신소재인 복합섬유 보강재 개발 및 이를 이용한 터널보강기술 Development of a new composite fiber reinforcing material and tunnel reinforcement technology원문보기
보고서 정보
주관연구기관
대원토질(주)
연구책임자
최용기
참여연구자
우사백
,
정희석
,
이재원
,
이대인
,
이재덕
,
이홍성
,
홍성수
,
최용성
보고서유형
최종보고서
발행국가
대한민국
언어
한국어
발행년월
2006-08
주관부처
정보통신부
사업 관리 기관
정보통신산업진흥원
등록번호
TRKO201000018787
DB 구축일자
2013-04-18
초록▼
1. 1차년도 연구개발 내용 및 범위 1차년도 연구개발 목표는 기존 터널 보강공법에 사용되는 보강재의 기계적 특성을 파악하며, 섬유 강화 플라스틱의 주재료인 보강섬유와 수지의 장ㆍ단점을 분석하여 경제적인 섬유 보강 플라스틱을 제작한다. 또한 제작된 섬유 강화 플라스틱 보강재의 기계적 특성을 파악하기 위해 다양한 재료 시험을 수행하여 기존 보강재와 기계적 특성을 비교ㆍ분석한다. (1) 기존 문헌 조사 및 분석 ① 국내외 섬유 강화 플라스틱의 토목분야 활용 조사 및 분석 ② 국내외 섬유 강화 플라스틱의
1. 1차년도 연구개발 내용 및 범위 1차년도 연구개발 목표는 기존 터널 보강공법에 사용되는 보강재의 기계적 특성을 파악하며, 섬유 강화 플라스틱의 주재료인 보강섬유와 수지의 장ㆍ단점을 분석하여 경제적인 섬유 보강 플라스틱을 제작한다. 또한 제작된 섬유 강화 플라스틱 보강재의 기계적 특성을 파악하기 위해 다양한 재료 시험을 수행하여 기존 보강재와 기계적 특성을 비교ㆍ분석한다. (1) 기존 문헌 조사 및 분석 ① 국내외 섬유 강화 플라스틱의 토목분야 활용 조사 및 분석 ② 국내외 섬유 강화 플라스틱의 최신 연구동향 조사 및 분석 ③ 최신 터널보강공법 개발동향 조사 및 분석 ④ 터널보강공법의 보강원리 및 기능 분석 ⑤ 터널보강공법의 적용범위에 따른 보강재의 요구 성능 분석 (2) 섬유 강화 플라스틱 보강재 제작 ① 기존 보강재에 대한 기계적 특성 시험을 실시 ② 섬유 강화 플라스틱의 주재료인 각종 보강섬유(유리, 탄소 및 아라미드)와 수지(에폭시, 비닐에스터, 폴리우레탄 등)의 기계적 특성 및 제조단가 분석을 통한 섬유 강화 플라스틱 제작재료 선정 ③ 강화섬유의 배열방법 등 제작방법을 분석하여 경제적인 제작방법 선정 ④ 섬유 강화 플라스틱 보강재 시제품 제작 (3) 제작된 섬유 강화 플라스틱 보강재의 강도 및 특성시험 ① 섬유 강화 플라스틱 보강재의 시편을 제작하여 인장, 휨, 면내 전단강도 및 섬유함량 시험 등 을 통해 재료의 기계적, 물리적 특성 분석 ② 제작된 섬유 강화 플라스틱 보강재 시제품의 기계적 특성 시험을 위한 계획 및 준비 ③ 시험기 설계 및 제작 ④ 제작된 섬유 강화 플라스틱 보강재 시제품의 휨, 인장, 부착력 시험 수행 ⑤ 수행한 휨, 인장, 부착력 시험 결과에 대한 기계적 특성 분석 및 평가 2. 2차년도 연구개발 내용 및 범위 2차년도 연구개발목표는 기존 연구문헌과 터널 보강공법 분석하였다. 복합섬유 보강재의 국내 기술이전과 생산설비구축을 하며 제작된 복합섬유 보강재의 역학적 특성을 확인하기 위한 실내시험을 실시한다. 그리고 터널보강 설계법을 제안하기 위하여 3차원 수치해석을 수행하였으며 현장시험시공을 실시하여 복합섬유 보강재의 거동 및 지반거동을 확인한다. 이를 바탕으로 터널보강 설계법 및 복합섬유 보강재에 대한 품질관리을 제안한다. (1) 기존 연구문헌과 보강공법 분석 ① 굴착에 따른 지반 및 터널의 거동 특성 분석 ② 터널의 보강 개념 ③ 국내·외 우산망 보강공법 분석 ④ 터널 보강공법에 대한 기존연구문헌 분석 (2) 복합섬유 보강재의 제작과 실내시험 ① 복합섬유 보강재 생산에 대한 국내 기술이전과 생산설비구축 ② 보강재에 대한 역학적 특성을 확인하기 위한 휨강도시험, 인장강도시험, 양면전단 강도시험 실시 ③ 실내시험으로 부터 개발된 복합 섬유 보강재의 파괴거동 확인 (3) 설계법 제안을 위한 3차원 수치해석 결과분석 ① 수치해석을 이용한 기존 설계법 분석 ② 굴착에 의한 터널의 침하량 결과 분석 ③ 굴착장, 보강재의 중첩장, 토피고에 의한 지반의 이완영역 분석 (4) 개발된 복합섬유 보강재를 이용한 현장시험 시공 및 3차원 수치해석 수행 ① 현장시험 시공 ② 지중변위계와 변형율계를 이용한 지반거동 계측 ③ 굴착에 의한 복합섬유 보강재의 거동 계측 ④ 시험시공 구간내 3차원 수치해석을 실시하여 계측결과와 비교분석 (5) 실내시험 및 현장계측을 통한 보강재의 생산기준 수립 ① 복합섬유 선정 ② 수지 선정 ③ 제작방법 선정 (6) 복합섬유 보강재를 이용한 터널보강 설계법 제안 ① 본 연구를 통하여 개발된 복합 섬유 보강재에 대한 실내시험과 현장시험시공, 3차원 수치해석결과를 이용한 터널보강 설계법 제안
Abstract▼
1. 1st year R&D contents and range The 1st year R&D objective is understanding the mechanical character of reinforcing materials used in traditional tunnel reinforcement construction, and manufacturing an economical FRP by analyzing merits and demerits of the main FRP components, reinforcing fi
1. 1st year R&D contents and range The 1st year R&D objective is understanding the mechanical character of reinforcing materials used in traditional tunnel reinforcement construction, and manufacturing an economical FRP by analyzing merits and demerits of the main FRP components, reinforcing fiber and resin. Also, in order to grasp the mechanical features of the produced reinforcing material using FRP, we will analyze and compare it with the traditional reinforcing material after carrying out several tests. (1) Research and analysis of existing references ① Research and analysis about application fields of domestic and foreign FRP in engineering works ② Latest research and analysis of domestic and foreign FRP materials ③ Research and analysis of latest development tendency of tunnel reinforcement methods ④ Analysis of the principle and function of tunnel reinforcement method ⑤ Analysis of the required efficiency of reinforcing material on the application range of tunnel reinforcement method (2) Manufacture reinforcing material of FRP ① Carry out a mechanical quality test on traditional reinforcing material ② Select the FRP manufacturing material by analyzing mechanical characteristic and production costs of reinforcing fibers(glass, carbon and aramid) and resin(epoxy, vinylester and polyurethane) which are the main components of FRP ③ Select the economical manufacturing process by analyzing the arrangement method of the reinforcing fiber ④ Manufacture test samples of reinforcing material using FRP (3) Strength and property test of a produced reinforcing material using FRP ① After manufacturing test samples of reinforcing material using FRP, analyze mechanical and physical quality of material by carrying out tensile, bending, shear strength and fiber contents tests ② Plan and prepare for mechanical property tests for the FRP test sample ③ Lay out and manufacture a test machine ④ Carry out tensile, bending, shear and adhesion characteristics tests for the FRP sample ⑤ Analyze and estimate the result of tensile bending, shear and adhesion characteristics tests 2. 2nd year R&D contents and range The Object of 2nd year the research development analyzed a tunnel reinforcement method with the existing research reference. It is department production facility construction of domestic technology transfer of Pul_Pur. The Laboratory test(Bending moment test, Tensile test, Shear test) was carried out and In order to propose the method of designing a tunnel The 3-dimensional numerical analysis was carried out. An Laboratory test, in-situ test construction, and a numerical analysis are carried out. we propose the tunnel designing method and quality control about Pul_Pur. (1) The existing research study and reinforcement construction method analysis ① The foundation and action characteristic analysis of a tunnel ② The reinforcement concept of a tunnel ③ The analysis of umbrella arch method ④ The existing research analysis (2) Manufacture and an laboratory test of Pul_Pur ① Domestic technology transfer and production facility construction ② Laboratory test implementation(Bending moment test, Tensile test, Shear test) ③ The failure behavior check of reinforced material (3) The Numerical analysis for the designing method proposal ① The existing designing method assessment by numerical analysis ② The behavior of the tunnel by numerical analysis ③ Analysis of Stress relaxation zone by a Excavation length, overlapping length, and overburden height. (4) The in-situ test construction and a numerical analysis ① In-situ test construction ② Ground behavior measurement ③ The behavior measuring of Pul_Pur by the excavation. ④ A Comparison result of measurement and an numerical analysis (5) Quality control standard code of Pul_Pur. ① A criteria of reinforces firber ② A Resin selection criteria ③ A Mechanical criteria of Pul_Pur to be produced (6) A proposal of tunnel reinforcement technology of designed method ① proposal of tunnel designed method using Laboratory test, in-site test construction and 3-dimension numerical analysis
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