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KSSC Feb. 2012 55

사장교 가설시 진자형 TMD를 이용한 내풍안정화 공법

(Wind Stabilizing Measures by TMD during Construction of a Cable-Stayed Bridge)

김 민 (Young-Min Kim), (주) 우건설 기술연구원 책임연구원, ymkim@daewooenc.com

김 (Dae-Young Kim), (주) 우건설 기술연구원 방재연구 장

1. 서 론

1.1 신기술의 범 내용

사장교와 같은 장 교량은 경간장이 길어질수록 바람에 취약

한 특성을 가지게 되는데, 특히 주경간장이 폐합되기 인 가

설 시에는 캐틸 버 형식의 구조를 가지게 되므로 내풍안 성

을 확보하기 한 책이 필요하다. 흔히 가설시 내풍안정화

책으로 내풍 이블을 사용하는데, 내풍 이블의 경우 이블

지지를 한 가설기 와 같은 별도의 추가 인 임시 구조물이

필요하게 되므로 경제성과 시공성이 떨어지게 된다.

본고에서 소개하고자 하는 신기술은 사장교 가설 시 사장교

아래 가설기 공사가 용이하지 않을 경우 내풍 이블을 설치

하지 않는 신에, 주탑에 제진장치(TMD)를 설치하고 공력

어드미턴스(Aerodynamic Admittance) 기술을 이용하여 사

장교 가설단계별로 TMD 진자의 길이를조정하고교량의 고유

주기와 제진장치의 진동주기를 동조시켜 시공 내풍안 성

을 확보하는 기술이다.

본 기술은 국토해양부 신기술 제613호로서 사장교가설 시

주탑부에진자형TMD를설치하고,시공단계별로TMD진자의

길이를조정하여상 의수직진동을제어하는내풍안정화공법이

라고 지정되어 있다.

1.2 신기술의 시공 차 방법

본 신기술은 사장교 가설 시 주탑 시공 완료 후 주탑부에 교

축방향으로 수평 제진장치를 설치하고, 가설 단계에 따라 상기

수평 제진장치의 주기를 교량의 고유 진동주기에 동조시켜 풍

하 에 의한 주형부의 상하진동을 감하는 사장교 가설 방법

이다.

그림 1. 거가 교 3주탑사장교에 설치된 진자형 TMD

본 공법의 용순서는 다음과 같다.

① 정확한 풍하 산정과 동 해석을 통해 제진 목표를 설

정한다.

② 제진장치를 설계/제작한다.

③ 장설치 공장성능시험을 통해 제진장치의 외형과 부

품 성능을 확인한다.

④ 장으로 운반하여 설치한다.

⑤ 장성능시험을 통해 진동주기와 제진장치의 작동 효율을

확인한다.

⑥ 교량의 가설단계에 따라 제진장치를 튜닝하며 운 한다.

⑦ 완공 후 해체/철거한다.

기술기사

56 한국강구조학회지 2012년 2월

표 1. 부산~거제간 연결도로 건설공사 개요

공사명 부산～거제간 연결도로 건설공사

공사기간 2004.12.10～2010.12.09 (총 2190일)

장 치 645-520 경남 진해시 안골동 783번지

발주자 GK해상도로주식회사

공사 액 1,319,700,000천원 (민간투자사업)

신기술공사 액 1,803,000천원

장특징▪총연장 8,204m, 폭 21.6m, 왕복4차선, 설계속도

80km/hr

▪2주탑사장교:222m + 475m +222m (항로고 52m)

▪3주탑사장교 :108m+230m+230m+108m(항로고

36m)

▪침매터 : 9.75m×26.5m× 180m×18함(3,240m)

▪ 속교(4개소), 육상터 , 인공섬, 휴게소

⑤설치완료 ⑥ 장성능시험

⑦교량 가설 운

그림 2. 진자형 TMD를 이용한 내풍안정화 공법 차

①공장제작/성능시험 ② 장운반

③제진장치 조립 ④본구조물에 연결

2. 국내외 건설공사 활용실 망

2.1 활용실

본 신기술은 부산～거제간 연결도로건설공사 3주탑사장교에

최 용되었으며 용 장 개요는 다음과 같다.

2.2 향후 활용 망

해외 장 교량 시장은 1990년 이후 10년을 기 으로 20

조원 규모를 형성하여 향후에도 이 규모를 유지할 것으로 망

되며, 국내에도 라남도 서남해안을 심으로 2020년까지

13조원의 투입이 계획되어있다. 본 신기술의 용 시장은 장

교량의 시장과 일치하며 특히 사장교의 용 지간장이 꾸

히 증가하고 있어 본 기술의 상범 는 매우 넓다고 할 수 있

다. 한 기존공법의 단 인 공사비와 작업효율의 개선 뿐 아니

라 환경문제 해결이 가능하므로 향후 활발한 용이 상된다.

3. 기술 ․경제 효과

3.1 기술 효과

3.1.1 국내외 기술과 수 비교

보강형을 강제 구속하는 기존공법은 제진성능이 우수하나 태

풍 등 필요시에 이블을 일일이 인양하여 체결 긴장하여야

하므로 운 에 어려움이 있으며 기 가설로 인해 환경오염이

발생할 뿐 아니라 임시 이블이 항로를 간섭하는 문제가 있었

다. 이에 비해 본 신기술은 환경오염 문제를 원천 으로 해결

하 으며 가설단계에 따라 간단히 진동주기를 동조하는 것으

로 연속 인 제진성능 확보가 가능하므로 구조안 성 확보 뿐

아니라 사용성 향상을 한 도구로도 활용이 가능하다. 한

항로간섭이 없어 선박충돌 등 안 사고의 험을 일 수 있는

것도 본 기술의 장 이라 할 수 있다.

3.1.2 건설시장에 미칠 효과

장 교량 기술은 꾸 히 발 하고 있으며 국가에서는 장

교량사업단을 통해 련 기술 개발에 노력을 기울이고 있다.

본 신기술은 사장교 가설 시 기존공법의 단 을 극복할 수

있는 경제 이고 효율 인 내풍안 성 확보 수단으로서 향후

장 교량 요소기술의 하나로 자리매김할 것으로 상된다. 한

본 기술은 용하는 제진장치의 개선을 통해 장 교량에 용

이 가능하므로 련분야의 기술개발을 진할 가능성이 매우

높다.