초록 ▼

연구개요
모듈러 PC 구조물은 주요 구조 부재의 대부분(구조물 중량의 90% 이상)을 표준화된 PC 모듈로 제작하여 현장에서 빠른 시간 내에 조립해 교량을 완성하는 형식임.
공기단축을 통한 경제적인 효과뿐만 아니라 지진 및 과하중재하 혹은 도심지 화재와 같은 예기치 못한 구조물 손상에 대해서 복구기간을 단축시킬 수 있어 사회간접비용 및 환경영향을 최소화할 수 있음. 하지만 단일 구조계를 구성하는 PC 모듈들은 구조적 연속성이 확보되어야 하나, 기존의 방식은 접합부 경계면에서의 균열과 이에 따른 누수 문제가 빈번하게 발생되

연구개요
모듈러 PC 구조물은 주요 구조 부재의 대부분(구조물 중량의 90% 이상)을 표준화된 PC 모듈로 제작하여 현장에서 빠른 시간 내에 조립해 교량을 완성하는 형식임.
공기단축을 통한 경제적인 효과뿐만 아니라 지진 및 과하중재하 혹은 도심지 화재와 같은 예기치 못한 구조물 손상에 대해서 복구기간을 단축시킬 수 있어 사회간접비용 및 환경영향을 최소화할 수 있음. 하지만 단일 구조계를 구성하는 PC 모듈들은 구조적 연속성이 확보되어야 하나, 기존의 방식은 접합부 경계면에서의 균열과 이에 따른 누수 문제가 빈번하게 발생되고 있음. 본 연구에서는 기존 모듈러 PC 구조물 접합방법 및 현장타설부와의 경계면에서의 부착력 부족에 대한 문제를 해결하기 위해서, 형상기억합금(Shape Memory Alloy, SMA)을 활용한 ‘모듈러 PC 부재의 구조적 연속성 확보 및 공용 중 자가변형회복능력을 갖는 시공이음 연결재의 개발’에 관한 연구를 수행함.

연구 목표대비 연구결과
1) SM 연결재 개발
본 연구를 통하여 형상기억합금의 형상복원효과를 이용하여 구조물의 국부적인 압축력 도입성능을 실험을 통하여 확인하였음. 실험은 현장타설부와 같은 개념의 개구부가 존재하는 소형 실험체에 형상기억합금 강선을 매립하여, 실험체에 도입되는 압축변형률을 측정하였음. 이를 통해서 특허 ‘모듈러 부재용 연결 유닛 및 모듈러 구조물의 시공 방법(등록번호 제10-2045121호)’을 등록하였음.
2) SM 표면처리부재 개발
표면처리 부재는 형상기억합금을 J형태로 구부려 시공한 후 이러한 기하학적 형상을 이용하여 PC부에 매립된 형상기억합금이 인발력에 저항할 수 있도록 함. 이에 대한 평가를 위해서 J형으로 구부려서 매립한 형상기억합금에 대한 인발시험을 수행하였음. 다수의 실험을 통하여, J형상의 유무, 후크의 개수, 형상복원 유무에 따른 인발강도를 평가하고, 이에 대한 예측식을 제안함. 또한 본 개발을 이용하여 특허 ‘모듈러 부재용 연결 유닛 및 모듈러 구조물의 시공 방법(등록번호 제10-2055981호)’을 등록하였음.
3) 형상기억합금을 이용한 다단계 프리스트레싱
기계적으로 결합된 이종의 형상기억합금 강선을 이용하여 단계적으로 프리스트레싱을 도입하고자 한 다단계 프리스트레싱 공법을 제안함. 소형모형 실험을 통하여, 프리텐션 후 매립된 하이브리드 형상기억합금 강선을 이용하여 2단계로 나누어 단계적으로 프리스트레싱 도입실험을 수행함. 이를 통해서 해당 공법의 적용성을 검증하였고, 이와 관련된 특허 2건(구조물 보수/보강용 유닛, 등록번호 제10-2055986호/프리텐션 거더 및 상기 프리텐션 거더의 시공 방법, 제10-1946731호)을 등록하였음.

연구개발결과의 중요성
본 연구를 통하여 형상기억합금을 이용한 PC부재 접합부에 적용하기 위한 시공이음 연결재 및 이를 활용한 압축력 도입 방법을 제시하였음. 개발대상에 대한 다양한 모형실험을 통하여 역학적 거동특성 및 적용성을 평가하였음. 또한 개발기술에 대한 특허등록을 통하여, 향후 연구 진행을 위한 원천기술을 확보하였음. 세계적으로 형상 기억합금을 이용한 구조물의 보수/보강 공법 개발은 증가하는 추세에 있는데, 국내에서도 형상기억합금을 활용한 연구가 활발해질 수 있는 개기를 마련할 수 있을 것으로 기대됨.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1연구결과 요약문 ... 2목차 ... 31. 연구개발과제의 개요 ... 42. 연구수행내용 및 연구결과 ... 63. 연구개발결과의 중요성 ... 144. 참고문헌 ... 145. 연구성과 ... 15대표적 연구실적 ... 16끝페이지 ... 28