성산대교 성능개선사업 기본 및 실시설계

용접부 비파괴 시험 및

부식두께 조사 계획서

2014.  7. 3

	(주)	평화엔지니어링
	(주)	진우엔지니어링
	(주)	동해종합기술공사

목   차

1. 용접부 비파괴 시험 및 부식두께 조사 요약

2. 조사 목적

3. 용접부 비파괴 시험 계획

4. 강재 부식두께 조사 계획

■ 별첨

별첨 01. 금회 비파괴 시험 계획 위치도

- S9경간

- ECB 바2,바3,바4,바5,바6,바7,바8,바9
별첨 02. 비파괴 시험 및 부식두께 조사 견적서

1. 용접부 비파괴 시험 및 부식두께 조사 요약

1) 목적

공용중인 성산대교의 용접부 결함 및 부재의 부식 상태 등을 고려한 구조안전성 검토 시 기초자료로 활용하여 성능개선사업의 신뢰도 향상 및 향후 유지관리 시 기준이 될 DATA BASE 확보에 그 목적이 있다.

2) 용접부 비파괴 시험 추가 대상위치 선정

• 용접부 비파괴 시험 위치 선정

- 본교 트러스중 ECB는 성산대교의 붕괴유발부재이므로 용접불량 및 진행성 균열의 파악을 위해 전수조사를 실시함

- 본교 트러스의 상현재, 수직재 및 사재와 현수경간부의 인장응력 및 교변응력을 받는 부재의 용접부를 전체 경간장(S4~S13)중 S9경간을 샘플경간으로 조사한다. 전체 경간중 S9경간을 선정한 이유는 동일경간이 반복되어 있고 전경간 조사시 기간과 비용이 많이 소요되므로 기 조사된 비파괴 시험에서 불량률이 높고, 용접불량 형태도 타 경간에 비해 다양하여 S9경간을 샘플 경간으로 선정

• 용접부 비파괴 시험 항목 선정

- ECB는 붕괴유발부재의 중요성을 고려하여 기 조사 위치를 포함하여 하부 플랜지를 제외한 전체 용접개소를 재조사 하는 것으로 산정하였음

- MT수량은 육안조사 후 균열이 예상되는 위치를 선정하여 전체 수량의 50%만 실시하도록 한다.

- RT는 [방사선 안전관리 등의 기술기준에 관한 규칙 (시행 2014.1.1.) 일부개정]에 의해 교량 현장과 같이 방사선 밀폐시설이 없는 작업장에서는 방사선투과시험이 불가

- 상현재의 상부플랜지 맞대기 용접부(5개소)는 콘크리트 슬래브와 접해있어 비파괴시험 결과에 대한 신뢰도가
낮아 추가 조사 시 제외 ( 추가조사수량은 전체용접부에서 기조사한 위치를 제외한 수량임 )

<본교 부재 구분>

<ECB 용접 위치>

• 용접부 비파괴 시험 수량

(단위 : 개소)

부재		부재번호		부재 종류	조사 종류	기조사 (조사수량/전체개소)		추가 조사		비 고
						본교전체	S9경간	UT	MT
트러스구간	상현재	4,19,23,27,31		인장	RT	8/190	0/17	-	-	샘플(S9경간)조사
					UT	4/190	0/17	14	-
					MT	0/190	0/17	-	-
		15		인장	RT	3/94	1/10	-	-	샘플(S9경간)조사 - 최대응력부
					UT	0/94	0/10	7	-
					MT	0/94	0/10	-	7
	하현재	17,21,25,29,33,72		압축	RT	66/611	5/43	-	-	163/4087 (4.0%)
					UT	97/611	10/43	-	-
					MT	0/611	0/43	-	-
	사재	일반부	16,20, 24,28	인장	RT	0/576	0/64	-	-	-
					UT	0/576	0/64	-
					MT	0/576	0/64	-	-
			32	인장	RT	0/144	0/16	-	-	샘플(S9경간)조사
					UT	0/144	0/16	16
					MT	0/144	0/16	-	16
		지점부	36	교번	RT	0/144	0/16	-	-	샘플(S9경간)조사
					UT	0/144	0/16	16	-
					MT	0/144	0/16	-	16
	수직재	일반부	18,22, 26,30	압축	RT	0/576	0/64	-	-	-
					UT	0/576	0/64	-	-
					MT	0/576	0/64	-	-
		지점부	34	교번	RT	0/144	0/16	-	-	샘플(S9경간)조사
					UT	0/144	0/16	16	-
					MT	0/144	0/16	-	16
	E C B	①상ㆍ하부 플랜지, ECB복부판 맞대기이음부 (그루브용접)	상부FL	FCM	RT	5/17	0/3	-	-	하부 플랜지를 제외한 본교 전체 용접부 조사 수행
					UT	6/17	1/3	-
					MT	0/17	0/3	-	17
			하부FL	FCM	RT	20/99	0/12	-	-
					UT	29/99	0/12	-	-
					MT	0/99	0/12	-	-
			좌측Web	FCM	RT	13/24	4/4	-	-
					UT	15/24	4/4	-	-
					MT	0/24	0/4	-	24
			우측Web	FCM	RT	16/24	4/4	-	-
					UT	17/24	4/4	-	-
					MT	0/24	0/4	-	24

부재		부재번호		부재 종류	조사 종류	기조사 (조사수량/전체개소)		추가 조사		비 고
						본교전체	S9경간	UT	MT
트러스구간	E C B	②Arch Chord와 ECB Web T형 이음부 (그루브용접)	좌측Web	FCM	RT	0/64	0/8	-	-	하부 플랜지를 제외한 본교 전체 용접부 조사 수행
					UT	0/64	0/8	-	-
					MT	38/64	5/8	-	64
			우측Web	FCM	RT	0/64	0/8	-	-
					UT	0/64	0/8	-	-
					MT	37/64	3/8	-	64
		③Arch Chord와 ECB상부플랜지 T형이음부 (필렛용접)	상부FL	FCM	RT	0/64	0/8	-	-
					UT	0/64	0/8	28	-
					MT	0/64	0/8	-	28
		④보강수평 브라켓과 ECB부재의 상부플랜지 맞대기이음부 (외측, 그루브용접)	상부FL	FCM	RT	0/96	0/12	-	-
					UT	0/96	0/12	96	-
					MT	0/96	0/12	-	96
		⑤보강수평 브라켓과 ECB부재의 상부플랜지 맞대기이음부 (내측, 필렛용접)	상부FL	FCM	RT	0/128	0/16	-	-
					UT	0/128	0/16	-	-
					MT	0/128	0/16	-	128
		⑥보강수평 브라켓과 Splice의 T형 이음부 (필렛용접)	상부FL	FCM	RT	0/224	0/28	-	-
					UT	0/224	0/28	-	-
					MT	0/224	0/28	-	224
		⑦보강수직 브라켓과 Splice의 T형 이음부 (그루브용접)	상부FL	FCM	RT	0/28	0/4	-	-
					UT	0/28	0/4	28	-
					MT	0/28	0/4	-	28
		⑧보강수직 브라켓과 ECB 상부플랜지 및 Arch Chord의 T형 이음부 (그루브용접)	상부FL	FCM	RT	0/8	0/0	-	-
					UT	0/8	0/0	8	-
					MT	0/8	0/0	-	8
현수구간				인장	RT	6/384	0/48	-	-	샘플(S9경간)조사
					UT	31/384	3/48	45	-
					MT	0/384	0/48	-	-
				압축	RT	0/384	0/48	-	-	-
					UT	11/384	2/48	-	-
					MT	0/384	0/48	-	-
수 량 계						422/4087	46/449	274	760
						(10.3%)	(10.2%)	6.7(%)	18.6(%)

• 용접부 비파괴 시험 추가 비용 - 견적서 참조

3) 강재 부식두께 조사 대상위치 선정

• 부식두께 조사 위치 선정사유

- ECB부재는 신축이음부 하단에 위치하여 누수로 인한 부식의 우려가 높고 붕괴유발부재임을 감안하여 본교 전체 모든 ECB부재를 대상으로 부식두께 조사 필요

- 수직재 및 사재는 S9경간을 샘플대상으로 선정하여 내시경조사를 통해 2011년 보수공사 후 부식 재발생 여부 조사 필요

- 지점부 하현재는 상·하부 강결구조인 본교 특성상 트러스와 교각에 매입되어 있는 앵커리지가 연결되는 매우 중요한 부재이므로 본교 전체의 모든 지점부 하현재를 대상으로 부식두께 조사 필요

• 부식두께 조사 개요도

• 부식두께 조사 수량

(단위 : 개소)

구 분			부재 종류	기조사 (조사수량/전체개소)	추가 조사수량		비 고
					본교전체	S9경간
트러스구간	상현재		인장	-	-	-	-
	하현재		압축	18/36	36	-	지점부 하현재 본교전체조사
	ECB		FCM	6/16	16	-	본교 전체조사
현수구간			인장	-	-	-	-
			압축	-	-	-	-
사재		지점부	교번	36/72	-	8	샘플(S9경간) 내시경조사
		일반부	인장	0/360	-	40
수직재		지점부	교번	36/72	-	8	샘플(S9경간) 내시경조사
		일반부	압축	0/288	-	32
수 량 계				96/846	142
				(11.3%)	(16.8%)

• 부식두께 조사 비용 - 견적서 참조

2. 조사 목적

공용중인 성산대교의 용접부 결함 및 부재의 부식 상태등을 고려한 구조안전성 검토시 기초자료로 활용하여 성능개선사업의 신뢰도 향상 및 향후 유지관리시 기준이 될DATA BASE 확보에 그 목적이 있다.

3. 용접부 비파괴 시험 계획

3.1 비파괴 시험 추가시행 배경 및 목적

1) 시행 배경

• 현재까지 정밀안전진단 4회(1996, 2001, 2006, 2012), 정밀점검 4회(2003, 2005, 2009, 2013)를 수행시 용접부를 대상으로 강재 비파괴 시험이 실시되었으나, 전체 용접부 갯수(4087개소)에 비해 비파괴 시험 시행횟수(422개소 : 10.3%)가 적고 그중 대부분을 압축부인 하현재(163개소 : 4.0%)조사

2) 시행 목적

• 기존 정밀안전진단 시 수행하지 않은 위치에 붕괴유발부재, 인장부재, 교번응력부재의 용접부를 대상으로 추가 비파괴 시험을 하는데 그 목적이 있다.

<그림1 : 본교 부재구분>

구 분	부 재	해당 용접부 위치
붕괴유발 부재	단부가로보(ECB)	하현재와 단부가로보의 상‧하 용접부 맞대기 이음부
인장 부재	상현재	맞대기 이음부
	현수구간(Plate Girder)	하부플랜지 이음부
	사재(16,20,24,28,32)	맞대기 이음부
교번응력 부재	지점부 수직재(34)	맞대기 이음부
	지점부 사재(36)	맞대기 이음부

3.2 용접부 비파괴 시험 추가 대상위치 선정

1) 트러스 ECB - 본교 전경간(18개소중 16개소)

• ECB부재 : 붕괴유발부재

- 본교 전체 모든 ECB부재에 진행성 균열(표면균열) 여부를 확인할 수 있는 자분탐상(MT)시험을 수행, 이때 하부플랜지 맞대기 용접부는 1996년~1997년에 보수·보강 및 비파괴 시험을 수행한바 있어 금회 조사에서 제외함.

- 수평, 수직브라켓의 모든 맞대기 그루브 용접부, Arch Chord와 ECB상부플랜지를 용접한 T형 필렛 용접부는 자분탐상(MT)과  초음파탐상(UT)시험을 함께 수행하고, 나머지  수평브라켓을 용접한 필렛 용접부에는 자분탐상(MT)시험을 수행

- ECB부재 비파괴 시험 상세위치 (별첨01 참조)

· 상부 플랜지, ECB복부판 맞대기이음부 (그루브용접)

· Arch Chord와 ECB Web T형 이음부 (그루브용접)

· Arch Chord와 상부플렌지 T형 이음부 (필렛용접)

· 보강수평 브라켓과 ECB부재의 상부플랜지 맞대기이음부 (내·외측, 그루브용접)

· 보강수평 브라켓과 Splice의 T형 이음부 (필렛용접)

· 보강수직 브라켓과 Splice의 T형 이음부 (그루브용접)

· 보강수직 브라켓과 ECB 상부플렌지 및  Arch Chord의 T형 이음부 (그루브용접)

※별첨 01. 금회 비파괴 시험 계획 위치도 참조

2) 트러스 상현재, 수직재, 사재 및 현수구간 - S9경간

• 용접부 비파괴 시험 위치 선정사유

- 본교 트러스의 상현재, 수직재 및 사재와 현수경간부의 인장응력 및 교변응력을 받는 부재의 용접부를 전체 경간장(S4~S13)중 S9경간을 샘플경간으로 조사한다. 전체 경간중 S9경간을 선정한 이유는 동일경간이 반복되어 있고 전경간 조사시 기간과 비용이 많이 소요되므로 기 조사된 비파괴 시험에서 불량률이 높고, 용접불량 형태도 타 경간에 비해 다양하여 S9경간을 샘플 경간으로 선정

• 상현재 : 인장부재

- 상현재 맞대기 용접부중 상부슬래브와 접해있어 비파괴 시험 결과에 신뢰성이 떨어지는 상부플랜지를 제외하고, 하부플랜지 및 Web부의 맞대기 용접부에 초음파탐상(UT)시험 수행

- 상현재 중 단면응력이 가장 큰 15번 부재(그림1 참조)의 맞대기 용접부는 초음파탐상(UT)과 자분탐상(MT)시험 동시 수행

• 지점부의 수직재 : 교번응력부재

- 지점부 수직재(34번)와 상·하현재가 접합되는 연결부위에 초음파탐상(UT)과 자분탐상(MT)시험 동시 수행

• 사재 : 교번 및 인장부재

- 지점부 사재(36번)와 상·하현재가 접합되는 연결부위에 초음파탐상(UT)과 자분탐상(MT)시험 동시 수행

- 일반부 사재(32번)와 상·하현재가 접합되는 연결부위에 초음파탐상(UT)과 자분탐상(MT)시험 동시 수행

• 현수구간 플레이트 거더 : 인장부재

- 인장부에 위치한 하부플랜지 맞대기 용접부 초음파탐상(UT)시험 수행

3.3 비파괴 시험 방법

① 자분탐상시험(MT) : 붕괴유발부재(ECB) 표면균열 확인을 위해 적용

• 표면부의 균열 및 결함을 측정하는데 이용되며 미세균열 검출감도가 뛰어나 피로에 의한 용접부 표면균열 여부판단이 가능

② 초음파탐상시험(UT) : 인장 및 교번응력 부재 내부결함을 확인하기 위해 적용

• 주로 용접부 내부결함(균열, 용입부족, 융합불량, 기공, 슬래그 혼입 등) 측정에 이용하며 평면에서 조사 가능

• 초음파 탐상시험 중 사각(경사)법에 의해 측정

③ 방사선투과시험(RT)

• 주로 용접부 내부결함(균열, 용입부족, 융합불량, 기공, 슬래그 혼입 등) 측정에 이용하나 양면접근이 가능해야 조사 가능

• [방사선 안전관리 등의 기술기준에 관한 규칙 (시행 2014.1.1.) 일부개정]에 의해 교량 현장과 같이 방사선 밀폐시설이 없는 작업장에서는 방사선투과시험이 불가하여 금회조사에서 제외하였음

<부재 위치별 비파괴 시험 방법>

구 분		MT	UT	RT	비고
붕괴유발부재 (ECB)	본교전체	●	-	-	표면균열 확인
	수평브라켓	●	●	-	표면 및 내부 균열 확인
	수직브라켓	●	●	-	표면 및 내부 균열 확인
인장부재	상현재	●	●	-	표면 및 내부 균열 확인
	사재	●	●	-	표면 및 내부 균열 확인
	현수구간	-	●	-	표면균열 확인
교번부재	지점부 수직재 및 사재	●	●	-	표면 및 내부 균열 확인

※ ECB는 붕괴유발부재의 중요성을 고려하여 기조사 위치를 포함하여 하부 플랜지를 제외한 전체 용접개소를 재조사 하는 것으로 산정하였음

3.4 금회 용접부 비파괴 시험 수량

• 용접부 비파괴 시험 수량

(단위 : 개소)

부재		부재번호		부재 종류	조사 종류	기조사 (조사수량/전체개소)		추가 조사		비 고
						본교전체	S9경간	UT	MT
트러스구간	상현재	4,19,23,27,31		인장	RT	8/190	0/17	-	-	샘플(S9경간)조사
					UT	4/190	0/17	14	-
					MT	0/190	0/17	-	-
		15		인장	RT	3/94	1/10	-	-	샘플(S9경간)조사 - 최대응력부
					UT	0/94	0/10	7	-
					MT	0/94	0/10	-	7
	하현재	17,21,25,29,33,72		압축	RT	66/611	5/43	-	-	163/4087 (4.0%)
					UT	97/611	10/43	-	-
					MT	0/611	0/43	-	-
	사재	일반부	16,20, 24,28	인장	RT	0/576	0/64	-	-	-
					UT	0/576	0/64	-
					MT	0/576	0/64	-	-
			32	인장	RT	0/144	0/16	-	-	샘플(S9경간)조사
					UT	0/144	0/16	16
					MT	0/144	0/16	-	16
		지점부	36	교번	RT	0/144	0/16	-	-	샘플(S9경간)조사
					UT	0/144	0/16	16	-
					MT	0/144	0/16	-	16
	수직재	일반부	18,22, 26,30	압축	RT	0/576	0/64	-	-	-
					UT	0/576	0/64	-	-
					MT	0/576	0/64	-	-
		지점부	34	교번	RT	0/144	0/16	-	-	샘플(S9경간)조사
					UT	0/144	0/16	16	-
					MT	0/144	0/16	-	16
	E C B	①상ㆍ하부 플랜지, ECB복부판 맞대기이음부 (그루브용접)	상부FL	FCM	RT	5/17	0/3	-	-	하부 플랜지를 제외한 본교 전체 용접부 조사 수행
					UT	6/17	1/3	-
					MT	0/17	0/3	-	17
			하부FL	FCM	RT	20/99	0/12	-	-
					UT	29/99	0/12	-	-
					MT	0/99	0/12	-	-
			좌측Web	FCM	RT	13/24	4/4	-	-
					UT	15/24	4/4	-	-
					MT	0/24	0/4	-	24
			우측Web	FCM	RT	16/24	4/4	-	-
					UT	17/24	4/4	-	-
					MT	0/24	0/4	-	24

부재		부재번호		부재 종류	조사 종류	기조사 (조사수량/전체개소)		추가 조사		비 고
						본교전체	S9경간	UT	MT
트러스구간	E C B	②Arch Chord와 ECB Web T형 이음부 (그루브용접)	좌측Web	FCM	RT	0/64	0/8	-	-	하부 플랜지를 제외한 본교 전체 용접부 조사 수행
					UT	0/64	0/8	-	-
					MT	38/64	5/8	-	64
			우측Web	FCM	RT	0/64	0/8	-	-
					UT	0/64	0/8	-	-
					MT	37/64	3/8	-	64
		③Arch Chord와 ECB상부플랜지 T형이음부 (필렛용접)	상부FL	FCM	RT	0/64	0/8	-	-
					UT	0/64	0/8	28	-
					MT	0/64	0/8	-	28
		④보강수평 브라켓과 ECB부재의 상부플랜지 맞대기이음부 (외측, 그루브용접)	상부FL	FCM	RT	0/96	0/12	-	-
					UT	0/96	0/12	96	-
					MT	0/96	0/12	-	96
		⑤보강수평 브라켓과 ECB부재의 상부플랜지 맞대기이음부 (내측, 필렛용접)	상부FL	FCM	RT	0/128	0/16	-	-
					UT	0/128	0/16	-	-
					MT	0/128	0/16	-	128
		⑥보강수평 브라켓과 Splice의 T형 이음부 (필렛용접)	상부FL	FCM	RT	0/224	0/28	-	-
					UT	0/224	0/28	-	-
					MT	0/224	0/28	-	224
		⑦보강수직 브라켓과 Splice의 T형 이음부 (그루브용접)	상부FL	FCM	RT	0/28	0/4	-	-
					UT	0/28	0/4	28	-
					MT	0/28	0/4	-	28
		⑧보강수직 브라켓과 ECB 상부플랜지 및 Arch Chord의 T형 이음부 (그루브용접)	상부FL	FCM	RT	0/8	0/0	-	-
					UT	0/8	0/0	8	-
					MT	0/8	0/0	-	8
현수구간				인장	RT	6/384	0/48	-	-	샘플(S9경간)조사
					UT	31/384	3/48	45	-
					MT	0/384	0/48	-	-
				압축	RT	0/384	0/48	-	-	-
					UT	11/384	2/48	-	-
					MT	0/384	0/48	-	-
수 량 계						422/4087	46/449	274	760
						(10.3%)	(10.2%)	6.7(%)	18.6(%)

• 용접부 비파괴 시험 추가 비용 - 견적서 참조

4. 강재 부식두께 조사 계획

4.1 강재 부식두께 조사 추가시행 배경 및 목적

1) 시행 배경

• 강재부식두께는 [2006년 정밀안전진단]시 ECB부재 6회 측정 및 [2010년 성수 및 성산대교 힌지부 특별점검]시 직접적으로 강우의 영향을 받는 외측 거더(G1, G4) 수직재 및 사재의 지점부 72개소(전체 144개소), 지점부 하현재의 상부플랜지 18개소(전체 36개소) 조사

• 2010년 조사결과를 근거로 본교 전체(792개소/792개소)의 모든 수직재와 사재의 보수공사(내부부식처리, 격막제거, 재도장 - 2011년)를 완료하였음.

2) 시행 목적

• ECB부재는 신축이음부 하단에 위치하여 누수로 인한 부식의 우려가 높고 붕괴유발부재임을 감안하여 본교 전체 모든 ECB부재를 대상으로 부식두께를 조사하고, 수직재 및 사재는 S9경간을 샘플대상으로 선정하여 내시경조사를 통해 2011년 보수공사 후 부식 재발생 여부를 조사며, 지점부 하현재는 상·하부 강결구조인 본교 특성상 트러스와 교각에 매입되어 있는 앵커리지가 연결되는 매우 중요한 부재이므로 본교 전체의 모든 지점부 하현재를 대상으로 부식두께를 조사하는데 그 목적이 있다.

4.2 강재 부식두께 조사 추가 대상위치 선정

<그림2 : 부식두께 조사 위치>

1) 부식두께 조사

① 본교 전체대상

• ECB부재

- 신축이음부 하단에 위치하여 누수로 인한 부식의 우려가 높고 붕괴유발부재임을 감안하여 본교 전체 모든 ECB부재를 대상으로 부식두께 조사 수행

• 지점부 하현재

- 상·하부 강결구조인 본교 특성상 트러스구간의 지점부 하현재는 교각에 매입되어 있는 앵커리지가 연결되는 매우 중요한 부재이므로 본교 전체의 모든 지점부 하현재를 대상으로 부식두께 조사 수행

② 샘플(S9경간)대상

• 수직재 및 사재

- 수직재 및 사재에 유입된 물의 동결작용으로 인한 배부름 현상이 조사(2010년)된 후 본교 전체(792개소/792개소)의 모든 수직재와 사재의 보수공사(내부부식처리, 격막제거, 재도장 - 2011년)를 완료하였으므로 금회에는 S9경간의 수직재와 사재를 샘플대상으로 선정하여 내시경조사를 통해 2011년 보수공사 후 부식 재발생 여부를 조사

4.3 부식두께 조사 방법

• 초음파 탐상시험 중 수직법에 의해 측정

4.4 금회 부식두께 조사 수량

• 부식두께 조사 수량

(단위 : 개소)

구 분			부재 종류	기조사 (조사수량/전체개소)	추가 조사수량		비 고
					본교전체	S9경간
트러스구간	상현재		인장	-	-	-	-
	하현재		압축	18/36	36	-	지점부 하현재 본교전체조사
	ECB		FCM	6/16	16	-	본교 전체조사
현수구간			인장	-	-	-	-
			압축	-	-	-	-
사재		지점부	교번	36/72	-	8	샘플(S9경간) 내시경조사
		일반부	인장	0/360	-	40
수직재		지점부	교번	36/72	-	8	샘플(S9경간) 내시경조사
		일반부	압축	0/288	-	32
수 량 계				96/846	142
				(11.3%)	(16.8%)