교량 내풍 대책, 풍하중 대책 방안

 

 

풍하중에 의해 교량 상부 구조물 저항 방안에 대해 적어보겠습니다. 교량 지간이 넓어지고 경량화될 수록 강한 바람에 의한 구조물의 안정성은 중요해집니다. 교량의 내풍 대책에 대해 교량 상부 구조와 케이블 구조에 대해 적어봤습니다. 또, 내풍대책은 정적하중/동적하중에 의한 저항 방식, 동적하중은 구조역학적/공기역학적 대책으로 구분하여 정리했습니다. 구조기술사 기출문제이고요, 시공기술사에도 나올 수 있다고 봅니다. 같이 보고 가시죠!

 

 

풍하중에 의한 교량 구조적 안전성 대책방안

풍하중에 대한 대책 방안은 교량 상부 구조물과 케이블로 구분하여 정리했습니다. 상부 구조물은 하중저항 특성인 정적/동적으로 구분하였고, 동적특성은 구조역학적/공기역학적 대책안으로 정리하였습니다.

 

교량 상부 구조물

정적저항대책

풍하중에 대한 내풍 증가로 구조물 강성 증대(단면 증대)로 저항시킨다.

풍하중 저감안으로 구조물에 닿는 수풍면적 감소와 공기력 계수 저감 방안이 있다.

 

동적저항대책

구조역학적 방안

질량, 강성, 감쇠 증가 방안이다.

① 질량 증가 : 풍하중에 의한 진폭을 감소시켜준다.

② 강성 증가 : 진폭 감소하고 구조물의 고유진동수를 증가시켜주는데, 이는 플러터의 한계풍속을 증가시키는데 도움이 된다.

③ 감쇠 증가 : 감쇠 증가는 진폭, 진동을 줄여주는데 도움이 되고, 플러터 한계풍속을 증가시키는 역할을 한다.

 

공기역학적 방안

① 단면형상 고려

교량의 단면은 모서리가 각진 형상으로 기류의 박리현상을 야기하기 쉬운데, 이를 분산시키기 위해 baffle plate 와 같은 수직판을 추가로 설치하여 억제시킨다.

② (공기역학적) 댐퍼 설치

부재에 추가적으로 fairing, spoiler, flap 을 설치하여 기류의 박리를 억제시킨다

또한, 박리된 기류는 단면 상하부에 baffle plate 수직판을 설치하여 진동을 억제한다

 

교량 케이블 부재

① 공기역학적 방법

케이블 표면에 돌출부를 설치하여 케이블 공기역학적 특성을 바꾼다. 종류로는 딤플, 축방향 줄무늬, 나선형 필렛 등이 있다

② 감쇠 효과

감쇠용 댐퍼를 설치하여 진동에 의한 감쇠 효과를 높인다. 종류는 오일댐퍼, 마찰댐퍼, 점성 댐퍼가 있다.

③ 고유진동수 조절

고유진동수 높여 공진을 막고, 풍하중에 의한 진동의 임계풍속을 증가시키는 방법이다. 케이블의 고유진동수 조절하는 방법은 보조케이블을 추가하거나, 케이블을 엮는 방법 등이 있다.

 

토목구조기술사 114회 1교시 문제 풀이였습니다.

 

도움되셨기를 바랍니다. 감사합니다

기술사는 다양한 문제를 보는게 중요합니다. 아래 링크로 관련 기출문제를 드립니다.

(링크) [토목 구조] - 내진, 제진, 면진 개념