V각교는 PSC박스거더교의 상단 형상과 V형 교각의 하단 형상을 결합한 새로운 교량 디자인이다. 이는 PSC박스거더교의 경제적이고 실용적인 특징과 V각교의 미적 가치와 하중 용량을 합쳐 효율적으로 활용했다.
기하학적으로 복잡한 지역에 위치한 구조물이나 교량 아래쪽에 다른 도로가 통행하는 영역과 같이 교각의 위치가 제한된 경우에 V각교를 적용하면, 아름다운 경치와 경제적인 이점을 얻을 수 있다.
V-Shape PSC 박스거더교는 기존 PSC 박스교와 달리, 일반구간 박스거더의 단면 형태를 교각 부분에도 유지하여, 교각 부분의 높이로 인해 발생하는 답답함을 줄이고 열린 감각과 미감을 증가시킵니다.
외국의 경우, V각교는 도로 교량뿐만 아니라 철도 교량에도 사용되고 있으며, 상단 구조는 콘크리트, PSC슬래브교, 강상형교 등 다양한 형태로 적용되고 있다.
V각교의 구조적 특성은 상단과 하단의 결합 방법, 지간 분할, V각의 각도, 형고 등에 따라 결정된다. V각교의 지간 분할은 교량 길이를 고정하고, 각 지간 길이와 V각을 변화시키는 방식으로, 구조적으로 가장 효율적이면서도 경제적이고 시공성을 고려하여 선택해야 한다. V각의 각도는 일반적으로 기존 사례를 따라 30° ~ 40°를 유지하지만, 실제 적용시에는 상단 구조 형태, 지간 분할에 따라 V각을 결정해야 한다.
V각교의 중요한 요소 중 하나는 V각의 상하단 결합 구조이다. 이 결합 구조는 크게 힌지 구조와 강결 구조로 나눌 수 있다. 강결 구조는 힌지 구조에 비해 내진성, 시공성, 경제성 등에 있어 우수한 이점을 갖는다.
힌지 구조는 중앙 경간이 폐합될 때 프리스트레스 손실이 적다는 장점이 있습니다. 기존 연구 결과를 분석하면, 강결 구조는 중앙 경간이 폐합될 때 힌지 구조에 비해 프리스트레스가 감소하는 현상이 약 3% 정도 발생한다.
V각교를 설계할 때 중요한 점은 V각 부분이 V각 부재와 주두부 주형으로 이루어진 역삼각형 형태의 라멘 구조로 이루어져 있어, 완전 체계 또는 캔틸레버 설치 중에는 매우 안정적이라는 것이다.
하지만, V각의 시공 과정 중 일부 단계에서는 가설하중과 주두부 주형 콘크리트 하중이 작용하여 매우 불안정한 구조를 보인다.
특히, V각 부재는 작용축력에 비해 휨 모멘트가 크므로, V각 내에 PC강봉을 추가적으로 배치하여 제동력을 보충할 수 있다.
V각교는 가설이 까다로운 지역이거나, 교량 아래에 다른 도로가 있는 등의 제한된 조건을 가진 교량에 적합하며, 뛰어난 경관적 및 경제적 효과를 가져오는 방식으로 사용됩니다.
V-Shape PSC 박스거더교는 일반적인 PSC 박스교와 달리 일반구간 박스거더의 단면형상을 교각 부분에서도 유지하여, 밀폐감을 줄이고 개방감을 향상시키며 미관을 증진시키는 이점이 있다.
외국에서는 V각교가 도로 교량뿐만 아니라 철도 교량에도 사용되며, 상단 구조는 콘크리트, PSC슬래브교, 강상형교 등 다양한 형태로 적용되어 있다.
V각교의 구조적 특성은 결합 방법, 지간 분할, 그리고 V각의 각도와 높이 등에 의해 결정되며, 이들을 반드시 고려해야 한다. 효율성과 경제성 거나 시공성을 고려하여 V각교의 지간 분할을 선정하고, 상단 구조 형식과 지간 분할에 따라 V각을 결정해야 한다. 보통 V각의 각은 30° ~ 40°를 유지하는 것이 일반적이다.
V각교의 중요한 특성 중 하나는 V각 상하단 결합 구조이다. 이는 크게 힌지 구조와 강결 구조로 나뉘며, 강결 구조는 힌지 구조에 비해 내진성, 시공성, 경제성 등에서 우수한 특성을 보인다.
힌지구조는 중앙에서의 합선 때 프리스트레스 손실이 적다는 장점이 있다. 기존의 연구 결과를 보면 강결 구조는 힌지구조에 비해 중앙에서의 합선시 프리스트레스 감소현상이 대략 3% 정도 발생한다.
V각교 설계시 중요한 점은 V각 부분이 V각 부재와 주두부 주형으로 이루어진 역삼각형 라멘구조로 되어 있어, 완성 후 및 캔틸레버 설치 중에는 아주 안정적인 구조를 보여준다.
그러나, V각의 시공 과정 중에서는 일부 단계에서 가설하중과 주두부 주형 콘크리트 하중이 함께 작용하여 매우 불안정한 구조를 보이는 경우가 있다.
특히, V각 부재는 작용축력에 비해 휨모멘트가 크기 때문에, V각 내에 PC강봉을 추가 배치하여 축력을 보호하는 방법을 사용하기도 한다.