초록 ▼

1. 1차년도 연구개발 내용 및 범위 (1) 복합소재 바닥판의 해석 및 설계 ① 복합소재 바닥판과 관련된 해외 선진 기술자료를 수집하고 이에 대한 분석 실시 ② 선행연구의 실험 및 구조해석 결과를 분석하여 폭과 연장을 자유롭게 조정할 수 있는 시공성을 고려한 산업용 복합소재 바닥판 시제품 단면형상설계 ③ 사용할 강화섬유, 수지 및 각종 첨가제 등 사용재료의 특성분석 및 선정 ④ 섬유구조 설계를 통하여 복합소재 적층 설계 ⑤ 설계하중(1등교 하중인 DB24하중)에 대한 구조해석을 통해 사용성(처짐) 및 구조안정성을 검토하여 시제품 복

1. 1차년도 연구개발 내용 및 범위 (1) 복합소재 바닥판의 해석 및 설계 ① 복합소재 바닥판과 관련된 해외 선진 기술자료를 수집하고 이에 대한 분석 실시 ② 선행연구의 실험 및 구조해석 결과를 분석하여 폭과 연장을 자유롭게 조정할 수 있는 시공성을 고려한 산업용 복합소재 바닥판 시제품 단면형상설계 ③ 사용할 강화섬유, 수지 및 각종 첨가제 등 사용재료의 특성분석 및 선정 ④ 섬유구조 설계를 통하여 복합소재 적층 설계 ⑤ 설계하중(1등교 하중인 DB24하중)에 대한 구조해석을 통해 사용성(처짐) 및 구조안정성을 검토하여 시제품 복합소재 바닥판 설계 (2) 산업용 복합소재 바닥판의 제작 ① 선행 연구과정에서의 시험용 시작품 제작의 개선점을 분석하여 당 과제의 산업용 복합소재 바닥판의 제작에 반영 ② 복합소재 바닥판 제작에 사용되는 제작 및 성형방법 결정 ③ 산업용 복합소재 바닥판 시제품의 제작 ④ 복합소재 바닥판 산업화 제작공정의 연구 (3) 복합소재 바닥판의 재료시험 ① 제작된 복합소재 바닥판에서 임의로 샘플링한 시편에 대한 인장, 압축, 전단시험 및 열팽창 시험등을 통해 재료의 기계적, 물리적 특성 분석 ② 복합소재 바닥판 시편에 대한 촉진 내후성 시험, 내약품성 시험, 내연시험을 통해 재료의 내구특성 분석(4) 복합소재 바닥판의 구조성능시험 ① 제작된 복합소재 바닥판 시제품의 구조성능시험을 위한 계획 및 준비 복합소재 바닥판의 휨성능 및 피로시험 수행 시제품 복합소재 바닥판의 휨성능 시험 및 피로시험 결과에 대한 구조성능 분석 및 평가 ④ 시험결과를 구조해석 결과와 비교하고 이에 대한 평가를 실시하여 해석 모델의 적정성 확인 2. 2차년도 연구개발 내용 및 범위 (1) 산업용 복합소재 바닥판 개선설계 및 제작 ① 1차년도에 수행된 복합소재 바닥판 시제품의 설계, 제작 및 구조성능시험 결과를 반영 ② 복합소재 바닥판 개선설계안에 따라 최종 설계단면 복합소재 바닥판 제작 ③ 기존 공법과의 비교검토를 통해 경제성, 시공성 및 사용성 측면의 복합소재 바닥판의 평가를 실시
(2) 개선설계 복합소재 바닥판의 구조성능시험 ① 제작된 최종 설계단면 복합소재 바닥판의 성능개선 검증을 위하여 1차년도의 구조성능시험과 동일한 항목(휨시험, 피로시험)에 대한 구조성능시험 재수행 ② 최종 설계단면 복합소재 바닥판의 구조성능시험 결과 분석 및 평가 (3) 거더와의 합성구조 및 패널간 연결방식 개발 ① 합성구조로 설계된 강재거더-바닥판 연결부를 제작하고 이에 대한 피로시험 등 의 구조성능시험을 수행하며, 시험 결과에 대한 공동 분석 및 평가를 수행 ② 시험결과에 따라 거더 연결부의 설계안을 도출 ③ 복합소재 바닥판 패널간 연결방식 개발 (4) 마모층 및 포장부 설계 ① 복합소재 바닥판 상면의 마모층 및 포장부의 상세 설계 ② 설계제작된 포장부에 대한 부착시험 (5) 부대시설 연구 ① 난간 및 방호책 구조상세 연구 ② 신축이음 및 기타 시설 구조상세 연구 (6) 복합소재 바닥판 교량의 보수방안 검토 ① 복합소재 바닥판 교량의 보수방안 검토

Abstract ▼

In the conventional reinforced-concrete bridge deck, concrete and steels are likely to be deteriorated and corroded under the influence of noxious environment. To cope with these problems caused in the conventional reinforced-concrete bridge deck, composite bridge deck having light weight, high stre

In the conventional reinforced-concrete bridge deck, concrete and steels are likely to be deteriorated and corroded under the influence of noxious environment. To cope with these problems caused in the conventional reinforced-concrete bridge deck, composite bridge deck having light weight, high strength, corrosion resistance and durability is developed through this research and development project. When composite deck is used for the purpose of redecking and upgrading load carrying capacity of bridge, it has significant advantages compared with conventional concrete deck. Due to fast installation it reduces rehabilitation period dramatically so that significantly reduces traffic block time and saves direct and indirect costs. By saving dead load as much as 80% compared with conventional concrete deck, load carrying capacity of bridge is upgraded automatically without strengthening girder or substructures. In addition, service life of the deck is much longer than concrete deck due to high durable material characteristics of composite. Thus maintenance costs will also be saved during the service life. It is also advantageous for the seismic behavior since it reduces weight considerably. Based on the previous study for model and full-scale test composite deck, profile of glass fiber reinforced composite bridge deck is designed. For the determined profile, composite laminate design is carried out and finite element analysis is performed to verify whether it meets both strength and serviceability design criteria for the DB24 truck load. Upon analytical verification, composite deck sections for industrialization are fabricated through pultrusion process. For the fabricated and assembled deck panel, mechanical and chemical test, and structural testing are conducted to verify the deck capacity experimentally. Based on thorough analytical and experimental verification for the designed and fabricated final profile, composite bridge deck for industrialization is successfully developed through this study.

목차 Contents

• 제출문...1
• 국문요약문...3
• SUMMARY...10
• 목차...11
• CONTENTS...15
• 제1장 서론...19
• 제1절 연구개발 목적...19
• 제2절 복합소재의 건설용 재료 이용배경...20
• 제3절 연구개발의 필요성...23
• 제4절 연차별 연구개발 목표...25
• 제5절 연구개발 추진체계...26
• 제6절 연구목표 및 내용...27
• 1. 1차년도 연구목표 및 내용...27
• 2. 2차년도 연구목표 및 내용...29
• 제2장 국내외 기술개발 현황...31
• 제1절 국내 기술개발 현황 및 참여기관의 연구개발 실적...31
• 제2절 국외 기술개발 현황...35
• 1. Martin Marietta Composites사...35
• 2. Atlantic Research Corporation 사...40
• 3. Hardcore Composites사...42
• 4. 미국의 복합소재 교량 시공실적...44
• 제3절 기술개발 현황 분석...46
• 제3장 1차년도 연구내용 및 결과...47
• 제1절 산업용 복합소재 바닥판의 해석 및 설계...47
• 1. 관련 연구자료 분석...47
• 2. 본 연구진의 선행연구 검토...52
• 3. 사용 재료 분석 및 선정...65
• 4. 1차년도 단면설계 및 복합소재 적층설계...72
• 5. 1차년도 설계단면을 이용한 복합소재 바닥판 교량의 해석...79
• 제2절 1차년도 설계단면 복합소재 바닥판의 제작...93
• 1. 선행연구 검토 및 개선방안 도출...93
• 2. 개선 제작방법 분석 및 결정...97
• 3. 1차년도 설계단면 복합소재 바닥판의 제작...100
• 제3절 1차년도 설계단면 복합소재 바닥판의 성능시험...109
• 1. 1차년도 설계단면 복합소재 바닥판의 재료시험...109
• 2. 1차년도 설계단면 복합소재 바닥판의 구조성능시험...114
• 제4장 2차년도 연구내용 및 결과...148
• 제1절 복합소재 바닥판 개선설계 및 해석...148
• 1. 1차년도 개발 복합소재 바닥판에 대한 평가 및 개선설계 방안...148
• 2. 복합소재 바닥판 개선설계 및 복합소재 적층설계...150
• 3. 최종 설계단면 복합소재 바닥판 교량의 해석...155
• 4. 최종 설계단면 복합소재 바닥판의 국부변형 해석...164
• 제2절 최종 설계단면 복합소재 바닥판의 제작...167
• 1. 인발성형 공정을 이용한 최종 설계단면 복합소재 바닥판의 제작...167
• 2. 사용재료의 배합비 및 배합방법...170
• 3. 제작공정 및 품질에 대한 관리방안...172
• 제3절 기존공법과의 비교검토...175
• 1. 복합소재 바닥판의 기술적 특성...175
• 2. 기존공법과의 비교...176
• 제4절 거더와의 합성구조 및 패널간 연결방식 개발...178
• 1. 바닥판-거더 합성 연결 구조상세...178
• 2. 바닥판-거더 비합성 연결 구조상세 개발...180
• 3. 복합소재 바닥판 패널간 연결방식...181
• 제5절 최종 설계단면 복합소재 바닥판의 구조성능시험...184
• 1. 최종 설계단면 복합소재 바닥판의 재료시험...184
• 2. 최종 설계단면 복합소재 바닥판의 구조성능시험...186
• 제6절 마모층 및 포장부 설계...238
• 1. 포장부 구조상세...238
• 2. 포장부 직접전단시험...239
• 3. 포장부 접착강도시험...241
• 제7절 부대시설 연구...244
• 1. 바닥판-방호벽 연결부 구조상세 개발...244
• 2. 신축이음부 구조상세 개발...255
• 제8절 설계 및 시공지침...257
• 제9절 복합소재 바닥판 교량의 보수방안 연구...285
• 1. 복합소재 바닥판 교량의 손상형태별 보수방안...285
• 2. 복합소재 바닥판 교량의 유지관리지침...287
• 제10절 시범시공 및 현장재하시험...309
• 1. 시범시공...309
• 2. 현장재하시험...325
• 제5장 연구개발목표의 달성도 및 관련분야에의 기여도...334
• 제1절 1차년도 연구개발목표의 달성도...334
• 1. 1차년도 연구개발목표...334
• 2. 1차년도 연구개발목표의 달성도...335
• 제2절 당해연도 연구개발목표의 달성도...336
• 1. 당해연도 연구개발목표...336
• 2. 당해연도 연구개발목표의 달성도...337
• 제3절 연구개발결과의 관련분야에의 기여도...339
• 1. 기술적 및 경제적 기여도...339
• 2. 원가절감효과 분석...340
• 3. 실용화에 따른 수입예측...344
• 4. 수입대체 효과 분석...345
• 제6장 연구개발결과의 활용계획...347
• 제1절 활용계획...347
• 제2절 추가연구의 필요성...349
• 1. 사용재료 개선연구...349
• 2. 합성구조 개선 연구...349
• 3. 완전 복합소재 교량 개발...349
• 4. 복합소재 장기거동 특성 연구...349
• 5. 설계 및 시공지침개발...349
• 6. 시공교량에 대한 현장 모니터링 연구...350
• 7. 경제성 확보방안 연구...350
• 8. 적용성 확대방안 연구...350
• 제7장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보...351
• 1. 입수 기술자료...351
• 2. 해외 복합소재 연구기관...354
• 3. 인터넷 정보...355
• 제8장 참고문헌 ...356
• 부록. 복합소재 바닥판의 거더단면 축소효과 검토...359