304

5-15 신축이음장치 개선 적용방안 구조물처-2145

(2009. 8. 10)

Ⅰ 검토목적

교량 신축이음장치의 사용년수, 파손유형등 사용실태 검토를 통해 유지 관리에 유리한 형식을 적용하고 내구수명을 향상코자 함

* 『2009. 2. 26 구조물담당자 워크샵 中지역본부․지사 건의사항』

- 현재 고속도로 신설공사의 신축이음장치 설계 및 시공시 적용하고 있는 모노셀 형식을 유지관리시 적용하고 있는 뉴모노셀 형식으로 적용되도록 요청(사유 : 내구성 유리)

* 『레일식 신축이음장치의 내구성 향상방안(제안1등급)』확대적용

- 지지부속장치의 주기적 교체에 의한 레일식 신축이음장치 내구수명 향상

Ⅱ 신축이음장치 적용실태

□ 추진경위

교량 신축이음 시공개선 검토【설계이 13201-30331호(1999.8)】

- 트랜스플렉스(TF)형식은 연약지반, 기존형식 교체시를 제외하고 사용지양

- 고무판형식[NB(ACE),TF]은 사교에서 사용을 지양하고 모노셀,레일식 사용

 

하자현황 분석에 따른 교량 신축이음장치 적용형식 검토【구조계 11107-19호(2002.7.11)】

유지관리를 고려한 규격별 신축이음장치 형식기준 설정

 

핑거조인트 설계기준 및 개선방안 검토【설계설 10207-138호(2004.5.12)】

핑거조인트의 설계하중, 설계방법, 재질, 곡선교․사교 적용방안등 기준 수립

 

강핑거형 신축이음장치 관리방안【구조물처-443호(2009.2.12)】

 

 

□ 현 적용기준【구조계 11107-19호(2002.7.11)】

305

□ 사업단계별 신축이음장치 적용실태

 

306

Ⅲ 적용상 문제점

□ 단계별(신설/유지관리) 적용형식 상이

∘신설(확장)공사

- 설계 : 고무형식- 주로 모노셀․NB조인트, 강재형식- 주로 레일식․강핑거

- 시공 : 고무형식- 주로 모노셀, 강재형식- 주로 레일식․강핑거

∘유지관리공사

- 설계(시공) : 고무형식- 주로 뉴모노셀, 기타(모노셀,NB,TF등)강재형식- 주로 레일식․강핑거

⇒ 고무형식의 경우 신설공사와 유지관리공사의 적용형식 상이

□ 형식별 특정결함 지속발생 및 레일식 보수비용 과다 소요고무형식

- 교체사유의 대부분이 반복적 차륜 접지에 의한 고무재의 파손

- 분절부(1.8m단위) 방수취약에 따른 누수(코핑부 열화원인)강재형식

- 레일식 : 지지부속장치(지지빔, 베어링) 파손, 레일파손

☞ 레일식(WSF) 신축이음 파손 메카니즘 : 베어링파손 ⇒ 지지빔 파손 ⇒ 레일파손

(하중전달경로의 역방향)

하부베어링 파손 및 이탈 지지빔 파단 레일 파단

- 강핑거 : 고정볼트 결함(파손,풀림), 핑거판 단차(솟음)

307

※ 레일식 신축이음장치 파손으로 인한 전면교체비용 : 최근 5년간 96억

 

Ⅳ 개선(안) 검토

□ 신설(설계․건설)시 신축이음장치 적용형식 변경검토고무형식

- “모노셀 타입” ＆ “차륜접지면이 강재인 모노셀 타입” 비교

308

- 따라서, 고무형식은 내구성 및 유지관리 용이성을 고려하여 “차륜접지면이

강재인 모노셀 타입” 으로 적용함이 유리

강재형식

- 레일식 신축이음장치의 교체원인이 주로 지지부속장치 파손에 의한

것이므로 가급적 부속장치가 없거나 단순한 강핑거형식 적용 필요

* 레일식 신축이음장치 단면도

309

◦ 내구성면에서 레일식은 No 160미만인 경우에 중간레일 및 하부 지지장치가

없어 유리하나, No 160이상에서는 주변장치가 단순한 핑거식이 유리함

◦ 또한, No 160이상 형식에서는 핑거식의 설치비용이 저렴(설계처 설계단가)

(단위 : 천원/m)

□ 유지관리현장의 신축이음장치 내구성 향상방안 검토

『(제안)레일식 신축이음장치 내구성 향상방안』의 확대 적용성

- 제안내용 요약(※ 2008. 3/4분기 제안 1등급) : 세부내용 - 별첨 #2

◦ 레일식 신축이음장치의 파손진행 메카니즘 분석

- WSF, 마우라, DS브라운, MAGABA 형식별 파손사례를 통한 분석 시행

단지지식(MAGABA, URJ) 다지지식(WSF, 마우라, DS브라운)

- 컨트롤 박스에 1개의 지지빔을 설치

- 별도의 간격조절장치로 간격 유지

- 중간레일과 지지빔이 용접 연결됨

- 중간레일 1개에 지지빔이 1개씩 추가됨

- 제품별 부속자재의 파손메카니즘 분석

: 하부베어링 이탈 및 파손 ⇒ 지지빔 파단 ⇒ 레일파단

◦ 파손의 진행을 막을수 있는 예방적 유지보수방안 도출

- 하부베어링 재질이 플라스틱인 WSF 형식

: 평균공용기간 이상 경과된 하부베어링

사전 교체(플라스틱 계열 → 강재)

- 레일식(WSF) 신축이음장치의 하부베어링 사전교체는 교통제한 없이

가능하며 내구수명 연장 및 유지관리 효과가 탁월할 것으로 판단됨

310

Ⅴ 검토결과

□ 유지관리에 유리한 형식으로 적용기준 변경

고무형식

현 재  변 경

모노셀 (차륜접지면이 강재이며+분절부 방수기능이 우수한) 형식

※차륜접지면이강재인모노셀타입(예) : 뉴모노셀, MC Steel, 스틸모노셀, 윙플렉스, GSMJoint등․․․

* 상기 타입(예)는 제작회사별 제품명이며 특정형식을 지칭하는 것이 아님

강재형식

- 신축량 100mm이하 규격은 중간레일 및 지지빔이 없는 형태인 레일식

(스트립씰)을 적용하거나 강핑거 적용 가능

- 신축량 100mm초과 규격은 중간레일 및 지지빔이 있는 레일식을 가급적

지양하고 지지구조가 단순한 핑거식으로 적용

- 핑거식 적용시 배수방식을 원칙으로 하고 신축량 160mm 이하는 방수가

가능한 비배수방식 적용 가능『설계처-1859호(‘08.7.11) 교량신축이음장치누수방지시설검토』

※ 단, 핑거형 설치시 다음의 경우에는 별도 검토하여 적용 여부 판단

․ 곡선교 및 사교 :「설계설 10207-138호(2004.5.12)」에 의거 받침방향

및 사각의 크기에 따라 적용여부 별도 검토

․ 연약지반교량은 사용 지양

․ 종단경사가 심한 교량은 가동단에서 수평이동으로 인한 핑거간 단차발생을

고려하여 적용가능여부 시공전 검토

□ 신축이음장치 변경 적용기준(안)

형 식 고무형식 강재형식

종 류 TF/NB(ACE)

차륜접지면이

강재인 모노셀 타입

레일식(스트립씰)/

강핑거

강핑거

규 격

(m/m) - 60이하 100이하 100초과

적용시

참고사항

연약지반 및 기존

형식 교체시 사용

분절부 방수기능이

우수한 형식 적용

누수방지 및

내구성 우수

강핑거 적용이 불가한

경우 레일식 적용 가능

311

Ⅵ 향후계획

□ 신축이음장치 설계 및 시공형식 변경 적용

설계중인 노선 : 변경 기준(안) 적용

공사중인 노선 : 공사주관(시행)부서에서 공사여건 및 공정현황등을

판단하여 적용

□ 공용중인 신축이음장치의 예방적 유지관리 시행

레일식 : 공용9년 이상된 WSF형식의 레일식 신축이음장치 하부베어링

사전교체 시행 [2010년도 사업계획 수립시 반영]

※ 레일식 신축이음장치 평균교체주기 : 9년 [2003년고속도로교량형식별생애주기비용(LCC) 분석연구]