본문내용
1. 교량시설물의 구조적 특성에 따른 분류
1.1. 교량의 구조적 특징
교량은 도로, 철도, 수로 등을 통한 운송에 장애가 되는 하천, 계곡, 강, 호수, 해안, 해협 등을 건너가거나, 다른 도로, 철도, 가옥, 농경지, 시가지 등을 넘어가기 위해 건설되는 구조물을 말한다. 교량시설물은 크게 상부 구조와 하부 구조로 나눌 수 있다. 상부 구조는 교량의 주체로 교통의 하중을 직접 받쳐 주는 부분이며, 하부 구조는 상부 하중을 지반에 전달하는 부분이다. 교량의 경간은 교대 및 교각의 지점과 지점 사이의 서로 마주보는 면이며, 지간은 교대를 받드는 받침점간의 거리이다.
교각은 다리의 상부구조의 하중을 기초에 안전하게 전달하는 교량의 기둥에 해당하며, 교대는 다리의 양 끝에 설치되어 다리의 상부구조를 떠받치는 구조물이다. 교량의 상부구조 아래로 다리 밑에 여유 공간이 생기는데 이를 '형하고'라고 한다. 교량시설물은 외부로부터 오는 힘이 교량의 부재에 어떻게 분배되는지에 따라 거더교, 아치교, 현수교, 사장교 등으로 분류할 수 있다.
1.2. 거더교
거더교는 교량의 형식 중 가장 많이 쓰이는 형식으로 교량구조에서 하중을 받는 다리, 철제 · 콘크리트 거더 등을 수평으로 걸쳐 건너게 하는 가장 경량인 구조의 다리이다. 거더에 대하여 이해하기 위해서는 보에 대한 개념이 필요하다. 보는 휨을 일으키는 변형에 저항하는 부재를 의미한다. 보가 휘어질 때 상단은 압축이, 하단은 인장이 발생한다. 이때, 응력분포의 집중을 최대한 줄이기 위해 가장 경제적인 형상으로 만들어진다. 거더가 받는 휨의 크기는 지간 길이의 제곱에 비례하여 증가하기 때문에 거더교는 지간 길이의 한계를 갖게 된다. 따라서 거더의 높이는 지간 길이의 1/20 정도를 취하는 것이 일반적이다. 거더교는 다시 구조형식에 따라 단순 거더교와 연속 거더교로 분류할 수 있는데 단순 거더교는 주형 또는 주트러스를 양단에서 단순하게 지지한 교량으로 한쪽 단을 고정받침으로 하고 다른 쪽 단을 가동단으로 지지한 것이고 연속 거더교는 1개의 주형 또는 주트러스를 3점 이상의 지점에서 지지라는 교량으로 2경간 이상에 걸쳐 연속한 주형 또는 주트러스를 사용한 교량이다. 추가로 게르버교라는 것이 있는데 연속교의 지점 이외의 적당한 곳에 힌지를 넣어 부정정 구조를 정정 구조로 만든 교량인데 대표적으로 성수대교가 있다. 여기서 힌지란 구조물 지지점의 일종이고 부정정 구조는 힘의 평형 조건만으로 부재력을 결정할 수 없는 구조를 말하여 정정 구조는 외부의 힘이 가해졌을 때 지점에 생기는 부재력을 평형조건식만으로 구할 수 있는 구조를 말한다. 게르버교는 연속교와 마찬가지로 지간을 크게 할 수 있어서 강교와 철근콘크리트교로서 매우 좋은 형식이다.
1.3. 아치교
아치교는 웨지 모양의 돌을 곡선모양으로 쌓아 올리고 최 정점에 키스톤을 끼워 완성하는 구조이다. 또한, 아치의 역학적인 정의는 원호 형상의 보가 양단에서 단순지지 되어 있고, 지점이 수평방향으로 구속된 것을 말한다. 아치교는 미관이 뛰어나기에 옛날부터 주로 이용되던 교량 형식이다.
아치교의 하중 흐름은 다음과 같다. 아치 위에 작용하는 하중은 아치의 축선을 따라 압축력으로 교대까지 전달되며 따라서 각 돌들은 별도의 부착 없이도 튼튼한 구조를 유지할 수 있었다. 아치교는 압축에는 강하지만 인장에는 약한 돌을 가장 효과적으로 배치한 구조라고 볼 수 있다.
아치교의 종류에는 2힌지 아치교, 3힌지 아치교, 고정 아치교, 타이드 아치교 등이 있다. 2힌지 아치교는 아치의 양쪽 끝단에 힌지가 있어 수평방향 변형이 허용되는 구조이며, 3힌지 아치교는 아치의 양 끝단과 정점에 힌지가 있는 구조이다. 고정 아치교는 아치의 양 끝단이 고정되어 있는 구조이며, 타이드 아치교는 아치 아래에 타이 케이블이 설치된 구조이다.
이처럼 아치교는 인...
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