[실기_지반공학]제 9장 교량공 및 암거(교량일반) #1

 이번 포스팅에서는 교량공 및 암거에 대한 이야기를 해보려고합니다.

 교량공과 암거는 암기가 주를 이루는 단원입니다. 암기법이 있는 것은 암기법을 제시하겠습니다.

 제 9장 교량공 및 암거은 2개의 파트 올릴 예정인데요. 과년도에서 자주 출제되는 내용은 글상자에 표시해 두겠습니다. 

 제 1장~6장까지는 계산문제가 많이 출제되고 있는데 7장부터는 암기위주의 내용이 나오니 조금만 더 화이팅합시다.

 

교량 일반

 1. 교량의 분류

  : 하천, 계곡 해협 등에 가설하여 교통을 위한 통로를 지지하도록 한 구조물을 교량(Bridge)이라 한다.

  (1)상판의 위치에 의한 분류

• 상로교(Deck bridge): 교량의 상판이 거더나 트러스 보다 위쪽에 위치해 있는 것 - 이동 수단이 위로 통행함
• 중로교(Half trough bridge): 교량의 상판이 거더높이의 중간 정도에 위치하는 것으로 주로 아치교에서 가끔 볼 수 있는 형식 - 이동수단이 중간으로 통행함
• 하로교(Trough bridge): 상판이 거더 또는 트러스보다 아래쪽에 위치해 있는 것으로 이 형식은 수면이나 지표면으로부터 공간의 높이가 충분하지 못할 때 주로 사용하는 형식 - 이동수단이 밑으로 통행함
• 2층교(Double deck bridge): 한 교량에 상판이 2개 있는 것으로 교량 설계 때 예상교통량을 초과하거나 교량의 면적점유율을 줄여서시공하고자 할 때, 혹은 도로와 철도를 하느의 교량에 건설하고자 할 때 사용하는 형식

  (2)트러스교의 골조형태에 따른 분류

• 와렌 트러스(Warren truss): 현재 트르스교로서 가장 널리 사용
• 프래트 트러스(Pratt truss): 사재의 방향이 하우 트러스와 반대로 된 트러스
• 하우 트러스(Howe truss): 사재의 방향이 지간중심선에 대하여 위에서 아래로 향하여 바깥으로 나간 트러스
• K 트러스(K-truss): 외관이 좋지 않으므로 주 트러스에는 사용하지 않고 주로 수평 브레이싱에 사용되는 트러스
• 곡현 트러스(Curved chord truss): 상현재의 각 점이 포물선상에 놓여진 트러스

  암기법: 하우 트러스의 경우, 그림을 볼때 트러스 중간에 집의 지붕모양이 나온다. 하우가 하우스는 아니지만 이름이 비슷하니 이렇게 기억한다. 하우트러스를 암기했다면 프래트 트러스는 그 반대이다. 트러스 중간에 지붕을 뒤집어 놓은 모양이 나온다.

 

 2. 장대교

  (1)사장교의 주 부재인 케이블의 교축방향 배치방식에 따른 분류

• 부채형(Fan type)
• 하프형(Harp type)
• 스타형(Star type)
• 방사형(Radiating type)
• 번들형(Bundle type)

 문제는 다음과 같이 나온다. 장대교량에 사용되는 사장교는 주 부재인 케이블의 교축방향 배치방식에 따라 크게 4가지로 분류되는데, 이를 쓰시오.

 

 3. 교좌장치(Shoe)

  (1)교좌장치의 정의

   : 교량의 상부구조와 하부구조의 접점에 위치하면서 상부구조에서 전달되는 하중을 하부구조에 전달하고, 상하부 간의 상대변위 및 상부구조의 회전변형을 흡수하는 장치

 

 4. 교대(Abutment)

  (1)교대구조의 명칭

• 교좌(Bridge seat): 교량의 일단을 지지하는 것이다. (A)
• 배벽(Parapet wall): 축제의 상부를 지지하여 흙이 교좌에서 무너지는 것을 막으며, 흉벽(Parapet wall)이라고도 한다. (B)
• 주체(Main body): 상부구조에서 오는 전하중을 기초에 전달하고 배후구조에 저항한다. (C)
• 교대기초(Footing): 주체의 하부를 확대하여 하중을 기초지반에 넓게 분포시켜 교대의 안정을 도모한다. (D)
• 날개벽(Wall): 날개벽은 교대배면 성토의 보호와 세굴방지에 시공목적이 있다. (E)

  (2)교대의 구조형식에 의한 분류

• 중력식 교대: 높이 4~6m까지, 자중이 크기 때문에 지지 지반이 야옿한 곳에 사용
• 반중력식 교대: 높이 4m 이하로 배면에 철근을 배치하여 단면을 보강해서 중력식보다 자중을 경감시키도록 한 형식
• 역T형식 교대: 구체자중이 작고 흙의 중량으로 안정을 유지하므로 경제적이며 뒤채움부 시공도 용이함
• 뒷부벽식 교대: 높이 10m 이상일 때 역T형보다 많이 적용
• 라멘식 교대: 횡방향 토압이나 수평력이 큰 경우 유리

 

 5. 교각(Pier)

  : 교각이란 교량의 거더나 트러스를 지지할 목적으로 교대 사이에 1개 또는 어러 개의 기둥형의 벽체를 지주를 만든 구조물

  (1)교각 주위의 세굴(Scouring) 방지공법

• 사석보호공
• 돌망태보호공
• 시트파일공
• 콘크리트 밑다짐공
• 프리플레이스트 콘크리트공

 

 6. 교대의 측방유동

  : 연약지반에 설치하는 교대기초는 대부분 말뚝기초로 계획하는데, 이 말뚝기초는 상부구조물의 하중과 토압뿐만 아니라 편재하중으로 인한 측방유동에 대하여도 안정하여야 한다.

  (1)측방유동의 발생원인과 영향을 주는 요인

구분	원인 및 요인
측방유동의 발생원인	·지지력 부족 ·과도한 침하 ·사면 불안정 ·과도한 지반의 경사
측방유동에 영향을 주는 요인	·교대배면의 뒤채움 편재 하중 ·교대배면의 성토 높이 ·교대하부 연약층의 두께 ·교대하부 연약점토층의 전단강도

  (2)측방유동의 대책공법

대상구분	개량원리	대책공법
뒤채움 성토부	편재하중 경감	·연속 Box culvert 공법 ·EPS 공법 ·Pipe 및 box 매설공법 ·슬래그 성토공법
	배면토압 경감	·소형교대공법, 압성토 공법 ·Approach cushion 공법
연약지반	압밀촉진에 의한 지반강도 증대	·프리로딩 공법 ·샌드 컴팩션 파일 공법
	화학반응에 의한 지반강도 증대	·생석회말뚝 공법 ·약액주입공법
	치환 및 고결에 의한 지반개량	·치환공법 ·고결공법
교대부	교대형식	·벽식교대 지양 ·소형교대 ·Approach cushin 공법
	교대치수	·교축방향 길이 증대
기초부	기초형식	·케이슨 기초 지양
	기초강성 증대	·성토지지 말뚝 공법 ·버팀 슬래브 공법

 교대 설치 시 측방유동에 영향을 주는 요인을 쓰라는 내용과 측방유동을 최소화 시킬 수 있는 방안을 쓰라는 문제가 출제된다.

 

 7. 교량의 설계

  (1)교량의 등급(DB 하중)

   : 도로교 설계 시 활하중은 표준트럭하중(DB 하중)으로 많이 설계되는데 교량등급에 따라 DB 하중 등급으로 분류한다.

교량등급	하중등급	적용내용
1등교	DB-24	·고속도로 및 자동차 전용도로상의 고량 ·교통량이 많고 중차량이 불가피한 도로, 장대교량 ·국방상 중요한 도로상에 가설하는 교량
2등교	DB-18	·일반국도, 특별시도와 지방도상의 교통량이 적은 교량 ·시도 및 굳도 중에서 중요한 도로상에 가설하는 교량
3등교	DB-13.5	·산간벽지에 있는 지방도와 시도 및 군도 중에서 교통량이 극히 적은 곳에 가설하는 교량

  (2)교량의 내진설계 해석방법

   : 교량의 내진설계는 지진에 의해 교량이 입는 피해 정도를 최소화시킬 수 있는 내진성을 확보하기 위해 실시한다.

• 등가정적 해석법(Equivalent load analysis): 지진의 영향을 등가의 정적하중으로 환산하여 적용하는 방법으로서 구조물의 동적 특성을 고려하기가 곤란하므로 단순하고 정형화된 구조물에 적용한다.
• 스펙트럼 해석법(Spectrum analysis): 구조물의 주기를 산정하고 지역 특성에 맞게 기 작성된 응답 스펙트럽을 이용하여 구조물의 탄성지지력을 예측하는 해석법이며, 하나의 진동모드만을 사용하는 단일모드 스펙트럼법과 어러 개의 진동모드를 사용하는 다중모드 스펙트럼 해석법이 있다.
• 시간이력 해석법(Time history analysis): 해석모델에 지역의 지반운동을 외력으로 직접 적용하는 해석법이고 구조물의 형상이 복잡하거나 높은 안정성이 요구되는 교량에 적용한다. 재료의 선형거동만을 고려하여 필요한 모드의 수만큼 응답지진력을 중첩하는 모드중첩법과 재료의 비선형 거동까지 고려하여 모드의 수만큼 응답지진력을 적분하는 직접적분법이 있다.

 교량의 내진설계 해석방법에 대해 쓰라는 문제가 나온다.