T형 강재거더를 이용한 NEWCOM 합성형거더 공법 김정현 기자 입력 2024-12-05 (목) 14:06  하부플랜지 최소화, 강재량·용접량 절감으로 경제성 확보 T형 강재거더를 이용한 지면제작방식으로 강재거더와 콘크리트 케이싱을 합성한 후 프리스트레스를 도입하여 I형 강재거더의 하부플랜지를 최소화한 강합성거더 공법이 나왔다. 이 기술을 적용하면 용접량 및 강재량을 절감할 수 있어 경제적이며 환경친화적이다. 또한 지점부 단부저판플레이트로 강재거더의 단순자립이 가능하다. 시공성에서도 전 공정을 지상작업하여 콘크리트 타설작업의 효율성을 높였다. ㈜더빔에스아이와 ㈜한국종합기술, 동부엔지니어링㈜이 개발한 T형 강재거더를 이용하여 강재 및 용접량을 최소화한 강합성거더 공법인 NEWCOM(No lower-flange for Efficient Welding COMposite girder) 합성형거더 공법은 이러한 기술력을 인정받아 건설신기술 제926호로 지정됐다. 보호기간은 2030년 2월 15일까지 8년이다. ■ 기술개발자 · ㈜더빔에스아이 (대표이사 안병욱) 경기도 하남시 하남대로 947 B동 1305호 www.thebeam.kr · ㈜한국종합기술 (대표이사 김치헌) 서울특별시 강동구 상일로 6길 21 www.kecc.co.kr · 동부엔지니어링㈜ (대표이사 송경한) 경기도 안양시 만안구 안양로 155 www.dbeng.co.kr ■ 건설신기술 제926호 보호 기간 : 2022. 02. 16 ~ 2030. 02. 15(8년)  NEWCOM 합성거더 공법, 하부플랜지 최소화 NEWCOM 합성거더 공법의 특징은 크게 ▲하부플랜지 최소화, ▲용접량 최소화 및 중립축 이동, ▲강재거더 캠버유지 기술로 구분할 수 있다. 신기술은 콘크리트 블록 자중에 대한 부담을 줄일 수 있도록 구성됐다. 단면강성이 증대되었을 때 자중이 재하되는 지면제작방식을 도입한 것이다. 하부플랜지의 구조적 역할이 주부재에서 부부재로 축소되는 메커니즘을 활용하여 하부플랜지의 전반적인 배제를 구현했다. 이러한 하부플랜지 배제를 통하여 맞대기 용접 개소 및 필렛 용접량을 절감했다. 기존 공법 대비 50% 절감이 가능하다. 아울러 하부플랜지를 배제한 T형 강재 단면을 사용하여 중립축이 강재거더 상부로 이동하기 때문에 긴장재에 의한 프리스트레스의 압축응력 도입 효과가 증대된다. 뿐만 아니라 NEWCOM 합성거더는 강재거더 셋팅 단계에서 콘크리트 블록 자중의 영향을 받지 않는다. 이에 따라 캠버조절장치를 사용하여 강재거더의 캠버 유지가 용이하다. 설계와 시공환경에 따라 발생되는 캠버 오차를 캠버유지장치로 개선할 수 있다. 이처럼 합성거더 선형 정밀도와 종단선형 적용성을 강화하여 시공성 및 경제성을 확보했다. T형 강재거더 적용, 강재량·용접량 50% 절감 일반적으로 합성거더는 콘크리트와 강재의 합성단면을 이용하여 PSC거더 대비 장지간·저형고 교량에 적용성이 높다. 그러나 기존 합성거더 공법의 경우 강재거더의 제작비와 복잡한 제작공정이 단점으로 지적되어 왔다. 합성거더의 제작방식은 크게 ▲매달기 제작방식과 ▲지면 제작방식으로 구분된다. 매달기 제작방식은 설비가 복잡하고 공용중 필요한 강재량보다 제작단계의 필요 강재량이 많아 하부플랜지의 강재량이 과다하게 적용되어 용접량 증가로 이어질 수 있다. 또한 공중 제작방식으로 인해 시공안전성이 낮고 뒤틀림이 발생할 우려가 있다. 지면 제작방식은 기존 합성거더 공법의 경우 과다 압축력 도입에 따라 단면보강을 필요로 한다. 또한 하부플랜지 전 구간에 필렛 용접 작업이 필요함에 따라 강재량 및 용접량의 증가뿐만 아니라 과다한 강연선을 필요로 한다. 이처럼 기존기술이 가지고 있는 단점은 고가의 강재 과다 사용과 강재량 증가에 따른 용접량 증가, 단부 과압축에 따른 단면 보강 등이다. 이에 따라 강재거더의 재료비와 제작비, 특수설비에 의한 제작비 등 경제성과 시공성 측면에서 단점으로 지적되어 왔다.  프리스트레스 압축응력 증대 이러한 단점을 해결하기 위해 개발된 NEWCOM 합성거더는 콘크리트 블록이 강재거더 하부에 일체로 형성되는 합성거더다. 강재거더의 하부플랜지를 전반적으로 배제하여 용접량 및 강재량을 최소화시킨 것이 핵심이다. 또한 프리스트레스의 압축응력 도입효과를 증대시켰다. 아울러 지면에서 제작하기 때문에 강재거더의 허용응력 내에서 제작이 가능하여 각 자제간 단계별 안전성을 강화했다. 시공절차를 살펴보면 먼저 T형 강재를 공장 제작한 후 베드를 설치하고 강재거더 셋팅 후 철근 및 쉬스관을 조립한다. 이후 거푸집을 조립하고 타설과 증기 양상을 거쳐 프리스트레스를 도입한 후 거더를 설치한다. 마지막으로 바닥판을 타설하면 교량이 준공된다. 신기술은 강림3리 월대교 재가설공사와 전곡지구 재해위험개선지구 정비사업 등 다량의 시공실적과 설계실적을 보유하고 있다. 지면 제작방식, 구조적 안정성 확보 NEWCOM공법은 기본적으로 지면 제작방식을 사용하여 지면에 콘크리트 블록 자중이 지지되어 제작된다. 강재거더와 콘크리트 블록의 합성은 강재거더의 복부에 전단연결재, 단부저판플레이트 등을 이용하여 콘크리트 블록과 강재거더의 합성성능을 확보했다. 또한 강재거더가 콘크리트 블록으로부터 뽑히려고 하는 인발저항 성능도 확보했다. 이때 강재거더는 하부플랜지가 배제된 T형 단면의 형상으로 중립축이 강재거더 상부로 이동하기 때문에 콘크리트 블록에 매립되어 배치되는 긴장재에 의한 프리스트레스의 편심효과가 커진다. 보다 효과적인 압축응력 도입 효과에 의하여 재료적 절감뿐만 아니라 구조적 성능도 강화된다. 아울러 강재거더의 단부는 복부와 하부플랜지 사이에 십자형 연결판과 십자형 연결판이 설치된 단부저판플레이트를 바닥판에 지지하여 안정적인 강재거더의 자립이 가능하도록 한 상태에서 콘크리트 블록타설이 이루어진다. 이에 따라 콘크리트 타설작업의 효율성을 강화하였으며 별도의 전도방지장치를 배제했다.  강재거더 캠버유지 기술 가설 시 강재거더의 전도에 대한 안전성도 강화됐다. NEWCOM 합성거더는 정지된 지반의 기초 베드에서 제작하기 때문에 프리플렉스 합성거더의 제작과 같은 고소작업에 따른 안전사고 발생 위험을 배제했다. 또한 각각의 빔을 베드에 위치한 상태로 제작하여 프리플렉스 합성형과 같이 중량물을 인상하여 회전틀에 정착시켜 회전하는 과정을 배제하여 공정이 단순할 뿐만 아니라 중량물 양중에 따른 안전사고를 예방하고 합성거더의 뒤틀림 현상을 방지할 수 있다. 아울러 NEWCOM 강재거더의 단부는 복부와 하부플랜지 사이에 십자형 연결판과 단부저판플레이트를 바닥판에 지지하여 안정적인 강재거더의 자립이 가능하도록 한 상태에서 콘크리트 블록타설이 이루어지기 때문에 콘크리트 타설작업의 효율성을 증진시킬 수 있다. 또한 2개소 이상의 캠버조절장치를 강재거더 세팅 후 설치하여 강재거더의 미세한 종방향 캠버조절이 가능하도록 했다. 제작 캠버 오차에 따른 강합성빔의 중앙부와 교각부의 단차발생으로 인한 문제점을 해소한 것이다. 이에 따라 구조적 안정성과 시공품질을 개선할 수 있다. 캠버조절장치는 전도방지의 역할 뿐만 아니라 강재거더의 수직도 조절, 종방향 직선 선형 조절 등이 가능한 다기능 장치다. 지금까지 살펴본 바와 같이 신기술의 장점은 ▲전 공정 지면제작으로 인한 시공성, ▲T형 강재거더 적용으로 인한 강재량 최소화, ▲용접량 최소화로 인한 제작비 및 품질 향상, ▲캠버유지장치 적용으로 인한 종단선형 적용성, ▲대형철골 제작대 등 특수설비 배제, ▲전 공정 지상작업으로 시공안전성 강화 등이 있다. 기존 I형 강재거더를 T형 강재거더로 적용하여 강재량을 절감했으며, T형 강재거더 적용으로 맞대기 용접 및 필렛용접을 50% 절감했다. 또한 캠버유지장치 적용으로 강재거더의 하향캠버 유지가 가능하다. 이를 바탕으로 기존기술 대비 초기 공사비를 41% 절감할 수 있으며 생애주기비용(LCC) 또한 감소하여 유지관리비를 절감할 수 있다. ㈜더빔에스아이와 ㈜한국종합기술, 동부엔지니어링㈜이 개발한 T형 강재거더를 이용하여 강재 및 용접량을 최소화한 NEWCOM 합성형거더 공법은 이러한 기술력을 바탕으로 앞으로 국내외 건설공사 현장에서 활발히 적용될 것으로 기대된다. 김정현 기자 |
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