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터널분야

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1. f - TDS공법 (특허 제 10-2091354호)

장대터널 또는 지하차도내 (반)횡류식 환기를 위해 설치되는 덕트 슬래브의 두께를 슬림하게 제작하는 것이 가능한 수직행어와 세로보를 이용한 콘크리트 PC 풍도슬래브

2. 기술의 특징

PC 슬래브 상단에 세로보와 수직행어를 설치하여 중간지점부를 형성할 수 있기 때문에 풍하중 작용 시 중앙부 정모멘트가 감소하는 원리를 이용한 PC 풍도슬래브 및 시공공법

  • PC슬래브 자중에 대한 붕낙의 위험성 제거
  • 작용하는 풍하중이 클수록 지간 중앙에서 구조물의 모멘트가 감소하는 원리
  • 기존 PC 풍도슬래브 단면의 약 60% 중량으로 브라켓 및 라이닝에 작용하는 하중 감소
특징

하중 단계별 휨모멘트도

특징

터널 단면 작용 모멘트 원리

3. 공법의 구성

지간(m)두께(mm) 8.0 10.0 12.0 14.0 16.0 18.0 20.0
사각단면 100 120 140 160 180 200 220
𝜫단면 120 140 160 180 200 220 240

4. 지간별 단면두께

사용재료

  • 콘크리트 강도 50MPa
  • PS 강연선 (15.2mm)
  • Wire mesh #8 (100 *100)
  • 세로보 H (375*175)
  • PS 강연선 (15.2mm)

5. PC슬래브 최적 단면

특징

RWS 화재시나리오

특징

ISO-834 화재시나리오

6. 위치별 안전성 검토

  • 수직행어 위치(“a-a” 단면): 지간 중앙부 안전성 OK
  • 수직행어 간 중간위치(“b-b” 단면) : 지간 중앙부 안전성 OK
  • 수직행어(H형강)의 지간 간격: 7.5m ~15.0m (수직행어 작용 축력: 150 kN ~ 400 kN)

7. 수직행어

풍도지간(m) 8.0 10.0 12.0 14.0 16.0 18.0 20.0
행어간격(m) 9.5/2.4 120 140 160 180 200 220
수직행어(KN) /
브라켓반력(KN/m)		 121.3 /
5.7		 202.9 /
7.2		 279.2 /
8.5		 382.1 /
9.8		 486.6 /
11.2		 603.4 /
12.5		 732.3 /
13.9
특징

풍도슬래브 모멘트

특징

세로보 모멘트

특징

수직행어/브라켓 반력

8. PC 격벽

장대터널 또는 지하차도내 횡류식 환기를 위해 설치되는 콘크리트 수직 격벽의 단면 두께를 최대로 슬림하게 제작하여 풍도슬래브나 사갱을 급배기로 구분하기 위해 설치되는 PC격벽

PC격벽의 단면제원

  • 높이 : 2,000~15,000mm
  • 두께 : 약 80mm ~ 150mm
  • 폭원 : 1,500 ~2,500mm

9. 터널 화재기준(ITA)

  • RWS(Rijkswaterstaat)곡선 : 네덜란드
  • 최고온도 : 1,350℃, 300MW급, 전 차종 적용
  • HCM(Modified Hydrocarbon)곡선 : 프랑스
  • 최고온도 : 1,300℃
  • RABT 곡선 : 독일
  • 최고온도 : 1,200℃ 약 100MW급
  • HC(Hydrocarbon)곡선 : 스웨덴
  • 최고온도 : 1,100℃
  • ISO 834(표준화재온도)곡선 : 건축기준
  • 최고온도 : 1,080℃, 승용차전용 적용

10. 터널화재시험

  • 1. RWS 화재시나리오

  • 2. 내화몰탈 (시험 후)

  • 3. 비내화 (시험 후)

11. 내화방식

  • 1. 몰탈방식 (선 시공)

  • 2. 뿜칠방식 (후 시공)

  • 3. 패널부착방식 (후 시공)

12. 시공순서

  • 1. 거푸집 조립

  • 2. 내화몰탈 도포

  • 3. 와이어메시&PC강선배치

  • 4. PS긴장력 도입

  • 5. 콘크리트 타설

  • 6. 증기양생

  • 7. PS긴장력 릴리즈

  • 8. PC슬래브 이적

  • 9. PC슬래브 적치

  • 10. 운반

  • 11. 가설

  • 12. 완성

13. 프리캐스트 공법 비교안

구분 f-TDS(터널 덕트 슬래브)공법 PC슬래브 공법 내화패널+강재프레임 공법
공법개요 PC슬래브 자중 및 작업하중만을 고려한 콘크리트에 긴장력을 도입하여 제작한 후에 현장에서 H형강으로 형성된 세로보와 수직행어를 지점으로 형성하여 추가 하중에 대한 최적의 환기덕트 슬래브를 시공하는 선시공 풍도슬래브 시공방법 내부가 중공인 프리텐션 방식의 PSC슬래브를 제작하여 세그멘트를 터널(지하차도)내부에서 기계장비를 이용하여 가설하고, 세그멘트 간 연결한 후에 내화피복 하는 후시공 풍도슬래브 시공방법 풍도슬래브를 강재프레임으로 구조물을 형성하고 그 상하면에 내화패널을 부착하여 경량화한 건식구조방식의 선시공 내화 풍도슬래브 시공방법
특징
  • PC슬래브 중앙부에 수직행어와 세로보를 지점부로 형성하여 추가 하중의 모멘트 감소
  • 단면두께 최소화 (기존대비 60%)
  • PC슬래브 솟음 보정기술 적용
  • 운반중량 대폭 감소
  • PC 슬래브 간 조인트 볼트접합
  • 프리텐션에 의한 균열 미발생
  • 단면을 중공화 하여 자중을 감소 시킨 공장 제작기술
  • 운반 및 가설중량 경량화
  • 내화 피복의 후 시공으로 공사비 및 공사기간 증가
  • 중공 슬래브에 배력근의 미배치로 장기 균열발생
  • Non-Slump 콘크리트로 긴장력 도입의 불확실성 우려
  • 후 시공 내화로 유지관리 어려움
  • 강재프레임의 상하면에 내화패널을 부착한 초경량의 공장 제작기술
  • 선 시공 내화패널 설치로 공기단축
  • 변단면 및 연결구간 등의 자유로운 접합연결이 우수
  • 공사비가 매우 고가
  • 내화패널 부착, 앵커볼트 설치 등 시 공작업이 복잡함
  • 강재의 부식우려 (스테인레스 및 아연도금 적용)
시공순서
  • 1단계 : 공장 및 현장제작 프리텐션 제작 설비 설치
  • 2단계 : 내화재료 설치 (내화몰탈선 시공)
  • 3단계 : 프리스트레스 도입 및 콘크리트 타설
  • 4단계 : 양생 및 현장운반
  • 5단계 : 풍도슬래브 현장설치 및 연결부 볼팅 및 몰탈 시공
  • 1단계 : 공장 및 현장제작 프리텐션 제작 설비 설치
  • 2단계 : 프리스트레스 도입 및 콘 크리트 타설
  • 3단계 : 양생 및 현장운반
  • 4단계 : 풍도슬래브 현장설치 및 연결부 몰탈 시공
  • 5단계 : 내화재료 설치(뿜칠 또는 패널부착의 후시공)
  • 1단계: 세그멘트 강재프레임 가공 조립
  • 2단계: 내화패널을 강재프레임 상하면에 볼트로 부착
  • 3단계: 현장운반 및 볼팅 설치
  • 4단계: 세그멘트 연결부 내화패널 볼트 부착
적용현황
  • 인제터널(동홍천~양양간), 금정터널(부산외곽),도로공사
  • 둔내터널(원주~강릉간, 철도공단)
  • 제물포터널 2공구(민자사업)
  • 배후령터널(신북~화천간, 원주청)
  • 대관령터널(원주~강릉간, 철도시설공단)
  • 독일(엘버터널)
  • 국내의 댐퍼구간 또는 풍도슬래브 일부 연결구간 적용
    한빛 지하차도, 인제터널 등
직접 공사비 약 18.5만원/㎡ 약 20.0만원/㎡ 약 35.0만원/㎡