기술사 공부하는 자료 공유

Ⅰ. 정 의

지반의 침하량과 말뚝의 침하량을 비교하여 지반침하량이 말뚝침하량보다 작은 경우는 상향의 주면마찰력이 발생하지만 지반침하량이 말뚝침하량보다 큰 경우는 말뚝을 아래로 끌어내리는 하향의 주면마찰력이 발생한다. 이와같이 하향의 주면마찰력(Drag Down Force)을 부주면마찰력이라 한다.

Ⅱ. 발생원리

1. 지반침하와 말뚝침하

2. 중립점

1) 지반침하와 말뚝침하의 량이 같아서 상대적 이동이 없는 지점

2) 굳은 지지말뚝 : n = 1

3) 마찰말뚝 : n = 0.8

4) 모래, 자갈지반 : n = 0.9

3. 주면마찰력과 부주면마찰력

1) 주면마찰력

① 중립축 하면

② 지반침하량 ＜ 말뚝침하량 인 경우 발생

③ 상향의 주면마찰력이 발생된다.

④ 말뚝의 지지력으로 작용한다.

2) 부주면마찰력

① 중립축 상면

② 지반침하량 ＞ 말뚝침하량 인 경우 발생

③ 하향의 주면마찰력이 발생된다.

④ 말뚝에 하중으로 작용한다.

Ⅲ. 부주면마찰력 발생조건

1. 지반조건

1) 느슨한 사질지반

2) 침하량이 많은 지반

3) 지하수의 변동이 심한 지반

2. 기초조건

1) 표면적이 큰 말뚝

2) 이음부에 요철이 많은 말뚝

3) 표면이 거칠은 말뚝

3. 주변 여건변화(상재하중)

1) 말뚝 주변에 상재하중이 작용하는 경우

2) 주변공사로 인한 영향(진동) 범위내

Ⅳ. 부의주면 마찰력 발생시 예상되는 문제점

1. 말뚝침하 유발 2. 말뚝의 지지력 감소

3. 말뚝의 변형 4. 구조물침하 및 파손

Ⅴ. 부의주면 마찰력을 적게하는 대책

1. 조사 - 지반조건(지질, 지층, 지하수) 조사 철저

2. 공법선정 - 표면적이 적은 말뚝 사용(H-형말뚝)

3. 시공대책

1) 말뚝 타입전 큰구멍 뚫고 벤토나이트등의 Slurry를 넣고 말뚝 박어서 마찰력을 감소

2) 선행압밀침하, 지반개량 실시

3) 말뚝표면에 윤활유 도포

4) 말뚝이음부의 요철 제거

4. 주변공사시 대책수립

1) 지하수 변동 억제

2) 진동 차단 대책

Ⅵ. 결론

말뚝의 부주면마찰력은 주로 지반침하에 따른 영향에 의해 발생되며 설계시 부주면마찰력을 고려하지 않은 경우 말뚝파손까지 이르는 심각한 피해를 유발할 수 있음으로 기초 설계시에는 철저한 선행조사를 실시하여야 하며 설계시에는 부주면마찰력이 발생될 수 있다는 가정하에서 말뚝의 강성 및 지지력을 산정하여야 한다.

Ⅰ. 서 론

1. 육상 운송체계의 대부분을 차지하고 있는 도로의 구성요소중 교량은 경제적, 사회적 측면에서 매우 중요한 구조물로서 이의 파손시 교통 소통의 불가로 인한 사회적, 경제적 손실은 물론 인사 사고까지 유발시키는 도로 기능을 위한 중요한 부분이라 아니할 수 없다.

2. 때문에 교량은 사용성 및 안전성에 대한 정확한 평가와 점검이 요구된다.

이의 평가 점검결과에 따라 적정한 유지보수를 실시해야 하며, 여기서는 교량 유지보수를 위한 항목들에 대하여 기술코자 한다.

Ⅱ. 교량의 유지관리 분류

1. 자료관리 : 교량 자료의 Data Base

2. 일상관리

3. 점검

1) 일상점검 : 수시로 도로 순찰등을 통하여 하는 점검

2) 정기점검 : 정기적으로 점검표를 작성하여 Check하면서 부분별로 점검

① 교면 포장상태

② 난간등의 상태

③ 상판(床版)의 상태

④ 신축장치의 상태

⑤ 지승부의 상태

⑥ 기타 배수시설, 도장, 하부공 등

3) 임시점검

4) 추적조사

5) 상세조사

6) 안전진단

4. 보수ㆍ보강 및 신설교체

5. 사후관리

Ⅲ. 교량의 조사 및 평가

1. 외관에 의한 조사 평가

1) 상부 구조

① 포장 : 표면의 요철, 배수상태, 균열상태

② 상판 : 누수, 균열, 철근노출, 공동, 박기, Concrete 품질상태

③ Concrete Girder : 누수 및 백화현상, 철근노출, 진동 및 처짐, 박리 및 파손, 균열

④ 강재 Girder : 도장상태 및 부식, 연결상태, 진동 및 처짐, 파손 및 변형

⑤ 신축이음장치 : 이음부 간격 청소상태, 인접부 파손상태

2) 하부구조

① 받침 : 인접부위 손상상태, 작동상태, 재질상태

② 교각 및 교대 : 침하, 이동, 부식, 구체파괴, 배면침하, 박리, 균열, 교면 받침면 파손

③ 기초 : 하상세굴, 침식

3) 교량의 기하 형상

4) 구조단면 측정 : 단면, 철근상황 등

2. 처짐,균열측정과 이론 해석에 의한 평가

1) 외관 조사에서 문제가 있는 지점은 재하 차량을 재하시킨 후 균열과 처짐을 측정하여 하중-처짐, 하중-균열 상관도를 작성한다.

2) 처짐과 균열의 이론치와 실제치를 비교

3) 주어진 교량 도면으로 이론 내하력을 구하여 평가

3. 재하 시험에 의한 평가

1) 위 조사시 이상이 발견될시는 재하 시험에 의해 심층분석을 실시

2) 정적, 동적시험에 의해 교량의 거동특성, 균열, 처짐, 변형율, 진동상태를 종합적으로 분석 →문제점 도출, 공용 내하력과 잔존수명 추정

4. 상기의 방법에 의하여 조사된 항목들에 대하여 종합적으로 평가하여 판단

Ⅳ. 교량의 보수

1. 보수계획시 고려사항

1) 보수 및 신설의 경제성 비교

2) 기존교량의 노후도 및 가설년도 검토

3) 기존교량의 구조내용 검토

4) 장래교통량과 기존교량의 폭원, 설계하중

5) 교량전후 도로선형과 도로개량계획

2. 보수설계시 고려사항

1) 강도상의 만족여부(안전성)

2) 시공성을 감안한 설계(시공성)

3) 보수에 의해 기존구조물에 변형 유발여부

4) 경제적인 보수방법(경제성)

5) 보수후의 미관성 감안

3. 교량상부 보수공법

1) 상판 전면치환

가장 신뢰할 수 있는 방법이나 시공 기간이 필요하며 교통처리가 문제가 된다.

2) 타형식의 상판변경

일반적으로 판두께가 두꺼우므로 사하중이 증가하여 하부구조의 내구력이 부족한 경우가 있다. 따라서 중량이 작게 나가는 형식으로 변경하여야 한다.

3) 강판접착공법

Slab의 인장측에 강판을 Epoxy수지로 접착하는 것으로 교량 하부에서 실시하므로 차량소통에 영향이 적다.

4) 종방향 Girder 증가 공법

Slab를 지지하는 Girder 사이에 새로운Girder를 증가시켜 휨 Moment를 감소시키는 공법

4. 하부구조 보수공법

1) 하부구조의 보수는

① 세굴에 대한 보강

② 콘크리트면의 피복보강

③ 지지력 부족에 대한 보강이 대부분이다.

2) 구체의 보수

① Epoxy계 수지를 이용한 균열부위 보수

② 치핑 및 접착제 살포 후 신콘크리트를 타설하는 콘크리트 보강

③ 큰손상 및 내하력 부족시 강판접착 또는 Prestress 도입

④ 콘크리트 단면확대 또는 기둥증설 방법

3) 기초의 보수

① 기초의 확대 및 말뚝의 증설

② 기초의 보강

③ 주위지반개량

④ 하중조건의 개선 또는 중간교각의 증설

⑤ 세굴방지공에 의한 방법

Ⅴ. 결론

교량의 파손원인으로는 설계 및 시공 실수에서 기인된 요인도 있겠으나, 일반적으로 우리나라의 경우 주 원인으로 자동차의 대형화, 중량화(과적)에 있다고 볼 수 있다. 따라서 이의 예방과 대책으로 다음 항목들을 제안한다.

1. 교량의 차량 통과하중 표지판 설치 및 철저한 규제

2. 교량 평가 방법의 체계화

3. 교량 유지관리 시스템의 체계화

4. 현재 도면이 없는 교량의 안전도 검사

5. 장대 교량은 공용개시 이전에 내하력 평가 →정기적인 점검실시(시험)

6. 특수한 장대교는 유지관리 및 평가를 할 수 있도록 계기 부착

7. 폐교량에 대하여 파괴시험을 실시하여 교량 내하력 평가 자료로 활용

Ⅰ. 서 론

1. 국가경제발전과 대도시의 인구집중에 의한 자동차 교통의 폭발적인 증가는 교통혼잡, 교통사고의 다발을 일으켰고 이에 따라 국가의 경제적, 사회적 손실이 막대하다.

2. 따라서 대도시 교통문제 해결을 위해서 대량수송수단인 지하철도 중요하지만 자동차 교통의 비율을 고려할 때, 도시 고속도로의 건설은 매우 시급한 대책이다.

3. 도시 고속도로는 도시의 토지이용, 교통특성, 도로의 특성상 고가구조의 채택이 불가피한 곳이 많으나, 도시라는 특수성 때문에 설계시 고려해야 할 사항이 많다. 이에 대해 설계상의 대책을 기술하고자 한다.

Ⅱ. 도시 고가 구조 설계상의 고려사항

1. 교통특성

Peak 교통량 처리문제, 설계속도, 주행특성을 고려

2. 교량 자체로서의 미관

3. 도시 내부에서의 교량과 도시 경관과의 조화

4. 시공중 교통처리 문제

5. 환경상의 대책

6. 공기

7. 장애물 처리에 관한 대책

8. 경제성 검토

Ⅲ. 설계상의 대책

1. 교통 특성

1) 계획목표년도의 교통량, 계획, 서비스수준등을 고려하여 충분한 교통 용량을 갖도록해야 한다.

2) 지형, 구조형태, 교통량에 부합되는 설계속도를 결정한다. 또 출입 제한여부도 결정해야 한다.

2. 교량 자체로서의 미관

1) 상부구조형식은 지역의 성격에 맞취 Simple한 구조 또는 지역의 특성을 표출할 수 있는 형식으로 한다.

2) 경간은 하부 제약조건에 크게 작용되나 미관과 경제성을 고려하여 결정한다.

3) 교량의 형태 결정시는 다음에 유의한다.

① Total Design 개념으로 주 Girder와 도로면의 상관관계로부터 하로, 중로, 상로여부를 결정한다.

② Hunch는 응력상 유리할 뿐만 아니라 미관상으로도 유리하도록 Slender하게 처리한다.

③ 교량전체로서의 연속성을 갖도록 한다.

④ 하부공간 높이와 Girder 높이의 비를 크게 하여 날씬하게 보이도록 처리한다.

⑤ 경간장과 Girder높이의 비, 경간장과 교각 폭의 비를 고려하여 미적인 처리를 한다.

⑥ 교대와 교각은 녹물, 백화현상, 빗물 등이 흐르지 않도록 하고, 필요시 표면처리를 실시한다.

⑦ 부속시설과의 관련성에 유의하고 부속시설이 얽히지 않도록 조치한다.

3. 교량과 도시 경관과의 조화

1) 무한정 늘어진다는 개념을 없애도록 기존 구조물과 조화시킨다.

2) 단독적인 형태로서 표출되도록 조명, 주변조경등으로 처리한다.

4. 교통 처리 문제

1) 공사 기간동안 인근 도로시설이나 전체 도로망에 미칠 영향을 검토하여야 한다.

2) 영향이 있을 때의 대책으로 하부공간에 영향을 미치지 않는 공법선정, 공기단축이 가능한 공법을 선정하거나, 임시 우회도로의 설치 가능여부를 검토한다.

5. 환경상의 대책

1) 생활환경에의 영향을 간소화할 수 있도록 무소음, 무진동 공법 채택, 야간작업 금지등을 고려

2) 사용중의 대책으로는 방음벽, 방음림 등의 조성

6. 공기상의 제약

공기의 급속성이 가능한 공법 선정

7. 장애물 처리에 관한 대책

1) Sheet pile, 지중연속벽등에 의한 차단공법

2) 주입공법, 동결공법, Chemico-pile과 같은 지반 강화공법

3) Under Pinning에 의한 기존 구조물 강화공법을 고려하고 계측을 계획하고 안전한 공사가 되도록 한다.

8. 경제성 검토

1) 투자비와 편익을 산정하여 경제성을 분석한다.

2) 경제성분석방법은 주로 편익분석법을 적용한다.

Ⅳ. 우리나라 도시 고가 도로의 문제점 및 개선방안

Ⅴ. 결론

1. 고가구조의 유지관리를 위한 신축이음부의 문제점 해결 방안 마련

2. 연속교 형식에 있어 기초변형이 작은 공법의 연구 개발

3. 무소음, 무진동 공법 및 급속시공방법 개발

4. 경관설계지침의 정립등이 필요

Ⅰ. 개 요

1. 독일의 Dywidag사에서 개발하여 일명 Dywidag공법 이라고도 하며,

2. 교각 시공후 교각상에서 Form Traveller를 이용하여 좌우로 평형을 유지하면서 1 Segment씩 순차적으로 시공하는 것으로

3. 깊은 계곡, 유량많은 하천이나 교통량 많은 도로횡단시 전천후 시공이 가능한 공법으로 품질관리가 용이하고 경제적인 공법이다.

Ⅱ. FCM공법의 종류

1. 연속보 형식 : 주행성이 좋고 Creep에 의한 처짐 적다(강동대교)

2. Hinge식 : 주행성이 좋지않고 Creep에 의한 처짐 크다

3. Rahmen식 : 원효대교, 청풍교

Ⅲ. FCM공법의 특징

1. 깊은 계곡, 유량 많은 하천의 장대교량에 유리

2. 2 ～ 5 Block으로 분할시공으로 형고 변화가능

3. Form Traveller에 의한 시공으로 전천후 시공 가능

4. 고강도 콘크리트(σck=400kg/㎠이상) 타설로 품질관리가 용이하고 시공정도 높다.

Ⅳ. FCM의 시공순서

1. Start Segment 시공

2. 좌우 대칭 Segment 시공

3. Key Segment 시공

Ⅴ. FCM공법의 설계 시공시 고려사항

1. Camber Control(처짐관리)

1) Camber는 콘크리트 타설전후의 Level차이를 계산하여 거푸집 설치시 미리 감안 조정하는 상향의 처짐값을 말한다.

2) Camber량 해석법 : RM-Space Program, ACI-Code Model

2. 지점부에 발생되는 불균형 모멘트의 해소

3. 응력의 재분배

4. Key Segment의 시공

5. 시공시 Concrete 타설순서에 유의 : 아래서 위로 타설

Ⅵ . PSC Box Girder교량의 가설공법 비교

Ⅶ. 결론

1. FCM공법은 깊은 계곡이나 유량 많은 하천등의 장대교량 가설에 유리한 공법으로 Form Traveller에 의해 전천후 시공이 가능한 공법이다.

2. 그러나 설계 시공 관리시 다음과 같은 문제점에 유의하여 대책을 수립하여야 한다.

1) 응력 재분배 문제

2) Camber Control(처짐 관리)

3) Key Segment의 연결

4) 가고정시설(Temporary Support)의 설치

Ⅰ. 개 요

1. PSC교의 가설공법에 대해서는 여러 가지로 분류할 수 있으나 크게 현장타설공법과 Pre Cast 공법으로 나눌 수 있으며, 또한 FSM, FCM, ILM, MSS과 같은 현장타설공법과 Pre Cast Girder공법 및 Pre Cast Segment공법등이 있다.

2. 이러한 여러 종류의 가설공법 중 그 적용은 교량의 가설위치, 교량형식, 경간장 및 안전성, 시공성, 경제성등을 고려하여 적합한 공법을 선정해야 한다.

Ⅱ. 교량 가설공법 종류 및 적용

1. 강교

1) 벤트식 공법

① 지보공 Bent를 가설위치에 설치하여 교체부재를 조립하는 방법

② 단순형교, 연속형교, 라멘교에 많이 사용

2) Cable식 공법

① 교체를 Cable에 지지하면서 가설하는 공법

② 형하고가 높은 계곡 및 수심이 깊은 하천에 단지간의 Langer Lohse Arch,  Truss교 가설에 유리

3) 가설형 공법

① 교량가설시 Bent 설치, 크레인 진입이 곤란한 경우 적합

② 단순교, 연속형교, 곡선형교에 적합

4) 밀어내기 공법(I.L.M 공법)

① 가설지점 부근에서 조립된 상태로 밀어넣거나 보내는 방법

② 형하에 주요 교통기관이나 하천으로 Bent 설치가 곤란한 경우

③ 추진코, 중력식, 가설형식, 대차식, 대선식, 이동벨트식

5) Cantilever식 공법

① 부재를 Cantilever로 조립하면서 가설하는 공법

② 깊은 계곡, 수심이 깊은 하천등의 장대교 가설이 유리

③ 사용장비는 크레인과 Cable

④ 단순 트러스, 연속 트러스에 적합

6) 일괄 가설 공법

① 교체 1경간을 한번에 가설하는 공법

② 단순형교에 적합 - 대용량의 크레인 필요

2. 콘크리트교

1) 지보공법(동바리공법) : F.S.M(Full Staging Method) 공법

① 일반적으로 가장 많이 사용

② 교면고가 높지 않고 연약지반 아닌 곳

③ 현장타설 콘크리트교 - 단순 슬래브교, 연속 슬래브교, 라멘교

2) Precast 블록 공법

① P.C제품 공장 또는 가교 현장 부근 제작장에서 Segment or Block 제작, 가설지점에 운반, 결합하여 교량을 가설하는 공법

② 교량규모가 클 때 경제적, 공장생산으로 품질관리, 공기 단축, 급속시공 가능

③ 건조수축, Creep에 의한 가설 후 변형 적다

3) Precast형(Beam) 가설 공법

① I형, T형, P.C Beam, Box등을 가설 지점에 크레인 등으로 가설하는 공법

② 교면고 20m이하가 적합, 공기단축, 급속시공 가능

4) Cantilever식 공법 : F.C.M(Free Cantilever Method) 공법

① 교각에서 좌우로 현장타설 또는 Precast Block을 접합하여 가설하는 공법

② 지보공 필요 없으며 거푸집차(Form Traveller)가 필요

③ 깊은 계곡, 깊은 하천등 형하공간이 높을 때, 지보공 또는 Bent를 설치할 수 없을 때, 연약지반으로 지보공 불가능시, 자연경관 보호시 사용공법

④ 사장교, 연속상자형교, Arch교 등 지간 100～200m 정도가 최적

⑤ Drwidag, P & Z 공법, Precast Block공법이 있다.

5) 연속압출공법 : I.L.M(Incremental Launching Method) 공법

① 교대후방에 설치된 작업장에서 10～20m 정도의 일정한 길이를 가진 Segment를 제작, 교축방향으로 밀어 점차적으로 교량을 가설하는 공법

② 동바리 시공이 비경제적인 계곡, 하천 횡단지점, 교통로(도로, 철도) 횡단시

6) 이동식 비계공법 : M.S.S(Movable Scaffolding System) 공법

① 거푸집이 부착된 특수한 이동식 비계이용하여 한경간씩 시공

② 연속된 장경간의 교량에서 거푸집, 지보공, 조립해체없이 이동전용

③ 가설속도 빠르고 콘크리트가 제위치에서 타설됨

Ⅲ. 결론

1. 장대교량 가설공법은 P.S콘크리트를 이용한 P.S.C Box Girder공법이 많이 이용되고 있다. P.S.C공법은 R.C교에 비하여 교량 경간의 장대화가 가능하고 공장 제품화가 가능하며 경제성, 내구성 및 미적외관이 양호하다.

2. 재료적 측면에서는 강교에 비해 부식의 염려가 작고 유지관리가 양호한 Concrete교가 많이 사용되며 가설이 용이하고 경제적인 P.S.C Girder로 선정함이 장대교량의 경제성, 내구성 및 주행성측면에서 유리한 공법이다.