초록 ▼

본 연구는 FRP신소재를 이용한 교량 바닥판의 개발 및 실용화에 관련된 연구로서， FRP재료로 구성된 구조물의 해석 및 설계기술을 연구하여 기존 및 신설교량에 적용 가능한 FRP바닥판을 개발 및 실용화하고/ 궁극적으로는 FRP재료의 구조재활용을 위한 기반기술을 개발 • 제공하기 위하여 수행되었다. FRP신소재를 이용한 교량 바닥판의 개발 및 실용화를 위한 기초 연구단계로써 수행된 본 연구에서는 FRP 부재의 부착특성 분석， FRP바닥판의 최적화 설계l 바닥판과 거더 연결부 설계를 수행하였다. 또한 최적화 설계된 단면을 근거로 FRP

본 연구는 FRP신소재를 이용한 교량 바닥판의 개발 및 실용화에 관련된 연구로서， FRP재료로 구성된 구조물의 해석 및 설계기술을 연구하여 기존 및 신설교량에 적용 가능한 FRP바닥판을 개발 및 실용화하고/ 궁극적으로는 FRP재료의 구조재활용을 위한 기반기술을 개발 • 제공하기 위하여 수행되었다. FRP신소재를 이용한 교량 바닥판의 개발 및 실용화를 위한 기초 연구단계로써 수행된 본 연구에서는 FRP 부재의 부착특성 분석， FRP바닥판의 최적화 설계l 바닥판과 거더 연결부 설계를 수행하였다. 또한 최적화 설계된 단면을 근거로 FRP바닥판 모률의 시작품을 제작하였으며/ 시작품의 구조적 특성을 분석하기 위하여 Pilot Test를 수행하였다.

Abstract ▼

The service life of the conventional bridge deck is many times shorter than those of other bridge components. The use of high-strength and high-durability bridge deck in the highway bridge construction becomes very crucial to minimize the maintenance works during the service and to increase the serv

The service life of the conventional bridge deck is many times shorter than those of other bridge components. The use of high-strength and high-durability bridge deck in the highway bridge construction becomes very crucial to minimize the maintenance works during the service and to increase the service life of bridges. This report deals with the second year work tasks of the development of FRP (Fiber Reinforced Polymer) decks for highway bridges. The objectives of the second year studying are to design an optimum bridge deck module, to design the connection details for deck-to-girder connections, and to fabricate the deck modules. In this project, the FRP deck module having a rectagular cross-section is designed and fabricated. Using the fabricated deck modules, several test specimens are prepared and tested to examine the behavior of FRP deck under the applied loadings.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요약문 ... 2
• EXECUTIVE SUMMARY ... 4
• 목차 ... 6
• CONTENTS ... 12
• 표목차 ... 18
• 그림목차 ... 22
• 제1장 서론 ... 35
• 1.1 연구배경 및 필요성 ... 35
• 1.1.1 연구배경 ... 35
• 1.1.2 연구필요성 ... 38
• 1.2 연구목적 ... 42
• 1.2.1 최종 연구목표 ... 43
• 1.2.2 연차별 연구목표 ... 43
• 1.3 연구내용 ... 44
• 1.3.1 연구영역별 주요 연구내용 ... 44
• 1.3.2 연차별 연구내용 ... 45
• 1.4 연구수행방법 ... 46
• 1.4.1 기술개발지도(TRM) ... 46
• 1.4.2 연구추진체계 ... 47
• 1.5 국내외 기술동향 ... 48
• 1.5.1 국외 기술동향 ... 48
• 1.5.2 국내 기술동향 ... 54
• 1.6 보고서의 구성 ... 55
• 제2장 FRP바닥판 설계기준 제시 ... 57
• 2.1 개요 ... 57
• 2.2 FRP바닥판 설계기준 관련 연구 동향 ... 57
• 2.2.1 해외 FRP 제작업체의 설계기준 ... 58
• 2.2.2 설계기준 수립을 위한 위원회 활동 ... 59
• 2.2.3 설계기준 관련 학술연구 동향 ... 62
• 2.3 적정 설계법 제안 ... 64
• 2.3.1 설계기준 형식검토 ... 65
• 2.3.2 설계기준형식 제안 ... 67
• 2.4 구조신뢰성 검토 ... 69
• 2.4.1 구조신뢰이론 적용검토 ... 69
• 2.4.2 FRP구조 부재의 확률특성 검토 ... 71
• 2.4.3 목재 구조물에 대한 신뢰성 분석 ... 72
• 2.5 FRP바닥판 신뢰성 해석 ... 72
• 2.5.1 해서갣상 FRP바닥판 설계 ... 73
• 2.5.2 하중 모델 ... 76
• 2.5.3 재료의 성질에 대한 통계적 모델 ... 79
• 2.5.4 휨거동 파괴에 대한 구조신뢰성 해석 ... 80
• 2.5.5 목표 신뢰성지수 및 안전율 제안 ... 92
• 2.6 FRP바닥판 설계기준 검토 ... 93
• 2.6.1 설계기준 검토항목 ... 93
• 2.6.2 처짐에 대한 기준검토 ... 96
• 2.6.3 휨응력에 대한 기준검토 ... 99
• 2.7 요약 ... 100
• 제3장 FRP바닥판 최적설계 ... 101
• 3.1 개요 ... 101
• 3.2 FRP바닥판의 최적설계 정식화 ... 101
• 3.2.1 설계변수 ... 102
• 3.2.2 목적함수 ... 106
• 3.2.3 제약조건 ... 107
• 3.3 FRP바닥판의 최적설계 알고리즘 ... 115
• 3.3.1 구조해석 ... 116
• 3.3.2 유전자 알고리즘 ... 117
• 3.3.3 재료물성 최적화 ... 121
• 3.4 적용예제 ... 122
• 3.4.1 유한요소해석 ... 125
• 3.4.2 최적설계 결과 ... 126
• 3.4.3 기제품화된 단면과의 비교 검토 ... 140
• 3.4.4 설계변수의 민감도 분석 ... 142
• 3.5 요약 ... 146
• 제4장 FRP바닥판-거더 연결구조의 해석적 연구 ... 149
• 4.1 개요 ... 149
• 4.2 바닥판-거더 연결구조 제안 ... 149
• 4.2.1 기개발 연결구조 ... 149
• 4.2.2 제안 연결구조 ... 156
• 4.3 앵커볼트 배치 간격 설계 ... 159
• 4.3.1 단면형상 변환 및 유효폭 산정 ... 160
• 4.3.2 수평전단력 및 허용전단력 산정 ... 163
• 4.3.3 앵커볼토 간격 산정 ... 166
• 4.3.4 앵커볼트 설계 예 ... 168
• 4.3.5 유한요소해석을 이용한 앵커볼트 간격 설계 ... 174
• 4.4 바닥판-거더 연결부 상세 설계 ... 181
• 4.4.1 앵커볼트 직경 및 연단거리 설계 ... 181
• 4.4.2 앵커볼트 고정용 보강판 설계 ... 187
• 4.4.3 채움재 및 앵커볼트 매립깊이 설계 방안 제시 ... 190
• 4.5 바닥판-거더 연결부 시공 ... 196
• 4.5.1 시공순서 ... 196
• 4.5.2 FRP바닥판의 경사(Elevation)의 조정방법 ... 199
• 4.6 요약 ... 201
• 제5장 FRP부재간 부착성능 ... 203
• 5.1 개요 ... 203
• 5.2 파괴역학에 기초한 부착모델 ... 203
• 5.3 직접 전단부착시험 개요 ... 208
• 5.3.1 FRP 부착시험 기준 및 시험방법 ... 208
• 5.3.2 부착시험 변수 ... 210
• 5.4 직접 전단부착시험 결과 ... 213
• 5.4.1 파괴 형상 ... 213
• 5.4.2 FRP 강성 차이에 의한 부착성능 ... 214
• 5.4.3 FRP 표면처리 방법별 부착성능 ... 215
• 5.4.4 부착제 종류별 부착성능 ... 217
• 5.4.5 부착길이별 부착성능 ... 218
• 5.4.6 부착강도-변위 관계 ... 221
• 5.5 부착모델 ... 223
• 5.5.1 부착모델 형태 추정 ... 223
• 5.5.2 부착모델의 결정 ... 225
• 5.6 유한요소해석 ... 227
• 5.6.1 탄성해석에 이용된 가정 ... 227
• 5.6.2 MIDAS를 사용한 해석 ... 228
• 5.6.3 ABAQUS를 사용한 해석 ... 233
• 5.7 요약 ... 238
• 제6장 FRP바닥판 Pilot Tests ... 239
• 6.1 개요 ... 239
• 6.2 FRP보 휨 실험 ... 241
• 6.2.1 실험 개요 ... 241
• 6.2.2 강축 1셀 FRP보의 휨 실험 ... 244
• 6.2.3 강축 2셀 FRP보의 휨 실험 ... 250
• 6.2.4 약축 FRP보의 휨 실험 ... 258
• 6.3 웨브 좌굴성능 실험 ... 263
• 6.3.1 실험 개요 ... 263
• 6.3.2 2셀 FRP부재의 웨브 좌굴 실험 ... 265
• 6.3.3 등분포 하중을 받는 1셀 FRP부재의 웨브 좌굴 실험 ... 271
• 6.3.4 I-형 FRP부재의 웨브 좌굴 실험 ... 274
• 6.3.5 웨브 좌굴실험 분석 ... 277
• 6.4 FRP 바닥판 실험 ... 277
• 6.4.1 실험 개요 ... 277
• 6.4.2 실험 결과 ... 279
• 6.5 요약 ... 281
• 제7장 결론 ... 285
• 7.1 연구결과 요약 ... 285
• 7.1.1 FRP바닥판 설계기준 연구 ... 285
• 7.1.2 FRP바닥판 최적설계 프로그램 개발 및 최적설계 ... 286
• 7.1.3 FRP바닥판-거더 연결구조 해석적 연구 ... 286
• 7.1.4 GFRP 부재 부착모델 개발 및 부착성능 검증 ... 287
• 7.1.5 FRP바닥판 성능검증을 위한 Pilot Test ... 287
• 7.2 향후 연구계획 ... 289
• 참고문헌 ... 291
• 부록 A FSDT이론을 적용한 FRP바닥판 해석 ... 295
• 서지자료 ... 321
• BIBLIOGRAPHIC DATA ... 322
• 끝페이지 ... 323