교량 내하력 평가

내하력 평가란

교량 내하력 평가는 기존 교량이 설계 하중 이상을 안전하게 견딜 수 있는지 판정하는 절차다.

준공 뒤 세월이 지나면 재료 열화와 균열, 단면 손실이 생겨 현재 상태를 다시 계산해야 한다.

그래서 상태 조사 결과를 넣어 구조 해석을 하고, 허용 기준을 만족하는 최대 활하중을 구한다.

핵심 용어부터 차례로 살펴보자.

평가 절차

평가는 자료 조사에서 시작한다. 설계도서와 점검 이력을 먼저 모은다.

다음은 현장 조사다. 재료 강도와 단면 손실, 균열을 실제로 측정한다.

측정값을 넣어 구조 해석 모델을 만들고, 부재별 내하율 RF를 계산한다.

마지막으로 RF와 손상 정도를 종합해 판정한다. 필요하면 재하시험으로 검증한다.

내하율 RF 계산

내하율 RF는 부재의 저항 능력과 작용 하중 효과를 비교한 값이다.

허용응력설계법은 계산한 응력이 허용응력을 넘지 않는지 본다. 분자는 허용응력에서 고정하중 응력을 뺀 값이다.

극한강도설계법은 공칭강도에 저항계수를 곱한 설계강도가 하중 효과 이상인지 본다.

충격계수 I는 15/(40+L)로 구하며, 0.3 이하로 제한한다. L은 재하 길이(m)다.

계산 예제

이제 계산 예제를 보자. 이 값은 실제 교량이 아닌 가상의 예다.

최대 휨모멘트는 wL²/8로 구하면 250 kN·m가 된다.

계산 응력은 M을 단면계수 Z로 나눈 125 MPa이다.

허용응력 140 MPa와 비교하면 적합하다. 여유율은 약 10.7%다.

극한강도 검토는 같은 모멘트에 하중계수를 곱해 따로 비교한다. 결과는 나란히 제시한다.

두 설계법 비교

앞 문제 정답은 적합이다. 계산 응력 125 MPa가 허용응력 140 MPa 이하이기 때문이다.

두 설계법은 안전율을 적용하는 위치와 평가 기준이 다르다.

허용응력설계법은 사용하중 상태의 탄성 응력을 허용응력과 비교한다.

극한강도설계법은 하중계수와 강도감소계수를 적용해 극한 저항을 검토한다.

정리와 확인

정리하면 내하력 평가는 실측 재료 강도와 단면 조사 결과를 우선 반영한다.

재하시험은 시험하중 대비 처짐과 잔류 변형으로 내하력을 판정한다.

기존 교량은 준공 당시 기준과 현행 기준을 함께 검토한다.

평가 결과는 독립된 평가자가 검증한다. 재평가 때는 차이 원인을 기록한다.

정답은 예다. RF가 1.0 미만인 부재는 통행 제한이나 보강 대상이다.