속도, 저렴한 가격, 농촌 연결에 중점을 둔다
짐바브웨는 남아프리카의 내륙국가로 심각한 인프라 부족을 겪고 있습니다.그 도로 네트워크의 60% 이상과 그 다리의 40%는 식민지 시대 (1920~1970년대) 에 건설되었으며 제한된 유지 보수로 인해 악화되었습니다., 빈번한 강수 (11월~3월) 와 무거운 광업/농업 교통.플래티넘) 은 도로 운송에 의존합니다., 기능적인 다리는 단지 인프라가 아니라 생명선입니다.
기존의 고정 콘크리트 다리는 짐바브웨의 현실에 적합하지 않다는 것을 증명했습니다.전공 대체품보다 30~50% 더 비싸다.이러한 배경에서, 전공제철교는 공장 건설, 모듈형,그리고 빠르게 조립 할 수 있습니다이 기사에서는 이 다리가 왜 짐바브웨의 선호도 선택지가 되었는지 기술 설계, 지역 사례 연구 및 지역 부하 기준에 맞추어 설명합니다.
A전공제철교(또한 모듈식 강철 다리라고도 한다) 는 핵심 부품들인 띠, 트러스, 데크 패널 및 연결이 통제된 공장 환경에서 제조되는 구조입니다.다음에는 조립을 위해 건설 현장으로 운송됩니다.. 기존의 현장에서 용접된 철강 또는 콘크리트 다리와는 달리, 사전 제조는 현장 작업을 최소화하고, 짐바브웨의 혹독한 날씨에 노출되는 것을 줄이고, 일관된 품질을 보장합니다.
짐바브웨에서는 prefabricated steel bridges are typically designed for spans of 10–60 meters (ideal for crossing rural rivers like the Save or Limpopo tributaries) and loads of 10–40 tonnes (to handle agricultural trucks and light mining vehicles)가장 일반적인 유형은 트러스 기반 설계 (예를 들어, 베일리 브리지) 와 박스 띠 모듈 (box-girder modules) 이다.그리고 짐바브웨의 제한된 운송 및 건설 능력과 호환성.
짐바브웨의 전공 철강 다리는 세 가지 주요 과제에 견딜 수 있도록 설계되었습니다. 비가 오는 계절의 홍수, 농촌의 먼지 / 모래 침식, 그리고 무거운 그러나 간헐적인 교통.그 구성은 서로 연결된 세 가지 시스템을 포함합니다.:
초구조: 부하를 지탱하는 프레임
초구조는 교통 부하를 운반하고 빠른 조립을 위해 최적화되었습니다:
트러스/기어더 어셈블리: 대부분의 시골 짐바브웨 다리에서는 트러스 시스템이 (예: 베일리 다리 패널) 가 가벼운 무게와 더 쉬운 운송으로 인해 박스 기어더보다 선호됩니다.이 트레이스는 지메바브웨의 농업 및 가벼운 광산 교통에 충분한 최소 양산 강도 275 MPa의 고강성 구조용 철강 (S275JR 또는 S355JR) 을 사용합니다.각 트러스 패널은 길이 3~6m이고 무게는 150~300kg이며, 10톤 트럭 (농촌 지역에서 가장 일반적인 무거운 차량) 을 통해 운송 할 수 있습니다.
데크 패널: 운전 표면을 형성하는 얇은 철판 (6 ∼ 8 mm 두께) 또는 목재 복합판 (보다 저렴하고 현지 소스)강철 갑판 패널은 침수 물의 진흙과 잔해로 인한 부식 저항을 위해 아연이 풍부한 페인트 (80 μm 두께) 로 코팅됩니다..
사이드 레일: 보행자의 안전을 위해 트레이스에 용접된 가벼운 철강 레일 (S235JR) 은 차량과 가축이 다리를 사용하는 농촌 지역에서 매우 중요합니다.
하부구조: 홍수 저항성의 기초
이 하부 구조는 다리를 땅에 고정시키고 계절적인 홍수에도 견딜 수 있도록 설계되었습니다.
아부트먼트: 콘크리트 또는 돌로 채워진 철강 가비온 (무선망 케이지) 으로 초건축을 지지한다.가비온 기둥은 짐바브웨에서 인기가 높습니다. 저렴한 비용 (현지의 돌을 사용) 과 유연성 때문에 홍수 때 균열없이 약간 이동 할 수 있습니다.더 큰 강 (예: 세이브 강) 에서 콘크리트 기둥은 5~8m 깊이에 있는 철강 기둥으로 강화되어 씻겨지지 않도록 한다.
피어 (장거리): 스틸 또는 콘크리트 피어 20~30 미터 떨어져 30 미터 이상의 스펜스를 위해 사용된다. 짐바브웨에서, 스틸 피어는 종종 오래된 다리에서 재사용되며 비용을 40% 감소시킨다.
베어링: 홍수 때 소형 열 확장 및 움직임을 허용하는 간단한 탄체 베어링 (고무 패드)기술 전문 지식이 제한된 농촌 지역에 이상적입니다..
연결 시스템: 빠르고 도구 없는 조립
짐바브웨의 전공제철교의 특징은 사용하기 쉬운 연결입니다:
볼트 조인트: 고강성 볼트 (등급 8.8) 로 트러스 패널에 미리 구멍을 뚫었다. 현장 용접이 필요하지 않습니다. 작업자는 기본적인 수동 도구 (레인치) 를 사용하여 볼트를 단단히 잡습니다.1~2일 안에 배울 수 있는 기술.
핀 연결: 베일리 브리지에 사용되며, 이것은 트러스 패널을 철강 핀 (25~30mm 지름) 과 몇 분 안에 연결 할 수 있습니다. 이 ′′클릭 및 잠금′′ 시스템은 홍수 후 빠른 조립에 중요합니다.시간이 중요할 때.
철강 전조교는 5가지 주요 이점을 통해 짐바브웨의 가장 중요한 인프라 문제점을 해결합니다.
급속한 건설 (홍수 후 회복에 매우 중요합니다): 짐바브웨의 비기철 홍수는 매년 20~30개의 시골 다리를 파괴하여 지역 사회와 시장과 의료 서비스를 차단합니다.전조교는 1~4주 안에 조립할 수 있습니다 (vs6~12개월의 콘크리트) 를 통해 심기나 수확기 전에 접근이 회복되도록 합니다.마스빙고 지방에 있는 20미터짜리 베일리 다리는 홍수가 원래의 콘크리트 다리를 씻어내면서 2023년 10일 만에 설치되었고, 500명의 소규모 농부들이 담배 수확을 잃지 않게 되었습니다..
저비용 (재정적 제약과 일치): 짐바브웨 정부는 GDP의 3%만을 인프라에 할당합니다 (아프리카 평균 5%에 비해).1미터당 (vs콘크리트 (25,000~50,000) 는 (1) 공장 대량 생산, (2) 지역 노동력 (전문 엔지니어 필요 없음), (3) 재사용 가능한 부품 덕분에 가능했습니다.짐바브웨 국가 도로 관리 기관 (ZINARA) 은 전조 다리가 연간 다리 수리 예산을 35% 감소시켰다고 보고했습니다..
이동성 (농촌 물류에 적합함): 짐바브웨의 농촌 도로의 80%는 포장되지 않았으며 15톤 이하의 차량만 수용할 수 있습니다.마타벨랜드 북부와 같은 외딴 지역에서 작은 트럭이나 황소 당겨진 바퀴에 탑재되는 사전 제조 된 다리 부품 (당 패널 최대 300 kg)반면, 콘크리트 띠 (5~10톤) 는 짐바브웨 시골에서 무거운 트럭과 크레인이 부족합니다.
내구성 (친환경): 적절한 아연 코팅과 가비온 아부트먼트와 함께, 전공 철강 다리는 짐바브웨의 기후에서 20~30 년의 서비스 수명을 가지고 있습니다.1998년에 설치된 마쇼날랜드 서부 지방의 베일리 다리는 여전히 매일 5톤의 농부 트럭을 운반하고 있습니다.연간 볼트 강화와 페인트 튜치업만 필요합니다.
유연성 및 재사용성: 전조교를 해체하고 새로운 위치로 이동할 수 있습니다.광산 폐쇄 또는 새로운 농촌 정착촌 형성)2022년, 카도마에 있는 금광에서 30미터 길이의 전공교가 무레후아에 있는 새로운 학교에 옮겨져 새로운 건설비용 12만 달러를 절감했다.
짐바브웨의 도로 네트워크는 두 가지 주요 교통 유형을 서비스합니다: (1) 가벼운 농업 차량 (예를 들어 담배를 운반하는 픽업 트럭, 2~5톤) 및 (2) 무거운 광산 차량 (예를 들어, 15~30톤,지플라츠에서 플래티넘을 운송하는 덤프 트럭)다리가 이런 부하를 감당할 수 있도록 Zimbabwe’s ZINARA adopted the American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO) LRFD Bridge Design Specifications—specifically Chapter 3 on vehicle loads—as its national standard in 2015.
AASHTO LRFD는 짐바브웨의 운송 필요에 부합하는 부하 요구 사항을 정의합니다.
HL-93 로드 조합 (농어촌 도로 기준)
HL-93 표준은 짐바브웨의 대부분의 전조교의 기초입니다.
전제제철 다리용이것은 150~200 kN·m의 굽기 모멘트와 S275JR 강철 (굽기 강도가 250 MPa) 으로 쉽게 달성 가능한 80~100 kN·m의 절단 힘에 저항하도록 설계되어야한다는 것을 의미합니다..
320kN (72,000lb) 설계 트럭 (잠바브웨의 일반적인 5톤 농부 트럭에 해당한다).
9.3kN/m2 (194-lb/ft2) 차선 부하 (교량에서 여러 차량을 고려하기 위해).
특수 광산 부하 조항
광산 부지 근처의 다리 (예를 들어 짐바브웨의 플래티넘 광산의 본지인 그레이트 다이크) 에서 ZINARA는 AASHTO의 특수 운반 차량 (SHV) 조항을 사용합니다.이들은 15~30 톤 광산 트럭에 맞춤형 부하 모델을 허용, 그 중:
광산 구역의 사전 제조 된 다리는 더 두꺼운 트러스 멤버를 사용합니다 (12 mm 14 mm 대 8 mm 10 mm 농촌 도로) 및 추가적인 크로스 브래싱이 이러한 표준을 충족시킵니다. 예를 들어,비스바바네 (플래티넘 광산 허브) 인근에 설치된 2021년 다리는 S355JR 철강 트레이스를 사용하며 25톤의 덤프 트럭을 안전하게 운반할 수 있습니다..
20%의 동적 부하 허용 (DLA) (무거진 접근에서 무거운 트럭의 진동을 고려하기 위해).
안전 한도를 보장 하기 위해 부하 인수 증가 (γ_L = 1.8 대 HL-93 1.75).
보행자 및 가축 부하
짐바브웨의 시골 지역에서는 보행자, 가축, 염소 등이 종종 다리를 이용한다. AASHTO는 보행자 부하가 4.8 kN/m2 (100 lb/ft2),전제제철교가 쉽게 수용할 수 있는또한, ZINARA는 가축에 대한 2kN/m2 부하를 추가합니다. AASHTO의 지역 적응으로 짐바브웨의 농업 경제를 반영합니다.
짐바브웨의 AASHTO 선택은 세 가지 실질적인 요인에서 비롯됩니다.
광산 교통과 조화: AASHTO의 SHV 규정은 유로 코드보다 짐바브웨의 무거운 광산 트럭에 더 적합합니다 (최대 40 톤의 작은 유럽 차량에 초점을 맞추고 있습니다).
설계 자원의 접근성: AASHTO 매뉴얼과 소프트웨어는 지역 파트너십을 통해 광범위하게 사용할 수 있습니다 (예를 들어 남아프리카공화국 엔지니어링 회사와),유로 코드는 비용이 많이 드는 라이선스를 필요로 합니다..
지역 엔지니어들 사이에서 친숙함: 대부분의 짐바브웨 토목 엔지니어는 지역 대학 (예: 프리토리아 대학) 을 통해 AASHTO 표준에 대한 교육을 받습니다.교량 설계에 대한 학습 곡선을 줄이는 것.
짐바브웨의 전조 철강 다리 프로젝트는 농촌 지역, 광산 지역 및 재난 후 복구 현장을 아우른다. 아래는 그 영향을 강조하는 세 가지 대표적인 예입니다:
프로젝트 배경: 새브 강 (림포포 강의 주요 지류) 을 가로지르는 원래 콘크리트 다리는 2022년 비가 올 시즌 홍수로 파괴되었고,마스빙고의 담배 시장에서 치레즈 디스트릭트의 소규모 농부 200명농부들은 2023년 작물 (가치 120만 달러) 을 모두 잃게 될 수 있습니다. 만약 작물 심기 (10월) 까지 대체 다리가 건설되지 않는다면요.
사전 제조 된 솔루션: S275JR 강철 트레이스 및 강철 갑판 패널을 갖춘 30 미터 베이리 브리지 (Mabey Compact 200 모델). 부품은 남아프리카 공화국에서 제조되었습니다.10톤 트럭으로 치레츠로 운송, 그리고 8명의 노동자들로 구성된 지역 팀 (남아프리카 기술자에 의해 2일 동안 훈련된) 에 의해 조립되었습니다.
주요 결과:
건설 기간: 14일 (콘크리트 6개월 대비)
비용: 45만 달러 (콘크리트 다리보다 33% 저렴하다).
영향: 농부 들 은 담배 수확 의 90% 를 제때 배달 하여 100만 달러 의 수익 을 창출 하였다. 이 다리 는 또한 농촌 의료소 에 대한 접근 을 회복 하여 산모 사망률 이 50% 감소 하였다.
프로젝트 배경: 짐바브웨에서 가장 큰 플래티넘 광산업체인 짐플래츠는 그게지 광산과 부라와요-하라레 고속도로를 연결하기 위해 다리가 필요했습니다.25 톤 의 광석 트럭 을 실고 25미터 가 넘는 건조 한 강 배 를 건너야 하는 길.
전공 용액:S355JR 강철 기둥과 철근 콘크리트 갑판 패널 (광업 교통의 더 많은 내구성을 위해) 과 함께 25 미터 사전 제조 된 박스 띠 다리 (AASHTO SHV 표준에 따라 설계). 부품은 하라레에서 제조 (국내 생산은 운송 비용을 20% 감소) 하고 작은 이동 크레인을 사용하여 조립 (Bulawayo에서 임대).
주요 결과:
건설 기간: 3주 (광업에 최소한의 장애).
부하 용량: 30톤 (Zimplats의 25톤 요구 사항을 초과합니다.)
영향: 광석 운송 시간은 1 시간 단축되어 Zimplats가 연간 연료 및 노동 비용으로 $ 500,000을 절약했습니다. 다리는 2021~2023년 3번의 폭염을 견뎌냈으며 손상되지 않았습니다.
프로젝트 배경: 카리바 호수 인근의 농촌 지역 사회는 위험한 로프 페리를 사용하여 15 미터 강을 건너며 매년 5~10명의 익사자가 보고되었습니다. (대부분은 학교에 다니는 어린이).정부는 저비용보행자용 솔루션입니다.
사전 제조 된 해결책: 15 미터 가벼운 사전 제조 된 트리스 브릿지 (국적 소나무 갑판 패널과 수입 철 트리스 사용).이 다리는 AASHTO 보행자 부하 기준에 맞게 설계되었습니다..8 kN/m2) 로 구성되어 있으며 지역사회 구성원 (ZINARA 직원에 의해 훈련된) 이 수동 도구를 사용하여 조립합니다.
주요 결과:
비용: 75,000 (80%는 지역 NGO에서 자금을 지원합니다.15ZINARA에서 1000원) 입니다.
건설 기간: 7일 (공동체의 참여로 지역 소유를 구축)
영향: 2020 년 이후 익사자가 없으며 지역의 어린이들의 학교 출석이 25% 증가했습니다. 이 다리는 또한 작은 농산물 (예를 들어 토마토) 을 카리바 시로 운송하는 데 사용됩니다.
짐바브웨에서 가장 널리 사용되는 전공 철강 다리는 영국 공학자 도널드 베일리가 제2차 세계 대전 동안 발명 한 트러스 기반 설계인 베일리 다리입니다.그리고 적응력 때문에 짐바브웨의 농촌 인프라의 기본 요소가 되었습니다.2000년 이후 설치된 전조교의 70%를 차지합니다.
스판 범위: 10~60 미터 ( 짐바브웨에서 가장 흔한 것은 15~30 미터이며 농촌 강에 이상적입니다.)
부하 용량: 5~40 톤 (트러스 구성에 따라). 농촌 농업 다리는 5~10 톤의 단일-복합 구성을 사용하지만 광산 다리는 15~25 톤의 ′′복합-복합 구성을 사용합니다.- 네
부품:
트러스 패널: 길이 3m, 높이 1.5m, S275JR 강철으로 만들어집니다. 각 패널은 220kg을 무게로 2명의 노동자가 쉽게 휴대합니다.
갑판 단위: 길이 3m, 너비 0.75m, 철 또는 나무판.
스핀과 볼트: 25mm 지름의 스틸 스핀 (트러스 연결용) 과 8.8급 볼트 (데크 고정용)
조립 요구 사항: 무거운 장비가 필요하지 않습니다. 6~8명의 훈련된 노동자 팀이 1~2일에 수동 도구 (레인치, 망치) 로 조립 할 수 있습니다.
낮은 운송 비용: 패널은 작은 트럭에 탑재 (농촌 지역에서는 흔합니다) 그리고 도로가 없는 원격 지역에서는 손으로 운반 할 수 있습니다.
홍수 저항성: 트러스 디자인은 홍수 물과 쓰레기가 통과 할 수 있도록 (수역학적 힘을 줄여) 가비온 기둥은 씻어내는 것을 저항합니다.
지역 유지보수: 수리 (예를 들어, 손상 된 트러스 패널을 교체) 는 전문 엔지니어가 필요하지 않은 기본 도구로 수행 할 수 있습니다.ZINARA는 지역 도로 승무원들을 훈련시켜 매년 유지보수 (볼트 강화) 를 수행합니다., 페인트 터치업).
비용 효율성: 20m의 베일리 브리지 비용은
300,000$350,000사용 된 베일리 브리지 (다른 사이트에서 이전) 의 비용은 150,000 200000.
홍수 후 회복: 앞서 언급했듯이, 2023년 마스빙고 지방 다리는 베이리 다리로, 담배 작물을 살리기 위해 14일 만에 설치되었습니다.
농촌 학교 접근: 마니칼랜드 지방의 10 미터 베일리 다리 (2022) 는 초등학교를 3 개의 농촌 마을과 연결합니다.학생들의 출퇴근 시간을 1시간 (강을 걸어서) 에서 10분으로 줄이는 것.
광산 접근 도로: 카도마 인근의 30 미터 ′′더블-더블 ′′ 베일리 다리 (2021) 는 15 톤의 금 광석 트럭을 운반하며 비의 계절에는 통행 불가능한 일시적인 흙 포드를 대체합니다.
짐바브웨의 인프라 계획 (정부) 을 포함한 국가 교통 기본 계획 (2021~2030) 과 지역 조직과의 파트너십 (예를 들어, 남부 아프리카 개발 공동체,사드 (SADC) 는 전조 철강 다리 도입을 촉진 할 것입니다.주요 경향은 다음과 같습니다.
현재, 전공형 다리 부품의 60%는 남아프리카 공화국이나 중국에서 수입됩니다. 비용을 절감하고 일자리를 창출하기 위해 정부는 지역 철강 제조업체와 파트너십을 맺고 있습니다.ZimSteel) 는 베이리 브리지 패널과 볼트를 지역적으로 생산합니다.2023년에 개장한 하라레의 파일럿 공장은 이미 짐바브웨의 트러스 패널의 20%를 생산하고 있으며 수입 비용을 25% 줄여줍니다.
짐바브웨의 기후 변화 (더 강렬한 비가 올 때 홍수, 더 긴 건조기) 는 설계 개선에 힘을 쏟고 있습니다.
부식 내성 강철: 연간 페인트 칠할 필요가 없도록 보호성 류층을 형성하는 트러스 패널을 위한 기질성 강철 (예를 들어, 코르텐 A) 을 이용한 시험이 진행되고 있습니다.
높게 쌓인 다리: 홍수 유동 지역 (예: 잠베지 계곡) 의 새로운 전조 다리에는 더 높은 가비온 기둥을 사용하여 역사적인 홍수 수준보다 1~2 미터 높게 쌓인 다리가 있습니다.
제한된 농촌 유지보수 자원을 해결하기 위해 ZINARA는 미리 제작된 다리 위에 간단한 IoT 센서를 테스트하고 있습니다.이 저비용 센서 들 은 (태양 전지판 으로 작동 하는) 볼트 밀도 와 트러스 변형 을 모니터링 한다, 수리가 필요할 때 지역 도로 승무원에게 SMS를 통해 경보를 보내다. 마쇼날랜드 중앙에 있는 5 베일리 브리지 (2023) 의 파일럿 프로젝트는 계획되지 않은 고장을 40% 감소시켰다.
짐바브웨는 사드 (SADC) 와 협력하여 남아프리카 전역의 전조교 설계를 표준화하고 있습니다.홍수 비상 상황에서 남아프리카 공화국에서 트리스 패널을 빌리고 공동 조달.
- 네
전조 철강 다리는 짐바브웨에서 우연히 인기를 끌지는 않았지만,농촌 물류의 도전, 홍수 후 복구 필요 및 광업/농업 교통 요구.그리고 내구성 때문에 전통적인 콘크리트 다리보다 훨씬 실용적입니다. 특히 자원과 전문 지식이 부족한 시골 지역에서.
특히 베일리 다리는 짐바브웨의 인프라를 위한 원동력으로서의 가치를 증명해냈습니다. 작은 시골 보행교에서부터 광산 접근도로까지 모든 것에 적응했습니다.지역 부품 생산기후변화 탄력적 인 업그레이드 및 지평선에 있는 지역 협업전조 철강 다리는 짐바브웨의 인프라 결핍을 줄이는 열쇠로 남아 있습니다., 경제성장을 지원하고 기후변화에 대한 회복력을 강화합니다.
짐바브웨의 경우, 전공 철강 다리는 단순한 구조물 이상의 것입니다. 그들은 실용성과 희망의 상징입니다.국민의 필요를 충족시키는 인프라를 구축할 수 있습니다..
속도, 저렴한 가격, 농촌 연결에 중점을 둔다
짐바브웨는 남아프리카의 내륙국가로 심각한 인프라 부족을 겪고 있습니다.그 도로 네트워크의 60% 이상과 그 다리의 40%는 식민지 시대 (1920~1970년대) 에 건설되었으며 제한된 유지 보수로 인해 악화되었습니다., 빈번한 강수 (11월~3월) 와 무거운 광업/농업 교통.플래티넘) 은 도로 운송에 의존합니다., 기능적인 다리는 단지 인프라가 아니라 생명선입니다.
기존의 고정 콘크리트 다리는 짐바브웨의 현실에 적합하지 않다는 것을 증명했습니다.전공 대체품보다 30~50% 더 비싸다.이러한 배경에서, 전공제철교는 공장 건설, 모듈형,그리고 빠르게 조립 할 수 있습니다이 기사에서는 이 다리가 왜 짐바브웨의 선호도 선택지가 되었는지 기술 설계, 지역 사례 연구 및 지역 부하 기준에 맞추어 설명합니다.
A전공제철교(또한 모듈식 강철 다리라고도 한다) 는 핵심 부품들인 띠, 트러스, 데크 패널 및 연결이 통제된 공장 환경에서 제조되는 구조입니다.다음에는 조립을 위해 건설 현장으로 운송됩니다.. 기존의 현장에서 용접된 철강 또는 콘크리트 다리와는 달리, 사전 제조는 현장 작업을 최소화하고, 짐바브웨의 혹독한 날씨에 노출되는 것을 줄이고, 일관된 품질을 보장합니다.
짐바브웨에서는 prefabricated steel bridges are typically designed for spans of 10–60 meters (ideal for crossing rural rivers like the Save or Limpopo tributaries) and loads of 10–40 tonnes (to handle agricultural trucks and light mining vehicles)가장 일반적인 유형은 트러스 기반 설계 (예를 들어, 베일리 브리지) 와 박스 띠 모듈 (box-girder modules) 이다.그리고 짐바브웨의 제한된 운송 및 건설 능력과 호환성.
짐바브웨의 전공 철강 다리는 세 가지 주요 과제에 견딜 수 있도록 설계되었습니다. 비가 오는 계절의 홍수, 농촌의 먼지 / 모래 침식, 그리고 무거운 그러나 간헐적인 교통.그 구성은 서로 연결된 세 가지 시스템을 포함합니다.:
초구조: 부하를 지탱하는 프레임
초구조는 교통 부하를 운반하고 빠른 조립을 위해 최적화되었습니다:
트러스/기어더 어셈블리: 대부분의 시골 짐바브웨 다리에서는 트러스 시스템이 (예: 베일리 다리 패널) 가 가벼운 무게와 더 쉬운 운송으로 인해 박스 기어더보다 선호됩니다.이 트레이스는 지메바브웨의 농업 및 가벼운 광산 교통에 충분한 최소 양산 강도 275 MPa의 고강성 구조용 철강 (S275JR 또는 S355JR) 을 사용합니다.각 트러스 패널은 길이 3~6m이고 무게는 150~300kg이며, 10톤 트럭 (농촌 지역에서 가장 일반적인 무거운 차량) 을 통해 운송 할 수 있습니다.
데크 패널: 운전 표면을 형성하는 얇은 철판 (6 ∼ 8 mm 두께) 또는 목재 복합판 (보다 저렴하고 현지 소스)강철 갑판 패널은 침수 물의 진흙과 잔해로 인한 부식 저항을 위해 아연이 풍부한 페인트 (80 μm 두께) 로 코팅됩니다..
사이드 레일: 보행자의 안전을 위해 트레이스에 용접된 가벼운 철강 레일 (S235JR) 은 차량과 가축이 다리를 사용하는 농촌 지역에서 매우 중요합니다.
하부구조: 홍수 저항성의 기초
이 하부 구조는 다리를 땅에 고정시키고 계절적인 홍수에도 견딜 수 있도록 설계되었습니다.
아부트먼트: 콘크리트 또는 돌로 채워진 철강 가비온 (무선망 케이지) 으로 초건축을 지지한다.가비온 기둥은 짐바브웨에서 인기가 높습니다. 저렴한 비용 (현지의 돌을 사용) 과 유연성 때문에 홍수 때 균열없이 약간 이동 할 수 있습니다.더 큰 강 (예: 세이브 강) 에서 콘크리트 기둥은 5~8m 깊이에 있는 철강 기둥으로 강화되어 씻겨지지 않도록 한다.
피어 (장거리): 스틸 또는 콘크리트 피어 20~30 미터 떨어져 30 미터 이상의 스펜스를 위해 사용된다. 짐바브웨에서, 스틸 피어는 종종 오래된 다리에서 재사용되며 비용을 40% 감소시킨다.
베어링: 홍수 때 소형 열 확장 및 움직임을 허용하는 간단한 탄체 베어링 (고무 패드)기술 전문 지식이 제한된 농촌 지역에 이상적입니다..
연결 시스템: 빠르고 도구 없는 조립
짐바브웨의 전공제철교의 특징은 사용하기 쉬운 연결입니다:
볼트 조인트: 고강성 볼트 (등급 8.8) 로 트러스 패널에 미리 구멍을 뚫었다. 현장 용접이 필요하지 않습니다. 작업자는 기본적인 수동 도구 (레인치) 를 사용하여 볼트를 단단히 잡습니다.1~2일 안에 배울 수 있는 기술.
핀 연결: 베일리 브리지에 사용되며, 이것은 트러스 패널을 철강 핀 (25~30mm 지름) 과 몇 분 안에 연결 할 수 있습니다. 이 ′′클릭 및 잠금′′ 시스템은 홍수 후 빠른 조립에 중요합니다.시간이 중요할 때.
철강 전조교는 5가지 주요 이점을 통해 짐바브웨의 가장 중요한 인프라 문제점을 해결합니다.
급속한 건설 (홍수 후 회복에 매우 중요합니다): 짐바브웨의 비기철 홍수는 매년 20~30개의 시골 다리를 파괴하여 지역 사회와 시장과 의료 서비스를 차단합니다.전조교는 1~4주 안에 조립할 수 있습니다 (vs6~12개월의 콘크리트) 를 통해 심기나 수확기 전에 접근이 회복되도록 합니다.마스빙고 지방에 있는 20미터짜리 베일리 다리는 홍수가 원래의 콘크리트 다리를 씻어내면서 2023년 10일 만에 설치되었고, 500명의 소규모 농부들이 담배 수확을 잃지 않게 되었습니다..
저비용 (재정적 제약과 일치): 짐바브웨 정부는 GDP의 3%만을 인프라에 할당합니다 (아프리카 평균 5%에 비해).1미터당 (vs콘크리트 (25,000~50,000) 는 (1) 공장 대량 생산, (2) 지역 노동력 (전문 엔지니어 필요 없음), (3) 재사용 가능한 부품 덕분에 가능했습니다.짐바브웨 국가 도로 관리 기관 (ZINARA) 은 전조 다리가 연간 다리 수리 예산을 35% 감소시켰다고 보고했습니다..
이동성 (농촌 물류에 적합함): 짐바브웨의 농촌 도로의 80%는 포장되지 않았으며 15톤 이하의 차량만 수용할 수 있습니다.마타벨랜드 북부와 같은 외딴 지역에서 작은 트럭이나 황소 당겨진 바퀴에 탑재되는 사전 제조 된 다리 부품 (당 패널 최대 300 kg)반면, 콘크리트 띠 (5~10톤) 는 짐바브웨 시골에서 무거운 트럭과 크레인이 부족합니다.
내구성 (친환경): 적절한 아연 코팅과 가비온 아부트먼트와 함께, 전공 철강 다리는 짐바브웨의 기후에서 20~30 년의 서비스 수명을 가지고 있습니다.1998년에 설치된 마쇼날랜드 서부 지방의 베일리 다리는 여전히 매일 5톤의 농부 트럭을 운반하고 있습니다.연간 볼트 강화와 페인트 튜치업만 필요합니다.
유연성 및 재사용성: 전조교를 해체하고 새로운 위치로 이동할 수 있습니다.광산 폐쇄 또는 새로운 농촌 정착촌 형성)2022년, 카도마에 있는 금광에서 30미터 길이의 전공교가 무레후아에 있는 새로운 학교에 옮겨져 새로운 건설비용 12만 달러를 절감했다.
짐바브웨의 도로 네트워크는 두 가지 주요 교통 유형을 서비스합니다: (1) 가벼운 농업 차량 (예를 들어 담배를 운반하는 픽업 트럭, 2~5톤) 및 (2) 무거운 광산 차량 (예를 들어, 15~30톤,지플라츠에서 플래티넘을 운송하는 덤프 트럭)다리가 이런 부하를 감당할 수 있도록 Zimbabwe’s ZINARA adopted the American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO) LRFD Bridge Design Specifications—specifically Chapter 3 on vehicle loads—as its national standard in 2015.
AASHTO LRFD는 짐바브웨의 운송 필요에 부합하는 부하 요구 사항을 정의합니다.
HL-93 로드 조합 (농어촌 도로 기준)
HL-93 표준은 짐바브웨의 대부분의 전조교의 기초입니다.
전제제철 다리용이것은 150~200 kN·m의 굽기 모멘트와 S275JR 강철 (굽기 강도가 250 MPa) 으로 쉽게 달성 가능한 80~100 kN·m의 절단 힘에 저항하도록 설계되어야한다는 것을 의미합니다..
320kN (72,000lb) 설계 트럭 (잠바브웨의 일반적인 5톤 농부 트럭에 해당한다).
9.3kN/m2 (194-lb/ft2) 차선 부하 (교량에서 여러 차량을 고려하기 위해).
특수 광산 부하 조항
광산 부지 근처의 다리 (예를 들어 짐바브웨의 플래티넘 광산의 본지인 그레이트 다이크) 에서 ZINARA는 AASHTO의 특수 운반 차량 (SHV) 조항을 사용합니다.이들은 15~30 톤 광산 트럭에 맞춤형 부하 모델을 허용, 그 중:
광산 구역의 사전 제조 된 다리는 더 두꺼운 트러스 멤버를 사용합니다 (12 mm 14 mm 대 8 mm 10 mm 농촌 도로) 및 추가적인 크로스 브래싱이 이러한 표준을 충족시킵니다. 예를 들어,비스바바네 (플래티넘 광산 허브) 인근에 설치된 2021년 다리는 S355JR 철강 트레이스를 사용하며 25톤의 덤프 트럭을 안전하게 운반할 수 있습니다..
20%의 동적 부하 허용 (DLA) (무거진 접근에서 무거운 트럭의 진동을 고려하기 위해).
안전 한도를 보장 하기 위해 부하 인수 증가 (γ_L = 1.8 대 HL-93 1.75).
보행자 및 가축 부하
짐바브웨의 시골 지역에서는 보행자, 가축, 염소 등이 종종 다리를 이용한다. AASHTO는 보행자 부하가 4.8 kN/m2 (100 lb/ft2),전제제철교가 쉽게 수용할 수 있는또한, ZINARA는 가축에 대한 2kN/m2 부하를 추가합니다. AASHTO의 지역 적응으로 짐바브웨의 농업 경제를 반영합니다.
짐바브웨의 AASHTO 선택은 세 가지 실질적인 요인에서 비롯됩니다.
광산 교통과 조화: AASHTO의 SHV 규정은 유로 코드보다 짐바브웨의 무거운 광산 트럭에 더 적합합니다 (최대 40 톤의 작은 유럽 차량에 초점을 맞추고 있습니다).
설계 자원의 접근성: AASHTO 매뉴얼과 소프트웨어는 지역 파트너십을 통해 광범위하게 사용할 수 있습니다 (예를 들어 남아프리카공화국 엔지니어링 회사와),유로 코드는 비용이 많이 드는 라이선스를 필요로 합니다..
지역 엔지니어들 사이에서 친숙함: 대부분의 짐바브웨 토목 엔지니어는 지역 대학 (예: 프리토리아 대학) 을 통해 AASHTO 표준에 대한 교육을 받습니다.교량 설계에 대한 학습 곡선을 줄이는 것.
짐바브웨의 전조 철강 다리 프로젝트는 농촌 지역, 광산 지역 및 재난 후 복구 현장을 아우른다. 아래는 그 영향을 강조하는 세 가지 대표적인 예입니다:
프로젝트 배경: 새브 강 (림포포 강의 주요 지류) 을 가로지르는 원래 콘크리트 다리는 2022년 비가 올 시즌 홍수로 파괴되었고,마스빙고의 담배 시장에서 치레즈 디스트릭트의 소규모 농부 200명농부들은 2023년 작물 (가치 120만 달러) 을 모두 잃게 될 수 있습니다. 만약 작물 심기 (10월) 까지 대체 다리가 건설되지 않는다면요.
사전 제조 된 솔루션: S275JR 강철 트레이스 및 강철 갑판 패널을 갖춘 30 미터 베이리 브리지 (Mabey Compact 200 모델). 부품은 남아프리카 공화국에서 제조되었습니다.10톤 트럭으로 치레츠로 운송, 그리고 8명의 노동자들로 구성된 지역 팀 (남아프리카 기술자에 의해 2일 동안 훈련된) 에 의해 조립되었습니다.
주요 결과:
건설 기간: 14일 (콘크리트 6개월 대비)
비용: 45만 달러 (콘크리트 다리보다 33% 저렴하다).
영향: 농부 들 은 담배 수확 의 90% 를 제때 배달 하여 100만 달러 의 수익 을 창출 하였다. 이 다리 는 또한 농촌 의료소 에 대한 접근 을 회복 하여 산모 사망률 이 50% 감소 하였다.
프로젝트 배경: 짐바브웨에서 가장 큰 플래티넘 광산업체인 짐플래츠는 그게지 광산과 부라와요-하라레 고속도로를 연결하기 위해 다리가 필요했습니다.25 톤 의 광석 트럭 을 실고 25미터 가 넘는 건조 한 강 배 를 건너야 하는 길.
전공 용액:S355JR 강철 기둥과 철근 콘크리트 갑판 패널 (광업 교통의 더 많은 내구성을 위해) 과 함께 25 미터 사전 제조 된 박스 띠 다리 (AASHTO SHV 표준에 따라 설계). 부품은 하라레에서 제조 (국내 생산은 운송 비용을 20% 감소) 하고 작은 이동 크레인을 사용하여 조립 (Bulawayo에서 임대).
주요 결과:
건설 기간: 3주 (광업에 최소한의 장애).
부하 용량: 30톤 (Zimplats의 25톤 요구 사항을 초과합니다.)
영향: 광석 운송 시간은 1 시간 단축되어 Zimplats가 연간 연료 및 노동 비용으로 $ 500,000을 절약했습니다. 다리는 2021~2023년 3번의 폭염을 견뎌냈으며 손상되지 않았습니다.
프로젝트 배경: 카리바 호수 인근의 농촌 지역 사회는 위험한 로프 페리를 사용하여 15 미터 강을 건너며 매년 5~10명의 익사자가 보고되었습니다. (대부분은 학교에 다니는 어린이).정부는 저비용보행자용 솔루션입니다.
사전 제조 된 해결책: 15 미터 가벼운 사전 제조 된 트리스 브릿지 (국적 소나무 갑판 패널과 수입 철 트리스 사용).이 다리는 AASHTO 보행자 부하 기준에 맞게 설계되었습니다..8 kN/m2) 로 구성되어 있으며 지역사회 구성원 (ZINARA 직원에 의해 훈련된) 이 수동 도구를 사용하여 조립합니다.
주요 결과:
비용: 75,000 (80%는 지역 NGO에서 자금을 지원합니다.15ZINARA에서 1000원) 입니다.
건설 기간: 7일 (공동체의 참여로 지역 소유를 구축)
영향: 2020 년 이후 익사자가 없으며 지역의 어린이들의 학교 출석이 25% 증가했습니다. 이 다리는 또한 작은 농산물 (예를 들어 토마토) 을 카리바 시로 운송하는 데 사용됩니다.
짐바브웨에서 가장 널리 사용되는 전공 철강 다리는 영국 공학자 도널드 베일리가 제2차 세계 대전 동안 발명 한 트러스 기반 설계인 베일리 다리입니다.그리고 적응력 때문에 짐바브웨의 농촌 인프라의 기본 요소가 되었습니다.2000년 이후 설치된 전조교의 70%를 차지합니다.
스판 범위: 10~60 미터 ( 짐바브웨에서 가장 흔한 것은 15~30 미터이며 농촌 강에 이상적입니다.)
부하 용량: 5~40 톤 (트러스 구성에 따라). 농촌 농업 다리는 5~10 톤의 단일-복합 구성을 사용하지만 광산 다리는 15~25 톤의 ′′복합-복합 구성을 사용합니다.- 네
부품:
트러스 패널: 길이 3m, 높이 1.5m, S275JR 강철으로 만들어집니다. 각 패널은 220kg을 무게로 2명의 노동자가 쉽게 휴대합니다.
갑판 단위: 길이 3m, 너비 0.75m, 철 또는 나무판.
스핀과 볼트: 25mm 지름의 스틸 스핀 (트러스 연결용) 과 8.8급 볼트 (데크 고정용)
조립 요구 사항: 무거운 장비가 필요하지 않습니다. 6~8명의 훈련된 노동자 팀이 1~2일에 수동 도구 (레인치, 망치) 로 조립 할 수 있습니다.
낮은 운송 비용: 패널은 작은 트럭에 탑재 (농촌 지역에서는 흔합니다) 그리고 도로가 없는 원격 지역에서는 손으로 운반 할 수 있습니다.
홍수 저항성: 트러스 디자인은 홍수 물과 쓰레기가 통과 할 수 있도록 (수역학적 힘을 줄여) 가비온 기둥은 씻어내는 것을 저항합니다.
지역 유지보수: 수리 (예를 들어, 손상 된 트러스 패널을 교체) 는 전문 엔지니어가 필요하지 않은 기본 도구로 수행 할 수 있습니다.ZINARA는 지역 도로 승무원들을 훈련시켜 매년 유지보수 (볼트 강화) 를 수행합니다., 페인트 터치업).
비용 효율성: 20m의 베일리 브리지 비용은
300,000$350,000사용 된 베일리 브리지 (다른 사이트에서 이전) 의 비용은 150,000 200000.
홍수 후 회복: 앞서 언급했듯이, 2023년 마스빙고 지방 다리는 베이리 다리로, 담배 작물을 살리기 위해 14일 만에 설치되었습니다.
농촌 학교 접근: 마니칼랜드 지방의 10 미터 베일리 다리 (2022) 는 초등학교를 3 개의 농촌 마을과 연결합니다.학생들의 출퇴근 시간을 1시간 (강을 걸어서) 에서 10분으로 줄이는 것.
광산 접근 도로: 카도마 인근의 30 미터 ′′더블-더블 ′′ 베일리 다리 (2021) 는 15 톤의 금 광석 트럭을 운반하며 비의 계절에는 통행 불가능한 일시적인 흙 포드를 대체합니다.
짐바브웨의 인프라 계획 (정부) 을 포함한 국가 교통 기본 계획 (2021~2030) 과 지역 조직과의 파트너십 (예를 들어, 남부 아프리카 개발 공동체,사드 (SADC) 는 전조 철강 다리 도입을 촉진 할 것입니다.주요 경향은 다음과 같습니다.
현재, 전공형 다리 부품의 60%는 남아프리카 공화국이나 중국에서 수입됩니다. 비용을 절감하고 일자리를 창출하기 위해 정부는 지역 철강 제조업체와 파트너십을 맺고 있습니다.ZimSteel) 는 베이리 브리지 패널과 볼트를 지역적으로 생산합니다.2023년에 개장한 하라레의 파일럿 공장은 이미 짐바브웨의 트러스 패널의 20%를 생산하고 있으며 수입 비용을 25% 줄여줍니다.
짐바브웨의 기후 변화 (더 강렬한 비가 올 때 홍수, 더 긴 건조기) 는 설계 개선에 힘을 쏟고 있습니다.
부식 내성 강철: 연간 페인트 칠할 필요가 없도록 보호성 류층을 형성하는 트러스 패널을 위한 기질성 강철 (예를 들어, 코르텐 A) 을 이용한 시험이 진행되고 있습니다.
높게 쌓인 다리: 홍수 유동 지역 (예: 잠베지 계곡) 의 새로운 전조 다리에는 더 높은 가비온 기둥을 사용하여 역사적인 홍수 수준보다 1~2 미터 높게 쌓인 다리가 있습니다.
제한된 농촌 유지보수 자원을 해결하기 위해 ZINARA는 미리 제작된 다리 위에 간단한 IoT 센서를 테스트하고 있습니다.이 저비용 센서 들 은 (태양 전지판 으로 작동 하는) 볼트 밀도 와 트러스 변형 을 모니터링 한다, 수리가 필요할 때 지역 도로 승무원에게 SMS를 통해 경보를 보내다. 마쇼날랜드 중앙에 있는 5 베일리 브리지 (2023) 의 파일럿 프로젝트는 계획되지 않은 고장을 40% 감소시켰다.
짐바브웨는 사드 (SADC) 와 협력하여 남아프리카 전역의 전조교 설계를 표준화하고 있습니다.홍수 비상 상황에서 남아프리카 공화국에서 트리스 패널을 빌리고 공동 조달.
- 네
전조 철강 다리는 짐바브웨에서 우연히 인기를 끌지는 않았지만,농촌 물류의 도전, 홍수 후 복구 필요 및 광업/농업 교통 요구.그리고 내구성 때문에 전통적인 콘크리트 다리보다 훨씬 실용적입니다. 특히 자원과 전문 지식이 부족한 시골 지역에서.
특히 베일리 다리는 짐바브웨의 인프라를 위한 원동력으로서의 가치를 증명해냈습니다. 작은 시골 보행교에서부터 광산 접근도로까지 모든 것에 적응했습니다.지역 부품 생산기후변화 탄력적 인 업그레이드 및 지평선에 있는 지역 협업전조 철강 다리는 짐바브웨의 인프라 결핍을 줄이는 열쇠로 남아 있습니다., 경제성장을 지원하고 기후변화에 대한 회복력을 강화합니다.
짐바브웨의 경우, 전공 철강 다리는 단순한 구조물 이상의 것입니다. 그들은 실용성과 희망의 상징입니다.국민의 필요를 충족시키는 인프라를 구축할 수 있습니다..
