상세정보보기

제목	교량 신축이음장치 접속부 개선
작성자	건설교통부	작성일
공사명
공사비		공사기간
사업개요	1. 일반현황 (1) 공사명 : 덕산-예산간 도로확장 및 포장공사 (2) 발주처 : 대전지방국토관리청
발주처		시공회사
설계회사		감리회사
기관별분류	기타
공종별분류	교량·구조물공
업무내용분류	건설일반
통합건설정보분류	시설물분류>운송 교통시설>교량시설;공종분류>토목공종>교량공사>교량부속시설공
현황 및 문제점	2. 현황 및 문제점 (1) 도로포장 하자 발생 원인 비율 예산·논산국도유지건설사무소에서 조사해본 결과 대부분 소성변형(60%)에 의한 하자발생도가 크며 이에 뒤이어 단차발생(30%)으로 인한 하자발생도 상당한 비율을 차지하는 것으로 조사되었음 (2) 포장공의 하자발생 유형을 조사해 본 결과 크게 3가지로 소성변형, 균열, 단차 발생으로 구분할 수 있으며 (2.1) 각 원인중 소성변형은 재료적 측면으로 밀입도 조정, 즉 밀입도 13에서 19로 조정하여 소성변형 억제에 많은 성과를 이루고 있으며 (2.2) 균열 원인으로는 시공관리, 즉 온도 및 다짐관리의 소홀로 인한 균열발생이 가장 큰 원인이며 (2.3) 다음으로 단차발생으로 특히, 접속부의 단차는 주행성 및 도로파손의 주요 원인임 (3) 신축이음장치 구조는 표층 포장 후 신축이음부 설치 부분을 커팅 후 신축이음장치 설치 그리고 평판성 확인 검측 후 무수축콘크리트 타설을 하게 되며 공용중 대형차량 통과 및 기상변화에 의하여 포장과 신축이음부의 단차가 발생되고 있음 (4) 신축이음장치는 교량의 변위를 흡수하고 차륜이 교면에 안전하게 주행하도록 평탄성을 유지해야 하지만 대형차량으로 인한 충격하중으로 교량부와 토공부의 신축이음장치 접합부 파괴 및 단차가 발생되어 운전자들에게 주행의 불안감과 사고원인을 제공하고 있음 (5) 교량 신축이음장치 접속부의 단차 및 파괴는 왜 발생하는지를 알아보면, 시공중 다짐관리 및 온도관리 미흡으로 인한 품질저하와 접합부 구조상 각기 다른 단면적으로 인한 지지력의 차이, 그리고 아스콘과 콘크리트의 물성치의 차이, 즉 단위중량 강도 투수계수로 인한 관리외적인 요인에 여기에 충격하중이 가해져 단차가 가중되는 것으로 판단됨 (5.1) 단차방지대책으로 캠버 시공으로 아스콘의 잔류침하를 예상하여 3미리 단차를 미리 두어 시공하는 업체도 있는가 하면, 기존 방식으로 아스콘과 무수축콘크리트를 같게 시공하는 방법이 있으며 두방식 다 단차발생에 대한 확고한 방지대책은 되지 못하고 됨 (5.2) 신축이음장치 접속부에 대형차량이 통행할 때 차륜과 신축이음장치 접속부와 직각으로 동시에 충격하중이 가해져 약간의 단차로도 신축이음장치 접속부에 많은 충격이 가해져 단차 진행과 접합부 파손으로 평탄성 저하 및 주행성에 많은 문제점을 남기고 있음 (5.3) 따라서 신축이음장치 접속부에 충격하중을 완화할 수 있는 개선 장치가 필요함
개선내용	3. 개선내용 (1) 신축이음장치 접속부에 충격하중을 완화할 수 있는 방법은 차륜하중이 신축이음장치 접속부에 직각으로 충격이 가해지는 기존의 방식에서 하중을 완화할 수 있는 기하학적 하중분산원리를 생각할 수 있는데, 모든 하중은 직각보다 힘의 분산에 유리한 사각으로 설치할 경우 하중분산에 획기적인 성과를 가져올 것이라 생각할 수 있음 (1.1) 따라서 신축이음장치 접속부에 사각으로 된 접속부를 설치한다면 충격하중 분산으로 접합부 단차의 방지대책으로 큰 효과가 있음
결론	4. 결론 (1) 신축이음장치 접속부에 직각으로 작용하는 하중과 사각으로 작용하는 하중의 역학적 분석을 통하여 정량적 분석 데이타를 찾고자 동역학 분석 프로그램인 RECUR DYN로 동역학시뮬레이션을 활용한 결과, 기존 직각부를 통과하는 윤하중의 충격과 사각부를 통과하는 윤하중 충격의 비교검토 결과 사각부가 하중분산에 크게 효과가 있는 것으로 입증된다면 교량신축이음장치 접합부를 직각이 아닌 사각으로 설치한다면 단차발생 억지에 큰 도움이 되리라 생각됨 (2) 그림 1은 차륜과 직각으로 충돌할 때의 시뮬레이션에 의한 충격하중 데이터임 (2.1) 파란색 값이 종방향 하중값, 즉 타이어 진행방향 하중임 (2.2) 하중값은 상대값으로 주어진 모델에 조건에 따라 다를 수 있음 (2.3) 직각으로 충돌할 때 최대 7000이었지만 연구검토 결과 max-min 값이 신축이음장치에 충격을 주는 하중이 되는 것을 알 수 있음 (2.4) 직각(0도)의 경우 13200으로 값의 차이를 보였음 (3) 그림 2는 차륜과 사각(30도)으로 충돌할 때의 시뮬레이션한 결과 이에 따른 충격하중 데이터임 (3.1) 이 경우 약 11050정도의 충격하중이 신축이음장치에 가해진다는 것을 알 수가 있었음 (4) 그림 3은 차륜과 사각(60도)으로 충돌할 때의 시뮬레이션한 결과 이에 따른 충격하중 데이터임 (4.1) 이 경우 약 8800정도의 충격하중이 신축이음장치에 가해진다는 것을 알 수가 있었음 (5) 앞의 결과를 바탕으로 신축이음장치의 방향과 하중과의 관계를Numerical modeling 한 결과 '하중 = 13200 - 73.33 신축이음장치의 방향'이라는 추쇄선을 얻을 수가 있었음 (6) 기존의 신축이음장치 직각모양의 접속부에 대형차량이 통행할 때 차륜과 신축이음부 접속부와 직각으로 동시에 충격이 가해져 약간의 단차로도 차량 및 신축이음장치 접속부에 많은 충격이 가해져 단차진행과 파손으로 이어지고 또한 주행성도 크게 떨어지게 되었음 (6.1) 시뮬레이션에서도 입증하듯이 사각의 원리를 이용하여 기존 무수축콘크리트 접속부에 차륜유도 및 충격완화 장치를 설치하여 차륜이 사각, 즉 삼각형 충격완화 무수축콘크리트를 설치한다면 충격하중분산으로 충격완화 및 주행성 향상에 크게 도움이 되리라 사료됨 (6.2) 충격완화 무수축콘크리트 규격은 대형트럭 후륜의 복륜간격을 기준으로 하여 충격완화 무수축콘크리트의 간격 및 충격완화 삼각형 규격을 결정하였으며 향후 이상적이고 시공성이 우수함 <그림 1> 차륜과 직각[0도] 역학적 분석 <그림 2> 차륜과 사각[30도] 역학적 분석 <그림 3> 차륜과 사각[60도] 역학적 분석 <그림 4> 차륜과 각도에 따른 역학적 분석 (7) 4차선도로 1개소를 기준으로 할 때 14만원 미만으로 비용이 들어간다는 것을 알 수가 있음 (7.1) 하지만 방향의 각도가 커질수록 새롭게 시공한 무수축몰탈의 지지력이 약해질 수 있기 때문에 30도나 45도를 추천함 (7.2) 재시공 비용은 신설 비용의 3배이고 재시공을 대체로 10년의 주기로 가정하면, 신축이음장치의 단차를 줄이기 위한 새로운 공법을 적용할 경우 신축이음장치의 방향에 따른 추가 비용은 그림 5와 같음 <그림 5> 차륜과 각도에 따른 추가비용 (8) 신축이음장치 교체주기가 20년으로 증가한다고 가정하고 20년간 No 160m/m의 NB type의 재시공비용을 계산해보면 <표 1>과 같이 약 1억원/개소를 절감할 수 있음 <표 1> 예산절감 가능액
붙임파일	다운로드