기술사 공부하는 자료 공유

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. 교량은 도로에 있어서 중요한 역활을 담당하며 특히, 우리나라는 험준한 지형에 하천이 산재되어 있어 도로건설에 따른 교량건설은 필수적이며 교량의 계획시는 도로의 선형을 우선적으로 고려하고, 구조물로서의 외부적 조건 즉, 길이, 지간, 형하공간 등이 적합하고

2. 주변경관의 조화 등을 고려하여 시공성 및 유지관리가 용이하도록 계획, 설계되어야 한다.

Ⅱ. 교량형식의 선정절차

Ⅲ. 교량 계획을 위한 조사

1. 예비조사

1) 자료조사

2) 현지답사

2. 본조사 : 예비조사에 의해 계획된 교량의 상세 설계를 위해 실시

1) 교량의 위치 선정시 고려 사항

① 하상 및 양안의 지질이 양호한 곳

② 하상 및 유수가 안정된 곳

③ 가급적 직교가 되도록하고, 과도한 사교나 곡선교가 요구되는 지점을 회피한다.

④ 주위경관과 조화가 가능한 곳

2) 하부구조 조사

① 지형조사 : 가교지점의 지형 및 상황파악

② 지반조사 : 지질조사, 토질조사, 지하수조사

③ 하천조사 : 이수상황조사, 하상조사

④ 시공조건조사 : 기상조사, 주변환경조사, 작업환경조사

3) 상부구조조사

① 지형조사 : 가교 위치, 교량길이, 경간분할 결정

② 교차도로조사 : 교량 연장, 경간장, 시공방법 판단

③ 하천조사 : HWL, LWL

④ 기상조건 : 온도변화, 풍하중, 지진하중의 결정

⑤ 교량의 첨가물 조사 : 상수관, 하수관, 전력, 통신관

⑥ 부식조사 : 기존 구조물 부식상태

⑦ 기타조사 : 재료, 시공, 신공법, 관련기준 등

Ⅳ. 설계하중 및 교량하부공간 결정

1. 하중의 종류

2. 활하중 : 자동차 하중 즉, 표준트럭하중(DB하중), 차로하중(DL하중), 보도등의 등분포 하중 및 궤도의 차량하중이다.

1) DB하중의 크기

2) DB 및 DL하중

3. 설계기준자동차 하중

4. 교량 하부공간

1) 하부 공간 결정시 고려 요소

① 교통의 종류와 하부 공간 이용 규모

② 하천의 제방높이

③ 계획 홍수량 및 Back Water

2) 하부공간 확보

① 하천횡단교량 : 계획제방고 이상, 계획 홍수량에 따른 적정 지간장 및 여유고 확보

② 도로, 철도횡단교량 : 도로철도의 폭원구성 및 시설한계 고려

③ 계획 홍수량 여유고

Ⅴ. 경간 분할

1. 미관상의 경간 분할

1) 연속교의 경우 중앙경간을 측경간 보다 크게

- 3경간시(3 : 5 : 3), 4경간시(3 : 4 : 4 : 3)

2) 교량 길이가 길고, 지형이 평탄한 경우 : 등경간

3) 접속교와의 연결은 연속적인 변화가 되도록

4) 중앙경간을 측경간 보다 크게하면 안정감이 있다.

- 황금분할의 경우(1 : 1.618)

2. 치수상의 경간 분할

1) 유속 및 하상이 급변하는 곳에 교각설치 회피

2) 저수로 지역은 경간을 크게 분할

3) 교각 설치로 인한 수위 상승 및 배수 검토

4) 하천 협소부 교각 본수 축소

5) 유로가 일정치 않은 경우 장경간

6) 동일하천에 교량 평행시 동일 경간 분할 및 하나씩 건너뛰는 형식

7) 유목, 유빙이 많은 하천 -> 교각 본수 감소

3. 경제상 경간 분할

1) 단위 길이당 공사비는 상부구조 공사비가 하부구조와 같거나 약간 클 때 최적

2) 기초지반 불량시 장경간, 양호시 단경간이 유리

Ⅵ. 교량 형식 결정

1. 상부구조 형식결정

1) 교량 형태

① 종단 경사는 인접도로와 연속되게 쳐저보이지 않도록

② 노면과 상부구조는 조화되게 계획, 설계

③ 경간장(L)과 상부구조 높이(H)의 비율 검토

④ 통과높이(H)와 상부구조 높이(h)의 비율 검토

⑤ 교각은 경간장(L)과의 비율을 고려 검토

2) 주행성을 위해서는 연속교가 유리

3) 산간지방에서는 단순한 구조형식으로 상로교가 좋으며

4) 유적지는 석조arch 등이 좋다.

5) 지반이 양호한 지역은 arch나 rahmen교

6) 유지관리면에서 강교보다 Concrete교가 유리

2. 하부구조 형식 결정

1) 하부구조 형식은 상부구조 형식의 특징, 상부공의 가설공법 등 상부구조 계획과 서로 연관시켜 구조적 안전성, 경제성, 교량 입지조건에 따른 시공의 안전성 및 간편성, 교량미관의 유지관리 측면등을 고려하여 하부구조구체

2) 기초 형식 결정시 중점 고려사항

① 하천변 지반 여건을 고려하여 선정

② 수상구간으로서 시공성이 용이하도록 선정

③ 구조적인 안전성을 확보할 수 있도록 함

④ 연속교로서 지진시, 온도변화에 의한 수평력 저항을 고려하여 선정

⑤ 세굴등의 영향을 고려하여 공법을 선택

⑥ 유수방향을 고려하여 유수저항계수가 작은 단면으로 선택

Ⅷ. 결 론

1. 도로의 노선 선정시 교량의 계획 및 설계를 고려하여 유리한 선형을 결정하고,

2. 교량의 계획시에 지반조사 및 가교조사등을 철저하게 실시하여 교량 상하부 구조형식을 결정하는 것이 가장 경제적이다.

3. 교량의 설계시 구조적 안전성, 경제성, 시공성 및 제반여건을 고려하여 교량의 지간, 교각의 위치와 방향, 하부공간의 확보등을 검토하여야 한다.

*내진설계에 대한 개념만 보시면 되고, 오래전 내진설계에 대한 검토사항이니 참고만 하시기 바랍니다.

Ⅰ. 개 요

1. 지진의 안전지대로 생각해왔던 우리나라는,

- 일본 고베시 지진('95.1월)을 계기로 점차 내진설계 대한 인식이 고조되었으며,

- 최근 터키 및 대만의 지진으로(사망자수 4만5천명, 유엔추정) 지진에 대한 관심을 새롭게 하고 있다.

2. 우리나라는 1992년부터 도로교표준시방서에 내진설계편을 재정하여,

지진에 대비한 구조물설계를 시행하고 있으나,

3. 내진설계로 인한 추가공사비가 막대하게 투입되고,

한반도 지진특성이 반영되지 않은 외국의 내진설계를 여과없이 적용하고 있어,

우리나라현실과는 거리가 있다는 지적이 나오고 있다.

4. 따라서, 여기서는 현행 내진설계의 문제점 및 개선방향에 대하여 기술해 보고자 한다.

Ⅱ. 내진설계란

1. 정 의

: 내진설계란,

- 발생되는 지진하중에 의하여 구조물의 일부 부재는 손상을 입을 수 있으나,

- 지진발생후에도 구조물이 정상적인 기능을 유지할 수 있도록,

전체적으로 붕괴될 확률이 매주 낮도록 설계하는 것.

2. 내진설계의 기본원칙

가. 소규모의 지진 발생시 구조물 부재가 탄성 영역내에서 저항하여 심각한 손상을 받지 않아야 하며,

나. 비교적 큰 규모의 지진시 교량의 전부 또는 일부가 붕괴되어서는 안된다.

3. 지진피해 유형

1) 상판의 연단거리 부족으로 인한 탈락 및 붕괴

2) 연결부의 붕괴

3) 교대, 교각의 상대적 변위에 의한 붕괴

4) 휨강도에 비해 상대적으로 작은 전단 강도에 의한 기둥의 좌굴

5) 휨강도 및 유연성 부족으로 인한 파괴 등으로 나눌 수 있다.

Ⅲ. 현행 설계적용 현황

1. 지역구분

: 지진발생 빈도 및 규모에 따라, 1등급 지역, 2등급지역으로 구분

2. 지역구분에 따른 지진가속도계수

: 각각 0.07g와 0.14g로 나누어 적용

3. 해석 방법

1) 2등급교와 단경간교 : 사하중의 20%를 수평력으로 산정

2) 1등급교 및 연속경간교

- 단일모드 스펙트럼에 의한 해석 방법을 원칙으로 하고,

- 다중모드 스펙트럼 등 정밀해석 시행

3) 연속 경간장이 200m 넘는 큰 교량

- 납보강 탄성받침, 기초분리장치 등 면진장치 사용

5. 소성힌지 영역

: 심부구속철근을 띠철근 또는 격자망 형태의 Cross tie를 사용하여 설계

Ⅳ. 현행 설계의 문제점

1. 정책상 문제점

가. 내진설계로 인한 막대한 추가공사비 소요

ex) ‘99년 한국도로공사의 조사에 의하며,

- '95년이후 설계한 교량(1,600여개)의 공사비는 10조원 정도이며,

- 이중 8,500억원(8.5%) 정도가 내진설계로 인한 추가 공사비로 조사됨.

나. 외국의 내진설계를 여과없이 적용하고 있어, 한반도 지진특성이 미반영됨.

2. 시방서상 문제점

가. 시방체계와 상이

- 도로교 표준시방서 하부구조편 : 일본 도로교 표준시방서 적용

- 도로교 표준시방서 내진설계편 : 미국 AASHTO-시방서 적용

나. 하중조합계수간 상이

- 도로교 표준시방서 공동편 : 하중조합 1.30+1.7H+1.3Q+1.3E

- 도로교 표준시방서 내진설계편 : 하중조합 1.0(b+H+Q+E)

다. 교각 높이가 낮아 기둥이 탄성영역으로 거동하는 경우에도

연성거동에 의한 심부 구속철근을 배치토록 되어 있어 예산낭비 및 시공성 저하

라. 원형교각의 심부구속철근 산정시, 띠철근에 의한 환산단면식을 사용하도록 되어있어, 과대한 철근 배치로 콘크리트 타설 곤란

마. 기존교량 단순확장하는 경우 기존 교량의 내하력 평가방법 부재

Ⅴ. 개 선 방 안

1. 최적화 내진설계

가. 국가경쟁력 및 경제성을 고려한 지진재현주기 결정

나. 모든 교량의 일률적으로 내진설계 적용하기보다는

교량의 규모, 주변여건 등을 고려하여 내진설계 적용범위결정.

2. 한반도 지진에 대한 연구 선행

: 내진설계에 앞서 한반도의 지진활동, 발생가능한 최대 잠재지진 규모, 발생확률 등에 대한 연구시행으로 우리나라 특성에 맞는 내진설계변수 정립.

3. 시방서 정비 필요

가. 하부구조와 내진설계 시방체계 정비

나. 하중계수정비

다. 탄성설계 허용

라. 면진장치 등의 해석방법과 품질확보 방안 마련

마. 기존 시설물에 대한 내하력 평가 방법 마련

Ⅵ. 결 론

1. 해마다 내진설계로 고속도로 공사에서만 2,000억원이상의 추가 공사비가 소요되므로 최적화된 내진설계 적용방안 마련이 시급한 현시점에서,

2. 한국도로공사에서는 지난해 4월 관련분야 종사자 및 전문가를 대상으로

토목구조물에 대한 내진설계의 적용방안에 대한 설문조사를 시행한 바 있으며,

3. 설문조사 결과,

내진설계의 필요성에 대하여는 대부분이 긍정적인 의견을 제시하였으나,

다음과 같은 문제점 보완 필요 제기

1) 최적화 내진설계를 위해 경제성을 고려한 지진재현주기 결정 필요

2) 모든 교량의 일률적인 내진설계 적용보다는 반드시 필요한 구조물에 대하여만 적용

3) 내진설계에 앞서 한반도 지진활동, 발생가능한 최대 잠재지진 규모, 발생확률 등에 대한 선행연구 시행 → 우리나라 실정에 맞는 내진설계변수 마련

4. 또한, 내진설계부문 시방기준 정비시 설계기준은 최소한의 기준만을 제시하고, 발주자 및 설계자의 판단에 따라 세부설계방법을 적용할 수 있도록 적용범위의 완화가 필요함.