상로아치교의 설계 변수가 아치리브의 구조적 거동에 미치는 영향

Abstract

경제성장에 따라 산업물량 수송 및 인간 복지생활 확대로 인해 사회 기반시설 확충이 이루어지고 있으며 이와 함께 도로의 건설이 급증하고 있다. 2000년부터 10년간 교량 총 연장이 120%, 총 개소 70%의 증가를 보이고 있다. 이에 따라 미적 아름다움과 구조적 효율성을 가지는 교량의 형식이 필요한 시점이다. 아치교는 그 주구조가 아치 또는 보강아치로 구성된 교량으로서 구조적으로 아치리브가 압축력, 전단력, 휨모멘트를 동시에 받고 있으나, 상당부분의 모멘트가 압축력으로 전환됨으로써, 모멘트의 크기가 줄어들기 때문에 역학적으로 유리한 교량이 될 수 있다. 하지만 국내 건설현황이 총 136개소 밖에 없으며 교량설계 방법 또한 일관성이 없어 아치교의 표준설계 기법에 대한 연구가 요망되고 있다. 아치교의 주 부재인 아치리브의 역학적 거동을 분석하기 위하여 고려해야 할 변수로는 라이즈비, 지점조건, 리브의 형상, 수직재의 간격을 선정하였다. 이 연구에서는 효율적인 아치리브 검토를 위하여 100m 경간 아치교의 라이즈비(f/l)를 1/2~1/10까지 적용하여 모델링하였다. 이 라이즈비는 도로교 설계기준에서 제시하는 콘크리트 아치교의 부정정력을 계산함에 있어서 고려해야 하는 라이즈비를 포함하는 범위이다. 지점조건은 콘크리트 아치교에 주로 적용되는 고정단으로 선정하였으며 아치리브의 형태로는 현수선, 포물선 및 원형 아치 모델링하여 리브에 발생하는 힘의 분포를 분석하였다. 아치리브의 라이즈비, 지점조건, 리브의 형상을 비교분석하여 결정한 후 아치기둥의 경간비를 적용하여 힘의 분포를 분석하였다. 강도설계법에서 계수하중이 작용하였을 때의 압축력, 휨모멘트 및 전단력을 비교한 결과 구조적 효율성이 높은 라이즈비, 리브형태 및 경간비는 현수선 형태, 라이즈비 1/4, 아치기둥 경간비 1/12.5가 아치리브에 힘의 분포를 효율적으로 전달하는 것으로 연구되었다.