교좌

교좌 (橋座, bridge bearing)는 교량 구조물에서 상부 구조(교량의 상판)로부터 전달되는 하중을 하부 구조(교각 또는 교대)로 전달하는 역할을 하는 구조 부재이다. 동시에 상부 구조의 변형(수축, 팽창, 회전 등)을 수용하여 구조물의 안정성을 확보하는 데 중요한 역할을 한다.

기능

교좌는 다음과 같은 주요 기능을 수행한다.

• 하중 전달: 상부 구조의 자중, 차량 하중, 풍하중 등 모든 하중을 안전하게 하부 구조로 전달한다.
• 변형 수용: 온도 변화, 콘크리트의 건조 수축, 크리프 등으로 인해 발생하는 상부 구조의 변형을 수용하여 구조물에 과도한 응력이 발생하는 것을 방지한다.
• 진동 감쇠: 차량 통행 등으로 인해 발생하는 진동 에너지를 흡수하여 소음과 진동을 줄이고 구조물의 피로를 감소시킨다.
• 지진력 분산: 지진 발생 시 지진력을 분산시켜 구조물의 피해를 최소화한다.

종류

교좌는 사용되는 재료, 지지 방식, 허용되는 변형의 종류 등에 따라 다양하게 분류된다. 주요 교좌 종류는 다음과 같다.

• 고정 교좌 (Fixed Bearing): 상부 구조를 하부 구조에 완전히 고정시키는 방식으로, 수평 변위와 회전을 모두 구속한다. 주로 교량의 중간 지점에 설치되어 하중을 집중적으로 지지하는 역할을 한다.
• 가동 교좌 (Expansion Bearing): 수평 방향으로의 이동을 허용하는 방식으로, 상부 구조의 팽창 및 수축에 따른 변위를 수용한다. 주로 교량의 양쪽 끝 지점에 설치되어 온도 변화에 따른 변형을 흡수한다.
• 탄성 패드 교좌 (Elastomeric Bearing): 탄성 재료(주로 고무)를 사용하여 제작된 교좌로, 수직 하중을 지지하고 수평 변위와 회전을 허용한다. 설치가 간편하고 유지보수가 용이하여 널리 사용된다.
• 강재 힌지 교좌 (Steel Hinge Bearing): 강재 힌지를 사용하여 제작된 교좌로, 회전을 허용하고 수평 변위를 어느 정도 수용할 수 있다. 비교적 큰 하중을 지지할 수 있으며, 정밀한 시공이 요구된다.
• 구면 교좌 (Spherical Bearing): 구면 형태의 지지면을 사용하여 회전을 허용하는 교좌로, 복잡한 하중 조건 하에서도 안정적인 지지가 가능하다.
• LRB (Lead Rubber Bearing, 납-고무 지진 격리 받침): 지진 발생 시 진동 에너지를 흡수하여 구조물의 피해를 최소화하는 데 사용되는 특수 교좌이다.

설계 고려 사항

교좌 설계 시에는 다음과 같은 사항들을 고려해야 한다.

• 하중 조건: 상부 구조로부터 전달되는 최대 및 최소 하중, 활하중, 풍하중, 지진력 등 모든 하중 조건을 고려해야 한다.
• 변형 조건: 온도 변화, 콘크리트의 건조 수축 및 크리프 등으로 인해 발생하는 상부 구조의 최대 변형량을 예측하고, 이를 수용할 수 있는 교좌를 선택해야 한다.
• 내구성: 교좌는 외부 환경에 노출되어 있으므로, 부식, 마모, 자외선 등에 대한 저항성이 우수해야 한다.
• 유지보수: 교좌는 정기적인 점검 및 유지보수가 필요하므로, 점검 및 교체가 용이한 구조로 설계되어야 한다.
• 경제성: 교좌의 설치 비용, 유지보수 비용, 수명 등을 고려하여 가장 경제적인 교좌를 선택해야 한다.