[#오늘의 건설기술] 강관가로보로 횡변위 발생 교량 거더 보정 등

건설과학 Construction,Science/기술개발 New Technology2022. 8. 30. 18:54

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PSC 거더 횡변위 문제,

'가로보’ 통해 안전성 확보한다

그간 교량 시장은 경량화, 장경간화에 맞춘 기술개발이 이뤄졌다면, 현재는 건설산업의 전반에서 강조되고 있는 ‘안전’과 ‘유지관리’를 고려한 기술개발이 진행되고 있다. 이에 따라 이러한 기술을 활용해 교량의 안전성을 확보하기 위한 민관의 상호협력이 이어지고 있다.

대표적인 교량의 형식 중 하나인 PSC-I형 거더는 경제성과 안전성이 우수한 교량형식으로 도로교와 철도교의 중소지간 교량에 많이 사용되고 있는 형식이다. 이러한 PSC-I형 거더의 중간부에 상부하중 횡분배, 상부슬래브 시공단계까지 주형 전도방지, 사용기간 중 주형의 횡변위 방지 등의 이유로 중간격벽을 설치하고 있다.

하지만 기존에 적용되고 있는 콘크리트 격벽은 동바리·거푸집 설치·해체 시 고소작업 등에 따른 안전사고의 위험성에 노출돼 있고, 강연선 긴장과 거더 설치 시 발생할 수 있는 과도한 횡변위에 대응하기 어려운 문제가 있다.

횡변위가 발생하게 되면 거더 운반과 인양 시 횡방향 회전으로 인한 전도위험, 구조계산에 반영되지 않은 편심하중 발생으로 거더에 불필요한 응력발생, 불균일한 바닥판 지간-두께 발생에 따른 내구성 저하 문제가 발생할 수 있다.

또한 이러한 문제를 해결하기 위해 개발된 기존 기술은 상부하중 횡분배, 주형의 전도방지, 사용기간 중 주형의 횡변위 방지 등의 기본적인 중간격벽의 기능만 가지고 있다. 이로 인해 거더 설치 후 과도한 횡변위 발생 시 유압잭 또는 체인블럭으로 변위를 조정하는 위험한 작업이 동반된다는 단점을 가지고 있다.

이에 따라 기존 기술의 단점을 극복하고, 설계와 시공 시 거더 횡변위 문제를 해결하기 위한 관리방안과 기술 개발에 대한 요구가 증가하고 있는 가운데 최근 획기적으로 횡변위 보정이 가능한 기술이 개발돼 주목을 받고 있다. 그 기술이 바로 ‘강관가로보’다.

강관가로보는 중간격벽의 기능뿐 아니라 자체의 길이조절 기능으로 거더의 변위를 보정할 수 있고, 거더 설치 후 설치위치의 거더 간격이 변화되더라도 이에 대응해 즉시 설치할 수 있다는 것이 가장 큰 장점으로 손꼽힌다.

또한 개발 과정에서부터 안전성과 설계 개념의 적절성을 검토하기 위해 한국도로협회와 한국강구조학회 주관으로 압축정재하시험을 실시했다. 시험체 설계하중 250kN의 4배인 1000kN에서 항복이 시작됐고, 1981kN 이상의 단면강도를 갖는 것으로 평가됐다. 특히 가공된 나사선 연결부의 유격에 의한 문제점이 발견되지 않았고, 최대하중까지 연결부에서의 큰 문제가 관찰되지 않아 연결부의 안전성과 하중전달이 확실함을 확인했다.

이러한 강관가로보를 개발한 ㈜대련건설은 국내 전문토목공사업을 수행하는 전문 시공 기술력을 갖춘 기업으로서 2005년 창립 이래 지하철, 지하차도 등 지하구조물 관련한 토공, 가시설공, 구조물공사 분야에서 뛰어난 품질과 최고의 기술력으로 끊임없는 성장을 거듭해 왔다.

특히 대표적인 개발 기술인 강관가로보는 현재까지 총 7개의 교량을 시공했으며, 크고 작은 횡변위 발생 거더에 강관가로보를 이용해 보정했으며, 무엇보다 거더 설치 후 즉시 설치가 가능해 거더의 전도에 대한 안전성을 증대시켜 안전하고 빠른 설치로 기술력을 인정받고 있다.

대련건설 편명철 대표이사(사진)는 “강관가로보는 거푸집과 동바리의 설치·해체 공정을 생략할 수 있어 고소작업 안전성 향상과 공기단축 효과를 얻을 수 있고, 길이조절 기능으로 횡변위의 보정이 가능하기 때문에 장경간 PSC거더의 구조안전성과 시공성을 증대시킬 수 있다”며 “또한 프리캐스트 패널 적용 교량의 거더 접지폭(보통 60~100mm, 최소 30mm)이탈 우려가 없어 전체 패널의 사전제작이 가능해 가로보 설치 이후 후속공정의 공기단축과 품질확보에 유리하다는 것이 장점”이라고 말했다.

대련건설은 강관가로보 외에도 파형마이크로파일 공법, 뉴하프데크 공법, PDC거더 등 신기술을 개발해 교량시장을 선도해 나가고 있다.

파형마이크로파일 공법은 제트라우팅 분사공법을 활용해 지반을 파형으로 고결화하고 파형의 전단키를 형성함으로써 지지력을 극대화시킨 신개념 공법으로 시공 시간을 단축해 공사비를 획기적으로 절감할 수 있다는 것이 특징이다. 뉴하프데크 공법은 프리캐스트 콘크리트 구조물에 교축직각방향으로 프리스트레스를 도입해 균열저항성과 내구성을 향상시키고 패널을 캔틸레버부까지 연장해 기존 공법과 비교해 시공성과 안전성을 개선했다.

또한 철도 PDC거더는 친환경 고강도 콘크리트인 Eco-HPC를 적용해 단면성능을 보강하고 형고를 최적화해 기존 철도교의 단선3주형을 2주형, 복선5주형을 4주형으로 축소시켜 경제성, 시공성, 그리고 안전성까지도 확보했다. PDC거더는 한국철도기술연구원에서 실물거더 시험과 철도운행한계에 대한 검증도 마친 상태다.

이처럼 대련건설은 차별화되고 경쟁력을 확보한 기술을 보유하지 않으면 어려움을 겪을 수밖에 없기 때문에 자체 기술 개발에 주력하고, 부설 기술연구소를 설립해 인증을 받는 등 과감한 투자를 이어나가는 등 기술 경쟁력 강화를 위한 노력을 기울이고 있다.

하지만 중소기업의 기술 경쟁력 강화를 위한 공공의 노력은 선택이 아닌 필수요소이며, 공공기관이 필요로 하는 민간 중소기업의 우수 기술을 적극적으로 도입하는 노력이 필요하다. 또한 기술력은 있으나 자본 등의 역량이 부족한 중소기업의 공공시장 진출을 적극 지원할 필요가 있다.

이에 한국도로공사가 중소기업과의 동반성장을 위해 신기술 도입을 적극 지원하고 있는 도공기술마켓에 대련건설도 기술을 등록했다. 강관가로보 공법을 지난 2018년 한국도로공사 도공기술마켓에 신청해 우수한 평가결과로 등록심의를 통과했으며, 당시 시공실적이 없는 공법임에도 불구하고 기존 가로보의 역할과 더불어 횡변위 보정 기능이 추가된 강관가로보 공법의 기술을 인정받아 도로공사와 협력을 이어나가고 있다.

편 대표는 “강관가로보 공법은 발주처, 현장에서 그 기술력을 인정받고 있으며, 지난해에는 혁신성·공공성이 인정돼 조달청 기술인정 혁신제품(패스트트랙3, 인증번호 제2021-426호)으로 등록됐다”며 “앞으로도 다양한 공공조달시장에 활발하게 진출할 수 있도록 노력하고, 지속적인 연구개발과 투자를 통해 교량분야 기술을 선도하는 기업이 될 수 있도록 최선을 다하겠다”고 덧붙였다.

[공학저널 전찬민 기자]

강관가로보 공법

https://youtu.be/jPbOKa0Rx54