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현대의 고가도로는 어떻게 건설될까요?

이 멋진 고가 도로에는 도관 보호되는 몇 개의 고강도 강철로 된 힘줄 같은 것이 있습니다 그런데 안타깝게도 부식되고 있네요 이것이 3 4개월 후 고가도로에 어떤 영향을 미칠지 짐작할 수 있을까요 왜 이런 일이 일어나고 있을까요 믿기지 않겠지만 현대 고가 도로는 이러한 종류의 빈 박스 거더를 사용하여 건설합니다 흥미롭게도 이러한 거더는 암수가 맞물리도록 영리하게 설계된 것을 볼 수 있습니다 이제이 박스 거더의 구멍을 통해 강철 와이어를 삽입해 보겠습니다 케이블을 조였다 가정해 보겠습니다 장력을 가한 케이블이 고가도로의 하중 용량에 어떤 영향을 미칠까요이 질문에 답하려면 먼저 고가도로가 무게를 견디는 방식을 이해해야 합니다 차량을 포함한 전체 상부 구조물의 무게는 먼저 교량 받침으로 전달된 다음 교각으로 교각에서 파일 캡으로 마지막으로 파일 전달됩니다 고가도로 건설의 첫 번째 단계에서 엔지니어는 단단한 지층을 찾습니다 차량과 고가도로의 전체 무게가 단단한 지층에 의해 지탱된다 이러한 구조는 매우 안정적이 될 것입니다 단단한 지칭을 찾으면 작업자들은 철근을 삽입한 다음 콘크리트를 타설하기 시작합니다 14일간에 양생 기간이 지나면 파일의 기초가 완성됩니다이 파일에 엄청난 양의 힘을 전달할 수 있으며 강하고 단단한 지층이 말뚝 구조가 안정적으로 유지되도록 합니다 말뚝이 단단한 지층에 도달하지 못하면 고가도로에 어떤 일이 일어날지 쉽게 짐작할 수 있습니다 이것이 바로 고가도로에서 파일이 매우 중요한 이유입니다이 모든 파일은 파일 캡이라 하나의 콘크리트 구조물에 연결됩니다 이제 교각 건설이 시작됩니다 교각은 아름다운 곡선의 교각 캐노피 건설로 끝납니다 당연히이 높이에서 콘크리트를 퍼 올리려면 강력한 콘크리트 펌프가 필요합니다 잘 정렬된 아름다운 교각이 서서 다음 구성 요소인 프로젝트의 주인공인 박스 거더를 기다리는 모습은 인상적인 관입니다 박스 거더는 조립식 있니다 박스 거더 제작 현장에 오신 것을 환영합니다이 바닥 거푸집과 내부 형태는 거더 제작의 핵심 구성 요소입니다 의 힘으로 어떻게 움직일 수 있는지 살펴보세요 먼저 거심 내부에 철골 구조물을 배치합니다 콘크리트를 붓고 양생시 먼저 내부 거푸집을 제거합니다 이제 바닥에 거푸집을 제거할 차례입니다 박스 거더에 볼록 튀어난 부분과 구멍이 많이 보입니다 왜 이런 것들이 필요할까요 곧 살펴보겠습니다이 프로젝트에 사용된 가장 큰 기계인 세그먼트 런칭 트리는 다리가네 달린 로봇에 가깝습니다이 기계는 한 세그먼트에 조립이 끝나면 다음 세그먼트로 이동할 수 있습니다 이것이 바로이 기계의 작동 방식입니다 처음에는이지지 브라켓에 런칭 겐트리 LG 지지합니다 이제 LG 박스 거더를 들어올려 조립 작업을 [음악] 시작합니다 이제 한쌍의 교각 사이에 거 완료되었습니다 다음 섹션에 거어 조립을 수행하려면 LG이 위치에 도달해야 합니다이를 위해 LG네 개의 다리를 모두 사용해야 [음악] 합니다 먼저 뒤쪽 다리가 상판에 지지입니다 이제 뒤쪽 중간 다리를 제거해도 문제가 없습니다 LG 여전히 안정적입니다 다음으로 뒤쪽 중간다리가 상판에 됩니다 이제 LG 앞으로 나아갈 수 있습니다 앞쪽 다리는 다음 교각의 캡에 지지입니다 이제 뒤쪽 중간 다리가 앞으로 이동하여 상판 앞쪽에서지지 됩니다 이제지지 브라켓을 앞으로 이동하여 다음 교각에 지지할 차례입니다 다음으로 뒤쪽 다리를 접고 전체 LG 다시 앞으로 이동합니다 지금 LG 위치를 살펴보면 이전 세그먼트의 조립 직전에 LG 위치와 동일합니다 메인 다리가 LG 중앙에 있고 lg 제대로 중앙에 정렬되어 있습니다이 위치에서 lg 새로운 프로세스를 시작할 수 있으며이 과정이 반복됩니다 이제 박스 거더 조립의 세부 사항을 살펴봅시다 작업자가 거더의 면에 에폭시 수지를 도포합니다 암수 돌출부가 어떻게 서로 완벽하게 맞는지 볼 수 있습니다 한 세그먼트에 조립이 끝나면 그 사이에 작은 틈새가 남게 됩니다 이것은 의도적인 것입니다 엔지니어가 거로 한 세그먼트를 완벽하게 완성할 계획이었다면 마지막 거더를 맞출 방법이 없었을 것입니다 남은 작은 틈새는 철근과 콘크리트로 막습니다 엔지니어들은 이제 가장 중요한 작업인 박스 거더의 구멍을 통해 초강력 강철 와이어를 삽입하는 작업을 하고 있습니다
그들은 와이어를 조이고 있습니다 이 단계에서는 겐트리 크레인이 지지대를 제거하더라도 그 세그먼트는 튼튼하고 안정적입니다이 세그먼트는 최소 20대의 자동차 무게를 지탱할 수 있습니다 한가지 궁금증이 있습니다 작업자가 삽입하고 조인 강철 철사는 단지 박스 거더를 붙이기 위한 것일까요 작업자가 와이어를 삽입하지 않았더라도 거더는 안정적이 것입니다 그러나 몇 달이 지나면 거 바닥부터 열 시 결 비극으로 이어집니다 콘크리트 포스트 스트레칭의 세계에 오신 것을 환영합니다 이것이 우리가 만든 고가 도로입니다이 엔드캡 추가하고 그 안에 철근을 삽입해 [음악] 보겠습니다 거도 중 하나에서는 철근을 조여서 극도로 장력을 보겠습니다 른 거에는 철근이 있지만 장력을 받지 않고 [음악] 있습니다 이제 자동차에 도움을 받아이 두 고가도로의 하중 지지력을 테스트해 보겠습니다 이것은 포스트 스트레스가 없는 고도입니다 [음악] 자동차가 어느 정도 무게를 전달하자 갑자기 문제가 발생했습니다 철근이 조여진 거더는 더 많은 무게를 견딜 수 있습니다이 거도 부서졌지만 이번에는 하중이 증가하면서 붕괴가 더 천천히 [음악] 발생했습니다 이것이 바로 포스트 스트레 콘크리트의 장점입니다 강철 와이어를 장력 상태로 유지하고 원래 길이로 돌아가지 못하게 하면 콘크리트가 압축됩니다이 방법의 장점은 무엇일까요 콘크리트 세그먼트가 양쪽 끝에서 지지되면서 그먼 구부러집니다 이로 인해 세그먼트의 아래쪽 부분은 인장 상태가 되고 위쪽 부분은 압축 상태가 됩니다 콘크리트는 압축 상태에서는 강하고 인장 상태에서는 약합니다 즉 인장 응력이 발생하는 하단 부분에 균열이 쉽게 발생합니다 이에 대한 해결책은 교량 공사가 끝나기 훨씬 전에 전체 콘크리트 블록의 압축 상태를 유지하는 것입니다이 경우 활 하중으로 인해 바닥 부분에 인장 응력이 발생할 수 있지만 이전의 경우보다 훨씬 낮습니다 이러한 방식으로 다리가 균열 없이 수십년 동안 지속될 수 있도록 만들 수 있습니다이 강력한 유압 책은 강철 와이어의 장력을 가하는 어려운 작업을 수행합니다 고압으로 피스톤을 움직이고 케이블이 조여집니다 케이블에 장력을 가한 후 작업자가 압력을 풀고 기계를 제거하고 여분의 와이어를 잘라내는 것을 볼 수 있습니다 그렇다면 장력이 높은이 케이블은 왜 수축하여 원래 길이로 돌아가지 않을까요이를 이해하기 위해 유압 책과 전체 포스트 스트레칭 메커니즘의 단순화된 모델을 3D 프린팅했습니다 놀랍게도이 간단한 웨지는 유압잭을 제거한 후에도 장력이 가해진 케이블을 제자리에 유지하는 까다로운 작업을 수행합니다 영리하게 디자인된 외지 덕분에 케이블을 바깥쪽으로 늘릴 수 있지만 일단 바깥쪽으로 늘어난 케이블은 다른 부품들을 모두 제거해도 안쪽으로 들어가지 않습니다 작동 원리는 다음과 같습니다 한가지 주목할 점은 웨지가 와이어와 강하게 연결되어 있지 않다는 것입니다 웨지를 둘러싼 블록이 이렇게 움직이면 어떻게 될까요 블록이 외지의 틈새에 맞고지가 와이어와 강하게 연결될 것입니다 당연히 케이블은 오른쪽으로 로 늘어날 것입니다 이제이 상황은 어떨까요 여기서는 누군가 오른쪽에서 케이블을 당기고 있습니다 여기에서는 쐐기가 힘줄과 강하게 연결되지 않고 와이어가 오른쪽으로 자유롭게 늘어날 것입니다이 두 가지 까다로운 개념을 염두해 두고 포스트 펜션의 놀라운 점을 살펴보겠습니다 잭이 왼쪽에서 오른쪽으로 움직이면 바깥쪽 쐐기가 조여지고 케이블이 왼쪽에서 오른쪽으로 움직입니다 장력이 작동하고 있는 것입니다 내부 웨지는 케이블이 조여지지 않기 때문에이 케이블의 움직임을 막을 수 없습니다 케이블에 충분한 장력을 확보한 후 엔지니어는 피스톤의 압력을 해제합니다 여기서 케이블은 당연히 안쪽으로 들어가려고 합니다 그러나 케이블이 조금만 움직이면 내부 쓰기가 케이블과 단단히 조여져 케이블이 더 이상 움직이지 않게 됩니다 요컨데이 외지 케이블 이 영원히 장력을 유지하도록 합니다 케이블을 항상 팽팽하게 유지하는이 천재적인 엔지니어링 기술이지요 최고의 단순성 이제 여기에서 부품들을 제거하고 케이블을 자르면 됩니다 고가 내부의 케이블은 장력을 유지합니다 실제 현장에서 유압 책은 한 번에 12개 이상의 와이어를 당길 수 있습니다 처음에는 케이블을 세 번 늘릴 계획이었습니다 하지만 플라스틱 부품으로는이 하중을 견딜 수 없 때문에 케이블을 한 번만 늘리는 것으로 결정했습니다 몇 개의 고강도 강철 케이블만으로 콘크리트 고가도로의 강도를 극적으로 높일 수 있다는 것은 놀랍습니다 지면과 고가도로 상판을 연결하는 구조물을 교대하고 합니다 교대의 각도는 차량이 고가도로에 원활하게 진입하는데 매우 중요합니다 교대는 흙으로 채워져 있습니다 이제 차량은 고가도로 위를 부드럽게 주행할 수 있습니다 어떻게 이렇게 영리하고 복잡한 인터체인지 설계를 할 수 있는지 궁금한 적이 있으신가요 이제 인터체인지 설계의 기본 사항을 살펴보겠습니다 3방향 인터체인지 설계는 일반적으로 한 도로가 다른 도로에서 끝나는 경우에 사용되며 통과 경로의 진출입을 용이하게 합니다이 설계는 토지와 건설 비용을 최소화하고 무엇보다도 엇갈림 구간을 최소화합니다 일반적으로 고속도로의 끝이나 전환 지점에서 볼 수 있습니다 클로버형 인터체인지 토목 공학에서 가장 아름다운 혁신입니다 클로보 잎을 닮은이 디자인은 두 개의 고속도로가 교차할 때 사용됩니다이 설계로 인해 교통 신호 없이도 자유롭게 이동할 수 있습니다 클로버형 디자인에서는 누구나 번거로움 없이 어느 도로든 이동할 수 있습니다이 애니메이션을 관찰하면이 디자인이 어떻게이를 달성하는지 이해할 수 있습니다 [음악] 하지만 클로버형 디자인에는 상당한 공간이 필요합니다 또한이 디자인은 차량이 들어오고 나갈 때 엇갈림의 문제를 [음악] 일으킵니다 다이아몬드 인터체인지 고속도로가 지선 도로와 교차할 때 널리 사용되는 방법입니다 다이아몬드 모양을 이루는네 개의 램프로 구성되어 있어 이름 붙게 되었습니다이 유형의 인터체인지 교통량이 보통인 지역에서 효율적 최소한의 토지 사용으로 도로간에 쉽고 직접적으로 접근할 수 있습니다 높은 교통량과 속도가 강점이지만 교통량이 많은 시간대에는 교통 신호로 인해 지연이 발생할 수 있습니다 클로버형 아를 변형한 부분 클러브 형 아는 일부 루프를 제거하여 필요한 공간을 최소화합니다 가장 중요한 장점은 기존 클로버형 디자인에서 발견되는 엇갈리 문제를 최소화한다는 것입니다 인터체인지 유형은 클로브 형과 다이아몬드 인터체인지의 특징을 결합한 것입니다 파클로 인터체인지 n 교회 교통의 특히 효과적입니다 엔지니어는 포스트 텐션 케이블에 그라우트를 바르거나 도관 안에 케이블을 보관합니다 첫 번째 경우에는 포스트 텐션 케이블이 그라우 2에 접착됩니다 두 번째 경우에는 접착되지 않습니다 접착되지 않은 포스트 텐션의 경우 부식을 방지하기 위해 도안의 그리스를 추가해야 합니다 접착된 포스트 텐션은 부식에 대한 저항력이 더 큽니다 그러나 접착 포스트 텐션은 비접착 방식과 동일한 압축 수준을 달성하기 위해 더 많은 케이블이 필요합니다 고가 도로에서 이런 종류의 틈새와 이상한 배열을 본 적이 있을 것입니다 자세히 살펴보면 엔지니어링의 복잡함에 놀랄 것입니다 바로 확장 조인트입니다 토목 공항에서는 긴 콘크리트 구조물에 틈새를 두는 것이 일반적인 방법입니다 물질은 온도 변화에 따라 팽창하거나 수축하는데 이러한 틈을 통해 이러한 움직임이 가능합니다 구조물을 너무 많이 고정하면 온도 변화로 균열이 생길 수 있습니다 하지만 단순히 도로의 틈이 있도록 둘 수는 없습니다 확장 조인트는 도로 상판의 움직임을 허용한 동시에 틈새를 막아 줍니다이 녹색 부제가 신축 조인트의 주요 지지대입니다 흥미롭게도이 부제는 도로에 고정되어 있지 않고 두 개의 베어링 위에 떠 있습니다 즉이지지 부제는 도로 상판의 움직임을 어떤 식으로든 막지 않습니다 확장 조인트의지지 박스는 녹색 부제를 따라 자유롭게 미끄러질 수 있습니다 고가 도로에 보이는 부분은 고무 스트립으로 연결된 판입니다 이제이 애니메이션을 보면서 확장 조인트의 전체 작동을 이해할 수 있습니다 이번에는 보행자의 관점에서 조인트의 작동을 한 번 더 살펴보겠습니다이는 또한 도로 상판이 베어링 위에 놓여 있어야함을 의미합니다 이러한 베어링과 확장 조인트 덕분에 고가 도로는 주변의 온도 변화를 견딜 수 있습니다 지금까지 살펴본 고가도로는 가장 많이 사용되는 콘크리트 고가 도로입니다 하지만 텍사스주 샌안토니오의 고가 도로를 보면 그 아래 철제 거더가 많이 보입니다 이것이 바로 철골 고가 도로입니다 철골 구조 고가도로의 세부 사항들을 살펴볼 수 있습니다 주로 공사 기간을 단축해야 하는 상황에서 사용됩니다 콘크리트 고가도로에 비해 더 가볍고 튼튼합니다 철골 고가도로의 가장 큰 단점은 콘크리트 고가도로에 비해 비용이 더 많이 든다는 것입니다