교량 여유도·중요도·등급

여유도 정의

교량 여유도는 한 부재가 파괴되었을 때 구조계 전체가 무너지지 않는 능력이다.

쉬운 말로 하면 한 군데가 끊겨도 버티는 힘이다. 하중이 흘러가는 길이 여러 개인지가 핵심이다.

여유도는 부재 강도가 아니라 하중 경로의 수와 독립성으로 판정한다.

이제 하중이 흘러가는 경로를 그림으로 본다.

하중 경로

상부구조에 작용한 하중은 주형, 받침, 교각, 기초를 거쳐 지반으로 전달된다.

이 경로가 여러 갈래로 나뉘어 있으면 한 주형이 손상되어도 나머지가 하중을 받는다.

이런 구조는 여유도가 높다. 단일 경로에 의존하면 여유도가 낮다.

같은 단면의 부재라도 경로의 수와 독립성에 따라 여유도가 달라진다.

판정 절차

여유도는 가정한 부재를 구조계에서 제거하고 잔존 구조를 검토해 판정한다.

잔존 구조가 설계하중을 견디면 여유도가 있다. 견디지 못하면 무여유도 부재로 분류한다.

판정은 부재의 크기가 아니라 제거 후 거동으로 한다.

무여유도 부재에는 설계 계수를 상향하고 보강 방안을 검토한다.

가상 계산

가상의 단순 2주형교를 보자. 전체 활하중 합계는 600kN, 주형 수는 2개다.

한 주형이 파괴되기 전에는 주형 1개당 300kN을 받는다.

한 주형이 파괴되면 남은 주형이 전체 600kN을 받는다.

그러면 잔존 주형의 하중은 2배가 된다. 이 증가율이 무여유도 판단의 근거가 된다.

헷갈리는 점

여유도와 중요도는 자주 혼동되지만 서로 다른 개념이다.

여유도는 구조계가 하중을 재분배하는 능력이다. 중요도는 교량이 사회·경제적으로 갖는 비중이다.

두 개념을 구분해 쓰지 않으면 감점이 된다.

무여유도 부재는 강도가 낮은 부재가 아니라 대체 하중 경로가 없는 부재다.

정리

정리하자. 여유도는 한 부재가 파손되어도 하중을 나눠 받는 능력이다.

무여유도 부재는 파손 시 대체 하중 경로가 없는 부재다.

중요도와 여유도로 등급을 나누면 관리 수준을 차등 배분할 수 있다.

점검 결과는 부재가 무여유도 부재인지 먼저 확인하고 해석한다.