2013년도 설계실무자료집 - 구조물공사

226

5-5

강박스거더 교량 단부 우수유입 방지를 위한

종방향 보강재 접속부 처리 방안

설 계 처-2264

(2013. 7. 25)

I 추진배경

□ 신축이음장치 누수 및 강박스거더 단부 슬롯, 스캘럽을 통해

박스 내부로 우수가 유입되어 강재 및 볼트 부식, 도장 열화 발생

신축이음부 누수 강박스 내부 체수 및 부식발생

□ 이로 인한 하부 플랜지 단면 손실, 고장력볼트 체결력 감소

등 구조적 안정성 및 내구성 저하 발생

□ 강박스거더 단부 우수유입의 방지로 교량의 장수명化및 수요자

(유지관리) 중심의 설계를 실현코자함

※ 강박스 교량 현황

계

최근 5년내 준공

(2009~2013)

건설중

(14개 노선)

설계중

(6개 노선)

340개소 185개소 90개소 65개소

Ⅱ 그간 추진경위

◦ 2012.06.22 : 우수유입 차단대책 개선방안 수립[구조물처-1306]

* 강박스 단부 고무쐐기 설치, 유도배수로 및 배수구멍 설치 등

◦ 2012.12.12 : 우수유입 차단대책 확대시행 방안[구조물처-2578]

* 고무쐐기 설치 공법이 타공법에 비해 시공성 및 경제성 우수

2006년 이전 교량(고무쐐기 설치), 이후 교량(유도배수로 및 배수구멍 설치)

2013년도 설계실무자료집 - 구조물공사

227

Ⅲ 현 설계기준 및 문제점

가. 현 설계기준

□ 국내기준

o 강도로교 상세부 설계지침(국토해양부, 2006)

- 인장력을 받고 있는 하부플랜지 종방향 보강재와 다이아프램의 접합부

피로강도 확보를 위해 슬롯 적용

- 용접부의 용접 품질확보와 응력집중을 완화하기 위해 스캘럽 설치

□ 국외(일본)기준

o 강도로교 상세부 지침(일본, 2006)

- 단부 다이아프램과 상․하부플랜지 보강재 교차부 상세 : 상부플랜지

보강재는 슬롯을 최소화하여 관통 및 용접, 하부플랜지 보강재는 절단

- 단부 다이아프램과 복부판, 플랜지 용접부에는 스캘럽 미설치

2013년도 설계실무자료집 - 구조물공사

228

나. 문제점

o 교량 신축이음부로 누수된 우수가 슬롯과 스캘럽부를 통해 박스

내부로 유입되어 체수 및 부식 발생

P3

슬롯부 유입 스캘럽부 유입

교각신축이음부 교대신축이음부 박스거더단부우수유입

o 강박스거더 누수실태 점검 결과(구조물처-2578호, 2012.12.12)

- 점검대상(1,477개소)의 20%(304개소) 박스에서 누수 발생

조사대상 양 호 신축이음누수

1,477(100%) 1,119(75.8%) 304(20.6%)

- 박스내부 부식, 도장 탈리 등으로 단면 축소 및 볼트 장력

감소 등 구조적 문제 발생가능

유도배수로 및 배수구멍 미설치 강박스 내부 우수유입 및 볼트 부식

강박스 단부 우수유입 방지대책 마련 필요

2013년도 설계실무자료집 - 구조물공사

229

Ⅳ 개선방안

□ 강박스 단부 우수유입 방지를 위한 설계 개선

o 강박스 단부 Open슬롯 및 스캘럽 삭제(안)

구 분 현 설계 1안) 2안)

개요도

개 념

상하부 Open슬롯 Open슬롯 및 스캘럽

삭제 + 상하부 보강재

교차부 용접

Open슬롯 및 스캘럽

삭제 + 상부보강재교

차부용접, 하부 보강재

절단

특 징

신축이음부 누수 등으로

인한단부우수유입

우수유입차단

강교제작공정단순화

우수유입차단

강교제작공정단순화

강재량일부절감

적 용 O

o 응력 검토

구 분

다이아프램(MPa) 하부 종방향 보강재(MPa)

모재응력 허용응력 안전율 모재응력 허용응력 안전율

현 설계 93.5 190.0 2.0 17.6 190.0 10.7

1안) 69.1 190.0 2.7 23.7 190.0 8.0

2안) 69.5 190.0 2.7 25.5 190.0 7.5

다이아프램 및 하부 종방향 보강재 발생 응력이 모두 허용

응력 이내로 구조적 안전성에 문제가 없음

2013년도 설계실무자료집 - 구조물공사

230

o 한국강구조학회 질의 결과 2안) 추천[붙임.1]

- 질의내용

강박스 단부 우수유입을 방지하기 위하여 중간지점부와 같이 Open

슬롯을 삭제하여 용접하여도 되는 것인지?

- 답변내용

- Open 슬롯으로 인한 현 실태와 문제점에 동의

- 교대 시점부 상부플랜지의 종리브는 그 역할이 있어 다이아프램을

교차 적용

- 하부 종리브는 다이아프램을 관통하지 않고, 2006년 강도로교 상세부

설계지침(4.6.2 종방향 보강재 마감부)에 의거 마무리함이 타당함

- 종단구배에 의거 박스내부에 발생되는 물의 흐름을 고려하여 배수

구멍 설치 필요

o 기술과제 검토 결과(건설환경연구실-1069, 2012.09.25)

- 하부플랜지 종방향 보강재를 단부 다이아프램부에서 절단하는

것이 피로균열 예방 및 우수유입 방지에 효율적

- 상부플랜지 종방향 보강재와 단부 다이아프램과의 교차부 용접,

다이아프램 모서리의 스캘럽을 제거하여 우수유입 방지

□ 유도배수로 및 배수구멍 설치

o 구조물처 방침 준용[구조물처-2578(2012.12.12)]

- 유도배수로 및 배수구멍 추가설치

구 분 당 초 변 경 비 고

단부

2013년도 설계실무자료집 - 구조물공사

231

o 설치 위치 : 신축이음장치가 있는 강박스거더의 상단측 단부

S=(-)6.322%

Ⅳ 기대효과 및 적용방안

□ 기대효과

o 교량 손상 예방 및 내구성 증대로 교량 장수명化실현

o 우수 유입 및 체수 차단을 통한 유지관리 최소화 도모

□ 적용방안

o 설계 중 노선 : 본 방침 적용

o 공사 중 노선 : 미제작 교량 적용

붙 임 : 한국강구조학회 답변서

2013년도 설계실무자료집 - 구조물공사

232

한국강구조학회 답변서

붙 임 #1

2013년도 설계실무자료집 - 구조물공사

233