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[테마] 고강도 강재의 초장대 현수교 설계에 대한 적용
조회수3,610 다운로드수0 등록일2011-09-08
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글로벌리포트 정보 - 리포트 구분, 콘텐츠 구분, 출처, 원문 제목, 언어, 국가, 등록일, 발행일, 과학기술 분류, 저자, 전문가칼럼, 키워드, 첨부파일
리포트구분 산업리포트 콘텐츠구분 SOC
출처 COWI
원문제목 Application of high strength steel in super long span modern suspension bridge design 원문보기
언어 영어 국가 기타
등록일 2011-09-08 발행일 2009
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1. 서 론

 

COWI 사는 최근 다음과 같은 3개의 대형 현수교에 대한 설계를 준비하고 있다.

- 노르웨이의 Halogaland 교 : 2007년도 기본설계를 수행한 교량으로, 총연장 1,345m의 단일 강박스 바닥판 형식을 취하고 있다.

- Messina 교 : 2005년 입찰설계를 수행한 교량으로 주 경간 3,300m 의 현수교로서, 강 주탑 및 3련 강박스 바닥판 형식을 채용하고 있다.

- Yemen-Djibouti 교 : 2008년 개념설계를 수행한 교량으로 12.7Km 의 연속 현수교 형식이다. 최대 경간장은 2,700m 이며, 연속 케이블 및 콘크리트 주탑을 채용하고, 바닥판은 강 박스 형식을 채용하였다.

 

 

< 그림 1. Halogaland교, Messina교 및 Yemen-Djibouti교의 컴퓨터 렌더링 >

 

이 교량들이 이러한 현수교 형식을 갖는 이유는 수심이 300m 이상 깊은 해협을 가로지르는 지정학적인 위치 때문이다. 다른 하나의 중요한 이유는 통항 선박의 항로 확보를 위한 경간장 확보이다.

 

2. 배경

 

Halogaland 교는 노르웨이 북쪽의 Narvik 지방에 위치하고 있으며, “Rombaksfjorden" 의 수심 350m 지역을 통과하는 노선으로 계획되어 있다. 이 교량은 Narvik 지방과 Bjerkvik 지방을 연결하는 신설 E6 고속도로의 노선상에 위치하며 이 교량이 완성되면 E6 고속도로의 기존 경로를 17Km 단축시키게 된다. (그림. 2) COWI 교량팀은 노르웨이 공공도로청의 요청에 따라 이 교량에 대한 기본설계와 현수교 형식에 대한 비용분석을 실시하였다. 이 교량에 대한 COWI 팀은 다음과 같이 구성되었다;

 

- COWI A/S사 (사업관리, 전체구조계 해석 및 풍동해석, 케이블 설계, 강박스 거더 및 접속교 설계)

- Dissing_Weitling A/S (교량 건축설계)

- Johs. Holt AS (기초 및 주탑설계)

- Norwegian Geotechnical Institute (케이블 정착장치 및 기초에 대한 자문)

 

 

< 그림 2. Halogaland교의 위치, Messina교의 위치 및 Yemen-Djibouti교의 위치 >

 

메시나교는 이탈리아 남부의 Sicily 해변과 Calabria 를 연결하는 교량으로서 이 교량이 건설되면 현재 페리호로 연결되는 이 지방의 교통수단을 변화시키게 될 것이다. (그림. 2) 이 교량은 3,300m 의 주 경간장을 가지게 되어 현재 1,991m로서 세계 최고의 경간장을 자랑하는 일본의 대교의 기록을 경신할 예정이며 교량의 내구연한은 200년을 목표로 하고 있다. COWI 사는 2003-4 년에 사전 입찰조사를 수행하였고, 이탈리아 건설회사인 Impregilo SpA 와 컨소시엄을 구성하여 2004-2005년간에 입찰설계를 수행하였다. 입찰설계는 다음과 같은 과업으로 구성되어 있다;

 

- 전체 구조계의 유한요소 해석 및 기초해석을 포함하는 모든 부재의 구조해석

- 바람방지막, 유지관리시설, 접근시설, 포장, 레일, 교좌장치, 신축이음장치, 감쇄장치등 2차 부재에 대한 설계 및 시방규정 정립

- 지진, 공기역학, 위험도분석, 주행성, 안전도 및 편리성 해석등의 기본해석

- 생애주기비용을 포함한 운용 및 유지보수 계획 수립

- 유지관리 및 제어시스템, 전기 및 기게장치 설치, 구조 모니터링 시스템 및 테러방지 시스템 등을 포함한 기술 시스템 정립

 

Yemen-Djibouti 교는 Yemen과 Djibouti 간을 Bab El mandeb 해협을 가로질러 연결하는 교량으로 구성되어 있는데, 이 교량을 통해서 홍해와 인도양을 Aden 만을 거쳐서 연결하도록 하고 있다. (그림. 2 ) Perim 섬은 이 해협을 약 3.5km 폭의 작은 해협(수심 약 20m)과 21.5Km 의 큰 해협(수심 약 300m)으로 나누고 있다. COWI 사는 중동개발 LLC 의 요청으로 인하여 이 교량에 대한 개념설계를 수행하였다. 이 Yemen-Djibouti 교는 총 예산 약 2,000억 달러(교량사업비는 약 215억 달러)의 대형 프로젝트이다. 이 교량은 양 지역의 총 인구 7백만 명에 달하는 신도시 2곳을 연결함으로서 Al Noor City (빛의 도시) 라는 새로운 중심지역을 창조하게 되며 아라비아 반도에서 아프리카로 진입하는 새로운 관문을 제공하게 된다. 연결되는 두 도시 중 보다 큰 도시는 예멘에 위치하며 450만 명의 인구가 거주하도록 계획하고 있으며, 다른 한 도시는 Djibouti에 위치하고 인구 250만 명을 계획하고 있다. 이 사업은 15-20년 정도 후에 시행될 것으로 예상하고 있다.

 

개념설계는 사전 타당성 조사 및 타당성 조사에 대한 최초단계의 과업으로서 수행되었다. 이 과업의 주 목적은 현재단계의 정보를 이용하여 결정할 수 있는 노선상의 가설 가능한 교량대안에 대한 검토 및 분석이다. 이러한 과업의 의미는 현장조사 및 측량 등의 조사가 수행되지 않았다는 의미이며, 다음 단계에서 이러한 조사업무가 진행될 것이다. 이러한 개념설계는 다음과 같은 업무를 포함하고 있다;

 

- 기능요구조건의 정의

- 관련 자료의 수집 및 분석

- 예비 설계지침의 준비

- 개념설계 수행

- 건설비용의 추정

- 건설공기의 추정

 

3. 교량 개념

 

halogaland 교는 단일 경간 현수교로 구성되어 있고, A 형상의 콘크리트 주탑을 가지고 있으며, 경사 케이블 평면과 폐합 강박스 거더 형상의 주 경간부의 바닥판으로 구성되어 있다. (그림. 3) 이러한 기본적인 교량대안에 대한 기본설계 및 공사비 추정에는 2가지 실행대안이 검토되었다.

 

제 1안은 주탑기초를 바로 해변 암반층에 지지하도록 하여 주 경간장을 1,345m 로 확보하는 것이며,

제 2 안은 주 경간장 1,120m 를 갖도록 하고 주탑 기초를 케이슨 형식으로 하여 수심 25m 위치에 주탑을 설치하는 안을 검토하였다.

대안 2 의 경우 대안 1에 비해 교량에 접속하는 터널의 연장을 감소시킬 수 있어 총 사업비를 약 NOK 100M 만큼 절감할 수 있는 안으로 분석되었다.

 

 

< 그림. 3 Halogaland 교의 종단면도 대안 1 >

 

Messina 교는 주 경간장 3,300m 를 가지는 단일경간 현수교로 계획되었다. 측경간의 현수부분은 현지 지형여건상 매우 짧게 계획되었다. 2개의 주탑은 모두 해변에 가설되었고, 이 주탑가설 위치 및 주 경간장은 모두 발주처인 Stretto di Messina SpA에 의해 결정되었다. 그림. 4 에 교량의 종단면도가 나타나 있으며 교하공간은 수면 위 65m 를 확보하였다.

 

 

< 그림. 4 Messina 교의 종단면도 >

  

Yemen-Djibouti 교는 3개의 부분으로 구성되어 있다: 5.95km의 장대 Djibouti 연속교, 12.7km 의 장대 해상교량 및 10.3km 의 장대 Yemen 연속교가 그 구성형태이며, (그림. 5) 교량의 총 연장은 28.95km 이다. 대규모의 해협을 횡단하는 본 사업의 가장 중요한 부분은 국제적인 교역을 담당하는 해운운송에 필요한 항로 여유 공간과 수심이 확보되어야 하므로 대규모의 현수교가 필수적이다. 따라서 이러한 개념설계에서는 12.7km 에 달하는 다중 경간의 4경간 연속 현수교가 계획되었으며 각각의 주 경간은 2,700m 로 계획되었다. (그림. 5) 이러한 경간장은 현재의 항행 여유폭을 기준으로 산정되었고, 수직 여유고는 수에즈 운하에서 통행하는 선박을 기준으로 산정되었는데, 이는 교량 완공시 수에즈 운하를 통과한 선박이 이 Bab El Mandeb 해협을 이용할 것으로 예측되었기 때문이다. 따라서 Yemen-Djibouti 교는 현재 수에즈 운하를 횡단하는 교량중 하나인 Mubarak Peace 교의 수직 여유고인 70m 를 최소 여유고로 확보하여야 만 한다, 향후 이 구간의 해상통행 발전을 고려하여 2개의 주 항로경간에는 최소 여유고로 73m 를 확보하는 것으로 규정하였다. 이 구간의 교량 계획시 가장 경제적인 해법은 재래적인 3경간 연속 현수교가 아니라 다중 경간 현수교를 계획하는 것으로서 대단히 고가의 비용이 소요되는 정착블록의 심해설치 문제를 회피하도록 할 수 있다. 결과적으로 케이블은 한쪽 정착장치에서부터 다른 쪽 정착장치까지 연속적으로 가설되며 양단의 정착장치는 50-60m 수심에 중력구조물로 설치되게 된다.(그림. 5)

 

 

< 그림. 5 Yemen-Djibouti 교의 개념도 >

  

4. 고강도 강재를 적용한 현수 케이블

 

앞서 설명한 3개의 교량에 적용한 케이블의 일반사항이 표 1에 나타나 있다. Halogaland 교량의 케이블과 Yemen-Djibouti 교량의 케이블은 단일 케이블로서 적용되었으므로 각각 교량에 대해 2가지의 케이블만 필요하게 된다. 반면 Messina 교의 경우 1.75m 이격된 이중 케이블로 계획되었기 때문에 이 교량에는 총 4개의 케이블이 필요하게 된다.

 

                                < 표 1. 3개 교량에 대한 케이블 일반사항 >

 

 

장대 현수교의 케이블에 작용하는 외력의 대부분은 고정하중에 의한 것이다. 3개 교량의 하중계수를 곱하지 않은 사용하중에 대한 인장력 분포가 표 2 에 나타나 있으며 Messina 교의 경우 표에서 알 수 있듯이 케이블 인장력의 47% 가 바닥판 및케이블의 자중에 의해 발생되는 것이다.

            < 표 2. 사용하중 상태에서 현수교에서 발생되는 케이블 인장력 분포 비율 >

 

 

따라서 주 케이블에 적용되는 강재의 극한강도를 최대한으로 높은 재료를 도입하면 케이블 및 케이블 정착장치 건설비용을 절감할 수 있음은 물론이고 주탑 건설비용 절감 및 공사기간의 단축도 가능하다. 이러한 비용감소는 케이블의 고정하중 감소 및 케이블 중량의 감소에 기인한다. 현재의 기술을 통해 적용할 수 있는 와이어의 최소 극한강도는 1,770, 1860 및 1,960MPa 이다. 그러나 1,960MPa 강도의 와이어는 사용이 극히 제한적이며, 1,860MPa 강도의 와이어는 현재 널리 쓰이고 있다. 이러한 사항은 Messina 교에 적용된 제원으로 잘 설명되고 있다. 본 교량의 케이블은 입찰 설계 초기단계에서는 1,770MPa 의 극한강도를 가지는 와이어로 설계되었으나, 설계진행 단계에서 재료의 공급, 생산물량, 가격 및 공사기간을 종합적으로 검토한 결과 와이어의 강도를 1,860MPa 을 사용하는 것이 훨씬 경제적이고 안정적이라는 결론에 이르게 되었다. (표. 3)에 Messina 교 설계단계에서 고려한 각각의 1,770, 1,860 및 1,960MPa 와이어에 대한 비교가 1,860MPa 와이어에 대한 기준치 비교로 나타나 있다. 케이블 재료의 물량 감소는 매우 중요한 사항이다. 고강도 와이어를 사용 할 수록 조금씩 유연한 구조거동이 학보 되고 작은 직경의 와이어 사용이 가능해져서 결과적으로 교량구조에 보다 작은 풍하중이 작용하게 된다.

 

                     < 표 3. 3개 교량에 적용한 케이블에 대한 일반사항 비교 >

 

 

5. 교량 바닥판에 고강도 강재의 적용

 

Messina 교의 현수 바닥판은 3개의 독립된 강박스 거더로 구성되어 있는데, 2개는 도로교통을 위한 것이고, 나머지 한 개는 철도교통을 위한 것이다. (그림. 6) 이 박스들은 30m 간격으로 설치된 가로보로 연결되어 있다. 결국 최초로 3연 박스 거더의 개념이 처음 도입될 것으로 보이며, 이러한 바닥판의 개념은 Yemen-Djibouti 교량에도 동일하게 적용될 것이다. Halogaland 교의 바닥판은 높이 3.0m 의 폐합 박스거더로 계획되었다.

 

 

< 그림 6. Messina 교의 거더 일반도 >

 

앞서 표 3에서 케이블에 작용하는 사용하중의 대부분이 교량 바닥판의 고정하중이라는 사실을 밝혔는데, 메시나 교의 경우 22%의 케이블 인장력은 교량 바닥판의 고정하중인 것으로 드러났다. 따라서 현수 교량바닥판의 중량이 교량건설비에 대단히 중요한 요소라는 것이 명백해 졌으며 이러한 하중을 줄이게 되면 케이블, 주탑, 기초 및 정착장치등을 줄일 수 있게되어 비용을 더욱 절감할 수 있다.

앞서 3개 교량의 현수 바닥판 중량은 (표 4) 에 나타나 있다. 표에서 알 수 있듯이 각 교량의 바닥판 중량의 단위 면적당 수치는 모두 거의 같은 것으로 나타나고 있다. 또한 장경간의 현수교의 바닥판의 중량은 대단히 중요한 의미를 지닌다는 점을 감안 하면 이러한 바닥판을 최적화 하여 중량을 줄이는 것이 매우 중요하다는 사실을 알 수 있다. 이러한 사실을 Messina 사업에서 도식적으로 파악할 수 있는데, 1.0 t/m 의 바닥판 중량을 절감하면 바닥판 공사비만 감소되는 것이 아니고, 총 4,350ton 의 케이블 및 관련된 주탑 및 정착장치의 연관부재를 최적화 할 수 있다. 결론적으로 현수 바닥판의 중량을 1 ton 감소시키면 케이블 중량은 1.2 ton 감소시킬 수 있다.

 

                                < 표 4. 현수교에 적용된 현수 바닥판의 중량 >

 

 

 

일반적으로 EN 10025 기준에 부합하는 S355급의 강재가 적용되나 보다 고강도인 S420 과 S460 이 중량을 최소화 하여야 하는 부분에 적용되기도 하였다. Messina 교의 사례를 보면 사용 강재의 최적 규격 분포를 알 수 있다.

- 도로 거더 : 경간 중앙부에서부터 S355 를 길이방향으로 630m 까지 적용하고, 그 이후 360m 는 S420 적용 및 나머지 구간은 S460을 적용하고 격벽은 S355를 적용

- 철도 거더 : 경간 중앙에서부터 S355 를 길이방향으로 990m 까지 적용하고 그 이후 510m 까지는 S420적용 및 나머지 구간은 S460을 적용하고 격벽은 S355 를 적용

- 가로 보 : 모든 가로 보에 S460을 적용하고, 격벽은 S355를 적용

 

이러한 여러 가지 강도등급의 강재적용 비율 및 사용 부재에 대한 내용은 <표 5> 에 정리되어 있다. S460 등급의 강재는 57% 가 사용되었고, S420 등급은 13%, 그리고 S355 등급은 나머지 30% 에 적용되었다. 고강도 강재를 적용하지 않았을 경우의 현수 바닥판의 중량은 단위 길이당 약 3.3 ton 이 증가하여 현수 바닥판에 사용되는 강재 중량을 약 12,000 ton 증가시키고 이는 현수케이블의 중량도 14,000 ton 증가시키게 된다. 이러한 중량은 주탑, 정착장치 및 기초에서는 더욱 증가되게 된다. 이러한 현수 바닥판 및 케이블의 경량화로 인한 절감 공사비는 전체 1억 유로 로서 강재 비용을 6,000 EUR/ton 및 케이블 비용을 4,000EUR/ton 일 경우로 산정한 결과이다.

 

                          < 표 5. Messina 교의 바닥판에 사용된 강재의 비율 >

 

 

6. Messina 교 주탑의 고강도 강재 적용

 

                                 < 그림 7. Messina 교, 주탑 전경 >

 

Messina 교의 주탑은 미소하게 경사진(약 2도) 기둥으로 구성된 뼈대구조로 계획되어 있으며, <그림 7> 에서 보는 바와 같이 3개의 연결 보로 지탱되고 있다. 주탑의 첨단부의 높이는 382.6m 이다. 사용재료는 지진하중 및 시공성을 고려하여 강재가 선정되었다. 전반적으로 EN 10025 기준에 따른 S460 등급의 강재가 사용되었고, 일부 고강도 강재의 효용성이 없는 구간에만 S355 강재가 적용되었는데 그 부분은 수평 가로보와 격벽에 적용되었다. 이러한 고강도 강재를 적용함으로서 주탑기둥의 중량을 최소화 할 수 있었다.

주탑에 사용된 총 강재의 중량은 97,000 ton 이며 이는 88,500 ton 의 S460 강재와 8,500 ton 의 S355 강재로 구성되어 있다. 전체 주탑의 횡단면 구성은 20m X 12m 구성되어 있다. 이러한 제원은 하중 조합상에서 지배적인 하중상태에서의 강성을 갖도록 하며 지진 발생시 가장 지배적인 운동 모드인 길이방향 동적거동에 견디기 위해 <그림 7> 에서 보는 바와 같이 최소 부재의 두께를 30-85mm 로 설계 하였다. 이렇게 주탑기둥은 사용 강재가 최대 항복강도까지 발휘될 수 있도록 설계되었다.

이러한 3개의 횡거더를 갖는 주탑형상은 수평방향의 풍하중 및 수평방향의 지진하중이 지배하중이 아니기 때문에 가능하였다. 이러한 횡거더의 강재 두께는 20-25mm 가 적용되었다.

 

7. 케이블의 부식방지 시스템

 

7.1 서론

현수교의 케이블 부식은 세계적으로 중요한 문제거리 중 하나이다. 케이블 와이어는 전통적으로 각각의 와이어를 열처리하고, 와이어 묶음을 아연도금한 후 와이어 묶음에 대해 열처리를 시행하고 최종적으로 표면에 도장을 하는 등의 다단계 부식방지 대책으로 설계되어 있다. 따라서 부식상황이 겉으로 드러나지 않게 되어 종종 심각한 상태로 까지 진전이 된 후에야 발견되는 경우도 많다. 이러한 문제점으로 인하여 최근에는 새로운 방법이 개발되기도 하였는데; 케이블 와이어를 열처리하는 것에 추가하여 건조한 공기를 통하게 하여 습기를 제거하는 방식이 사용되고 있다. 이 방법은 케이블 부식의 원천인 케이블의 습기와 수분을 제거하는 방법으로서 이 시스템은 건조한 공기를 케이블 사이로 불어 넣어서 케이블 내부에 일정 기압을 유지시켜 습기에 의한 부식을 원천적으로 차단한다.

오늘날 장대교량의 내구수명은 200년 이상 되는 경우도 많아서 이러한 수분 제거 부식방지 시스템은 교량의 내구수명 연장의 요구조건을 만족시키는데 상당히 도움이 된다. 이러한 방법은 보수비용을 감안한 생애주기 비용측면에서도 교량의 내구수명 동안 발생하는 공사비용, 운용비용, 유지관리비용, 보수비용 및 대체비용 등을 감안한 현재가치 발생비용의 최소화를 위해서도 유용한 방법이다.

 

7.2 습기방지 개념에 기초한 현수교 케이블의 부식방지 대책

이 부식방지 시스템은 약 10년간 개발되어 왔다. 적절하게 설계된 습기방지 시스템은 케이블의 완벽한 부식방지 시스템을 제공하게 되는데, 이는 차폐된 케이블 내부의 습도를 60% 이하로 유지시켜 주어서 부식이 발생되지 않게 한다. 더욱이, 이 시스템은 케이블 내부의 압력을 상대적으로 고압으로 유지시켜 케이블의 방수 시공시 발생될 수 있는 미세 균열을 통해 수분이 침투하는 것도 방지하게 된다. 즉, 이러한 케이블은 내부의 압력으로 인해서 내부의 건조한 공기가 누출 될지언정 수분의 유입은 방지하는 한 방향 으로 만 누출이 발생하는 시스템으로 되어 있다. 따라서 이러한 효과가 발생할 수 있도록 일정한 압력이 확보되어야 하며, 이러한 시스템의 효용성은 덴마크, 프랑스 및 일본에서 가설된 교량에서 확인 되었다.

현수교의 케이블에 대한 습기방지 시스템의 개발은 강박스 거더교 등과 같은 유사한 적용사례를 통한 자연스러운 확장 개념이며, 이러한 적용사례를 통한 다양한 실측결과를 통해 발전되었다. 케이블에 대한 습기방지 시스템은 다음과 같은 3가지의 중요한 사항이 포함된다.

 

- 케이블 밴드, 새들 및 다른 부분을 포함한 케이블 시스템의 밀폐

- 케이블 내부로 건조한 공기를 만들고 불어 넣을 수 있는 습기방지 시스템

- 제어 및 모니터링 시스템

 

이러한 요소들이 하나의 집합체로 설계되어 대상 교량에 적용되어 요구 기준에 적합하도록 계획되어야 하는데 이는 아래와 같은 절차가 필요하다.

광범위한 연구 및 개발과 토론이 현장실험과 더불어 수행되어 최적 케이블 밀폐시스템을 선정해야 하며 이때 인장력을 받는 탄성 포장재가 50% 이상 겹침 시공되어야 하며 그 총 두께는 2.2mm 이상 이어야 한다. (그림. 8 참조) 이 포장재는 가열 포장재에 의해 두 층을 가열 접착하여야 하며 이후 수축하여 정확하게 밀착되도록 하여야 한다. 케이블 각 부재 즉, 케이블 밴드, 새들, 주입 및 방출구는 일반적으로 채움재와 접착제를 통한 이중 방수장치를 적용하는 등의 특수한 상세방안이 개발되어야 한다.

 

 

                < 그림 8. 방수시스템의 설치, 접착재의 가열, 주 경간의 방출구 전경 >

 

습기방지 시스템은 케이블 내부로 건조한 공기를 넣어주게 된다. 이 시스템은 밀폐된 케이블 내부를 과 압력 상태로 유지시키기 위해 습기방지 장치, 공기 입력장치 및 방출 장치같은 주요 부재로 구성되어 있다. 공기 입력장치는 기존의 교량 시스템 중 즉, 새들과 같은 부재를 개량해서 적용하고, 방출 장치 역시 같은 개념으로 적용하여야 한다. (그림. 8)

제어 및 모니터링 시스템은 습기방지 장치의 버퍼 탱크와 공기흡입 및 방출 장치 등에 측정장비를 부착하여 구성한다. 이러한 측정장치 들은 교량의 PLC 라 불리우는 컴퓨터에 연결되어 중앙컴퓨터에 계측데이터를 전송 및 저장하게 한다. 이 중앙 컴퓨터에서 시스템을 제어하고 시스템의 작동상황, 상대습도, 온도 및 유체압력 등을 모니터링 할 수 있도록 한다.

 

7.3 사례분석 : Messina 교의 부식방지 시스템

 

교량 관리청인 Stretto di Messina SpA 는 입찰 조건으로 재래식 부식방지 시스템과 이러한 습기방지 시스템의 적용성을 생애주기 비용 측면에서 분석하여 적용하도록 규정하였다. 따라서 설계팀은 다른 교량들에 적용된 습기방지 시스템의 경험을 분석하여 주 케이블에 대한 습기방지 시스템을 개발하였고, 이러한 습기방지 장치를 양 주탑의 첨단부의 버퍼 탱크와 현수바닥판 및 정착장치의 여러 부위에 정착함과 동시에, 버퍼 탱크로부터 건조한 공기를 주 케이블에 주입하고 방출장치 까지 공기가 흐르도록 시스템을 구축하였다. 생애주기 비용 분석 결과는 이러한 습기방지 시스템이 재래식 방법에 비해 초기공사비는 77% 저렴하고, 60년간 운영 및 유지보수 비용은 71% 저렴한 것으로 분석되었다. 또한 케이블이 경량화 됨으로서 여러 가지 간접적인 비용절감 효과도 많이 나타났다.

 

 

                              < 그림 9. Messina 교의 습기방지 시스템 개요도 >

 

8. 결 론

 

본 보고서는 Halogalandry, Messinary 및 Yemen-Djibouti 교 에 대한 기술적인 내용 및 건설 배경 등에 대해 기술하였다. 이 교량들은 고강도의 케이블을 채용함으로서 케이블, 케이블 정착장치 및 주탑 관련 부재등의 건설비용을 획기적으로 절감하였으며, 고강도 강재인 S420 및 S460을 현수 바닥판 재료로 사용함으로서 바닥판의 중량을 대규모로 줄여 케이블, 주탑, 기초 및 정착장치 건설비를 상당한 규모로 절감하였다. 마지막으로 이러한 구조물의 내구수명을 200년 이상 확보하기 위한 케이블의 습기방지 시스템을 구현하는 방법에 대해서도 설명하였다.

 

▣ 원문제목 : Application of high strength steel in super long span modern suspension bridge design

 

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