미시시피강 다리 붕괴원인

목차

1. 서론

2. 배경

3. 조사방법

4. 조사결과
Ⅰ.교량의 기본적인 구조
Ⅱ.피해현황
Ⅲ.교량 붕괴 원인 및 보수 방법
① 교량 구조의 전체적인 피로에 의함
② 거더의 뒤틀림
③ 교량의 받침의 부식
④ 철골의 부식
⑤ 보수공사의 악영향
Ⅳ. 교량 기술의 변화

5. 결론

본문내용

의해 부재의 단면에 발생되는 저항력)의 발생을 없애기 위해 미리 압축력을 가하게 된다. 예를 들면, 계산에 의해 10이라는 내부 인장응력(잡아당기는 힘에 의해 부재의 단면에 발생되는 저항력)의 발생이 예상될 경우, 외부에 미리 10이라는 응력을 가하게 되면 구조물은 하중이 작용해도 인장응력이 발생하지 않게 되는 원리이다. 이러한 구조물을 프리스트레스트 콘크리트라고 한다.
3. 미시시피강 다리의 교량받침
미시시피강 다리는 상부구조로 강 트러스 구조를 사용하고 있다. 자재의 특성상 강구조는 온도변화와 같은 외부요인에 의해 수축이 잦기 때문에 가동받침을 사용하였다. 가동받침중에서도 중량하중과 큰 신축량에 적합한 롤러 형식을 사용하고 있다.
1990년 이 다리를 점검한 미네소타 연방정부 관계자들은 이 다리에서의 부속, 베어링의 부식이 있음을 지적하였다. 베어링의 부식은 곧 교량받침의 역할에 있어 신축을 원활히 견디지 못하여 하중을 하부구조로 잘 전달하지 못하게 됨을 말한다. 하중의 분포가 제대로 되지 않은 점은 앞서 언급한 철골의 피로와 거더의 뒤틀림 등을 야기할 수 있다는 점에서 1990년도의 점검을 간과한 것은 다리붕괴의 원인이 되었다고 할 수 있다.
4. 베어링이란?
회전하고 있는 기계의 축(軸)을 일정한 위치에 고정시키고 축의 자중과 축에 걸리는 하중을 지지하면서 축을 회전시키는 역할을 하는 기계요소이다. 또한 축받이라고도 한다. 베어링과 접촉하고 있는 축 부분을 저널(journal)이라고 하며, 그 접촉상태에 따라 미끄럼베어링(sliding bearing)과 구름베어링(rolling bearing)의 두 종류로 분류한다.
미끄럼베어링 : 베어링이 저널부의 표면 전부 또는 표면의 일부를 둘러싼 것 같이 되어 있으며, 베어링과 저널의 접촉면 사이에는 보통 윤활유가 있다. 베어링은 면과 면이 접촉하기 때문에 축이 회전할 때 마찰저항이 구름베어링보다 크지만 하중을 지지하는 능력은 일반적으로 크다.
구름베어링 : 축과 베어링의 볼 또는 구르는 물체(roller)가 접촉하며 축이 회전하면 볼 또는 구르는 물체(rollier)도 같이 회전하기 때문에 마찰저항은 작다. 회전하는 기계축에는 하중이 축과 수직으로 걸리는 경우와 축방향으로 걸리는 경우가 있으며, 베어링은 이와 같은 하중에 견뎌준다.
<그림10> 구름 베어링
위과 같이 베어링의 종류를 크게 나누었으나 실제로는 여러 가지 특징에 따라 더 많은 종류로 세분할 수 있으며, 사용목적에 따라 적합한 것을 택하면 된다. 미끄럼베어링과 구름베어링은 각각 장 ·단점을 가지고 있으므로 사용조건에 따라 선택해야 한다.
5. 교량에서 베어링의 역할
교량에서의 베어링은 갑판에서부터 모든 부분에 교량를 놓기위해 필요한 장치이다. 교량 베어링의 내적인 변형, 미끌림, 구르는 것등 기본적인 메카니즘에 의한 움직임을 조절해준다.
6. 교량에서 사용하는 베어링
미끄럼 베어링(Sliding Bearing), 구름 베어링(Roller Bearing)
7. 교량에서의 전형적으로 베어링을 배치하는 표본
: 고치는 베어링(Fixed Bearing)
: 미끌림 베어링(Sliding Bearing)
: 미끌림 관리해주는 베어링방향(Sliding Guide Bearing)
<그림11> 교량에서의 전형적으로 베어링을 배치하는 표본
④ 철골의 부식
<그림12> 무너진 미시시피강 교량 철골이 보임.
미니애폴리스는 겨울에 눈이 엄청나게 많이 오는 기후여서 도로나 교량에 다량의 염화나트륨 등 제빙제를 뿌린다. 이런 화학약품은 철골을 빠르게 부식시키기 때문에 방청제를 충분히 쓴다 해도 일부분에 일어난 부식을 다 식별해 내기는 어려운 것이 일반적이다.
⑤ 보수공사의 악영향
<그림13> 무너진 미시시피강 교량
이 교량의 규모는 길이 150m에 8차선으로 일부 구간이 콘크리트 상판 보수 공사 중이였다. 따라서 당시 교량은 보수 작업이 진행 중이었고 4차선 도로 중 양방향 모두 1개 차선으로만 차량들이 통행하고 있었다. 이러한 보수 공사는 9개월 전부터 밤마다 양방향 차로 가운데 각각 1개씩을 차단한 채 노면 보수를 하고 있는 실정이였다. 교량 붕괴 당시 수리공들이 수동 착암기를 사용 중이였다. 낡은 콘크리트를 깨는 과정에서 부식된 철골이 완전히 갈라지게 하는 역할을 했다. 즉, 보수공사가 교량의 피로에 영향을 미친것이다.
Ⅳ. 교량 기술의 변화
미시시피강 교량은 1967년 11월에 강 트러스 교량으로 시공되었다. 당시 강 트러스 교량이 유행하는 풍토였다. 그 이유는 산업혁명 이후 강이라는 재료의 단단함과 재료의 양이 많았기 때문에 정부차원에서도 강이라는 재료를 이용해 교량을 짓는 것을 선호하였다. 트러스라는 구조는 구조 자체가 하중을 잘 버텨내기 때문에 선호되었다. 그러나 강 트러스 공법은 보수에 용이 하지 않다는 단점이 있었다. 결론적으로 당시 교량은 시공에만 중점을 두고 시공이후의 reprofitting 이나 관리부분에는 상대적 비중이 적었다. 그러나 최근에는 PSC공법, 스라이딩폼 공법, FCM공법 등 보수 및 보강이 용이하고, 안정되며, 교량의 수명을 최대한으로 하고, 경제성을 고려하는 등 장기적인 계획을 세워 교량을 시공하고 있다.
<그림14> 최근에 지어진 다리
5. 결론
▶미시시피강 교량 붕괴에 대한 생각 : 이번 사고에서 의아한 점은 미시시피강 다리가 최근, 2000년도 이후로부터는 매년 안전점검을 받아왔고 마지막 2006년의 정밀점검에서는 구조적 결함이 보완되었었다고 보고된 점이다. 그러나 점검의 결과상 문제가 없었던 다리는 붕괴되었기 때문에 우리는 이번사고에서 안전점검의 신뢰성에 대해 다시 생각해 보고 문제점은 무엇인지 되돌아보게 된다.
조사한 바와 같이 미시시피강 다리 붕괴의 원인이 지목된 것은 더 이상 안전점검의 결과를 맹목적으로 신뢰할 수 없다는 것을 말하며 토목기술 분야의 선진국에 속하는 미국 또한 안전불감증에 시달리고 있다는 것을 알 수 있다.
우리나라 또한 사고방지에 있어서 부족한 점이 많으므로 안전점검의 수준 또한 높이는 것이 중요하나 앞으로의 교량시공에 있어서도 붕괴에 대한 위험이 적은 방법을 고려하는 것이 최선이라고 생각한다.

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