평택 오송 5공구 현장에 쓰이는 WPC 거더를 제작하는 모습 / 이엔이건설 제공

이엔이건설(대표 최철만)의 WPC(Wide flange Prestressed Concrete) 거더는 고유한 단면 특성으로 인해 전도의 위험성이 낮은게 특징이다.

거더는 무게 중심이 중심축에서 벗어나는 순간 전도 방향으로 회전 모멘트가 발생한다. 이 모멘트가 특정 한계를 초과하면 전도로 이어진다. 특히 무게 중심이 높게 위치한 거더는 하부의 작은 회전에도 상대적으로 큰 충격을 받는다.

WPC 거더는 동일 경간의 다른 거더와 비교해 형고가 상대적으로 낮다. 이로인해 무게 중심이 하부에 위치한다. 또한 박스형 단면의 특징으로 인해 자중이 크고 편심으로 인한 불균형 모멘트 발생이 적다.

이러한 구조적 특성은 전도에 대한 저항력을 갖춰 시공 단계에서 거더의 전도 위험성을 줄인다는 설명이다.

WPC 거더는 폐단면인 박스 형태와 함께 폭이 넓은 플랜지를 갖고 있다. 이는 횡방향 강성을 키우는 역할을 한다. 높은 횡방향 강성은 시공 중 발생하는 횡방향 불균형 긴장력에 의한 횡만곡 변위를 발생시키지 않는다. 횡만곡으로 인한 무게 중심의 불필요한 이동 및 그로 인한 전도 위험성을 효과적으로 방지할 수 있다는 것이다.

WPC 거더의 하부 플랜지 폭은 일반적인 I형 거더에 비해 넓다. 이는 횡방향 저항시스템의 핵심 요소인 스크류 잭 설치에 유리한 조건을 제공한다. 넓어진 하부 플랜지 폭은 스크류 잭 설치 위치에서 모멘트 팔길이를 길게 확보할 수 있도록 한다. 이는 곧 전도에 대한 저항 모멘트를 증대시켜 궁극적으로 거더의 전도 방지 성능을 향상시킨다는 설명이다.

평택 오송 5공구에 쓰이는 WPC 거더를 제작한 뒤 적치한 모습. / 이엔이건설

WPC 거더가 갖춘 고유한 단면 특성은 횡방향 강성이 낮아 긴장력 도입시 발생하는 좌우 횡만곡에 대한 저항력이 취약한 PSC 거더와 비교된다.

PSC 거더는 전도 방지를 위해 거더 상부 철근과 교대 교각 앵커를 와이어 로프로 연결하거나 쐐기목을 이용한 좌우 고정, 그리고 쐐기목 이탈 문제의 대안으로 거더 하면에 스크류 잭을 설치하는 등의 방법을 쓴다.

하지만 하부 플랜지 폭이 좁은 PSC 거더의 특성으로 인해 스크류 잭 설치 위치가 받침 전면에 국한돼 거더 좌우 회전에 대한 저항 모멘트 증대에는 명확한 한계를 지닌다.

이엔이건설 관계자는 “WPC 거더가 기존 PSC 교량 공법에 비해 전도 안전성면에서 우수한 대안이 될 수 있다”고 강조했다.

서용원 기자 anton@

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