2020년 06월 1일, 월요일


국토와교통

2020년 5월호
(통권 430호)


연단거리 확보를 위해 단일 앵커를 중앙에 배치하는 교량받침 기술


  김정현 기자     입력 2020/05/08 (금)



간단한 하부구조로 공사비 절감, 협소 공간 시공성 높여
 
협소한 공간에도 하부 구조물 설치가 가능한 교량받침 기술이 나왔다. 이 기술은 연단거리 확보를 위해 고강도 단일앵커를 중앙에 배치하는 개선된 형태의 교량받침 구조를 적용하여 교대 구체부 및 교각 코핑부를 소형화한 것이 특징이다.

이 기술은 고강도 단일 앵커를 중앙에 배치한 교량받침을 적용하여 필요 연단거리를 만족시키고 교대 구체부 및 교각 코핑부의 폭을 줄였다. 이에 따라 지장물이 많은 철로나 도로 사이의 협소한 공간에서도 교각 설치가 가능하다. 또한 교대 및 교각 크기를 감소시키고 구체의 부피를 감소시킬 수 있다. 이로 인해 건조수축 및 온도철근량, 콘크리트 물량을 저감할 수 있어 공사기간 및 공사비를 절감할 수 있다.

구조물을 소형화하여 경제적인 교량설계와 이산화탄소 발생을 감소시킬 수 있는 친환경 교량받침 기술인 ‘연단거리 확보를 위해 단일 앵커를 중앙에 배치하는 교량받침 기술’은 이러한 기술력을 바탕으로 건설신기술 제873호로 지정됐다.
 
■ 기술개발자
 · ㈜큐빅스 (대표이사 강태우)
   경기도 성남시 분당구 정자일로 248 (파크뷰오피스)
   www.qvics.com
 · 두산건설㈜ (대표이사 이병화)
   서울특별시 강남구 언주로 726
   www.doosanenc.com
 · ㈜건화 (대표이사 최진상)
   경기도 안양시 동안구 흥안대로 427번길 38 (관양동)
   www.kunhwaeng.co.kr
■ 건설신기술 제873호
   보호기간 : 2019. 09. 30 ~ 2027. 09. 29 (8년)
 

 
간단한 하부구조로 공사비 절감
신기술의 핵심은 교량받침 기술력을 바탕으로 경제적인 교량설계가 가능하다는 것이다.
먼저 신설교량에서 하부단면의 합리적인 설계가 가능하다. 연단거리 확보로 하부단면을 축소할 수 있으며 이를 통해 경제성을 확보할 수 있는 것이다. 또한 받침교체 시에도 기존구조물의 손상을 최소화하고 연단확장 없이 경제성을 확보할 수 있다.

아울러 슬리브 매립의 시공성을 개선하여 설치 위치 수정이 불필요하다. 이에 따라 측량 오류로 인한 재설치의 위험성을 배제할 수 있다. 교량받침 하나에 하나의 측량 포인트만을 필요로 하기 때문에 철근의 간섭을 줄일 수 있는 것이다.

또한 이 기술을 적용하면 소형화된 간단한 하부구조를 통하여 작업수량과 작업시간을 단축할 수 있다. 앵커 위치측량, 슬리브 매립, 콘크리트 깨기량 감소에 따른 콘크리트 치핑, 몰탈타설, 보강철근 설치 등의 작업시간을 저감할 수 있다.

이러한 교량받침의 중량감소와 각종 소모 재료의 물량감소는 치핑, 용접, 받침설치, 몰탈타설 등의 설치원가를 절감할 수 있으며 특히 보수공사 시에 연단확장 공정을 생략할 수 있어 공사기간 및 공사비를 절감할 수 있다.

교량받침 교체시에 연단거리가 부족할 경우에는 연단확장으로 인해 기존구조물의 내구성이 저하될 수 있으며 공사기간과 공사비가 증가하게 된다. 그러나 신기술은 연단확장 없이 교량받침 교체가 가능하여 기존구조물의 손상없이 시공할 수 있는 것이다.
 
기존기술 대비 12% 절감효과 기대
이러한 재료비의 감소에 따라 기존기술 대비 10% 절감할 수 있으며 설치원가에서 중량 감소에 의한 설치비의 20% 원가 절감 효과를 기대할 수 있다. 이에 따라 기존기술 대비 교량받침 제조 및 설치 원가는 약 12% 절감효과가 있는 것으로 나타났다. 아울러 구조물 두께의 감소로 인한 공사비 절감과 기존공법의 연단확장 공정을 고려하면 공사비 절감 효과는 더욱 크게 나타날 것으로 기대된다.

또한 공사기간도 단축할 수 있다. 기존기술과 비교하여 신설 설치의 경우 약 11%, 교체공사의 경우 17% 공사기간을 단축할 수 있다. 시공물량의 축소를 통해 시공성을 확보할 수 있으며 공사기간을 단축할 수 있는 것이다.
 
  
 
연단거리 확보, 공정 간소화
기존기술을 살펴보면 최근 국내의 교대·교각 설계 경향은 시공성과 유지관리 공간의 확보를 위하여 벽체가 두꺼워지는 경향을 보이고 있다. 이에 따라 경제적인 설계를 위해 구조물의 두께를 축소할 수 있는 연단거리 확보는 매우 중요한 요소라 할 수 있다. 구조물 두께의 축소는 콘크리트 물량의 감소 뿐만 아니라 건조수축 및 온도철근, 콘크리트 물량을 감소시킬 수 있기 때문이다. 연단거리 확보를 통해 협소한 공간에 교각을 설치하게 되면 지장물이 많은 철로나 도로 사이에서도 교각 설치가 용이해진다.

신기술은 기존기술의 단점을 보완하고 연단거리를 최대한 확보함과 동시에 코핑부 폭원을 감소시켜 교량받침 하부구조를 간소화했다. 이러한 특징은 보수공사를 할 때 각종 지장물로 인한 교각 단면 형상에 제한을 받지 않아 시공성이 높다.
 
냉각삽입공법으로 주행안전성 높여
또한 교량받침의 앵커는 받침 중앙부에 하나만 위치하기 때문에 철근간섭회피를 위한 공정이 단순하다. 이에 비해 기존기술의 교량받침은 앵커의 수가 4개 이상이다. 교량받침을 설치할 때 기존에 배근된 철근과의 간섭이 많아 신기술과 대비하여 철근회피를 위한 공정이 복잡할 수 밖에 없는 것이다.

이러한 특징을 바탕으로 신기술은 배근된 철근과의 간섭을 최소화하고 블록아웃을 위한 콘크리트 깨기 및 치핑 면적을 최소화하여 공사기간을 단축할 수 있다.또한 냉각삽입공법으로 완충재를 조립하여 연직방향의 처짐을 감소시켜 차량 주행면의 단차를 제거하고 교량 이용 차량의 주행안전성을 높일 수 있다.
 
 
 
교량받침 최초로 녹색기술인증 받은 친환경 기술
㈜큐빅스와 두산건설㈜, ㈜건화가 개발한 연단거리 확보를 위해 단일 앵커를 중앙에 배치하는 교량받침 기술은 블록아웃에 최적화되어 유지관리에 유리한 친환경 기술이다.
시공성 개선을 통하여 앵커 등 받침 자재비를 저감할 수 있으며 콘크리트 깨기 및 무수축 몰탈 사용량을 67% 감소시킬 수 있다. 이를 통해 교량받침 설치시 13.31㎏의 이산화탄소를 저감할 수 있다.

이러한 특징을 바탕으로 신기술은 녹색기술인증을 획득했다. 이산화탄소 배출량 절감에 따라 친환경 기술로 인정받아 교량받침 최초로 녹색기술인증을 획득한 것이다.
아울러 기존기술과 생애주기 비용을 비교하면 30년 주기, 교량받침 2000kN, 현가기준을 바탕으로 기존기술 생애주기비용의 83%에 유지관리가 가능한 것으로 나타났다. 이와 함께 연직처짐량 감소에 따른 신축이음장치의 유지보수비용, 신축이음부의 누수에 따른 구조물의 유지보수비용 등을 절감할 수 있다.

현재 우리나라 일반국도의 교량 중에서 내진설계가 이루어지지 않은 교량은 전체의 70%에 달하고 있다. 또한 30년 이상 노후화된 시설물과 대형 차량의 통행 증가 등으로 도로와 철로의 교량 유지보수는 안전과 직결되는 문제라 할 수 있다.

특히 우리나라에서도 지진 발생 추이가 증가하고 있어 국토교통부는 지진대응체계를 강화하고 내진보강계획을 수립하는 등 기존시설물을 보강하기 위한 세부대책을 마련하여 추진하고 있다.
이에 따라 ㈜큐빅스와 두산건설㈜, ㈜건화는 연단거리 확보를 위해 단일 앵커를 중앙에 배치하는 교량받침 기술을 개발했다. 이 기술은 연단거리 획보를 위해 고강도 단일앵커를 중앙에 배치하는 개선된 형태의 교량받침 구조를 적용하여 교대 구체부 및 교각 코핑부를 소형화하고 협소한 공간에서도 하부 구조물을 설치할 수 있도록 시공성을 강화했다.

또한 시공성을 바탕으로 공사기간 단축 등 경제성을 확보하고 콘크리트 물량 감소와 이산화탄소 발생량 저감을 통하여 친환경 교량받침 기술로 유지관리성을 확보했다. 아울러 완충재의 냉각수축 삽입공법 등을 통하여 차량주행의 안전성을 높였다. 연단거리 확보를 위해 단일 앵커를 중앙에 배치하는 교량받침 기술은 이러한 기술력을 바탕으로 앞으로 국내외 건설공사 현장에서 활발히 적용될 것으로 기대된다.
 
김정현 기자 (ltmkjh@hanmail.net)
 
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