산업혁명 이후의 교량

산업혁명 이후의 교량

18세기의 정치·산업혁명기 동안에 영국에서는 세 명의 유명한 교량 건설자가 나왔다. 이들은 John Rennie, Thomas Telford 및 George Stephenson이다. 초기에 이들은 수작업으로 하는 일을 배운 후, Rennie는 기계기술자, Telford는 석공, Stephenson은 엔진기술자가 되었다. Rennie는 Edinburgh대학교에서 수학을 전공하였으며, Watt가 증기엔진을 개발하는데 결정적인 도움을 주었다는데, 영국의 수많은 교량이 그에 의해 건설되었다. 두 개의 유명한 교량은 석재아치구조물로서 Waterloo교와 New London교이다. 최초의 철교는 제련소가 처음으로 세워진 영국 Coalbrookdale에서 가설되었다. 단순교로서 경간이 42.7m인 이 교량은 도로면을 지지하는 반원모양의 주철리브(cast iron rib)로 구성되어 있다. 이 교량은 Thomas Pritchard가 설계하여 John Wilkinson과 Abraham Darby가 시공하였으며 오늘날까지도 사용되고 있다. Thomas Telford는 독학을 통하여 배웠으며 석재공장에서 일하였다. 후에 Wilkinson과 Darby와의 만남을 통하여 철교에 관심을 가지게 되었으며, 그는 스코틀랜드 Spey를 지나는 경간장 45.7m, 높이 6m의 아름다운 강트러스아치교를 건설하였다. 이 구조물은 최초의 현대적인 철재(iron)아치교로 간주되고 있다. 그의 중요 업적은 웨일스의 Menai해협을 지나는 현수교를 건설한 것이다.

이 교량의 경간장은 당시로는 엄청난 183m이었으며 연결체인을 갖는 현수교형식으로 가설되었다. 이 교량은 1818∼1826년 동안 공사가 진행되어 완공되었으며 16개의 현수체인으로 구성되었다. 후에 다른 현수교와 마찬가지로 내풍 안전성에 문제가 발생되어 수 차례에 걸쳐 보수가 필요하였다. 1939년 연철로 된 체인은 중차량 통행을 위하여 강케이블로 교체되었다.
증기기관차를 발명한 George Stephenson은 Telford와 마찬가지로 독학하였으며, 그는 아들 Robert와 함께 철도교량을 건설하였다. Robert는 아버지 Stephenson보다 더 유명한 교량기술자가 되었다. Robert가 설계한 가장 유명한 교량은 웨일즈 Menai 해협을 지나는 Britannia교[그림 2.6]이다.

이 교량은 연철로 만들어진 두 개의 연속 중공튜브(hollow tube)로 구성되어 있으며, 튜브보(tube beam)속으로 기차가 통과한다. 이 교량은 70m와 140m의 경간이 각각 두 개로 구성되어 있다. 공사를 시작한 후 4년만인 1850년 완공되었다.
석재 아치교가 유럽에서 널리 보급되었던 것과 달리 트러스 형식, 특히 목재를 사용한 트러스 공법이 미국에서 개발되었다. 이탈리아 출신의 건축가인 Palladio는 1570년 건축에 관한 연구서에서 트러스 형식을 네 가지로 구분하여 설명하였다. 목재 트러스교는 유럽의 빌딩구조물에서는 가끔 사용된 적은 있으나 본질적으로 유럽에서는 좋은 목재가 충분하지 못하였기 때문에 교량에서는 거의 사용되질 않았다.

19세기에는 James B. Eads라는 걸출한 미국엔지니어가 배출되었다. 그는 세인트루이스교의 건설에서 상부구조의 재료로서 최초로 튜브모양의 아치형상으로 강재를 사용하여 152m, 157m, 152m의 3경간을 시공하였다. 강 내부에 위치한 두 개의 교각은 공기케이슨 공법으로 시공되었다. 5년 기간동안 홍수·빙하·돌풍 등을 헤치며 마침내 1874년 교량이 완성되어 기차의 통행이 시작되었으며, 이는 지금까지도 사용되고 있다. 가로보 시스템은 1947년에 사하중을 감소시키기 위하여 경량콘크리트로 대체되었다. 1920년 그는 엔지니어로서는 최초로 미국 명예의 전당에 이름을 남기었다.

미국의 서부에서는 Eads의 교량들이 그랬던 것같이 동부에서는 브룩클린교(Brooklyn Bridge)[그림 2.8]가 토목공학분야의 인간승리의 상징적인 교량이 되었다. 이 교량을 건설한 John Roebling은 교량건설을 위해서는 와이어케이블이 필요하다는 것을 일찍이 예측하여 1849년에 뉴저지주 트렌톤(Trenton)에 와이어공장을 세웠다. 나이아가라 폭포 현수교를 성공적으로 건설한 후 그는 뉴욕의 E ast강을 횡단하는 대형교량을 신시내티에 건설된 당시 최대경간의 현수교보다 50% 이상되는 488m 경간을 세울 것을 계획하였다 .