최근 교량분야에서는 강교량의 합리적인 개선을 위해 복잡한 구조의 단순화 및 표준화 방안으로 거더수를 최소화하여 시공성 및 유지보수성을 향상시킨 소수거더교에 대한 관심이 급증하고 있다. 소수 거더교는 거더수를 최소화하여 미관상 유리하며, 다주형교에 비해 상대적으로 부재수가 줄어들게 되어 제작 상에도 유리하다. 그러나 바닥판의 지간과 캔틸레버의 길이가 길어지게 되어 장지간 바닥판의 성능확보에 대한 검증이 필요하며, 다주형교에 비해 형고가 증가하게 된다. 본 연구에서는 이러한 한계를 극복하고 소수거더교의 구조적 성능을 극대화하기 위하여 기존 현장타설 바닥판을 대체하여 프리캐스트 콘크리트 바닥판을 적용하였다. 프리캐스트 콘크리트 바닥판은 공장에서 제작하므로 고강도, 고내구성의 고품질 바닥판 생산이 가능하다. 또한 내부긴장재에 의해 도입된 압축응력으로 인해 단순교 뿐만 아니라 연속교의 부모멘트 구간에서도 바닥판의 전단면이 유효하여, 바닥판의 단면을 주거더 단면의 일부로 고려할 수 있으므로 강거더의 중량 뿐만 아니라 형고를 경감시킬 수 있는 장점이 있다. 본 연구에서는 프리캐스트 콘크리트 바닥판을 적용한 소수거더교의 설계개념과 이를 적용한 부산-거제 연결도로 현장의 저도교, 전주우회도로 현장의 구증교의 설계사례에 대하여 소개하고자 한다.
최근 교량분야에서는 강교량의 합리적인 개선을 위해 복잡한 구조의 단순화 및 표준화 방안으로 거더수를 최소화하여 시공성 및 유지보수성을 향상시킨 소수거더교에 대한 관심이 급증하고 있다. 소수 거더교는 거더수를 최소화하여 미관상 유리하며, 다주형교에 비해 상대적으로 부재수가 줄어들게 되어 제작 상에도 유리하다. 그러나 바닥판의 지간과 캔틸레버의 길이가 길어지게 되어 장지간 바닥판의 성능확보에 대한 검증이 필요하며, 다주형교에 비해 형고가 증가하게 된다. 본 연구에서는 이러한 한계를 극복하고 소수거더교의 구조적 성능을 극대화하기 위하여 기존 현장타설 바닥판을 대체하여 프리캐스트 콘크리트 바닥판을 적용하였다. 프리캐스트 콘크리트 바닥판은 공장에서 제작하므로 고강도, 고내구성의 고품질 바닥판 생산이 가능하다. 또한 내부긴장재에 의해 도입된 압축응력으로 인해 단순교 뿐만 아니라 연속교의 부모멘트 구간에서도 바닥판의 전단면이 유효하여, 바닥판의 단면을 주거더 단면의 일부로 고려할 수 있으므로 강거더의 중량 뿐만 아니라 형고를 경감시킬 수 있는 장점이 있다. 본 연구에서는 프리캐스트 콘크리트 바닥판을 적용한 소수거더교의 설계개념과 이를 적용한 부산-거제 연결도로 현장의 저도교, 전주우회도로 현장의 구증교의 설계사례에 대하여 소개하고자 한다.
Minimizing the girder number and appling the long span deck of plate girder bridge is the main factors in the practical and economic design of the Twin Steel Girder Bridge. Therefore, it is important to verify the ability of the long span concrete deck. In this paper, to improve the problem, the pre...
Minimizing the girder number and appling the long span deck of plate girder bridge is the main factors in the practical and economic design of the Twin Steel Girder Bridge. Therefore, it is important to verify the ability of the long span concrete deck. In this paper, to improve the problem, the precast concrete full depth deck has been used instead of cast-in-place concrete deck. The precast concrete full depth deck having longitudinal and transverse prestress is efficient to design of the long span concrete slabs. This paper introduces the design concept of Twin Steel Bridge using the precast concrete full depth deck and applied design case.
Minimizing the girder number and appling the long span deck of plate girder bridge is the main factors in the practical and economic design of the Twin Steel Girder Bridge. Therefore, it is important to verify the ability of the long span concrete deck. In this paper, to improve the problem, the precast concrete full depth deck has been used instead of cast-in-place concrete deck. The precast concrete full depth deck having longitudinal and transverse prestress is efficient to design of the long span concrete slabs. This paper introduces the design concept of Twin Steel Bridge using the precast concrete full depth deck and applied design case.
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문제 정의
본 논문에서는 소수거더교의 특징과 프리캐스트 콘크리트 바닥판의 특징을 간단히 살펴보았으며 국내 최초로 종방향 내부긴장재를 갖는 프리캐스트 바닥판을 갖는 소수거더교의 설계사례를 살펴보았다. 경제적 우수성 뿐 만 아니라 시공성 및 유지관리의 우수성 까지 갖춘 합리화된 소수거더교를 확인 할 수 있었다.
본 연구에서는 프리캐스트 콘크리트 바닥판을 적용한 소수거더교의 설계개념과 이를 적용한 설계사례에 대하여 소개하고자 한다.
이러한 설계 개념으로 현재 많은 강합성교의 설계가 이루어지고 있으며 특히 본 논문에서는 소수 거더교을 집중적으로 소개하고자 한다.
제안 방법
그러나 소수거더교의 경우, 바닥판의 지간과 캔틸레버의 길이가 길어지게 되어 장지간 바닥판의 성능확보에 대한 검증이 필요하며, 다주형교에 비해 형고가 증가하게 된다. 이러한 한계를 극복하고 소수거더교의 구조적 성능을 극대화하기 위하여 기존 현장타설 바닥판을 대체하여 프리캐스트 콘크리트 바닥판을 적용하였다. 프리캐스트 콘크리트 바닥판은 내부긴장재에 의해 도입된 압축응력으로 인해 단순교 뿐만 아니라 연속교의 부모멘트 구간에서도 바닥판의 전단면이 유효하여, 바닥판의 단면을 주거더 단면의 일부로 고려할 수 있으므로 강거더의 중량 뿐만 아니라 형고를 경감시킬 수 있는 장점이 있다.
대상 데이터
본 교량은 시흥-평택 민자고속 현장에 적용된 소수거더교로 종방향 내부긴장재와 횡방향 내부긴장재를 갖는 교량으로 설계되었다. 종방향 긴장재와 횡방향 긴장재가 동시에 적용되었으나 아쉽게 채택이 되지 않아 실제 시공은 이루어 지지 않았다.
본 교량은 전주우회도로 현장에 적용된 소수거더교로 종방향 내부긴장재를 갖는 프리캐스트 콘크리트 바닥판의 효과를 이용하여 강재량을 줄인 경우로 설계되었다.
성능/효과
1) 바닥판의 두께, 철근의 배근 및 내력을 산정하는데 있어서 일반 현장타설 콘크리트와 같으며 바닥판의 종방향 내부 긴장재는 구조적인 역할을 하지 못한다.
2) 일반적으로 강합성 거더교는 연속교가 대부분을 차지한다. 이 경우 설계모멘트는 주로 지점부의 부모멘트가 주요 설계 모멘트가 된다.
3) 종방향으로 배치된 내부긴장재는 구조적인 역할은 하지 않지만 바닥판의 내구성 및 사용성에는 상당한 영향을 미친다. 국내외 논문을 살펴보면 종방향 내부긴장재가 있는 경우 현장타설 바닥판에 비하여 피로수명, 전단강도 등이 증가하는 것으로 알려져 있다.
4) 소수거더교 공사비에 있어서 현장타설 바닥판의 경우 콘크리트를 타설하기 위한 동바리공 및 거푸집 설치에 대한 설계가가 상당히 많은 부분을 차지한다. 그 이유는 설계시 동바리 물량의 산출시 하부 거더의 형고가 차지하는 체적을 구하게 되는데 소수거더교의 경우 일반적으로 형고가 3∼4m에 이르기 때문에 상당한 체적량이 구해지고 또한 교량 바닥판이 장기간화 됨에 따라 타설시 변위 및 붕괴를 막기 위하여 강성동바리가 사용됨으로써 그 비용이 상당히 증가 한다.
본 논문에서는 소수거더교의 특징과 프리캐스트 콘크리트 바닥판의 특징을 간단히 살펴보았으며 국내 최초로 종방향 내부긴장재를 갖는 프리캐스트 바닥판을 갖는 소수거더교의 설계사례를 살펴보았다. 경제적 우수성 뿐 만 아니라 시공성 및 유지관리의 우수성 까지 갖춘 합리화된 소수거더교를 확인 할 수 있었다. 향 후 시공 완료된 교량을 통하여 시공성에 대한 기술력이 검증된다면 활발히 설계에 적용될 것으로 기대된다.
후속연구
실제 구증교의 설계시 현장타설 바닥판과 프리캐스트 콘크리트 바닥판의 경우 그 설계가가 비슷하게 산정되었다. 프리캐스트 콘크리트 바닥판의 경우 앞서 기술한 강재량의 절감 효과를 고려한다면 현장타설 소수거더교에 비하여 경제적인 설계가 가능하리라 판단된다.
경제적 우수성 뿐 만 아니라 시공성 및 유지관리의 우수성 까지 갖춘 합리화된 소수거더교를 확인 할 수 있었다. 향 후 시공 완료된 교량을 통하여 시공성에 대한 기술력이 검증된다면 활발히 설계에 적용될 것으로 기대된다.
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