초록 ▼

□ 연구개요
국내 고속국도의 교량(최대경간 30~60m) 중 약 50%는 PSC 거더 교량에 해당된다. 이는 PSC 거더 교량이 다른 교량 형태에 비하여 경제성 및 유지관리 측면에서 뛰어난 경쟁력을 갖기 때문이다. 그러나 유독 곡선의 선형을 갖는 램프 교량의 경우는 약 70%가 강박스거더 형식이 적용되어 건설되고 있다. 본 연구에서는 강박스거더교가 갖는 높은 초기 건설 비용과 강주 부식으로 인한 지속적인 유지관리의 문제를 해결하면서 저곡률반경 곡선 교량에 적합한 DfMA(Design for Manufacture and Asse

□ 연구개요
국내 고속국도의 교량(최대경간 30~60m) 중 약 50%는 PSC 거더 교량에 해당된다. 이는 PSC 거더 교량이 다른 교량 형태에 비하여 경제성 및 유지관리 측면에서 뛰어난 경쟁력을 갖기 때문이다. 그러나 유독 곡선의 선형을 갖는 램프 교량의 경우는 약 70%가 강박스거더 형식이 적용되어 건설되고 있다. 본 연구에서는 강박스거더교가 갖는 높은 초기 건설 비용과 강주 부식으로 인한 지속적인 유지관리의 문제를 해결하면서 저곡률반경 곡선 교량에 적합한 DfMA(Design for Manufacture and Assembly)기반 초경량 PSC 박스거더 모듈 기술을 개발하고자 한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
LPSC 재료개발
산업폐기물인 실리카퓸, 플라이애쉬, 바텀애쉬 계열 경량골재를 사용한 15종의 프로토타입 배합에 대한 압축강도, 밀도, 유동성 실험 결과를 기반으로 하여 프리웨팅을 적용한 골재의 함수율 조절, 나노재료 혼입을 통한 비강도 증진을 통해 자기충전성, 경량성과 함께 2종의 압축강도 수준(40MPa, 70MPa)을 만족하는 LPSC 재료를 개발하였으며, 크리프와 수축 특성을 평가함으로써 장기거동 예측모델을 도출하였다.

DfMA 기반 초경량 PSC 박스거더 모듈 개발
문헌조사를 통해 시공성이 고려된 어셈블리를 도출하였으며 실험과 유한요소해석을을 통해 어셈블리와 모듈의 성능을 평가하였다. DfMA 기반 모듈 기술 개발을 위하여 3D BIM 모델과 체계단계 정보를 구축하였으며 이를 활용한 설계 및 정보의 효율적인 관리시스템을 마련하였다. 최종적으로 BIM 소프트웨어를 활용한 4D 공정 시뮬레이션을 통해 개발된 저곡룔반경 PSC 박스거더 모듈 기술의 시공성을 평가하였다.

저곡률반경 곡선교량용 초경량 PSC 박스거더 개발
Push off 전단실험을 수행함으로써 어셈블리 간 종방향 연결 성능을 평가함으로써 연결 성능 확보를 위한 최적의 접합부 설계 상세 및 면처리 방법을 도출하였으며 이후 박스거더 복부 모사하는 연직방향 분할 시험체에 대한 성능 평가를 위해 일체 거동을 위한 연직 PS 강봉의 설계요건을 도출하였다. 최종적으로 연직방향으로 분할된 LPSC 박스거더 모듈 대형 시험체에 대한 실험 평가를 통해 기술의 실현가능성을 확인하고 이에 대한 표준을 제시하였다.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
본 연구에서는 개발된 LPSC는 화력발전 폐기물인 플라이애쉬와 바텀애쉬를 친환경적인 건설재료로 활용하여 시멘트와 천연 골재의 사용량을 절감시켜 건설재료를 생산하고 구조물을 시공하는 과정에서 발생하는 탄소 발생량을 최소화할 수 있다. 또한 일반 콘크리트보다 낮은 단위중량으로 인해 구조물 자중 감소로 이를 지지하기 위한 부재의 단면을 줄일 수 있으며 자기충전성으로 인해 다짐 과정의 생략을 통해 공기를 단축할 수 있고 안정적인 품질을 확보할 수 있다. 한편 차량을 활용하여 도로 운반되는 DfMA 기반 공장제작 어셈블리는 현장에서 종방향 및 연직방향 프리스트레싱을 통해 전체 구조물을 구성하게 된다. 이러한 경량, 자기충전의 특성과 프리스트레스의 장점이 복합적으로 적용된 저곡률반경 PSC 박스거더 용 모듈기술의 개발은 급속시공을 통한 도심시공 및 기술 표준화를 통해 다양한 설계조건을 갖는 곡선교량에 적용이 가능할 것으로 판단된다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 1) 1차년도 ... 5
• 2) 2차년도 ... 7
• 3) 3차년도 ... 8
• 4) 4차년도 ... 10
• 5) 5차년도 ... 12
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 15
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 15
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 16
• 3) 목표 달성 수준 ... 16
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 17
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 17
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 18
• 6. 자체점검표 ... 19
• 7. 참고문헌 ... 19
• 끝페이지 ... 54