고속도로 갠트리 가공

고속도로 갠트리(약칭 갠트리)는 고속도로에 설치되는 대형 금속 구조 프레임으로, 일반적으로 도로 위에 걸쳐 있으며 양쪽 기둥과 가로보로 구성되어 “문”자 모양을 하고 있어 “갠트리”라고 불립니다. 교통 표지판, 카메라, 전자 정보 화면 또는 개방형 요금 징수 시스템 장비를 매달아 놓는 데 사용되며, 다차선, 교통량이 많은 구간에 적합합니다. 도로변 표지판이 대형 차량에 가려질 수 있기 때문입니다.

구조 유형

• 전체 갠트리: 가로보가 도로 전체에 걸쳐 있고 양쪽에 기둥이 지지하는 교량과 유사하며, 다차선 고속도로에 적합합니다.
• 반 갠트리(캔틸레버형/나비형): 한쪽 기둥이 가로보를 지지하며, 공간이 제한된 구간이나 출구 근처에 적합합니다.
• 트러스형: 트러스 구조(원형 또는 사각형 튜브)를 사용하여 더 높은 강성과 안정성을 제공하며, 중장비에 자주 사용됩니다.
• 유연한 갠트리: Forster의 Flexgantry와 같이 이동 가능한 콘크리트 분리대에 연결되어 충돌 시 횡방향으로 이동하여 안전성을 높입니다.

재료 및 설계

• 재료:
  • 강재: 주로 Q235 또는 Q345 고강도 저합금강을 사용하며, 항복 강도는 235-345 MPa, 두께는 4-10mm이며, 부식 방지를 위해 용융 아연 도금 처리(두께 60-80μm)를 합니다.
  • 알루미늄 합금: 경량화 설계, 밀도 약 2700 kg/m³, 내식성이 뛰어나 특정 환경에 적합합니다.
  • 콘크리트: 일부 기둥 기초는 고강도 콘크리트(C30-C40)를 사용하여 안정성을 높입니다.
• 설계 특징:
  • 크기: 가로보 경간 10-40미터(차선 수에 따라 다름), 기둥 높이 6-12미터, 풍하중(약 1.2 kN/m²) 및 장비 무게를 견뎌야 합니다.
  • 구조: 가로보는 대부분 상자형 또는 트러스 구조, 기둥은 원통형 또는 직사각형 기둥, 기초는 대부분 매립형 또는 볼트 고정 방식입니다.
  • 모듈화: 운송 및 설치가 용이하고 현장 시공 시간을 줄입니다.
  • 안전성: 내풍, 내진 기준(예: 중국 <도로 교량 설계 규범>)을 준수해야 하며, 충돌 안전성(예: REBLOC H4b 테스트)을 고려해야 합니다.

가공 공정

(1)설계 및 준비

• 설계: CAD 또는 BIM 소프트웨어를 사용하여 3차원 모델링을 수행하고, 하중(정하중, 동하중, 풍하중)을 계산하여 구조를 최적화합니다. 유한 요소 분석(FEA)을 통해 강도와 강성을 확보합니다.
• 재료 준비: Q235/Q345 강판 또는 관재를 구매하고, 표면 품질(균열, 녹 없음)을 검사하고, 필요한 크기로 절단합니다.

(2)구조 부재 가공

• 가로보/기둥 성형:
  • 프레스/롤 성형: 강판을 유압 프레스(1000-3000톤) 또는 롤 성형기로 성형하여 상자형 빔 또는 관형 구조를 만들고, 공차는 ±1mm입니다.
  • 벤딩: 기둥 또는 캔틸레버 빔은 CNC 벤딩 머신을 사용하여 각도 정밀도는 ±0.5°입니다.
• 구멍 가공:
  • 설치 구멍(표지판, 장비 고정용)을 가공하고, 구멍 직경은 10-50mm, 수량은 100-300개입니다.
  • CNC 펀칭: 고정밀도(±0.2mm)로 다품종 생산에 적합합니다.
  • 플라즈마/레이저 절단: 대형 구멍 또는 복잡한 모양에 사용되며, 정밀도는 ±0.5mm입니다.
• 용접:
  • TIG/MIG 용접 또는 아크 용접을 사용하며, 용접 부위에는 기공이 없어야 하고, 강도는 모재의 90% 이상이어야 합니다.
  • 지그를 사용하여 용접 정밀도를 확보하고, 편차는 <±1mm입니다.

(3)표면 처리

• 쇼트 블라스팅/샌드 블라스팅: 산화층을 제거하고, 표면 거칠기는 Ra 3.2-6.3μm로 만들어 코팅 접착력을 강화합니다.
• 용융 아연 도금: 아연층 두께는 60-80μm이며, 내식 수명은 10-20년입니다.
• 분체 도장: 에폭시 프라이머 + 폴리우레탄 상도(총 두께 80-120μm), 색상은 주로 녹색(중국/캐나다) 또는 은회색이며, 일부 환경에서는 파란색(예: 공항 구간)을 사용합니다.

(4)조립 및 설치

• 공장 사전 조립: 공장 내에서 시험 조립하여 크기와 연결 정밀도를 확인합니다.
• 현장 설치:
  • 기초 시공: 콘크리트 기초(C30-C40)를 타설하고, 앵커 볼트 또는 강판을 매립합니다.
  • 크레인 설치: 크레인(50-100톤)을 사용하여 가로보와 기둥을 설치하고, 편차는 <±5mm입니다.
  • 장비 설치: 표지판, 카메라 또는 요금 징수 장비를 볼트로 고정하고, 각도를 보정해야 합니다(예: 캐나다 퀘벡 지역의 표지판은 운전자가 보기 쉽도록 아래로 기울어져 있습니다).