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Solution C

CSS (Corrugated Steel Structure)

도로암거는 일반 설계뿐 아니라 수해복구와 같은 긴급공사에서도 설계빈도가 많으며, 설계도 적용에 있어 동일한 작업이 많아, 구조적인 안정을 고려한 합리적인 표준 설계도가 제시되었으며, 이에 1997년 부터 파형강판 지중구조물 표준도 도입이 검토 되었습니다. 1997년 파형강판 지중구조물을 중앙고속도로에 최초 적용 후, 2001년 한국도로공사 도로교통연구원에서 제정된 “지중강판 구조물 설계 및 시공지침”, “파형강판 암거 표준도” 및 “파형강판 수로암거 표준도” 를 제정하여 적용되어 오고 있습니다. 기존 콘크리트 표준암거 4.5m by 4.5m와 대비하여 파형강판 암거는 반원아치, 높은아치형 (W형)의 Span이 6m~6.25m로 구성되어 약 70~80%의 공사비용으로 내공단면이 130% 증가함으로써 콘크리트 암거는 불가능하였던 암거내에서 차량교행이 가능하여 국내에 약 500여개소가 공용중에 있습니다.  

Underpass Comparison.png

그러나, 적용과정에서 도로공사 표준도를 이용한 설계∙시공으로 인해 다양한 상황과 조건 (스큐, 편토압, 배수, 기초설계, 뒤채움 관리 등)을 고려 못하는 문제점 발생으로 2010년 부터 표준도를 사용하지 않고, 현장 조건과 상황에 맞게 설계 및 시공하도록 변경 되었으나, 구조물 설계를 위한 구체적인 설계지침의 필요성이 대두 되었고, 또한 시공측면에서 뒤채움의 재료, 범위, 시공방법에 대한 개선과 배수 문제의 개선이 필요하게 되었습니다.

파형강판 표준도_한국도로공사_2001
파형강판 통로암거표준도_한국도로공사_2001
Trouble: 허용변위 5%, 기초연결부 누수발생

Solution

도로 암거와 같이 소형 구조물에서 주로 사용되었던 “표준형 파형강판”의 주요 문제점으로 기준을 초과(허용변위량 5%)하는 단면변형, 국부좌굴파괴, 볼트이음부 강판의 찢어짐, 볼트이음부 누수, 단부의 변형에 대한 솔루션으로 단면 2차 모멘트가 8~9배 증가한 “대골형과 초대골형(EXSCor)  파형강판” 사용으로 위 문제점 (허용변위량 2%)을 보완할 수 있는 파형강판 제작에 대한 기술력을 보유하고 있습니다. 또한, 콘크리트 기초에서 문제 시 되었던 기초 콘크리트의 연직 균열 및 활동에 대한 개선방향으로 기초 형태를 옹벽식에서 블럭식으로 변경 하였으며, 구조물의 전체 자중을 경량화하여 부등침하에 대한 문제점을 해결하고,  강판과 기초 연결부에서의 누수발생에 대해서는 기초 내부 상단에 누수방지용 공법을 추가 설치하여 결로 및 유입수가 고여 흐르는 것을 방지하였습니다. 단면 선정시 구조물 상단에서 계획고까지 토피고에 여유가 있는 경우 개방감이 우수한 ARCH 단면을 사용하고, 토피고의 여유가 없는 경우 BOX단면을 사용할 수 있습니다. 경제성 공정을 단순화  (3단계 ➞ 2단계)하여 기존방식 대비 공사기간이 30% 단축되며, 공사비도 15%이상 절감 됩니다. 

Solution_강성증가, 허용변위 2%이내, 채널부위 누수방지
Optimized foundation wall height Design
F_S_CSS BOX Shape against Concrete Box.p
대골형 파형강판_허용변위 2%

CSS Tunnel

파형강판 터널에서 차로 폭이 넓어질 경우 (전체 유효폭 20m 이상인 경우) 파형강판 구조강재의  강성한계와 시공여건을 고려하여 2련 구조물을 적용하게 됩니다. 2련 구조물은 중앙부가 오목하게 형성되므로 배수를 위한 종방향 배수관을 설치하더라도 시간이 경과하게 되면 토사나 이 물질의    유입으로 유공관이 막히게 되고, 이로 인해 중앙부에 물이 고이게 되어 누수발생의 원인이 됩니다. 시공부분에서는 중앙부 폭이 좁아 일반 다짐 장비를 사용한 토공 작업이 어려워서 콘크리트 및 모래를 뒤채움 재료로 사용하나,  공정이 늘어나는 단점이 있었습니다. 또한, 공용 중에 공사를 하는 경우에는 차량 통행을 불가피하게 일부 통제하여야 하며, 도로 중앙분리대에 기초를 설치하게 되므로, 기존차로와 연결되는 터널 안에서는 4차로폭을 확장하여야하는 단점이있습니다.차로폭원 확대 후 도로선형을 조정하게되면, 용지소요 증가에따른 공사비 증가의 원인이 됩니다.

대골형 파형강판 2련
대골형 파형강판_2련
대골형 파형강판_2련

Solution

초대골형(EXSCor) 파형강판은 기존 대골형 파형강판에 비하여 파형의 폭과 깊이를 키움으로 재료는 8~9% 증가하지만, 강성은 3배이상 증대시킨 세계 최대 강성을 지닌 파형강판입니다. 초대골형(EXSCor) 파형강판을 사용하게 되면 지간 23m는 메인판(보강판無)으로만 강성을 확보할 수 있으므로 기존의 대골형 파형강판의 경우 강성보강을 위한 보강판 조립과 내부 콘크리트 타설 등의 공정이 없으므로 시공이 용이하고, 공사비도 절감됩니다. 중앙부에 기초를 미 설치하므로 중앙부 기초가 설치되어 발생되는 여러가지 문제도 해결 할 수 있습니다.  보강판을 사용하게 되면 최대 40m 지간까지도 적용하게 되어 8차로 도로 중앙분리대에 기초를 설치하지 않고 단경간으로 횡단할 수 있으므로,기존 도로의 교통의 흐름을 최대한 방해하지 않고 시공이 가능합니다.

초대골형 파형강판_단경간_Max.40m
초대골형 파형강판_도심지_교통흐름유지
초대골형 파형강판_이동식 대차
서울시 계남근린공원
서울시 남산

교통 통제 불필요 

서울시 버티고개
초대골형 vs. 대골형 뒤채움재료에 따른 공사비 비교

Note: LG LED P10 적용사례, 2016.5월 / 파형강판의 안전율 (각 부분에서 27%~194%) 증가

최소 파형강판 조합

대골형(380mm by 140mm) 파형강판을 2장~4장 조합으로 설치가 가능한 단면을 구성함으로서, 긴급공사 및 고성토 구간에 적용될 수 있는 조합을 개발하였습니다. 또한, 뒤채움 재료(보조기층재, 노상토)와 다짐도(85%~90%)에 따른 최대 토피고를 구분하여 산정하였습니다. 파형강판 2장으로 1.8m 부터 3.0m의 원형단면을 구성할 수 있음으로 기존 표준형 파형강판 조합 대비 볼트 수량이 36% 감소함으로써 조립 및 공사기간, 방수성능 향상 및 경제성을 확보하였습니다. 

ChungAmE&C_Soltion_Round_MaxHeight_Vario

파형강판 설치 

파형강판은 기초가 있는 경우에 설계 도면에 제시된 기초 지지력을 확인하고 (필요시 Pile 시공), footing concrete를 타설하고, 그 위에 기초 콘크리트를 시공한다. 기초 콘크리트 시공시에 철근에 파형강판과 연결되는 Base Channel을 설치한다. 기초콘크리트가 양생후에는 파형강판과 Base Channel을 볼트와 너트로 체결합니다.

파형강판은 도면에 표기된 BP0-00S과 파형강판 내측 및 외측에 표기된 Marking을 확인하여 순서에 맞추어 조립을 합니다. End-Treatment가 콘크리트 면벽인 경우에는 Anchor Bolt와 면벽의 철근을 체결하여 콘크리트 면벽을 완성후에 시방서에 정하여진 다짐재료와 다짐율을 확보하여 뒷채움을 시행합니다. 뒤채움 전에 도면에 명기된 볼트 및 파형강판과 파형강판 사이를 Gasket 및 방수캡으로 방수 처리를 합니다.  Bevel인 경우에는 방수 및 뒤채움 공정을 실시한 이후에 Bevel 부분의 Ring-Concrete로 마감을 합니다. 

Patents Registrated

10-0512522, 10-0609125, 10-1829819, 10-0448015, 10-0622059, 10-0634019, 10-0799979, 10-0837212, 10-0842029, 10-0875250, 10-0875251, 10-1599811,10-1620515, 10-1629291, 10-1801053