교량건설과 관련하여 선택할 수 있는 다양한 유형의 디자인이 있는데 그중 인기 있는 두 가지 형태는 현수교와 사장교입니다.
두 가지 형태모두 장대교량을 짓기 위해 고안된 방식입니다
강과 강사이가 넓거나 바다와 바다사이를 건너야 할 때 필요한 장대교량인데 계속 교각을 세워 트러스트교나 아치교를 만들려면 경제적으로 손실과 안정성에 문제가 있습니다
그래서 현수교와 사장교가 필요합니다
언뜻 보기에 비슷해 보일 수 있지만 두가지 유형 간에는 상당한 차이가 있습니다.
이번 포스팅은 두 교량의 구조 설계, 케이블 배치, 하중 분배, 비용, 시공 시간, 미학 및 건축 양식 등 차이점을 중점적으로 설명하겠습니다.
참고로 현수교는 대한민국의 대표적인 교량으로 광안대교, 남해대교, 영종대교 등이 있습니다.
목차
현수교
1. 정의 및 개요
- 현수교는 수직 타워에 매달려 있는 대형 케이블로 지지되는 데크가 공중에 자유롭게 매달려 있는 다리 유형입니다
- 케이블은 교량의 양쪽 끝에 있는 지면에 고정되어 있으며 대부분의 하중을 전달합니다
- 현수교는 유연성과 장거리 연결 능력으로 잘 알려져 있습니다
2. 구조적 구성 요소
- 데크: 케이블 위에 놓이는 차도 또는 보행로
- 케이블 : 데크를 지지하고 타워에 하중을 전달하는 철선 또는 체인
- 타워: 케이블을 지지하고 앵커 역할을 하는 수직 구조물
- 앵커리지: 케이블이 지면에 단단히 고정되는 지점
3. 자정식과 타정식
- 교량의 하중을 다른 고정체에 연결시켜 지지하는 타정식과 교량자신의 균형에 의해서 지지하는 자정식이 있습니다
- 주케이블을 지지할수 있도록 설치한 앵커리지가 존재하는 타정식이 더 안정적입니다
4. 유명한 현수교의 예
- 한국의 이순신대교
- 미국 샌프란시스코의 금문교
- 일본 고베의 아카시해협대교
사장교
1. 정의 및 개요
- 사장교는 데크가 하나 이상의 타워에 직접 연결된 케이블로 지지되는 일종의 교량입니다
- 케이블은 타워에서 나와서 데크를 지지합니다
- 사장교는 강도와 미적 매력으로 유명합니다
2. 구조적 구성 요소
- 데크: 케이블 위에 놓이는 차도 또는 보행로
- 케이블 : 데크를 지지하기 위해 타워에서 연장되는 강철 와이어
- 타워: 지반을 지지하고 하중을 전달하는 수직 구조물
3. 경간(주탑사이의 거리)
- 경간을 너무 길게 할 수 없습니다
- 경간이 벌어질수록 케이블의 수가 많아져야 하고 그럼 주탑의 높이가 점점 높아져야 합니다
- 지지하는 하중과 주탑의 높이때문에 일정 경간을 유지해야 합니다
4. 유명한 현수교의 예
- 한국의 올림픽대교, 서해대교, 인천대교
- 프랑스 Millau의 Millau Viaduct
- 프랑스 르아브르의 노르망디 다리
현수교와 사장교의 차이점
1. 시각적 효과
- 현수교에는 케이블에 자유롭게 매달려 있는 데크가 있어 시각적으로 독특한 처진 모양을 만듭니다
- 사장교는 타워에서 데크까지 케이블이 직접 연장되어 더욱 각진 모양을 만듭니다
2. 케이블 배열
현수교에는 케이블이 수직으로 배열된 다음 수평으로 펼쳐져 데크를 지지합니다
사장교는 케이블이 주탑에서 대각선 또는 방사형으로 연장되어 독특한 패턴을 형성합니다
3. 부하 분산
- 현수교에서 하중은 주로 케이블에 의해 전달되며 케이블은 교량 전체에 걸쳐 무게를 고르게 분배합니다
- 사장교는 하중을 주탑으로 직접 전달한 다음 지상에 분배합니다
4. 비용 및 공사 기간
- 현수교는 일반적으로 복잡한 케이블 배열과 더 높은 타워가 필요하기 때문에 건설하는 데 더 많은 비용과 시간이 소요됩니다
- 단순한 디자인의 사장교는 상대적으로 적은 비용과 효율적인 건설로 빠른 공기를 이루어 낼 수 있습니다
5. 안전성
- 사장교가 현수교보다 상대적으로 안전성이 높습니다
- 사장교가 강성이 커서 비틀림저항이 현수교에 비해 더 크기 때문입니다
- 공통적으로 장대교량이므로 바람에는 취약합니다
- 또한 공명현상의 위험성이 공통적으로 있습니다
6. 건축 스타일
현수교는 우아한 곡선과 상징적인 프로필로 유명하며 시각적으로 상대적으로 더 매력적입니다.
각진 주탑과 케이블 패턴이 있는 사장교는 현대적이고 독특한 건축 양식을 추구할 수 있습니다
결론
결론적으로 현수교와 사장교는 모두 훌륭한 공학적 업적이지만 구조 설계, 케이블 배치, 하중 분배, 비용, 건설 시간, 미학 및 건축 양식에서 크게 다릅니다
각 교량 유형은 특정 요구 사항에 따라 고유한 장점과 고려 사항을 제공합니다
이러한 차이점을 이해하면 엔지니어와 설계자는 주어진 위치와 목적에 가장 적합한 교량 유형을 선택할 수 있습니다
자주 묻는 질문
현수교 또는 사장교중 어느 것이 더 일반적입니까?
- 현수교 및 사장교의 보급률은 지역 및 특정 인프라 요구 사항에 따라 다릅니다
- 두 교량 유형 모두 전 세계적으로 성공적으로 건설되었을 정도로 공법자체에는 큰 문제가 없습니다
- 따라서 설계당시의 상황에 맞춰 진행된다는 것이 더 합리적인 답변일 것입니다
현수교를 사장교로 전환할 수 있습니까?
- 현수교를 사장교로 전환하려면 교량의 구조와 케이블 배치에 상당한 수정이 필요합니다
- 상당히 복잡하고 비용이 많이드는 작업이라 대부분 전환하지 않습니다
현수교와 사장교에 중량 제한이 있습니까?
- 예, 모든 교량에는 교량의 안전과 구조적 무결성을 보장하기 위해 중량 제한이 있습니다
- 이러한 제한은 프로젝트의 설계 및 엔지니어링 단계에서 결정됩니다
현수교 또는 사장교를 건설하는 데 얼마나 걸립니까?
- 현수교나 사장교의 공사기간은 교량의 규모, 복잡도, 부지조건, 가용자원 등 다양한 요인에 따라 달라집니다
- 수개월에서 수년까지 다양할 수 있습니다
