적성을 고려한 상로교 형식과 신축이음장치가 적은 연속교 형식 고려 5. 도심지에 가설되는 교량은 주위의 경관과 조화를 이루는 미적효과도 중요하게 고려 6. 교량의 설계ㆍ시공ㆍ유지관리 표준화로 효율성 증대 고려 Ⅲ. 교량의 상부구조 1. 상부구조형식의 분류 1) 교량의 상부구조는 자동차의 안전하고 쾌적한 주행, 하부공간의 지장물등 제약 조건과 경제성 및 미관을 고려해서 결정해야 한다. 2) 사용재료에 따른 분류 – 강교, 콘크리트교(철근, PS) 지지형태에 따른 분류 – 단순교, 연속교, Gerber교 교면위치에 따른 분류 – 상로교, 하로교, 중로교, 2층교 구조형태에 따른 분류 – 거더교, Truss, Arch, 라멘교, 사장교, 현수교 PSC의 가설공법에 따른 분류 – FSM, FCM, ILM, MSS, Precast 2. 사용재료에 의한 분류 1) 강교 : 장경간의 교량을 단기간내 가설, 지반조건 및 가설조건이 나쁜곳에 가설가능 ① 특징 ㄱ) 부재가 얇아 압축부재나 휨부재의 좌굴에 유의 ㄴ) 강성이 작아 진동하기 쉽다. ㄷ) 변형이 쉬우므로 과하중에 유의 ㄹ) 부식이 쉬워 유지점검시 유의 ② 형식 I형 거더, Box형 거더, 트러스, 아치, 사장교, 현수교 등 2) 콘크리트교 : 단경간의 교량에서 장경간까지 가설이 가능 ① 특징 ㄱ) PS교의 경우 장경간 시공이 가능 – 지형 및 시공조건에 따른 시공법 개발 적용 ㄴ) 철근 콘크리트교는 20m 이내의 단경간에 적용 ② 형식 ㄱ) 철근 콘크리트교 : 슬래브교, 중공 슬래브교, T형 거더교 ㄴ) PS 콘크리트교 : I형 거더교, 박스 거더교 3. 지지형태에 의한 분류 1) 단순교 ① 주거더를 단순보로 지지하는 형식 ② 고정단과 가동단으로 구성 2) 연속교 ① 주거더를 2경간 이상으로 연속시킨 교량 ② 단순교와 비교 ㄱ) 최대 휨모멘트가 작아 단면을 줄일 수 있다. ㄴ) 거더의 높이를 낮게 할 수 있다. ㄷ) 지진시 낙교의 위험이 적다. ㄹ) 신축이음이 적어 유지보수 및 주행성이 좋다 ㅁ) 부모멘트에 의한 보강이 필요하다. ㅂ) 지점부등 침하시 응력 발생 3) Gerber교 ① 연속교의 중간에 힌지를 삽입 정정구조의 형태로한 교량 ② 특징 ㄱ) 휨모멘트가 연속거더와 유사 ㄴ) 지점부등 침하에 의한 응력 미발생 ㄷ) 힌지부의 구조적 약점, 진동하기 쉬운 구조 4. 구조형태에 의한 분류 1) 형교 : 주형을 수평방향으로 가설 ① 강판형교(Plate Girder) ② box형교 ③ Slab교 ④ T형교 ⑤ PSC I형교 2) Truss교 : 주형 대신 Truss사용 ① Howe Truss ② Pratt Truss ③ K – Truss ④ Warren Truss 3) Arch교 : 곡형 또는 곡Truss를 위로 볼록하게 한 형태 ① Tied Arch ② Langer Arch ③ Nielsen Arch 4) Rahmen교 : 상부구조와 하부구조가 일체가 되게 가설 5) 현수교 : 양안에 주탑을 세워 케이블을 설치하고 교량의 상판을지지 ① 장대지간 가설에 유리하고, 미관이 양호하나 내풍성이 약함 ② 구성요소 : 탑, 케이블, 행거, 정착장치등 ③ 적용사례 : 남해대교, 영종대교 6) 사장교 : 주탑에서 경사방향으로 설치된 케이블로 교량의 상판을지지 ① 장대지간 가설에 유리하고 외관이 미려하나 내진, 내풍성에 약함 ② 형식 : 방사형, 평행형, 다케이블 등 ③ 적용사례 : 서해대교 Ⅳ. 교량 하부구조 1. 하부공의 분류 교량의 하부공은 지승아래에서 기초지반까지를 말하며, 하부공의 기능은 상부구조에서 전달된 하중을 기초지반에 안전하게 전달하는 것으로 다음과 같이 분류한다. 2. 기초공 1) 기초공 선정 절차 2) 직접기초 연직력은 저면반력, 수평력은 저면의 전단저항과 측면반력으로지지 ① 특징 ㄱ) 지지층이 얕고(약 5m 이하) 지하수위가 낮고 배수처리 가능시 적용 ㄴ) 세굴의 우려가 없고, 지반이 좋아 부등침하의 우려가 없는 경우 적용 ② 형식 ㄱ) 독립 Footing, 연속 Footing, 복합 Footing, 전면 Mat 기초 3) 말뚝기초 연직력은 말뚝과 지반의 마찰력과 선단지지로, 수평력은 말뚝의 휨강성으로 저항 ① 특징 ㄱ) 기성말뚝 – 지지층의 깊이 및 상재하중이 제한된 경우 – 재료수급 및 시공이 간단 – 필요에 따라 절단 및 연장이 용이 ㄴ) 현장타설말뚝 – 소음 및 진동이 적고 대구경 말뚝 시공이 가능 – 지지층의 상태에 따른 공법선정이 가능 – 시공심도를 깊게 할 수 있고, 대형 구조물 축조가 가능 ② 형식 ㄱ) 기성말뚝 : RC말뚝, PSC말뚝, 강말뚝 ㄴ) 현장타설말뚝 : 구 분 Benoto RCD Earth Drill 공벽유지 All Casing 정수압 Bentonite 굴착장비 Hammer Grab 회전 Bit 회전 Bucket 적 용 지지층 : 요철, 경사가능 점성, 사질토 적합(암반 가능) 점성토 적합 4) 케이슨 기초 : 수평력은 케이슨과 지반의 마찰과 저면의 전단저항으로 수직력은 지반의 지지력으로 저항 ① 특징 ㄱ) 깊은 기초에서 가장 확실한 기초 공법 ㄴ) 수심이 깊은 곳에 적합 ㄷ) 횡력에 대한 저항이 크므로 대형 구조물에 적합 ㄹ) 공사비가 비싸고 시공속도가 늦다. ② 형식 ㄱ) Open caisson – 육상에서 제작 내부토사를 굴착하면서 소요의 지지층에 설치 ㄴ) Pneumatic caisson – 압축공기를 보내면서 인력으로 굴착 소요의 지지층에 설치 ㄷ) Box caisson – 육상에서 제작, 수중으로 이동 caisson 내부에 물을 채워 설치 3. 구체공 1) 교대공 : 상부에 작용하는 하중 및 토압에 의한 측압을 받으므로 전도, 활동, 지지력에 대해 안정해야 한다. ① 형식 : 중력식, 반중력식, 역T형, 부벽식, Box형 등 2) 교각공 : 상부에 작용하는 하중을 안전하게 기초에 전달하고 유수방해가 적으며, 세굴에 안전하고 내구적이어야 한다. ① 형식 : 주식, 라멘식, 벽식 Ⅴ. 결론 교통량의 증가, 차량의 대형화 및 주량화 추세에 맞는 교량의 형식이 선정되어야 하며 1. 도로선형을 감안해서 교량의 위치를 선정하고 2. 주변환경과 조화있는 형식 결정 3. 사용성 검토 4. 시공성 및 경제성, 주행성의 고려 5. 첨단 시공기술의 도입 6. 장래 유지관리 측면등을 고려해야 한다. 반응형
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<용어>
prestressed : 철근이 들어간 prestressed concrete : PS 콘크리트 Preflex : 철골과 철근 콘크리트가 들어 간 구조 * PSC 콘크리트교( P re s tressed C oncre te Bridge) 공법의 개요 : 고장력의 강선으로 Prestress를 가한 거더를 사용( 경간 25~35M일 경우에 주로 사용) *빔의 제작순서
바닥판 설치 – 철근조립 – 덕트설치 – 거푸집설치 – 콘크리트 타설 – 양생
– 강선삽입 – 인장 – 그라우팅 -단 부몰탈 타설 -양생 *벽체 거푸집의 활용을 위하여 증기양생 실시
*콘크리트 타설후 2~3시간 경과 후(지연제 사용시 4~6시간 경과후)
증기를 가하고 상대습도 100%로 증기가 콘크리트에 직접 닿지 않도록 해야 한다. 양생시 별도로 규정된 기간은 없으며, ‘콘크리트가 소요강도에 도돨 할 때까지 시행한다’ <품질관리 편람-한국도로공사>라고 규정
*증기양생을 도입할 경우 보통 12시간이상 양생
정상적인 경우 설계기준강도(400KG/CM2)의 80%이상 발현되기 때문에
인장(STRESS)도입시 문제가 없습니다. * RPF 빔 ( Re prestressed P re f lex Beam) 공법의 개요 RPF 빔은 프리플렉스 빔의 장점 과 PSC 빔의 장점을 결합 하여 경제적이고 효율적으로 개발된 합성형 빔임 . RPF 빔 ( ( Represtressed Preflex Beam) 은 하부플랜지 콘크리트에 적정량의 PS 강 연선 을 배치하여 하부플랜지 콘크리트에 압축응력을 프리플렉션 외에 프리스트레스에 의해서도 도입 하여 지금까지 공용되고 있는 프리플렉스 빔의 최대 장점인 낮은 형고를 유지하면서 경제성 및 안전성을 제고한 공법임. ………….
썬로드(SunRoad)의 교량이야기 홈페이지
www.sunroad.pe.kr 교량은 크게 상부구조와 하부구조로 나눌수 있습니다.(그림그리느라고 힘들었습니다.-.-;;)
– 상부구조
상부구조는 교대나, 교각위에 있는 구조를 말하며, 일반적으로 주형(Girder), 슬래브 등으로 구성되어 있습니다.
교량의 형식을 결정짓는 것은 주부재의 모양에 따라 결정되는데 주부재란 교량에서 힘을 가장 많이 받는(?- 꼭 가장 많이 받는 부재는 아니지만 주된부재를 예기합니다.) 부재를 말합니다. 위의 그림 처럼 주부재가 주형(거더 : girder)인 경우를 거더교, 아치인 경우를 아치교, 트러스인 경우를 트러스교라 하며, 케이블로 지지되는 경우에는 케이블교 (사장교, 현수교) 라고 합니다. 가장 많이 쓰이는 형식은 거더교입니다.
슬래브는 상부에 차량등이 다닐수 있도록 하는 바닥판을 말합니다. 슬래브 위에 차량이 다닐수 있도록 포장을 하고 난간이나 중앙 분리대등을 설치 합니다.
– 하부구조
하부구조는 상부구조에서 작용하는 하중을 지반에 안전하게 전달하는 역할을 하는 교대 와 교각 을 의미 합니다. 교대 는 교량의 시종점부의 받침 을 교각 은 시종점부 이외의 중간 받침을 말합니다 . 교각 밑에 지반상태에 따라 직접기초, 말뚝기초, 우물통기초등 형식이 결정됩니다.
지반상태가 매우좋으면 (기초밑에 바위(암반층)가 있거나 하면) 직접기초를 올려놓습니다. 하지만 암반층이 더 밑에 있으면 말뚝이나 우물통으로 암반층까지 교각에서 받는 힘을 암반층으로 전달해
<1> 교량상부 구조형식 비교
< 교량의 종류>
1.1 교면의 위치에 따른 분류
(1) 상로교 (Deck bridge)
: 교면이 교량의 형이나 트러스 위쪽에 있는 교량 (선유교, 가천교)
(2) 중로교 (half-through bridge)
: 교면이 교량상하의 중간에 있는 교량 (방화대교,부산대교)
(3) 하로교 (through brigde)
: 교면이 교량의 아래에 있는 교량 (동호대교, 한강철교)
(4) 2층교 (2 storied bridge)
: 교면이 2층으로 되어 있는 교량 (청담대교,영종대교)
1.2. 용도에 따른 분류
(1) 도로교 (highway bridge) : 도로를 통행하기 위하여 축조된 교량 (1등교, 2등교, 3 등교)
(2) 인도교 : 사람의 통행만으로 사용되는 교량
(3) 철도교 (railway bridge) : 철도선로에 가설되는 교량
(4) 수로교 : 발전용수로나 수도용수로 또는 관개용수도 등을 통하기 위하여 가설된 교량
(5) 군용교 : 군사용에 사용되는 교량
(6) 혼용교 : 도로와 철도가 병설되어 있는 교량과 같이 2개 이상의 용도에 사용되는 교량
(7) 운하교 : 운하를 통과시키기 위해서 가설된 교량
1.3 사용 재료에 따른 분류
사용재료에 따라 철근콘크리트교, PS콘크리트교, 강교등으로 분류된다.
(1) 철근콘크리트교(워싱턴 Selah만의 fixed concrete arch bridge.)
(2) 강교(부산대교)
(3)PS콘크리트교(신단양대교)
(1) 목교 (Wooden Bridge) : 목재로 가설된 교량
(2) 석교 (Stone Bridge)
(3) 강교(Steel Bridge) : 현재 장대교량에 많이 사용
(4) 철근 콘크리트교(Reinforced-Concrete Bridge) : 내구력이 크고 유지비가 적게 들므로 많이사용
(5) PSC 콘크리트교(Prestressed Concrete Bridge) : 고장력의 강선으로 Prestress를 가한 거더를 사용
(6) Preflex-Beam교(Preflex Beam Bridge)
1.4 상부구조 형식에 따른 분류
(1) 거더교(Girder Bridge)
– 거더(보)를 수평방향으로 가설한 교량. 이 거더(보)를 주형이라 함
거더교는 교량형식중 가장 많이 쓰이고 일반적인 형식입니다.
거더(Girder)는 우리말로는 형(桁), 들보, 대들보 정도로 해석할수 있겠는데요…
거더는 아래 그림과 같이 상부슬래브에 가해지는 하중(차량이나 사람)을 버티어 주는 대들보같은 부재를 말합니다.
거더교인 경우 이러한 보를 Main Girder(주형) 이라 하여 아치나 사장교 현수교에서의 보강형과 구분합니다. (보강형에 대해서는 나중에 다시 설명하겠습니다.)
이러한 거더의 형태에 따라 거더교에는 아래와 같은 종류들이 있습니다.
(1) T형교
30m 정도까지의 지간에 대하서 주로 적용되는 형식입니다.주형과 콘크리트가 일체로 된 콘크리트 바닥판은 교량방향으로는 주형의 플랜지로, 교량직각방향으로는 슬래브로 작용합니다.
50m정도 지간에는 프리스트레스를 가하여 사용하기도 합니다. 얼마전 발생한 목포광양의 MSS 거더의 추락 사고 때 적용되었던 형식이 바로 PSC T형교입니다.
(2) Plate Girder교 (판형교,플레이트거더교)
철판으로 I형의 거더를 만들고 그위에 콘크리트 슬래브를 얹은 형태의 교량입니다.
보통 지간장 50m 정도가 경제적으로 Steel Box Girder교와 함께 가장 많이 시공되었던 강교형식이나 브레이싱등 부재가 많고 강재량이 많이 소요되어 최근에는 별로 사용되지 않는 형식입니다.
최근에는 고강도 강재를 사용하여 브레이싱 및 거더수를 줄인 소수 주형교를 많이 가설하고 있다고 하나.. 사실 아직 실물을 본적은 없습니다..^^
(3) Steel Box Girder교 (강합성상형교,스틸박스거더교)
철판으로 제작된 박스형태의 거더교로 지간장 50~60m가 경제적입니다. 가장 널리 사용되는 교량형식중 하나입니다.
최근에 강재값이 많이 올라 예전처럼 그렇게 많이 적용하지는 않는것 같지만 곡선교나 확폭부에 적용하기가 좋아(Box를 공장에서 제작해오기 때문입니다.) 고속도로 IC에는 아직도 거의 대부분 스틸박스 거더교로 설계되고 있습니다. 보통 공장에서 제작된 박스를 현장에서 조립하여 크레인으로 가설합니다.
(4) 강상판형교
교량의 상부슬래브를 콘크리트가 아닌 철판으로 제작하여 자중을 감소시킨 형식입니다.
지간장 70~80m 정도가 경제적이며 강재가 많이 소요되어 다소 고가입니다. 또한 상판을 현장에서 용접을 하여야 하므로 시공이 조금 까다롭습니다. 거더교의 형식은 그다지 많이 사용하지 않으나 사장교나 현수교, 아치교등의 보강형으로는 많이 사용되고 있습니다. (자중경감을 위해서 말이죠…)
(5) PSC박스거더교
콘크리트 박스형태의 거더에 프리스트레스를 가한 교량으로 50m에서 100m가 넘는 교량까지 다양하게 적용될수 있습니다.
최근 강재값의 폭등으로(강재값 예기가 너무 많이 나오네요…-.-;;) 설계 및 시공에 많이 적용되고(예전에 비해 말이죠) 있습니다. 강교에 비해 설계나 시공이 까다롭고 곡선부나 확폭부에는 적용이 조금 까다롭습니다. PSC Box Girder교는 가설방법에 따라 FCM, ILM, FSM, PSM등으로 세부 분류를 합니다.
(6) PSC빔교
I형의 프리스트레스 콘크리트 거더를 이용한 교량으로 주로 20~40m의 지간장에 많이 쓰입니다.
위의 교량형식중 T형교를 제외하고 가장 가격이 싸다보니 그리 긴 지간장이 필요없는 경우에 많이 사용됩니다.
– 종류는 강 거더교, 철근콘크리트 거더교, PC 거더교, 강판형교, 박스거더교
1. 5. 지지형태에 따른 분류
(1) 단순교
교각과 교각사이를 경간, span, 혹은 지간이라고도 하는데 각 지간(경간)의 주형이 분리된 교량입니다. 장점으로는 계산이 쉽고(정정구조물) 시공이 간편합니다.
단점으로는 처짐이 크기 때문에 지간을 길게 뽑아낼수 없다는 겁니다. 때문에 단순교는 주로 작은 교량에 적용됩니다. (물론 큰 교량에 해도 되지만 지간장이 짧으니까 교각이 많이 필요하겠죠?, 그럼 돈이 많이 들구여…) 보통 24m~45m 의 지간장이 경제적이라고 합니다.
(2) 연속교
단순교와는 반대되는 개념으로 교량의 주형이 연속된 교량입니다.
연속교는 단순교에 비해 처짐이 작아서 더 길게 만들수 있습니다. 단점은 단순교에 비해 계산이 어렵다는(부정정구조물) 겁니다.
연속된 경간수에 따라 3경간, 4경간, 5경간 연속교라고 예기 하는데요.. 5경간 이상의 다경간 연속교는 부정정력이 크기 때문에 주의해서 적용하여야 합니다.
(3) 게르버교
Gerber란 위의 그림처럼 “내부힌지의수-2 = 지점의수” 를 만족하게하여 정정구조물로 만든 연속보입니다. 지반이 불량한 경우 효과적이지만 내부힌지 부분을 적절하게 연결시켜야 처짐의 문제가 없게 됩니다.
한강다리중 성수대교가 대표적인 Gerber교입니다. (정확하게는 Gerber Truss교입니다 .)
게르버형식은 연속교에 내부힌지를 둠으로써 정정구조물로 만들어 해석이 쉽지만 내부힌지사이의 보(Suspeded span)가 과다하게 처지게 되어 내부힌지가 매우 취약하게 됩니다
(4) 트러스교(Truss bridge)
– 몇 개의 직선 부재를 한 평면 내에서 연속된 삼각형의 뼈대 구조로 조립한 것을 트러스(Truss)
라고 한다. 거더 대신에 이 트러스를 사용한 교량
1. Warren트러스
상로의 단지간에 사용. 지간 60m정도까지 적용
2. Howe트러스
사재가 만재하중에 의하여 인장력을 받도록 배치한 트러스
3. Pratt트러스
사재가 만재하중에 의하여 인장력을 받도록 배치한 트러스 상대적으로 부재길이가 짧은 수직재가 압축력을 받는 장점이있다. 보통 45 ~ 60m에 적용
4. Parker트러스
Pratt트러스 상현재가 아치형의 곡선인 경우, 보통 지간 55 ~ 110m에 적용
5. K트러스
외관이 좋지 않으므로 주트러스에는 사용않함. 2차응력이 작은 이점이 있다. 보통지간 90m이상에 적용
6. Baltimore트러스
Subdivided(분격) 트러스의 일종으로 90m 이상의 지간에 적용한다.
– 트러스교는 일반적으로 지간이 50∼100m 정도에 알맞는 형식으 로, 비교적 작은 중량의 부재를
순차조립하여 큰 강성을 얻을 수 있으므로 외팔보 공법(Free Cantilevering Method) 의 채용이
다른 형식보다 유리하며, 또한 개개 부재의 단면이 작기 때문에 운반이 용이하며, 해협이나 산간
계곡 등에 적합한 교량이다.
– 이상 트러스의 가정
① 부재는 마찰이 없는 힌지로 연결되어 있으며, 각 부재에는 모멘트 가 발생하지 않는다.
② 부재는 직선이고 하중은 부재의 도심에 작용한다.
③ 하중은 격점에만 작용한다.
(6) 아치교(Arch Bridge)
먼저 아치 의 정의에 대해 알아봅시다. 아치 는 곡선으로 된 부재를 의미하는데, 구조공학에서 정의하는 아치 는 형태가 원호로 되어 있는 부재의 전부를 의미하는 것은 아닙니다.
아치 의 역학적인 정의는 원호 형상의 보가 양단에서 단순지지 되어 있고, 지점이 수평방향으로 구속된 것을 말합니다.(수평방향으로 구속.. 중요합니다.)
휘어진 보를 단순보와 같이 지지시킨 보와 역학적으로 다른 점은 수평방향 구속력에 있습니다.
수평반력은 휘어진 아치 의 부재에 휨모멘트와 함께 축력을 주게 되는데, 수평반력으로 인해 발생하는 휨모멘트는 하중에 의해 발생하는 휨모멘트를 없애도록 거동하므로 이상적인 아치 부재에서는 축력(압축력)만 발생하게 됩니다.
아치 교는 이러한 아치 부재를 주부재로 이용한 교량을 말합니다.
일반적인 아치 교량의 구성은 아래그림과 같이 상판, 스팬드럴(Spandrel), 아치 리브, 스프링잉(Springing)등으로 구성됩니다.
상판은 직접 차량등의 상부하중을 부담하는 구조로 거더의 바닥판과 같은 역활을 하겠지요..
스팬드럴은 상판과 아치 리브 사이의 공간을 지칭하며, 주로 수직재가 설치되어 상판의 하중을 아치 리브로 전달하게 됩니다.
아치 리브는 아치 교의 주부재로 스팬드럴 내의 수직재등으로 전달된 상판의 수직 하중을 압축력으로 부담하여 지반에 수평력으로 전달하는 구조를 말합니다. 아치 리브의 중심선을 아치 축선이라 하고, 아치 축선의 정점을 크라운부라고 한다. 또한 아치 의 양끝 지점부를 스프링잉(Springing)이라 하며, 이 스프링잉을 연결하는 직선과 아치 크라운부와의 연직거리를 아치 라이즈(Rise)라고 합니다.
(앞으로도 자주 나올겁니다. 잘 기억해주셔야…^^)
– 곡형 또는 곡트러스를 쪽을 상향으로 하여 양단을 수평방향으로 이동할 수 없게 지지한 아치를
주형 또는 주트러스로 이용한 교량
① 2힌지 아치교 (2-Hinged Arch Bridge)
일반아치교에서 가장 폭넓게 사용되는 형식으로 미관 및 경제성이 우수하나 지반상태가 좋은곳에서 적용가능합니다. 아치리브를 트러스구조의 Braced Rib를 적용하였을 경우 300m 이상의 교량에도 적용가능합니다.
Cold Springs Canyon Bridge 부산대교
② 3힌지 아치교 (3-Hinged Arch Bridge)
3힌지 아치는 2힌지 아치의 크라운에 힌지를 추가한 것으로 정정구조입니다. 그러나 교량의 중앙에 힌지를 설치하는 것은 힌지에서의 처짐이 과다해지고, 내구성이 저하되어 초기 아치교 이후로는 거의 사용되지 않는 구조입니다.
High Bridge (미국) High Bridge의 내부힌지
③ 고정 아치교 (Fixed Arch Bridge)
아치교로서는 가장 경제적인 형식이나 지점에서 수평반력 외에 고정모멘트가 크기 때문에 지지력이 양호한 지반에서만 적용 가능합니다. 다른형식에 비해 강성이 크므로 처짐량은 적으나 장지간의 아치교에서는 부가응력이 상당히 커지는 단점이 있습니다.
고정아치교는 지점을 힌지로 처리하기 곤란한 콘크리트 교에 주로 사용됩니다.
Alexander Hamilton Bridge Arrabida Bridge (포루투칼)
④ 타이드 아치교 (Tied Arch Bridge)
타이드 아치교는 아치리브에서의 수평반력을 Tie로 부담시켜 아치 지점부에서는 연직반력만이 전달됩니다. 따라서 수평력이 크게 작용하지 않아 지반상태가 양호하지 않은 곳에서도 적용가능한 형식입니다.
그러나 아치리브가 과대해지는 경향이 있어 경제성 측면에서 불리한 단점이 있습니다.
한강대교 워싱턴의 tied-arch교
⑤ 랭거형(Langer Girder)
랭거교는 고안자인 오스트리아의 Langer의 이름을 딴 것으로 아치리브 강성보다 보강형의 강성이 크고 수직재와 다른 부재와의 결합을 Pin 구조로 가정하여 아치리브가 주로 축력을 전담한다. 그러나 아치리브와 보강형의 접속부가 복잡하고, 로제 아치에 비해 아치리브의 강성이 작으므로 수직재(Hanger)의 간격이 좁아지는 단점이 있다. 50~200m까지 적용할수 있다고 알려져있다. Hanger를 수직재 대신 사재를 사용하는 교량은 트러스 랭거형(Truss Langer Girder)라고 한다.
랭거아치교 – 동작대교
⑥ 로제형(Lohse Girder)
로제교는 <그림 27>과 같이 휨강성을 가지는 아치리브와 보강거더를 양단에서 연결하고 아치리브와 보강거더간을 양단힌지의 수직재로 연결한 구조이며, 랭거교와 타이드아치교의 중간적인 성질을 갖는다. 아치리브의 강성이 크기 때문에 랭거교에 비해 수직재 간격을 늘릴수 있으며 아치리브와 보강형의 접속부 연결이 용이하다.
로제아치교 – 일본 泉大津大橋
⑦ 닐센계(Nielsen System)
Nielsen계는 스웨덴의 O.F Nielsen에 의해 제안된 교량형식으로 타이드아치, 랭거교, 로제교 등이 수직재를 Flexible한 사인장재 (Rod, 강봉) 및 Cable로 대신한 수직재를 Warren Truss형으로 조립한 교량을 총칭하여 Nielsen계 교량이라고 한다. 한강의 서강대교가 아치지간 150m로 대표적인 예이다. 닐센계 교량은 경사재가 교량의 전단변형 억제에 기여하여 일반아치교에 비해 처짐이 작으며 장경간에 유리한 구조이다.
서강대교
– 아치교는 부재 내에 압축력만 발생케 하는 아치 구조의 성질을 이 용한 교량 형식으로 기본적으로
2 힌지 아치, 3힌지 아치 및 고정 아치의 형식이 있다. 어떤 교량 형식에서나 자중 상태에서는
부재에 휨이 발생하지 않도록 설계하는 것이 바람직하다. 강도로교 의 경우에는 아치리브에
필연적으로 휨이 발생하므로 아치리브의 부재는 압축력과 휨에 동시에 저항할 수 있게
설계되어야 한다.
– 아치교는 바닥판에 작용하는 차륜하중을 행거 또는 기둥을 이용하여 가능하면 등분포로
아치리브에 전달하고, 이 아치리브를 통하여 지반으로 전달케 하는 구조체계를 갖고 있다.
하로 아치교는 바닥구조와 아치리브 구조의 연결방법에 따라 타이드아치교, 랭거 아치교,
로제아치교 또는 닐슨 아치교 등으로 나누기도 한다.
상로 아치교는 하로 아치교 의 랭거형교, 또는 로제형교에 해당하는 교량형식 이외에 트러스
아치형의 형태가 있다.
– 아치교의 구분
① 타이드 아치교 : 지점상의 횡변위를 타이드 바가 잡아주는 구조 형식(한강대교)
② 랭거 아치교 : 아치부가 축력만을 받도록 설계되는 형식(동작대교 철도교 구간)
③ 로제 아치교 : 아치부가 축력과 휨에 저항하도록 설계하는 방식
④ 닐센 아치교 : 아치부의 행거가 케이블로 이루어져 있으며, 약간 경사지게 배치되는 형식
(7) 라멘교(Rahmen Bridge)
– 라멘교란 교량의 상부구조와 하부구조를 강절로 연결함으로써 전 체구조의 강성을 높임과 동시에
지간내에 발생하는 휨모멘트의 크기를 줄이는 대신 이를 교대나 교각이 부 담하게 하는 교량이다
라멘이란 교량의 기둥과 보를 강결로 연결하여 외부 하중을 보와 기둥의 휨강성으로 저항하여 전체구조의 강성을 높인 구조를 말합니다.
문형라멘교 교량에서의 라멘구조는 상부구조를 하부구조로 지지하는 대신 상부 및 하부구조를 강결로 연결하여 문형태로 구성한 구조를 이야기 합니다.
라멘교의 역학적 거동은 아치교와 비슷하며 지점의 구조에 따라 문형라멘교, π형라멘교, V각 라멘교 등이 있습니다. 또한 몇개의 경간을 연결시킨 연속 라멘교도 있습니다.
라멘교는 통상적인 거더교에 비해 형고를 낮출수 있어 주로 형하공간 확보가 필요한 도로의 횡단교량이나 하천통과 구간등에 적용됩니다.
또한 V각라멘등은 장경간 교량에 적용하기도 합니다.
연속라멘교 π형 라멘교 V각 라멘교
π형라멘교 – 금평육교 V각라멘교 – 청담대교
– 50m 지간까지 신축이음(Expansion Joint) 이나 지압판이 없이 가설이 가능하고, 유지 관리면에서
같은 지간의 단순교에 비해 유리하며 주형의 두께가 상대적으로 작게 설계될수 있어 교량의 미관이
수려하며, 특히 중앙부로부터 지간의 양단으로 헌치 형태를 이룬 경우 더욱 날렵한 모양을 이룬다.
– 라멘교는 교각의 높이가 그리 높지 않고 단경간의 교량에서 사용 하는 것이 경제적이다.
우리나라의 경우 고속도로 횡단교량에서 많이 볼 수 있다.
– 라멘교는 매우 다양한 형태의 설계가 가능하며, 보의 두께를 작게 하여 가늘게 보이도록 하는 것
이 보통이므로 교대나 교각의 두께가 상대적으로 두껍다.
(8) 현수교(Suspension Bridge)
– 19세기 후반 들어 Roebling에 의해 Brooklyn교(1883년)등 근대 현수교가 완성된 이후, Moisseiff, Steinman 등에 의해 20세기 초 현수교 전성기가 시작되었다. 이후 현수교의 시행착오를 반복하며 발전해 오늘날 장대교량 형식의 선두주자가 되어 있다.
– 현수교란 주탑(Tower) 및 앵커리지(Anchorage)로 주케이블(Main Cable)을 지지하고 이 케이블에 현수재(Suspender또는Hanger)를 매달아 보강형(Stiffening Girder)을 지지하는 교량형식을
말한다.
– 현수교의 주케이블 형상은 아치교와 유사하나 인장력만을 받는다 는 점에서 크게 다르다.
이와 같이 인장력만이 발생하도록 하는 것이 재료의 효과적인 사용방법.
지간 1,000m 이상의 장대교가 거의 현수교라는 점도 이러한 역학적 특성을 잘 반영하는 것이다.
현수교의 구성
현수교 의 현수(懸垂橋는 매달을현, 드리울수)는 줄을 늘어뜨려 매단다는 뜻입니다 .
주케이블을 늘어뜨려 양끝단을 고정시키고 주케이블에 수직부재(케이블)를 매달아 보강형을 지지하는 교량을 말합니다.
현수교는 여러가지 교량형식중 가장 긴 지간장에 적용되는 형식입니다.
세계 최장경간 교량은 일본의 아카시대교로 중앙경간 1991m의 타정식 현수교 입니다.
광안대교 – 중앙경간 500m(국내최대) 아카시대교 – 중앙경간 1991m(세계최대)
또한 보강형을 수직으로만 지지하므로 사장교 와 같이 보강형에 축력이 걸릴 염려가 없어 작은단면으로도 적용 가능합니다. 다만 보강형 강성이 작을경우 진동의 우려( 타코마교 붕괴 같은 일이 일어날수 있습니다.)가 있으므로 이에대한 검토가 필요합니다.
현수교는 주케이블 고정방법에 따라 타정식(earth-anchored)과 자정식(self-anchored)현수교로 분류됩니다.
① 타정식(earth-anchored) 현수교
교량 시종점부에 별도의 앵커리지를 만들어 주케이블을 고정하는 방식입니다.
주케이블이 보강형에 직접영향이 없으므로 보강형에 축력등이 걸리지 않고 계산이 보다 간단(?)하다는 장점이 있습니다.
그러나 대규모 앵커리지를 시공하여야 하므로 미관이 좋지 않고 지반조건이 않좋은 경우 공사비가 비싼 경향이 있습니다. 현재 사용되는 거의 대부분의 교량에 적용되는 형식입니다.
② 자정식(self-anchored) 현수교
주케이블을 앵커리지로 고정하지 않고 보강형에 직접 고정하는 방식을 말합니다.
주케이블의 장력이 그대로 보강형에 전달되므로 보강형의 거동이 복잡하여 설계가 조금 까다롭습니다.
그러나 대규모의 앵커리지가 필요없으므로 미관이 깔끔하다는 장점이 있습니다.
인천 영종대교 에 적용된 형식입니다.
타정식 현수교 – 광안대교 자정식 형수교 – 영종대교
– 현수교의 분류
① 경간수 및 보강형의 지지조건
: 단경간 현수교, 3경간 단순지지 현수교, 3경간 연속지지 현수교, 다경간 현수교
② 보강형의 형식 : 트러스 형식, 박스형식
– 대부분의 현수교는 주케이블을 앵커리지에 고정시키는 타정식 (earth-anchored)이지만 최근 들어
보강형이 주케이블을 지지하는 자정식(self-anchored, 영종대교)현수교도 시도되고 있다.
자정식을 제외한 어는 형식이라도 주케이블이 모든 사하중을 지지하며 따라서 사하중 상태에서
보강형에는 응력이 발생하지 않는다. 활하중과 같이 집중하중은 일단 바닥틀에 의해 지지되고
다시 보강형에 의해 분배되며 이 힘은 행거(hanger)를 통해 주케이블로 전단되고 최종적으로
앵커리지에 전달된다.
– 현수교에 활하중 등이 재하되면 보강형과 주케이블이 이 하중을 분담하여 지지하게 된다.
이 때, 사하중에 의한 주케이블의 수평장력을 크게 하면 보강 형의 휨모멘트를 감소시킬 수 있다.
수평장력을 크게 하려면 케이블의 새그(f/l)비를 줄이거나 자중을 늘리면 된다.
– 주케이블의 수평장력에 관계되는 주요 변수들을 적절히 결정함으로써 보강형의 부담을 효율적으로
줄일 수 있으며 장대 현수교를 가능케 할 수 있다.
– 현수교의 계획 및 설계시 고려되어야 할 주요 항목을 정리하면 다음과 같다.
① 보강형의 연속성
② 중앙 경간과 측경간의 비
③ 중앙 경간과 새그(sag)의 비
④ 행거의 배치
⑤ 보강형의 형식
⑥ 주탑의 형식
⑦ 강바닥판과 들보의 합성 및 비합성
(9) 사장교(Cable Stayed Bridge)
– 사장교는 1784년 C.J.Loscher에 의하여 세상에 처음으로 교량으 로서의 모습을 선보인 후,
1818년과 1824년에 두 개의 교량이 연속해서 붕괴되면서 그 발달이 지체되었다가 1955년 스웨덴에
Stromsund교가 건설되면서 다시 교량 기술자들에게서 각광을 받아오고 있는 교량형식이다.
사장교(Cable-stayed Bridge)는 보강형(Stiffened girder)을 주탑(Pylon )에 연결된 사장 케이블(Stay-cable)로 지지하는 형식의 교량을 말합니다. 주탑의 형상은 아래그림과 같은 종류가 있습니다.
주탑의 형상은 케이블의 배치, 가설지점의 조건, 설계조건, 미관 그리고 경제성에 따라 보통 선정됩니다.
왼쪽부터 H형, 다이아몬드형, A형, I형주탑입니다.
아래 그림은 일반적인 형태일 뿐이며 이 외에 다른 형식도 많이 있습니다. 올림픽대교 주탑도 일반적인 형태는 아니지요…^^
보통 케이블 1면배치에는 I형과 A형이 보통 사용되며, 2면배치에는 A형, H형, 다이아몬드형이 주로 사용됩니다.
주탑의 형상 – 왼쪽부터 H형, A형, 다이아몬드형, I형 주탑
서해대교 – H형 주탑 타타라대교 – 다이아몬드형 주탑 돌산대교 – A형 주탑 어등대교 – I형 주탑
사장교는 사장 케이블의 인장강도와 주탑 및 보강형의 휨,압축강도를 효과적으로 결합시켜 구조적 효율을 높일수 있으며 케이블의 강성과 장력을 조절함으로써 보강형에 발생되는 휨모멘트를 현저하게 감소시킬 수 있어 경제적인 설계가 가능합니다.
사장교의 구성
이와 같은 사장교의 구조적인 효율성 이외에도 외관이 수려하고 주행시 비교적 개방감이 있으며 보강형의 구성형식, 주탑의 형상, 케이블 배치 등 설계 자유도가 많아 주변환경에 따른 변형이 용이합니다.
그러나 사장교는 부정정차수가 높아 구조해석에 어려움이 지적되었으나 컴퓨터 해석기법의 발달에 힘입어 다양한 형태로의 변형이 가능하게 되었으며 과거에 그래 온 것처럼 미래에도 비약적인 발전을 거듭할 것입니다. (실제 많은 발전이 있었습니다.)
최초의 근대적 사장교 – Stromsund교 몇몇의 선각자들에 의해서 스케치되어 그림의 수준에 머무르던 사장교가 교량의 형태로 처음 모습을 나타낸 것은 19세기에 들어서였는데, 초기 사장교는 성공하지 못하고 붕괴되었으며 그 이후 사장교를 건설하려는 몇 번의 시도도 마지막 단계에서 취소되거나 현수교로 변경되었습니다.
사장재는 나이아가라교나 브룩클린교 같은 현수교의 보조적인 수단으로서만 간간이 적용되다가 1956년 사장재만을 이용한 최초의 사장교인 Stromsund교가 완공되었습니다.
그 이후 사장교는 기술적인 발전을 거듭하여 오늘날 현수교와 더불어 중 장대 교량의 대표주자가 되었습니다.
사장교는 재료에 따라 강사장교, 콘크리트 사장교, 복합 사장교로 분류될수 있으며, 주탑의 형상에 따라 I형, H형, A형, 다이아몬드형으로 분류될수 있습니다.
또한, 케이블 종방향 배치에 따라 방사형(Radiating Type), 하프형(Harp Type), 팬형(Fan Type), 스타형(Star Type)으로 분류되며, 케이블 횡방향 배치에 따라 1면, 2면 사장교로 분류될수 있습니다.
국내 최장사장교 – 서해대교(400m) 세계 최장사장교 – 타타라대교(일본,890m
– 사장교는 중간의 교각위에 세운 교탑으로부터 비스듬히 내려 드리운 케이블로 주형을 매단
구조물이다. 연속 들보형교, 연속 트러스교 또는 아치교에서는 그 경간이 장대해지면,
사하중이 급격히 증가하며 결국 적용한계에 달하게 된다. 그래서, 경간의 장대화에 수반하는
사하중을 경감하기 위하여 위에서 말한 것과 같은 구조계로 고안된 것이 사장교이다.
따라서 사장교에 작용하는 하중의 일부가 케이블의 인장력으로 지탱되기 때문에 주형은
케이블 정착점에서 탄성지지된 구조물로서 거동한다. 그 때문에 사장교는 현수교와 근본적으로
역학적 특성이 다른 구조물이다.
– 케이블의 장력을 조절함으로써 휨모멘트를 현저하게 감소시킬 수 있으므로 경간이 장대한
사장교를 경제적으로 설계할 수 있다. 이 때 고려해야 할 설계 인자들은 다음과 같다.
① 케이블의 배열 및 장력
② 케이블 수
③ 주탑 및 보강형에 케이블이 정착되는 위치
④ 탑 기초부의 지지조건
⑤ 탑과 케이블의 결함
2. 종류별 사례
2.1 거더교
– Confederation Bridge(Canada)
– Grand Duchess Charlotte Bridge(Luxembourg)
– Hamana Bridge(Japan)
– Huangshi Bridge(China)
– Krungthep Bridge(Tailand)
– Northumberland Strait Bridge(Canada)
– Pnote de S.Joao Bridge(Portugal)
– San Mateo-Hayward Bridge(USA)
– Schottwien Bridge(Austria)
– Shorenji Gawa Bridge(Japan)
– Skye Bridge(UK)
– Trans Tokyo Bay Bridge(Japan)
2.2 트러스교
– FEC Strauss Bascule Bridge(USA)
– Firth of Forth Bridge(Scotland)
– Minato Bridge(Japan)
– Photos from Truss Bridge Project
– Quebec Bridge(Canada)
– 2nd Mameyaki Bridge(Japan)
2.3 아치교
– Bayonne Bridge(USA)
– Fremont Bridge(USA)
– Jiangjiehe Bridge(China)
– Port Mann Bridge(Canada)
– Runcorn/Widnes Bridge(UK)
– Sydney Harbor Bridge(Australia)
– Thatcher Ferry Bridge(Panama)
2.4 현수교
– Akashi Kaikyo Bridge(Japan)
– Ambassador Bridge(USA)
– Golden Gate Bridge(USA)
– Great Belt Bridge(Denmark)
– High Coast Bridge(Sweden)
– Humber Bridge(UK)
– Kwang-An Grand Bridge(Korea)
– Mackinac Bridge(USA)
– Tsing Ma Bridge(Hong Kong)
2.5 사장교
– Alex Fraser Bridge(Canada)
– Honshu-Shikoku Bridge(Japan)
– Kap Shui Mun Bridge(Hong Kong)
– Meiko Central Bridge(Japan)
– Pont de Normandie Bridge(France)
– Seohae Grand Bridge(Korea)
– Seto-Ohashi Bridge(Japan)
– Sidney Lanier Bridge(USA)
– Ting Kau Bridge(Hong Kong)
참고로 말씀드리면 위의 다리들은 http://home.megapass.co.kr/~jschoa/에 가시면
모두 전경을 보실수 있습니다.
출처 : 내마음의 보석상자(上善若水/?光養晦)
글쓴이 : 대륙철도횡단열차 원글보기 : 대륙철도횡단열차
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