3.3 (5) PSC 박스 거더교

프리스트레스 콘크리트(PSC, Prestressed Concrete) 에 대한 내용은 아래 포스트를 참조하시기 바랍니다.
[교량의종류] - 프리스트레스 콘크리트

PSC 박스거더교의 가설공법은 아래 포스트를 참조하시기 바랍니다.
[교량의종류] - PSC박스거더교 가설공법

PSC 박스 거더교는 콘크리트 박스 형태의 거더에 프리스트레스를 도입한 교량으로 50m에서 100m가 넘는 교량까지 다양하게 적용될 수 있습니다. PSC 박스 거더교는 강교에 비해 설계가 조금 까다로운데 이는 콘크리트의 크리프, 건조수축 등 시간에 따른 비선형 물성치를 고려하여야 하며, 시공 단계에서의 조건이 교량설계를 좌우하는 경우가 많아 시공단계 검토를 수행해야 하기 때문입니다. 또한 보통 현장에서 직접 타설하여 시공하므로 강교에 비해 시공의 정밀도가 조금 떨어지며 곡선교에 적용할 경우 프리스트레스 강재에 의한 추가적인 하중을 고려하여야 하므로 급한 곡선의 교량에는 잘 적용하지 않습니다.

박스거더의 프리스트레스(Prestress)의 도입은 포스트텐션(Post-tensioning) 방법을 사용하며 위의 개요도 및 아래 사진과 같이 박스거더 단면내부에 쉬스관을 배치하고 콘크리트를 타설 후 쉬스관 안에 강연선(텐던, Tendon)을 넣고 정착구에서 유압잭을 이용하여 인장함으로써 거더 단면에 프리스트레스를 도입합니다.

강연선 인장 (유압잭을 이용하여 강연선을 인장하고 웨지(Wedge, 쐐기)를 이용하여 고정한다) / 강연선 인장완료

PSC 박스 거더교를 시공하는 방법은 FSM (Full Staging Method), ILM (Incremental Launching Method), FCM (Free Cantilever Method), PSM (Precast Segmental Method) 등이 있으며 현장상황과 교량의 요구조건에 따라 적절한 공법을 선택하게 됩니다. 이러한 가설방법은 PSC 박스 거더교의 설계(프리스트레스 강재 배치나 강재량 등)에 많은 영향을 미칩니다.

PSC 박스 거더교의 가설방법은 이어지는 포스트에서 자세히 다루도록 하겠습니다.
[교량의종류] - PSC박스거더교 가설공법

최근에는 일반적인 PSC 박스거더의 복부(웹, 벽체)를 콘크리트 대신 트러스나 파형강판을 적용한 복부 트러스 PSC 박스 거더교와 파형 강판 웹 PSC 박스거더교 또한 적용되고 있습니다. 이러한 복합 구조 형식의 교량들은 일반적인 PSC 박스거더교 대비 자중을 줄일 수 있고 복부 단면의 효율성(보통 휨에 대한 단면 성능을 만족시키기 위해 거더의 높이를 높이게 되면 이에 따라 복부의 단면적 또한 증가하게 되고 이 경우, 전단력에 비해 복부가 필요 이상의 단면적을 가지게 됩니다.)을 개선할 수 있습니다. 하지만 강재와 콘크리트가 접합되는 부분에 대해서는 면밀한 설계와 시공이 필요합니다.

이러한 복합 교량은 1980년대 프랑스에서 시작되어 유럽, 일본에 적용되어 왔으며 국내에는 대략 2000년대 초반부터 적용되기 시작하였습니다. 복부 트러스 PSC 박스 거더교는 PCT (Prestressed Composite Truss) 거더교란 이름으로 국내에 많이 시공되고 있으며, 순창-운암 4공구 마암교에 도로교로는 최초로 적용되었습니다. 파형강판 웹 PSC 박스 거더교는 낙동강을 횡단하는 선산-도계 도로 건설공사의 일선대교(개통 시 선산대교로 변경)에 국내 처음으로 적용되었습니다.