2. 현황 및 문제점

2.1 철근콘크리트 일반적인 설계기준강도

(1) 국내

(1.1) 일반적으로 교량의 하부구조는 , 적용

<우리나라의 재료강도 적용 현황> 

(2) 국외

(2.1) 미국, 일본 등에서는 교량 설계시 우리나라 보다 높은 강도의 콘크리트와 철근을 사용하고 있음

<외국의 일반교량에 대한 재료강도 적용 현황>

2.2 관련 규정

(1) 콘크리트 구조설계기준(2003)

(1.1) 띠철근 압축부재 : 최소 단면치수 제한(200mm, 60,000㎟이상)

(1.2) 나선철근 압축부재 : 최소 단면치수 제한(심부지름 20mm이상)

(1.3) 설계기준강도 이상

(2) 도로교 설계기준(2005)
 

(2.1) 일본 도로교 시방서와 동일

(3) 고속도로공사 전문시방서(2005) 

(4) 도로교표준시방서 하중-저항계수 설계편(1996)

(4.1) 70MPa이상 콘크리트는 실험을 통하여 콘크리트 강도와 다른 성질간의 관계를 규명 후 사용.

3. 개선내용

3.1 강도상향에 대한 자문시행

(1) 자문내용 : 교각 및 교대의 강도증진방안에 따른 내구성, 시공성 등 구조물에 대한 영향 검토

[콘크리트: , 철근 : ]

(2) 자문위원 : 과학기술원 김진근 교수외 7명

(3) 자문결과 요약 

(3.1) 자문결과내용 및 조치내용

(4) 자문결과

(4.1) 단위시멘트 증가에 따른 수화열 및 온도응력 상승에 대한 실험적 검증을 위하여 시험시공 실시

3.2 시험시공 시행결과

(1) 시험목적

(1.1) 수화열 및 온도응력에 의한 이론적 해석값과 실측값과의 비교분석 및 구조물에 미치는 영향 검토

(2) 시험대상 : 무안~광주 2공구 표산2교 (PSCB 3@30=90M) 

(3) 시험방법

(3.1) 동일교량 내에서 한쪽행선의 하부구조를 강도 상향조정하여 재설계후 매설한 센서를 이용하여 수화열 온도 및 응력 측정

(3.2) 현장 계측결과와 프로그램 해석결과를 비교분석

(4) 시험시공 결과분석 (도로교통기술원) 

(4.1) 시험시공 결과분석 세부내용

3.3 강도상향 방안

(1) 재료강도 상향조정에 따른 효과 검토

(1.1) 교량 성능 측면에서

(1.1.1) 부재단면 축소에 따른 슬림화로 미관이 향상되고, 구조물에 유연성 확보로 내진성능 우수.

(1.1.2) 철근부식, 콘크리트 마모에 대한 저항성 향상, 내약품성 향상 등 철근콘크리트 내구성이 증가되므로 생애주기비용 측면에서 가치 상승.

(1.2) 시공성 측면에서

(1.2.1) 단위시멘트량 증가로 인하여 워커빌리티가 증대되고, 콘크리트 표면 조직이 조밀해짐.

(1.2.2) 철근 배근간격 증가 및 사용 철근량의 감소로 전반적으로 시공성 향상.

(1.3) 하부구조물의 영향은

(1.3.1) 교각은 장기하중 하에서 주로 압축력을 받는 압축부재이므로 균열에 대한 문제가 휨부재에 비하여 작으므로 고강도 철근을 사용하여도 균열폭의 문제와 콘크리트 전단강도 저하 문제가 적음.

(1.3.2) 교대의 경우 수화열에 의한 온도응력증가로 균열이 상대적으로 증가하는 경향을 보이므로 강도상향 효과가 반감됨.

(2) 하부구조 재료강도 설계기준

(2.1) 본 검토결과에 따라 다음과 같이 설계기준을 변경 적용.

(2.2) 기타 조치사항

(2.2.1) d=25mm 이상의 SD40철근을 135°이상 절곡하여 사용할 수 없으며, 필요한 경우 직경 축소 또는 기존강도( =300MPa)로 적용.

(2.2.2) 해양 콘크리트 등 불가피하게 설계기준 값 이상으로 상향조정하는 경우 시공 및 품질관리 사항을 보고서 및 공사시방서에 기술.

(2.2.3) 시공오류 방지를 위하여 부재별 재료강도를 도면의 우측상단에 확대 표기.(20point 이상)

(3) 연간 공사비 절감 효과

(3.1) 교각 공사비의 약 5~7% 예산절감.

(3.1.1) 공사비 분석교량 교각 1기당 예산절감액 : 2.5백만원/기

(3.1.2) `05년도 준공노선 교각 현황 (총 : 707기)

(3.1.3) 검토(안) 적용으로 인한 연간 예산 절감액 추정

(3.1.3.1) 고속도로 : 707기 × 2.5백만원 = 1,768백만원

(3.1.3.2) 총절감액 : 1,768백만원× 0.9(보정계수)≒ 1,600백만원/년

4. 결론

(1) 설계 적용방안

(1.1) 현재 설계중인 노선 중 교량형식선정 방침 결정 이전인 노선부터 적용.