교량의 종류 및 특징과 장단점

교량은 어떠한 것을 넘어가기 위한 고가 구조물로, 순우리말로는 '다리'라고 합니다. 교량은 분류하는 기준이 여러 가지가 있지만, 보통 상부구조의 형식에 따른 분류가 가장 널리 사용됩니다. 상부구조란 실제로 다리 위를 지나갈 대상을 직접 지지하는 부분을 말합니다. 이 글에서는 상부구조의 형식에 따른 교량의 종류 및 특징과 장단점을 알아보고, 대표적인 교량 예시를 소개하겠습니다.

교량의 종류 및 특징, 장단점

1. 현수교

현수교는 교상이 하중을 견디는 케이블에 매달려 있는 다리로, 다리 양끝 땅속에 고정되어 있는 주탑에 의해 케이블이 지지됩니다. 즉, 현수교는 케이블에 의해 지지되는 형식이며 현수교 내에서 교량의 하중을 다른 고정체에 연결시키거나 스스로 균형에 의해서 지지하는 방식입니다. 다리의 길이가 400m 이상인 경우에는 트러스교나 사장교 보다 경제적으로 우위를 가집니다. 대한민국의 대표적인 현수교로는 울산대교, 광안대교, 남해대교, 영종대교 등이 있습니다.

현수교의 장점

• 긴 지간을 경제적으로 건설할 수 있습니다.
• 케이블의 유연성으로 인해 지진이나 바람에 강합니다.
• 미관적으로우수하며다양한디자인이가능합니다.

현수교의 단점

• 케이블의 힘이 주탑과 기초에 집중되므로 주탑과 기초가 견고해야 합니다.
• 케이블의 힘이 변화할 때 굽힘응력이 발생하므로 보강이 필요할 수 있습니다.
• 케이블의 보호와 유지보수가 어렵습니다.

2. 라멘교

주요 구조에 라멘*을 이용해서 만들었으며, 상판과 교각이 일체되어 있습니다. 라멘은 골조를 구성하는 막대 단위의 단위재인 '부재'들 간 접합점이 고정되어 있는 구조형식입니다. 기둥과 보가 접합되어 연속적으로 만들어진 골조이며 평면 계획상 자율적으로 배치가 가능하며, 넓은 개구부 및 공간 확보가 용이해 근대 고층건축에 자주 적용되고 있습니다. 라멘교는 주로 도로나 차도의 굴다리에서 많이 볼 수 있는 교량입니다. 대한민국의 대표적인 라멘교로는 고속도로 27호선 상관 IC1교 (순천), 고속국도 1호선 진줄교 (부산), 고속국도 15호선 죽산 1교 (목포), 무림교,약수교,노량대교,장평교등이 있습니다.

라멘교의 장점

• 교량받침에 대한 보수가 필요없으며 강성이 우수합니다.
• 지압판 없이 시공이 가능합니다.
• 경제적이고 시공이 간편합니다.

라멘교의 단점

• 일체형인 성질 때문에 거리가 먼 곳에서 라멘교를 통해 연결하는 데는 한계가 있습니다.
• 장기거동 및 부등침하에 의해 유해한 응력이 발생할 수 있습니다.

3. 트러스트교

간단하게 말해서 '삼각형'을 이용한 다리구조입니다. 트러스트교에서 '트러스트 (Truss)'는 몇 개의 직선으로 연속된 삼각형으로 조립한 것을 의미합니다. '트러스트교'는 삼각형의 안정적 구조와 경량의 재료로 만들어진 각 부재들의 단면이 작아 운반이 용이하며, 산간지역과 같이 부재 이동이 어려운 곳에 가설하기 적합합니다. 대한민국의 대표적인 트러스트교로는 성산대교, 성수대교, 마곡대교 등이 있습니다.

트러스교의 장점

• 긴 지간을 경제적으로 건설할 수 있습니다.
• 부재의 크기가 작고 가벼워 운반과 시공이 편리합니다.
• 트러스구조로 인해하중을 잘 분산시킵니다.

트러스교의 단점

• 트러스 구조가 복잡하여 유지보수가 어렵습니다.
• 트러스 구조가 미관적으로 좋지 않을 수 있습니다.

4. 아치교

고대 로마 시대부터 돌로 건설되어 온 오래된 양식입니다. 아치 구조는 축력*에 효율적인 구조입니다. 축력은 부재 중심에 작용하여 축 방향에 적용하는 힘입니다. 축력에 효율적인 이유는 아치에 작용하는 수평반력 때문입니다. 아치 구조의 위쪽에서 압력이 가해지면, 구조물이 옆으로 벌어지려고 합니다. 이때, 벌어지는 것을 받침 구조가 방지해 주면서 수평반력이 발생하게 되는데요. 이 수평반력은 휘는 것을 방지하며 축력으로 변환됩니다. 아치교는 뒤에 나오는 현수교, 사장교 다음으로 길게 건축할 수 있으며 계곡이나 해협에 적합한 양식입니다. 또한 무지개 같은 반원형의 형상을 하고 있는 곡선 때문에 다른 다리 건축 양식보다 심미성이 뛰어납니다. 우리나라 아치교로는 암사대교, 서강대교 등을 예시로 들 수 있습니다. 신라시대 경주 불국사의 청운교, 백운교에서도 '아치교 양식'을 볼 수 있습니다.

아치교의 장점

• 긴 지간을 경제적으로 건설할 수 있습니다.
• 지반이 단단하지 않아도 건설할 수 있습니다.
• 미관적으로 우수하며 다양한 디자인이 가능합니다.

아치교의 단점

• 아치 구조가 복잡하여 유지보수가 어렵습니다.
• 아치구조가 바람에 약할 수 있습니다.

5. 사장교

탑에서 비스듬히 친 케이블로 다리를 지지하는 양식입니다. 사장교는 케이블이 교각과 상판을 연결하는 형태로, 교각과 상판 사이에 굽힘 응력이 발생하지 않도록 설계됩니다. 사장교는 경간장이 긴 경우에도 사용할 수 있으며, 교각의 높이를 낮출 수 있어 심미적인 장점이 있습니다. 대한민국의 대표적인 사장교로는 인천대교, 백령대교, 한강대교 등이 있습니다.

사장교의 장점

• 긴 지간을 경제적으로 건설할 수 있습니다.
• 케이블의 개수와 방향을 다양하게 조절할 수 있습니다.
• 미관적으로 우수하며 다양한 디자인이 가능합니다.

사장교의 단점

• 케이블의 힘이 주탑과 기초에 집중되므로 주탑과 기초가 견고해야 합니다.
• 케이블의 힘이 변화할 때 굽힘응력이 발생하므로 보강이 필요할 수 있습니다.
• 케이블의 보호와 유지보수가 어렵습니다.

6. 기타 교량의 형태

위에서 소개한 교량의 형식 외에도 다양한 교량의 형태가 있습니다. 예를 들어, 부교는 물 위에 떠 있는 구조물을 이용해 만든 다리로, 임시적이거나 영구적인 용도로 사용될 수 있습니다. 가동교는 다리의 일부를 움직여 통행이 가능하게 하는 다리로, 배나 기차 등의 통과를 위해 사용됩니다. 출렁다리는 케이블이 상판을 지지하는 형태로, 보행자나 자전거 등의 가벼운 하중만을 견딜 수 있는 다리입니다. 유리교는 상판이 유리로 만들어진 다리로, 투명하거나 반투명한 모습을 보여주는 다리입니다.

 

이 글에서는 교량의 종류 및 특징과 장단점을 알아보고, 대표적인 교량 예시를 소개했습니다. 이교량은 다양한 형태와 구조로 만들어지는데요, 각각의 교량은 그에 맞는 특징과 장점과 단점을 가지고 있습니다. 교량을 보면서 그 구조와 디자인에 대해 생각해 보는 것도 재미있는 일이라고 생각합니다. 교량은 우리의 삶과 문화에 많은 영향을 미치는 중요한 구조물입니다. 교량은 인간의 문명과 역사를 담고 있는 중요한 건축물이므로, 교량에 대해 더 알아보고 관심을 가지면 좋겠습니다.

라멘교의 종류 및 특징 알아보기

 

교량 신축이음의 종류와 특징