A Study on Load Carrying Capacity of Ancient Stone Arch Bridge

고대 석조아치교량의 내하력에 관한 연구

The arch of an ancient stone arch bridge consists of blocky stone blocks. For the purpose of estimation of load carrying capacity of a stone bridge, the mechanically frail discontinuities between stone blocks should be taken account of. Since the current way of analysis regards the stone arch as a continuous member, the characteristic of discontinuties is not considered. In this paper, an ancient stone arch bridge is analyzed and load carrying capacity is estimated by Finite Element Method with the discontinuties between blocks being modelled as interface elements. From the result of the study, it is shown that the load carrying capacity of a stone arch bridge is dependent of friction angle and shear stiffness between arch blocks rather than compressive strength of arch block itself and the stone arch bridge of granite is more influenced by shear stiffness than friction angle. The load carrying capacity of HONG bridge of HEUNG GUK temple analyzed in this paper is estimated as that of a third grade bridge.

고대 석조아치교량의 아치부분은 암석블릭이 서로 맞물려 있는 불연속면의 특성을 지니고 있다. 이러한 석조아치교량의 내하력을 평가하기 위해서는 역학적으로 취약한 불연속면을 고려하는 것이 요구되나 기존의 해석방법은 아치를 연속된 하나의 일체부재로 보고 해석하였으므로 불연속면의 특성이 고려되지 않았다. 따라서 본 논문에서는 유한요소해석을 이용하여 불연속면을 고려하고 불연속면의 전단강성과 마찰각이 석조아치교량의 내하력에 미치는 영향을 분석함으로써 석조아치교량을 평가하고자 하 였다. 연구결과 고대 석조아치교량의 내하력은 아치블럭을 형성하고 있는 암석 자체의 압축강도보다는 불연속면의 마찰각과 전단강성에 의하여 좌우되며 화강암 교량일 경우에는 전단강성이 더 큰 영향을 미치는 것을 알 수 있었으며 해석대상인 흥국사 홍교는 현재 3등교수준의 내하력을 갖고 있는 것으로 추정된다.