염천교 정밀안전진단 및

수색교 외 7개소 정밀점검용역

재하시험계획서

2014.  08.

서울특별시 서부도로사업소

(주)한국시설안전연구원

백양엔지니어링(주)

목     차

제 1 장  과업의 개요	1

1. 재하시험 목적	1

2.시험대상 시설물	1

가. 시설물 위치도 및 전경	1

나. 시설물 현황	2

3. 재하시험 기간	4

4. 주요 과업 내용	4

가. 정적 재하시험	4

나. 의사정적 재하시험	4

다. 동적재하시험	4

제 2 장  재하방법	5

1. 측정시스템 및 장비현황	5

가. 개 요	5

나. 측정시스템	5

다. 장비 현황	6

2. 시험차량의 제원 및 게이지의 종류	6

가. 시험차량의 제원	6

나. 게이지의 종류	7

3. 재하시험 계획	7

4. 게이지 부착위치 및 시험차량 재하위치	8

가. 염천교	8

나. 남산육교	12

제 1 장  과업의 개요

1. 재하시험 목적

본 재하시험은 대상구조물에 시험하중 재하를 통한 정․동적 교량거동 특성을 파악, 분석하여 구조해석상 이론적인 거동치와 실측거동치를 비교하여 구조물의 안전도 및 내하력을 평가하기 위한 자료를 획득할 목적으로 실시한다.

2.시험대상 시설물

가. 시설물 위치도 및 전경

염천교

남산육교

염 천 교	남 산 육 교

나. 시설물 현황

1) 염천교

구 분		내 용	구 분		내 용
시설물명		염천교	시설물번호		-
준공년월일		1978년	관리번호		-
시설물위치		서울특별시 중구 의주로 2가 59
설계하중		DB-18	노선명(이정)		칠패로
제원	연장	Ｌ = 12.6+13.75+25.8 = 52.15m
	폭	Ｂ = 30.80m (왕복7차로+보도)
구조 형식	상부	RC Slab + Arch + ST.Box	기초 형식	교대	-
	하부	다주식 교각, 뒷부벽식 교대		교각	-
교량받침		탄성받침 (RC Slab) 선받침 (ST.Box)	신축이음		차도부: New Finger Joint 보도부: Guss Joint
교차시설물 (도로, 철도, 하천)		철도 (경의선)	통과 높이		-
부대시설		※ 포장 : 아스팔트, 방호울타리 : 알루미늄난간
종 단 면 도

2) 남산육교

구 분		내 용	구 분		내 용
시설물명		남산육교	시설물번호		-
준공년도		1978년	관리번호		-
시설물위치		서울시 중구 남산동 281
설계하중		DB-18	노선명(이정)		-
제원	연장	42.6m
	폭	25.6m(차도:20m, 보도:5.6m)
구조 형식	상부	RC-라멘(T형 빔)	하부	교대	직접기초
	교각	라멘형+다주식		교각	직접기초
교량받침		(확인불가)	신축이음		GAI-TOP
교차시설물 (도로,철도,하천)		하천(불광천)	통과높이		-
기 타		※ 교면포장 : 아스팔트 포장
종 단 면 도

3. 재하시험 기간

재하시험 일자 및 시간	구조물명	비고
∙ 시험준비 : 2014. 08. 22 금요일	염천교, 남산육교
∙ 시험시간 : 2014. 08. 23. 01:30∼3:30	염천교
∙ 시험시간 : 2014. 08. 23. 03:30∼5:30	남산육교
* 각 시험일자는 교통량 및 날씨 등에 따라 탄력적으로 운영할 수 있도록 계획하였음. * 시험시 교통통제는 3분 통제 후 소통반복

4. 주요 과업 내용

가. 정적 재하시험

교량의 설계시 예측한 초기거동은 공용기간이 장기화됨에 따라 재료의 내구성 감소 및 구조적 노후화로 점차 건전성이 저하되어 간다.  따라서, 교량 각 부재의 의사정적 하중에 의한 처짐 및 변형율을 실측하여 대상교량의 실제거동을 분석하고 실측값과 이론에 의한 해석값을 비교하여 교량의 실제 내하력을 구할 수 있으며, 정적 재하시험은 특성분석의 목적에 따라 측정위치, 재하위치를 결정한다.

나. 의사정적 재하시험

의사정적 재하시험은 10Km/hr 이하의 이동하중 재하시 측정된 처짐 및 변형율에서 파형상의 동적효과를 제거하므로써 정적효과를 구하여 정적처짐과 정적변형률을 분석한다.

다. 동적재하시험

교량의 동적재하시험은 시험차량의 주행에 따른 동적응답으로부터 실제교량의 충격계수 및 진동 등의 영향을 측정하기 위한 시험으로서 주행속도는 10km/hr(최저속도)에서 20km/hr씩 속도를 상승하여 각 시설물별 최고속도까지 속도별 주행시험을 실시한다.

제 2 장  재하방법

1. 측정시스템 및 장비현황

가. 개 요

현장 재하시험은 교량 또는 선정된 부재의 육안점검에 의한 구조물의 열화손상상태의 정성적 평가를 바탕으로 가장 열화손상이 심한 지간에 대하여 각종 센서와 계측기기 및 재하차량을 이용하여 정량적 평가를 수행함으로서 보다 객관적인 판단을 위한 근거자료를 수집하여, 구조물의 실제거동과 안전성을 평가하는 효과적인 수단이다. 재하시험을 시행할 경우에는 시험방법, 시험하중, 계측기기의 운영, 시험원의 자격요건 및 안전조치 계획 등을 포함한 신중한 계획이 이루어져야 하고, 현장조사 결과와 시험방법 및 적용하중, 측정된 수량 및 해석, 평가과정 및 계산, 그리고 결론에 대한 포괄적인 보고서가 작성되어야 한다.

나. 측정시스템

Strain Gauge, Displacement Transducer
Scanner
Strain Meter or Data Acquisition System
정적변형률, 정적처짐 측정

【그림 1】정적재하시험 측정시스템

Stain Gauge						Displacemet Transducer						Acceleration
						Dynamic Amplifier
Data Recorder						Multicorder						FFT Analyzer
			동적변형률 및 변위									진동해석

【그림 2】동적재하시험 측정시스템

다. 장비 현황

구 분		MODEL	용 도	제조사
본 체		STC-16NB	정,동적측정자료획득	삼연기술
센 서	변형률계	PL-60-11-1L	변형률 측정	Tokyo sokki
	처 짐 계	CDP-50	처짐 측정	Tokyo sokki
	가속도계	ARF-1G	가속도 측정	Tokyo sokki
컴퓨터		586 Notebook	데이터 분석	삼성
자동전압조절기		AVR(2kw)	전압조절용	-

2. 시험차량의 제원 및 게이지의 종류

가. 시험차량의 제원

본 교량이 3차선 이상이므로 정확한 Data 획득을 위해서 시험 차량 2대를 재하하며, 시험차량의 제원 및 하중은 다음【그림 3】,【표 1】와 같다.

130	320		180
L1	L2		L3

【그림 3】시험차량의 제원

【표 1】차량하중

구 분	총중량 (ton)	비 고
15톤 덤프	약 30ton	2대 재하

나. 게이지의 종류

재하차량에 의한 재하시험시 대상교량의 구조적 응답을 원활히 얻을 수 있을 것으로 판단되는 부위에 변형게이지 및 변위계를 부착하고, 재하 경우별로 재하차량을 재하시켜 변형률 및 처짐을 측정한다.

【표 2】부착게이지 기호

기 호	게이지 종류	용 도	수량(ea)
			남산육교	염천교
Ф	Steel Strain Gauge	변형률 측정	-	3
	Concrete Strain Gauge	변형률 측정	5	6
□	처짐계(Displacement)	변 위 측 정	5	6
@	가속도계(Accelerometer)	가속도 측정	1	1
소계			11	16
계			27
* 현장여건에 따라 게이지 부착위치와 부착수량은 변경될 수 있음

3. 재하시험 계획

현장 재하시험은 교량을 이용하는 차량의 원활한 교통 소통 및 안전사고 예방을 위하여 관련 기관과의 원활한 협조체계를 유지하고 교통통제 계획에 대한 충분한 홍보를 시행하여 교량을 이용하는 운전자들의 불편을 최소화 하도록 하며 안전사고 예방을 위한 계획을 수립하도록 한다.

재하시험 대상 시설물의 시험구간은 현장조사 결과에 따라 선정하였으며, 현장조사 시 특이 사항이 조사되지 않은 구간은 접근성 및 재하시험이 원할한 구간을 시험대상 구간으로 한다.

【표 3】시설물 시험 경간

교량명	시험구간	현장조사 결과	비고
염천교	슬래브(S2) 아치	∙보수가 시행되어 외관상태가 양호하며 구조적으로 문제점은 없으므로 각 구조형식별로 슬래브(S2)와 아치구간에서 시행토록 함
남산육교	S2	∙지간장이 다른 구간과 비교 시 가장 긴 구간으로 구조적으로 불리하여 재하시험을 시행토록 함

4. 게이지 부착위치 및 시험차량 재하위치

가. 염천교

염천교는 전회 진단, 점검결과에 따라 보수가 완료된 상태이므로 교량의 구성된 구조형식에 따라 슬래브(S2)와 아치구간에서 재하시험을 시행토록 한다.

1) 게이지 부착 종단위치

【그림】염천교 게이지 부착위치 종평면도

2) 단면별 게이지 부착

【그림】단면 A-A

【그림】단면 B-B

3)  시험차량 정적재하 위치(Load Case)

가) LOAD CASE 1 ∼ LOAD CASE 3 : S2경간 정모멘트부 재하(단면 A-A)

구 분	재하위치
LC1∼LC3 종단재하도
LC1 횡단재하도
LC2 횡단재하도
LC3 횡단재하도

나) LOAD CASE 4 ∼ LOAD CASE 6 : 아치구간 정모멘트부 재하(단면 B-B)

구 분	재하위치
LC1∼LC3 종단재하도
LC1 횡단재하도
LC2 횡단재하도
LC3 횡단재하도

4)  동적재하

가) 게이지 부착위치

동적재하시험은 정적재하시험과 동일한 위치에서 측정을 실시한다.

나) 주행속도

- 동적재하시험 재하차량의 주행속도는 최저속도에서 설계속도까지 20㎞씩 점차적으로 증가시킨다.

-  최저속도, 10㎞, 30㎞, 50㎞, 최대속도(MAX)

다) 차량재하 방법

구 분	재하위치
동적재하 주행방향
동적재하 횡방향재하

나. 남산육교

남산육교는 외관조사 결과 특이사항이 없으므로 경간장이 가장 길어 구조적으로 불리한 S2에서 재하시험을 시행토록 한다.

1) 게이지 부착 종단위치

【그림】남산육교 게이지 부착위치 종평면도

2) 단면별 게이지 부착

【그림】단면 A-A

3)  시험차량 정적재하 위치(Load Case)

가) LOAD CASE 1 ∼ LOAD CASE 3 : S2경간 정모멘트부 재하(단면 A-A)

구 분	재하위치
LC1∼LC3 종단재하도
LC1 횡단재하도
LC2 횡단재하도
LC3 횡단재하도

4)  동적재하

가) 게이지 부착위치

동적재하시험은 정적재하시험과 동일한 위치에서 측정을 실시한다.

나) 주행속도

- 동적재하시험 재하차량의 주행속도는 최저속도에서 설계속도까지 20㎞씩 점차적으로 증가시킨다.

-  최저속도, 10㎞, 30㎞, 50㎞, 최대속도(MAX)

다) 차량재하 방법

구 분	재하위치
동적재하 주행방향
동적재하 횡방향재하