교량 충돌하중

충돌하중이란

교량은 하천과 도로 위를 지나므로 배나 차에 부딪힐 가능성이 있다.

이 충돌을 설계에 반영한 것이 교량 충돌하중이다.

충돌은 자주 일어나지 않지만 일어나면 치명적이라 우발하중으로 취급한다.

충돌 주체는 선박, 차량, 열차로 나뉘어 살펴보자.

충돌 주체와 에너지

교량 충돌하중은 충돌 주체에 따라 선박, 차량, 열차 충돌로 나뉜다.

선박 충돌의 영향이 가장 크고, 차량 충돌은 교각의 위치에 따라 달라진다.

충돌 에너지는 질량과 속도의 제곱으로 정해지는 운동에너지다.

여기서 m은 질량, v는 충돌 직전 속도다.

운동에너지 계산

이제 운동에너지 식으로 충돌 에너지를 계산해 보자.

가상의 예로 질량 1,000t 선박이 1.0m/s로 교각에 접근한다고 하자.

이때 충돌 에너지는 500kJ이다. 1/2 × 1000 × 1.0² 을 계산한 값이다.

이 에너지는 방호공이 흡수할 수 있어야 교각 손상을 피할 수 있다.

방호 방식

방호 대책은 충돌 에너지를 흡수하거나 선박을 밀어내는 방식으로 나뉜다.

방호공은 펜더, 돌핀, 인공섬이 대표적이다.

펜더는 저항성이 낮아 대형 선박 충돌에는 단독으로 충분하지 않다.

인공섬과 돌핀은 충돌 에너지를 밀어내거나 흡수하는 방식이다.

방호 방식은 충돌 빈도, 수로 조건, 환경 영향, 유지 부담으로 고른다.

설계 절차와 기준

설계는 위험 조사부터 시작해 충돌력 산정, 방호 검토 순서로 진행한다.

충돌 빈도, 속도, 선박 톤수로 위험도를 평가하고 충돌력의 크기와 방향을 정한다.

방호가 불충분하면 방호공을 설치하거나 교각 저항을 설계하고 다시 검토한다.

국내 도로교는 KDS 24 12 21에서 충돌하중을 하중 항목으로 규정한다.

정리와 기출 포인트

교량 충돌하중은 대상과 방향별로 나누어 산정한다.

충돌 가능성이 있으면 교각은 솔리드형을 채택하는 것이 기준 원칙이다.

흔한 실수는 충돌하중을 고정 값 하나로만 쓰는 것이다.

방호공 종류와 교각 형식, 점검 후 재평가를 답안에 함께 써야 한다.