썬로드의 교량이야기

차낙칼레 교량 Catwalk 로프 가설 (2020.10)



 

Suspender Rope를 가설을 완료한 후 Catwalk Rope를 가설하고 있습니다.

Catwalk Rope는 직경 50mm, 길이 2,060m(중앙경간),  1,090m/1,180m(측경간, 유럽/아시아)로 계획되어 있으며 Leg당 12개로 계획 되었습니다. 측경간은 로프를 바지선으로 주탑위치로 끌고간 후 탑정가시설 및 새들에 연결되어 있는 앵커링 빔에 정착하는 방식으로, 주경간은 Rope Carrier 를 이용하여 가설하고 있습니다.

아시아측 타워전경, Catwalk Rope 가설중이다.

10월 현재 Temporary Hauling Rope, Suspender Rope가설이 완료되었고, Catwalk Rope를 가설하고 있습니다. 다른 Rope들은 멀리서 잘 안보이는데 Catwalk Rope는 워낙 두꺼워서인지 멀리서도 잘 보입니다. 

중앙경간 Catwalk은 아시아 측 주탑 하단에 설치된 Unreeler(아래 좌측사진)에서 탑정으로 윈치를 이용 끌어올리고(아래우측사진), 이를 Rope Carrier에 연결하여 유럽측 주탑으로 끌고가 정착하는 방식으로 시공중입니다.

주경간 Catwalk Rope 가설준비 작업중 (아시아 북측 Leg)
Rope Carrier에 Catwalk Rope를 연결하기 위한 Connection Rope를 연결중이다.
(좌) Catwalk Rope Socket에 Connection Rope 연결중 (우) Conenction Rope 연결 및 Catwalk Rope 가설 준비 완료

모든 준비가 끝나고 탑정 벤트위에 올라가서 Rope 날리는 장면을 동영상으로 찍으려 했지만 바람이 점점 거세게 부는 바람에 대기만 하다 결국 로프 가설 작업이 중지 되었습니다 -.-;;. 아시아 주탑에서 유럽까지 Rope를 날리는데만 4~5시간정도 걸리고 Socketing 하는 시간까지 하면 어두워지기 전까지 작업이 불가능 하기 때문입니다.

아시아 남측 Leg 전경, Catwalk Rope 2개가 설치되어 있다.
아시아 주탑에서 바라본 주경간 전경
Catwalk Rope Anchoring Beam, 2개의 Catwalk Rope가 정착되어 있다. (아시아 북측 측경간)
Catwalk Rope Socket 
(좌) 주탑에서 바라본 측경간 전경 / (우) 주탑하단에서 찍은 주탑전경

측경간 catwalk 가설은 Side Span Pier 위치에서 주탑까지 바지선을 이용하여 Rope를 해저바닥에 놓으며 예인 한 후 Winch를 이용, 탑정으로 끌어올려 설치합니다. 

측경간 Catwalk Rope 가설중, 사진에 보이는 바지선을 이용, 주탑까지 끌고간다.
주탑에 도착한 바지선. Unreeler에 Catwalk Rope가 조금밖에 남지 않았다.
Catwalk Rope를 연결하여 끌어올리기 위한 Winch Rope

주탑에 Catwalk Rope를 Socketing한후 앵커리지 정착부에 Socketing 하여 측경간 Catwalk Rope가설을 완료합니다.

Catwalk Rope 정착부 (아시아 앵커리지)
 아시아측 앵커리지와 ILM으로 시공하는 접속교 전경


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보스포러스 3교 시공현장 (3)-2015. 7~9.



2015년 초에 한국으로 복귀하게 되어 아쉽게도 보스포러스 3교 상부공 시공은 직접 눈으로 보지는 못하였습니다. 너무 아쉬워서 복귀 1주일 전인가 마지막으로 방문했던 기억이 나네요...

아래 사진들은 현장에서 근무하던 지인이 카톡으로 보내준 사진들입니다. 2015년 7월에서 9월까지의 사진들입니다.

중앙경간 데크 가설 및 사장케이블 가설, 그리고 현수케이블 가설을 하고 있습니다. 

이스탄불 쪽에서 바라본 교량시공전경, 교량 건너편은 흑해입니다.
탑정 새들, 새들은 크레인 용량을 고려 2개의 Part로 분리하여 인양 하였습니다. 새들 중간에 수직으로 연결부가 보입니다.
사장교구간 보강형(폭 58.5m x 높이 5.5m x 길이 24m)은 데릭크레인을 이용 가설하였습니다. 

아래는 PPWS 케이블 시공 전경입니다. PPWS 케이블은 직경 5.4mm 127가닥으로 구성되었고 강도는 1,860MPa입니다.

PPWS Cable 가설 전경 (새들부)
PPWS Cable 가설 전경 (앵커리지)
Cross Bridge에서 바라본 아시아측 전경
(좌) 구름(안개) 위에 솟아있는 주탑 / (우) 데릭크레인을 이용한 보강형 가설전경


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보스포러스 3교 시공현장 (2)-2014. 12.



2014년 12월 보스포러스 3교 방문시 찍은 사진들입니다. 콘크리트 주탑 시공이 완료되었고, 앵커리지 및 측경간 콘크리트 거더를 시공중이었습니다. 5,6년 지난 다음에 보니 감회가 새롭기도 하지만 방문당시 보고 듣고 한것들이 기억이 하나도 나지 않네요. 그냥 현장에 갔었다는 기억밖에는...

콘크리트 주탑은 사장케이블 정착구까지는 Slip form을 정착구 부터는 ACS를 적용하여 시공되었습니다.

주탑 적용공법 및 Temporary Strut 개요
현장입구에서의 교량 전경

 

(좌) 유럽측 앵커리지 전경 / (우) 측경간 거더 시공전경
(좌) 측경간 시공을 위한 벤트 / (우) 가로보 구간 거더 시공전경, 이 Segment에 강거더가 연결됨.
유럽측 주탑 전경
Tower Lift에서 Cabin이 주탑면을 따라 기울진 상태로 올라가니 느낌이 이상했었다. 
(좌) 새들 베이스 플레이트 / (우) 북측 Leg에서 바라본 남측 Leg
타워탑에서 바라본 아시아주탑 전경
(좌)주탑 내부 사장케이블 정착 프레임 / (우) 사장 케이블 align하기 위해 정착구에 marking이 되어 있다.
상단 Temporart Cross Beam에서 아래를 바라보며...
지상에서 본 주탑시공전경


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보스포러스 3교 시공현장 (1)-2014. 03.



블로그의 활성화를 위해(사실 다음 애드핏을 한번 신청해 봤는데, 최근 컨텐츠 부족이라는 사유로 반려되었습니다.) 외장하드에 저장만 되어 있는 방문했던 교량현장 사진들을 풀어볼 생각입니다.

그 첫번째로 보스포러스 3교 시공현장을 포스팅 하려합니다.

보스포러스 3교는 총연장 2241m, 중앙경간 1400m의 사장현수교로 계획되었으며 교량 개요는 예전에 포스팅을 하였으니 참조하시면 좋겠네요. (2014년도 포스팅이네요.. 쿨럭)

2014/02/22 - [교량시공현장] - 보스포러스 3교 시공현장 (이스탄불, 터키)

보스포러스 3교 종평면도

먼저 2014년도 3월에 방문한 사진입니다.

2014년 3월 콘크리트 주탑을 시공중이였으며, 사장케이블 정착구 하단까지는 Slip Form공법, 그 이후는 ACS (Auto Climbing System) Form 으로 시공하였습니다. 아래는 Slip Form 시공 전경입니다. 주탑 가로보는 Full Staging으로 시공하고 있네요...

오른쪽 사진은 사장 케이블 정착구 프레임입니다. 프레임은 스터드로 주탑 내부벽체와 합성되는 구조입니다.

(좌) 주탑 Slip Form 시공 전경 (유럽측) / (우) 사장케이블 정착구 프레임

주탑은 A type으로 계획되어 시공중 주탑Leg의 형상관리를 위해 Temporary Cross Beam을 설치하였습니다.

(좌) 주탑 Temporary Cross Beam / (우) 가로보 에서 바라본 아시아측 주탑 전경

교량 교폭은 57m로 왕복 8차선+철도로 구성되어있으며, 측경간은 PSC박스거더교 (FSM, 아래사진), 주경간은 강바닥판으로 계획되었습니다.

측경간 시공전경(FSM)
주탑 상단에서 바라본 이스탄불 시내 전경
주탑 상단에서 바라본 아시아측 주탑 전경


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차낙칼레 교량 서스펜더 로프 가설 (2020. 10. 04)



현재 중앙경간 Catwalk 로프 가설을 위해 직경 25mm Suspender Rope를 가설하고 있습니다. 중앙경간 구간은 대형 컨테이너 선박이 하루에도 여러대가 지나가는 등 선박통행량이 많은 지역이라 항로 영향을 최소화하기 위해 Suspender 공법을 적용하였습니다. Catwalk 규모가 크다보니 프리행공법 적용시 Hauling System이 과도하게 커지는 점도 Suspender 적용의 이유이기도 합니다. 측경간 측 Catwalk Rope는 선박통행이 없으므로 Suspender 없이 설치하고 있습니다.

출처: 익산청 시공엔지니어링 매뉴얼

 

Suspender Rope는 Leg당 4개로 계획되었고 현재 1차 suspender rope (leg당 2개) 설치가 완료되었으며 2차 Suspender Rope를 설치중입니다.

(좌) 아시아측 주탑 전경 / (우) 아시아주탑에서 바라본 주경간 (위: Temporary Hauling Rope/ 아래: Suspender Rope) 
탑정 새들과 Catwalk Anchoring Beam

Suspender Rope는 아래 그림과 같이 주탑에 정착됩니다.

(좌) Suspender Rope 정착위한 Roller / (우) Suspender Rope 정착부
탑정부 Guide Roller

Suspender Rope는 Hauling System 및 Rope Carrier를 이용하여 아시아 측 주탑에서 유럽측으로 가설하고 있으며, 2차 Suspender Rope 가설중 Suspender Frame을 200m 마다 설치 하도록 계획되었습니다.

Rope Carrier, Suspender Rope가 걸려있다
2차 Suspender Rope 가설 작업 준비중

2차 Suspender Rope 가설중 아래와 같이 200m 마다 Suspender Frame을 설치합니다.

Suspender Frame 설치

아래는 돌아오는 배에서 찍은 아시아측 접속교 전경입니다. 아시아측 접속교는 PSC박스거더교로 계획되었으며, ILM 공법을 이용하여 시공하고 있습니다. 교량연장은 680m, 경간장은 64m로 ILM 치고는 꽤나 긴 편이며 단박스로 편도 3차선으로 계획되어 규모가 큰 편입니다. 접속교구간도 언젠가는 포스팅 해야겠네요.

아시아측 접속교 전경


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터키 차낙칼레 교량 (2020. 09. 20)



터키 차탁칼레 교량 프로젝트에 참여한지도 어느덧 3년이 넘었습니다.

프로젝트 초창기부터 JV의 현장 사진 등을 SNS에 올리는 것을 금지하는 정책때문에 그동안 차낙칼레 관련 포스트를 올리지 않고 있었으나, 이미 SNS에 보면 너무나 많은 사진들이 실시간으로 많이 올라가고 있기도 하고(대부분 발주처 엔지니어들이 올리는 것들이라 JV에서 통제가 되지도 않구요), 그동안 소홀히 했던 블로그에 생기를 불어 넣을 겸 하여 최근부터 소소하게 현장 사진들을 올리고 있습니다.

현재 메인케이블 가설을 위한 hauling rope 관련 작업을 진행중입니다. 지난주 부터 날씨가 좋지 않아서 (바람이 세게 불어서) 작업에 어려움이 많습니다. 파도까지 높으면 주탑까지 배가 운행이 안되기도 하고 오늘도 주탑에 올라가니 안전모가 바람에 날아갈 정도로 바람이 세게 붑니다. 이곳 차낙칼레 지역은 터키내에서도 바람이 많이 불기로 유명한 곳이라고 하네요. 

아시아 앵커리지에서 바라본 교량전경, 접속교 교각은 시공이 완료되었으며 현재 ILM으로 접속교 상부를 가설중입니다
유럽측 주탑, 높이는 313.5m, 흐릿 하지만 주탑상단에 Temporary Hauling Rope가 보인다.
좌) 유럽측 주탑에서 바라본 주경간 전경, 주경간장은 2,023m   /   우) 측경간 전경, 측경간장은 770m


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터키 차낙칼레 교량 Pilot Rope가설 (2020. 09. 08)



2020. 09. 08, Mian Cable 가설의 첫 걸음인 Pilot Rope 가설을 완료 하였습니다.

아시아/유럽 양 주탑에서 바지선을 이용하여 도해 중앙경간에서 37.5mm 직경의 Temporary Hauling Rope 를 연결하였습니다. 이 첫번째 케이블을 이용하여 hauling rope, suspender rope, catwalk rope 등을 가설 후 총 144개(중앙경간, 측경간은 148개)의 PPWS 케이블을 가설할 예정입니다. 

차낙칼레 교량 Pilot Rope 가설 (2020. 09. 08)


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터키 차낙칼레 교량 (2020. 08. 20)



아래 차낙칼레 교량 수주한 기념으로 포스팅하고 3년이 넘도록 블로그를 방치하고 있다가 오랫만에 글을 올리네요.

누가 우스갯 소리로 썬로드가 블로그를 접었느니 탈 토목을 했다고 하기도 하는데,

1년에 한번씩 도메인 비용 꼬박꼬박 잘 내고 있고, 현재 교량현장에서 열심히 일하고 있습니다. ^^ 

블로그 방치는 업무에 바쁜것도 있지만, 실은 블로그 포스팅에 예전같은 열정이 생기지 않는게 가장 큰 것 같네요.

아무래도 기존 자료 정리하고 올리는데 많은 시간과 노력이 필요하니까요. 

처음 교량관련 홈페이지를 만든것이 2000년이니까 썬로드의 교량이야기도 벌써 20년째 운영중이네요...

그 사이 블로그는 구식 플랫폼이 되어버렸지만 그래도 잘 유지하며 조금씩이라도 교량에 대한 이야기를 계속 하도록 하겠습니다. 

 

어제 퇴근하다 노을이 예뻐서 찍은 사진 올려봅니다.

터키 차낙칼레 교량이며 현재 현수교 주탑(H=313.5m) 가설이 완료되었고 케이블 가설을 준비하고 있습니다.

 

터키 차낙칼레 교량 현장 (2020. 08. 21)

 


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터키 1915 차낙칼레 교량



1/26 입찰한 터키 1915 차낙칼레 교량 PJT에서 SK+대림+LIMAK+YAPI JV가 우선협상 대상자로 선정되었습니다.

본 Project은 Kinali-Tekirida-Savastepe간 고속도로의 일부분으로 90 km의 고속도로와 차낙칼레 해협(다르다넬스 해협)을 횡단하는 주경간장 2,023m의 현수교를 건설하는 Project 입니다.


90km의 고속도로 구간은 터키JV가, 차낙칼레 교량 은 한국 JV가 주관하여 입찰설계를 실시하였고, 교량 시공은 한국 JV(SK+대림)가 실시할 예정입니다.

주경간 2,023m의 차낙칼레 교량이 완공되면 1998년 완공되어 20년 동안 세계 최장경간 기록을 가지고 있던 아카시대교(주경간장 1,991m)를 제치고 세계 최장경간 교량이 될 겁니다.

이러한 뜻깊은 PJT에 참여도 하고 좋은 성과를 내게 되어 개인적으로도 정말 기쁩니다.

그리고 합사에서 고생하신 모든 분들 정말 수고 많으셨습니다.



교량의 주경간은 터키 공화국 수립 100주년 해인 2023년을 상징하는 2,023m로 계획되었고,

1915년 3월 18일 차낙칼레 전투(갈리폴리전투) 개전일을 상징하여 해발 318m의 주탑높이로 계획되었습니다. 본 교량은 터키 공화국 수립 100주년인 2023년 10월 28일 개통할 예정입니다.

본격적으로 PJT가 진행되면 더 자세한 사항 올리도록 하겠습니다.


그나저나 마지막으로 포스팅한게 2년이 넘었네요... 


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상부구조에 따른 교량의 종류(8)...현수교②(주케이블고정방법)



현수교는 주케이블 고정방법에 따라 타정식(earth-anchored)과 자정식(self-anchored)현수교로 분류됩니다.

① 타정식(earth-anchored) 현수교

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교량 시종점부에 별도의 앵커리지를 만들어 주케이블을 고정하는 방식입니다.
주케이블이 보강형에 직접영향이 없으므로 보강형에 축력등이 걸리지 않고 계산이 보다 간단(?)하다는 장점이 있습니다.
그러나 대규모 앵커리지를 시공하여야 하므로 미관이 좋지 않고 지반조건이 않좋은 경우 공사비가 비싼 경향이 있습니다. 현재 사용되는 거의 대부분의 교량에 적용되는 형식입니다.


② 자정식(self-anchored) 현수교
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주케이블을 앵커리지로 고정하지 않고 보강형에 직접 고정하는 방식을 말합니다.
주케이블의 장력이 그대로 보강형에 전달되므로 보강형의 거동이 복잡하여 설계가 조금 까다롭습니다.
그러나 대규모의 앵커리지가 필요없으므로 미관이 깔끔하다는 장점이 있습니다.
인천 영종대교에 적용된 형식입니다.


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타정식 현수교 - 광안대교

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자정식 형수교 - 영종대교



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상부구조에 따른 교량의 종류(8)...현수교①



현수교란 주탑(Tower) 및 앵커리지(Anchorage)로 주케이블(Main Cable)을 지지하고 이 케이블에 행어(Suspender또는Hanger)를 매달아 보강형(Stiffening Girder)을 지지하는 교량형식을 말합니다.
사용자 삽입 이미지

현수교의 구성


현수교의 현수(懸垂橋는 매달을현, 드리울수)는 줄을 늘어뜨려 매단다는 뜻입니다.
주케이블을 늘어뜨려 양끝단을 고정시키고 주케이블에 수직부재(케이블)를 매달아 보강형을 지지하는 교량을 말합니다.
현수교는 여러가지 교량형식중 가장 긴 지간장에 적용되는 형식입니다. 세계 최장경간 교량은 일본의 아카시대교로 중앙경간 1991m의 타정식 현수교입니다.
또한 보강형을 수직으로만 지지하므로 사장교와 같이 보강형에 축력이 걸릴 염려가 없어 작은단면으로도 적용 가능합니다. 다만 보강형 강성이 작을경우 진동의 우려(타코마교 붕괴같은 일이 일어날수 있습니다.)가 있으므로 이에대한 검토가 필요합니다.
보강형의 형식은 트러스와 박스형태가 주로 사용되며, 주케이블의 고정방법에 따라 타정식(earth-anchored)과 자정식(self-anchored)현수교로 분류됩니다.

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광안대교 - 중앙경간 500m(국내최대)

사용자 삽입 이미지

아카시대교 - 중앙경간 1991m(세계최대)


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여수산단 진입도로 3공구...





드디어 발표가 났군요... 대림산업 컨소시엄으로 결정이 났습니다.
이제 우리나라에도 세계적인 교량이 생깁니다.
중앙지간 1,545m의 장대 현수교로 광양만의 광양과 묘도를 연결하는 연륙교입니다.




1,545m는 이순신 장군 탄신(1545년)을 기념하기 위해 정했습니다.
그밖에 거북선을 형상화한 앵커리지와
이순신장군 동상 모양의 전망대(바로위에 그림 오른쪽끝에보이죠? 높이 54m로 이순신장군의 54년 삶을 기념하는 높이 입니다.)를 설치하고 주탑에는 전망대시설도 설치한답니다.


지간구성은 357.5 + 1,545 + 357.5 = 2,260m
워낙 장지간이다 보니 내풍안전성을 위해 트윈박스거더를 사용하였습니다. (제 포스트중 메시나대교 횡단과 비슷합니다.)
자세한 내용은 조만간 올려드리도록 하져...^^

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남해대교



지난 여름 다녀왔던 남해대교...
이제야 정리하여 올립니다...^^



남해섬을 육지와 연결시켜준 남해대교는 1968에 착공해서 1973년 완공되었습니다.
완공당시 완도, 강화, 안면, 거제도에 이어 다섯 번째로 완성된 연육교이며, 한국최초의 현수교로 5000톤급 선박이 통행이 가능하도록 항로폭 300m와 형하고 25m를 확보하였습니다. 교량이 위치하고 있는 노량리 주변은 섬진강 하구가 약 10km 위치하고 있으며, 수심이 36m나 되고, 조류가 빨라 장대교의 건설이 유일한 대안이었다고 합니다.
남해대교의 계획단계에서는 현수교트러스교가 논의되었지만, 결국 현수교가 채택되어 한 번의 설계 변경과정을 거쳐 완공하였습니다. 설계활하중은 당시 AASHO에 규정된 가장 큰 하중인 HS 20-44를 사용했으며, 기본풍속은 25m/s, 온도하중은 기준온도에 대해 ±30℃, 지진하중은 설계계산에 사용하지 않고, 수평가속도 50g를 사용 안전에 대한 검사를 하였습니다.
주요 부재 사용량을 보면 강재 4,192t, 시멘트 269,000t이 사용되었으며, 연인원 405,843명이 동원되었습니다. 남해대교의 완공은 지역적으로 보자면 우리나라에서 세 번째로 큰 남해섬이 육지와 연결되어 남해 지방 발전의 기폭제가 되었으며, 특히 남해안의 아름다운 관광지인 한려해상국립공원이 널리 알려지게 되었습니다.
주탑의 시공은 시공은 높이 60m의(210ton)의 본체를 모노박스구조로 공장제작하여 데크바지로 해상 운반후 250톤급 플로팅 크레인을 사용하여 교각상에 일괄가설하였고, 케이블은 직경 258mm의 PWS를 Air Spinning공법으로 가설하였습니다.
보강형은 유선형 단면이며 모두 현장용접으로 시공하였으며 보강형의 가설은 25m블럭을 케이블위에 리프팅빔을 사용하여 해상에서 인양, 가설하였다고 합니다...


· 위치 : 경상남도 하동군 금남면 노량리 - 남해섬
· 건설기간 : 1968. 5 - 1973. 6
· 구조형식 : Two-hinged 현수교, 기초 - 강재우물통, 보강형 - 유선형 강상판형
· 중앙경간장 : 404m, 측경간장 : 128m, 총연장 660m
· 형하고 : 25m
· 주탑의 높이 : 60.685m
· 주케이블 : 전직경 258mm, 7Strand로 구성, 소선하나의 직경은 5mm
· 노폭 : 2차선 차도 7.2m, 보도 양쪽 1.2m X 2, 총 9.6m
· 총공사비 : 18억 7천만원



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템즈 강 위의 Chelsea Bridge



템즈 강 위의 Chelsea Bridge
중앙지간은 332 피트로 자정식 현수교이다. 1937년에 완공
(런던,영국)


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Bosporus Bridge



Bosporus Bridge 아시아와 유럽의 경계인 보스포러스 해협의 교량
1970년에 완공되었고, 유럽과 아시아를 연결한다.
지간길이 5118 피트로 유럽에서 가장 긴 교량이다.(이스탄불,터키)



보강형 부분 강상판인것 같군요...

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뉴타코마브리지



New Tacoma Narrows suspension bridge.
타코마 브리지가 붕괴한후 새로 지어진 교량입니다.
강성이 문제가 되었던 보강형은 플레이트거더에서 트러스로 변경되었습니다. 교폭은 18.3m, 보강형높이는 10m입니다.
교량 트러스 부분은 이전 타코마 브릿지에서 사용된 부재라고 하네여...^^




삼각트러스 타입의 shear connectors는 뒤틀림에 의한 변위를 감소시킬 목적으로 설치되었다.



뉴 타코마 브릿지의 보강형상부 트러스 내부, 휨과 비틀림에 저항하기위해 브레이싱이 많이 설치되었다. 또한 트러스내부와 외부의 공기 압력차를 줄이기 위해 교량 상판에 구멍이 뚫려잇는 것을 볼수 있다.



원조 타코마 브리지보기

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산들바람에도 교량이 무너질수 있다? ...타코마 브리지



타코마 브리지는 얼마전 TV에서도 방영되어 토목기술자뿐아니라 일반사람들에게도 유명한 교량이 되었습니다...^^
1937년, 미국 워싱턴주 타코마 해협(Tacoma Narrows)에 첫번째 다리가 건설되었을 때 사람들은 세상에서 가장 아름다운 교량이라고 격찬했습니다.
타코마 브리지는 당시도 신공법이었던 현수교(suspension bridge)로 건설되었고 미항으로 이름난 타코마 항에 썩 잘 어울리는 훌륭한 교량이였습니다.
당시는 현수교 건설이 붐을 이루었고 더 가볍고 날렵한 현수교를 만들기 위해 기존에 사용되던 트러스 보강형 대신 플레이트거더 보강형을 사용하였습니다.
그러나 완공 3년만인 1940년 11월 7일에 붕괴되었습니다.
원인은 바로 바람입니다.
타코마 브리지의 설계풍속은 53m/s로 토네이도에도 끄떡없도록 설계되었으나 붕괴당시 풍속은 19m/s로 설계풍속 이내였습니다.
타코마 브리지가 설계풍속 이내에서 붕괴된 원인은 바로 공진(Resonance)이었습니다.
공진은 물리시간에 배웠듯이 강제진동수과 고유진동수가 일치하여 진폭이 점점 커지는 현상입니다.
우연히도 (사실 정말 재수없게도) 타코마브리지의 고유진동수와 바람의 강제진동수가 같게되어 공진이 일어난거져...^^
공진에 대해서 잠깐 설명하자면... 모든물체는 고유진동수라는 물성을 가지고 있습니다.
고유진동수란 어떤 물체가 진동할때 1초에 몇번 진동하는가 하는 것이죠... 예를 들면 그네를 탈때 그네가 1초에 2번 왕복한다면 그 그네의 고유진동수는 2입니다.
그네의 고유진동수에 맞추어서 뒤에서 밀어준다면(강제진동) 큰힘을 들이지 않고 그네를 높이 올릴수가 있습니다.
이것이 바로 공진현상이죠...
초등학교때 소리굽쇠를 가지고 실험을 할때도 마찮가지이죠...^^
공진현상은 오래전부터 인간들이 인식을 하고 있었습니다. 옛날 로마시대의 병사들이 행군할때 교량구간에서는 발을 맞추지 않아서 건넜다고 하네요... 아마 발을 맞추어 행군하다가 교량이 무너진 적이 있었던것 같습니다.
지난 월드컵때 오~필승코리아를 외치며 경기장에서 관중들이 발을 구르는 것을 보고 만약 저 발구르는것이 경기장의 고유진동수와 일치하여 공진을 일을키면.. 경기장이 무너질수도 있을거라는 생각을 했었습니다... 다행이 그런 일은 없었지만요...^^;
교량에서의 고유진동수는 교량의 강성과 지간장에 좌우됩니다.
강성이 크고 지간장이 짧을수록 고유진동수가 커지게 됩니다. 기타줄을 팽팽하게 잡아당길수록, 또 줄이 짧을수록 높은음이 나는것 처럼 말입니다.
보통 교량의 고유진동수 많큼 큰 진동수를 가지는 바람은 불지 않습니다. 하지만 타코마 브리지의 경우는 보강형의 강성은 작게, 지간은 길게 설계하여 고유진동수가 작아졌고 교량의 고유진동수와 비슷한 바람이 불어와 붕괴된것입니다.

풍동역학에서는 풍하중에 의한 구조물의 거동을 다음과 같이 분류합니다.
정적거동으로 Torsional divergence (풍속이 증가할수록 교량단면의 뒤틀림이 서서히 증가하다가 파괴에 이르게 되는 현상)
동적거동으로는 Vortex shedding (바람이 구조물에 부딪칠 때 구조물의 후면에서 와류에 의해 파르르 떨리는 현상, 금속 피로에 영향을줌), Flutter(공기역학적 불안정 현상으로 바람이 일정한 속도에 도달하면 구조물이 진동하며 발산 파괴를 유발, 일종의 공명현상임), Galloping(바람의 방향과 직각인 방향으로 구조물이 거동하는 현상) 등이 있다.
타코마 브리지의 경우는 Flutter에 의한 발산진동이 붕괴의 원인입니다.


국내의 내풍설계

우리나라의 경우 도로교시방서에 주경간장이 200이상인 장대 특수교량의 설계에서는 정적 풍하중에 의한 설계결과에 대하여, 동적해석 및 풍동실험을 통하여 풍하중의 동적효과에 대한 교량의 공기역학적 안전성을 검토하도록 규정하고 있습니다.
그러나 국내의 경우 일반 중·소지간의 교량에 대해서는 규정된 표준 풍하중을 산정하여 설계에 이용하도록 규정하고 있으며, 바람에 의한 교량의 동적 안전성에 대해서는 별도의 규정을 두고 있지 않습니다.
하지만 주경간장 200m이내의 특수교량 설계시 일본도로협회의 “도로교내풍설계편람 (1991)”의 판정기준을 통해 동적설계의 필요성 여부를 판단하여 내풍안정성검토를 합니다. (턴키인경우나 하져..^^)
또한 보강형을 유선형으로 계획하여 와류등을 최소화시키고 Fairing이나 Damper등으로 내풍안정성을 확보하기도 합니다.


뉴 타코마 브리지 보기

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San Francisco-Oakland Bay Bridge



San Francisco-Oakland Bay Bridge
두개의 현수교로 이루어져 있고, 지간 길이는 각각 2310피트이다.
(실리콘벨리, 샌프란시스코)


보강형은 트러스이며 복층교입니다.

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뉴욕의 Verrazano-Narrows Bridge



Verrazano-Narrows Bridge
지간길이 4260피트, 주탑의 높이는 693피트이다.
보강형은 트러스이며 복층교이다.
주탑이 깔끔한 느낌이 듭니다.. ^^
(뉴욕, 미국)

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금문교 (Golden Gate Bridge)



우리에겐 금문교(金門橋)라는 이름으로 잘 알려진 골든 게이트교는 샌프란시스코 만(灣)과 태평양을 잇는 골든게이트해협에 설치되어 있는 현수교로, 개통 당시 교량에 대한 모든 기록을 갈아 치운 역사적인 건축물이다.

붉은색의 아름다운 교량이 주위의 경치와 조화를 이루어 짙은 안개와 함께 샌프란시스코의 상징이 되었으며, 교량의 붉은 납칠을 담당했던 미술가 어빙 모로는 골든 게이트교를 가리켜 ‘세상에서 가장 큰 미술 조각상’이라고 평가하기도 했다. 또한 차고 거센 조류와 안개가 많은 날씨, 수면 아래의 지형이 복잡해 교량 건설이 불가능할 것으로 예측되었지만 4년이라는 단기간에 완공, 미국 토목학회에서 7대 불가사의의 하나로 선정되었다.
길이 2,825m, 너비 27m의 현수교로, 조셉 B. 스트라우스에 의해 설계되었으며 1933년 1월 기초 공사를 시작으로 1937년 5월 개통되었다. 시속 160km의 풍속에도 견딜 수 있게 설계된 것이 특징이며, 준공 이후 철저한 유지 관리를 위하여 한 해도 거르지 않고 보수·보강 공사를 펼치는 것으로도 유명하다. 6차선의 유료 도로와 무료인 보행자 도로로 나누어져 있어 샌프란시스코를 교통 체증이 없는 도시로 만들어 주었다. 교량으로서의 역할뿐 아니라 건축적인 미각이 부각되어 현대 가장 위대한 건축물의 하나로 평가받고 있다.


남쪽에서 바라본 금문교 주탑의 높이는 746피트로 당시 세계 최고를 자랑했다.


접속교는 상로아치로서 2-hinged arch 이다.



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뉴욕의 George Washington Bridge



George Washington Bridge.
지간길이 3500피트로 허드슨강을 횡단하는 교량.
1930년에 완공되었다.
(뉴욕, 미국)


보도부 전경, 교량에 벤치를 설치하였습니다. 얼마전부터 국내에도 이런 시도를 하긴 하는데.. 반응은 그렇게 좋지 않더라구요...^^;


주탑트러스부 원래 콘크리트를 타설할계획이었으나 후에 교통량 증가로 복층교량으로 변경될수 있도록 타설하지 않았다고 하네요..



1962년 교통량의 증가로 하로차선이 설치된 모습
보강형이 트러스형태로 변경되있습니다.

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Maysville Bridge



오하이오주 강 위의 Maysville 현수교
(Maysville,켄터키)



보강형부분


행어연결부


접속교 연결부분

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Royal Gorge Bridge



1929년에 지어진 Royal Gorge Bridge
1984년에 새로 지어졌다. (콜로라도)




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뉴욕의 멘하턴 브리지



뉴욕의 이스트 리버를 횡단하는 멘하턴 브리지
1909년에 완공되으며 최초로 강재주탑을 사용하였다.

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뉴욕의 Brooklyn Bridge



이스트 리버의 Brooklyn Bridge. 지간 1600의 피트로 Roebling에 의해 설계되고,1883년에 그의 아들에 의해 완공되었다.
예전에 영화 고질라에서 고질라가 막판에 뛰어다니던.. 바로 그 교량임돠~ ^^
(뉴욕시)



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Covington Bridge3



Cincinnati-Covington Bridge
지간 1057 피트로 Roebling에 의해 설계하고,1867로 개통되었다.
교량 중앙부는 트러스로 보강되었다. 1899에 재시공
(신시내티,오하이오주)


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영국의 타워브리지 (Tower Bridge)



런던의 명물 중의 하나로 자리를 굳힌 타워 브리지는 대영제국이 절정기를 구사하던 1894년에 완성된, 템스 강의 가장 하류에 있는 가동교이다. 교역선이 지나갈 때는 90초 동안 다리가 팔(八)자 모양으로 열리는데, 전성기 때는 한 달에 700여 회가 개폐되었으나 양 끝을 잇는 간선도로의 교통량이 증가함에 따라 가동 부분을 여는 횟수를 줄여 1주일에 3~4회 정도만 개폐되고 있다.
템스 강의 다리 중에서 가장 멋진 자태를 자랑하는 타워 브리지는 완공 이후 단 한 번도 고장 나지 않은 것으로도 유명한데, 뜻밖에도 건축 당시에는 예술주의자들과 엔지니어의 조소를 받기도 했다고 한다. 투박한 건축물 자체는 물론 한쪽으로 기울어진 서스펜션 체인과 축 늘어진 곡선 트러스 등이 조롱의 대상이었다. 때문에 1940년에 고딕 양식의 덮개를 벗겨내고 그 위에 유리 구조물을 입혀 현재의 모습이 완성되었다. 가동 부분의 위로 보행자용 통로가 설치되어 있으며, 벽면을 유리로 대체한 덕분에 런던탑 등 주변 경관을 감상할 수 있게 되었다.
총길이 270m에 총중량이 1,100톤에 달하며, 당시 최고의 공학자였던 존 울프-베리와 조각가였던 호레이스 존스 경(卿)의 공동 작업으로 설계, 1886년 착공하여 8년 만인 1894년에 완공되었다. 강철 프레임 구조에 외관을 벽돌로 장식한 독특한 주탑부는 세계의 그 어느 다리에서도 볼 수 없는 디자인이며, 1980년부터는 다리 전체를 박물관으로 선포해 영국의 대표적인 관광 명소가 되었다.




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펜실베이나의 Sixth Street Bridge.



1928년에 완공된 Sixth Street Bridge.
초기현수교들은 케이블을 사용하지 않고, eye-bar라는 체인을 사용하였습니다. 아마 고장력의 케이블을 만드는 기술이 없었기 때문이겠지요...
(피츠버그,팬실베니아)


케이블부


주탑부

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영국의 Clifton Bridge



브리스틀(영국)근처의 아본 강의 계곡을 가로지르는 Clifton 현수교.
1830년에 I.K.Brunel에 의해 설계되었으나 그가 사망하고 5년후 완공되었다.
Chain은 런던의 Hungerford Bridge(1845)에서 사용되던 것이다.
지간길이 702 피트이며 수면위 240 피트높이 (브리스틀근교,영국)

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Hammersmith Bridge



영국 템즈 강을 가로지르는 첫번째 현수교이며 1827년에 완공되었으면 1887년에 새로 지어졌다.
지간길이 400피트 (런던,영국)




Hammersmith Bridge의 Anchorage부는 이전 교량의 Anchorage를 그대로 사용했다.

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교량은 단순히 건너가는 것이 아니라 사람과 사람을 연결하는 도구입니다. 공학적으로 어쩌구 저쩌구 보다는 일상생활에서 접할수 있는 쉽고 재미있는 "다리"를 이야기합니다.

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