내화설계기준을 이용한 부천고가교의 내하력 평가

Abstract

최근 들어 산업의 발전과 더불어 화재 발생건수가 늘어나고, 인명 및 재산 피해가 가속화 되어 막대한 국가적 손실을 초래하고 있으나, 화재에 대한 관심은 주로 주거지 화재로 인한 인명 및 재산 피해에 초점이 맞춰져 있고, 내화 기술 및 설계법 또한 건축 구조물에 국한되고 있다. 이에 반해 토목 구조물, 특히 교량 구조물은 하천이나 공지에 위치한 지리적 특성 때문에 화재 위험성에 대한 인식이 매우 낮은 편이다. 본 연구에서는 2010년 12월에 화재가 발생한 부천고가교에 대하여 국외 내화설계기준을 바탕으로 내하력 평가를 실시하였다. 이는 구조물의 안전성과 기능을 저하시키는 원인을 조사․ 발견하고 적절한 조치를 강구하여, 구조물을 양호한 상태로 보전하고 장애가 되는 원인을 제거하여 화재로 인한 물리적, 기능적 결함에 대한 복구 방안을 마련하는 것이며, 내하력 평가결과 다음과 같은 결론을 도출할 수 있었다. 화재 시뮬레이션을 통한 강거더의 표면온도를 산정한 결과, 최대온도가 460℃로 온도-응력비 곡선에서 약 20%의 강도 저하가 나타났으며, 이를 토대로 강거더 단면을 재검토한 결과 일부 부재에서 불안전한 것으로 판명되었다. 또한, 코핑부에 대하여 ACI code 및 Eurocode 2에서 제시하는 화재시 온도-시간 관계곡선을 이용하여 온도의 영향을 고려한 콘크리트 압축강도 및 철근 항복강도와 탄성계수를 산정, 교각의 공칭강도를 평가한 결과 기존의 안전율 대비 95% 수준이나, 안전율이 최소 1.148 이상으로 구조적 안전성을 만족하는 것으로 평가되었다.