R&D최종보고서
| 과제고유번호 | 201818CTAP-C117247-03 | |||||
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| 연구사업명 | 국토교통기술촉진연구사업 | |||||
| 연구과제명 | GFRP와 섬유보강 콘크리트 기술을 활용한 신호교란 없는 고성능 프리캐스트 슬래브 궤도 개발 | |||||
| 총 연구기간 | 2016-06-28 ~ 2019-04-27 | |||||
| 연구책임자 | 김창학 | |||||
| 당해년도 참여 연구원수 |
9명 | 총 연구기간 참여 연구원수 |
19명 | |||
| 당해년도 연구비 |
정부 : 304,000,000 원 기업 : 0 원 계 : 304,000,000 원 |
총연구비 | 정부 : 750,000,000 원 기업 : 0 원 계 : 750,000,000 원 |
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| 연구기관명 | 경남과학기술대학교산학협력단 | |||||
| 등록 발간번호 | - | |||||
| ISBN | 979-11-87377-30-6 | |||||
| 주요 내용 |
본 연구를 통해 이전의 철도 궤도의 현장 타설시 발생되는 문제를 개선하기 위해 프리캐스트 슬래브 궤도 제작 기술을 활용하여 시공 또는 보수·보강 공사에서 발생되는 위험 요소를 제거하고, 대량 생산 및 시공 효율 향상에 따른 공사비용 저감이 가능하다. 또한 프리캐스트 슬래브 궤도의 단점으로 지적되는 내부 이형철근 및 긴장 강선에 의한 신호교란 및 균열로 인한 철근의 부식과 전식문제를 극복할 수 있는 새로운 개념의 무철근 슬래브 궤도를 개발하고자 한다. 이에 따라 완전한 절연보강재인 GFRP를 활용하여 구조적 성능 개선 및 신호교란 없는 프리캐스트 슬래브 적용 기술 및 설계기법을 제안 및 도출하고, 철도 운행에 따른 진동에 의한 균열과 건조수축 및 온도차에 의한 균열은 강섬유를 통해 제어함으로서 두 기술의 융합하여 신호교란이 없는 고성능 프리캐스트 슬래브 궤도의 기술 및 제품개발을 개발하고자 한다. [최종목표] 본 연구는 기존의 프리캐스트 철도 궤도에 신호교란 방지 및 고강도, 경량의 완전한 절연보강재인 GFRP 보강근의 재료/설계/해석 기술과 외부환경 노출에 따른 열화와 차량의 진동 및 제어에 따른 다양한 하중과 온도하중에 대한 저항성을 향상시키기 위한 강섬유보강 콘크리트 재료/설계/해석 기술을 융합하여 GFRP보강근 및 섬유보강콘크리트의 기술을 융합하여 신호교란이 없는 고성능 프리캐스트 슬래브 궤도를 개발하고자 한다. [연구내용 및 범위] 본 연구의 최종 목표는 “신호교란 없는 GFRP와 섬유보강콘크리트의 융합기술을 통한 프리캐스트 슬래브 궤도의 개발”로 세부연구목표는 다음과 같이 구성 - 프리캐스트 콘크리트 슬래브 궤도 적용을 위한 FRP보강근 보강기술 개발 - 프리캐스트 콘크리트 슬래브 궤도 적용을 위한 섬유보강 콘크리트 개발 - FRP보강근과 섬유보강 콘크리트 융합 프리캐스트 궤도 개발 - FRP보강근과 섬유보강 콘크리트 융합 프리캐스트 궤도 구조설계서 개발 - 신호교란이 없는 FRP보강근과 섬유보강 콘크리트 융합 프리캐스트 궤도 시제품 개발 및 사업화 계획 상기의 세부 목표 달성을 위해 세부 연구내용은 다음과 같음 [1차년도] * 신호교란없는 프리캐스트 콘크리트 슬래브 궤도 적용을 위한 FRP보강근의 요소 성능 검증 및 재료 선정 - FRP보강근의 재료 및 적용기법 문헌조사 및 관련 이론 정립 - FRP보강근의 장·단기 성능 문헌고찰을 통한 목표성능 설정 및 적용 절연 복합재료(Hybrid FRP) 적용기준 정립 - 선정된 FRP보강근의 피로성능 평가 및 검증 - 선정된 FRP보강근의 내구성능(철도환경고려) 평가 및 검증 * 신호교란없는 프리캐스트 콘크리트 슬래브 궤도 적용을 위한 섬유보강콘크리트(FRC)의 배합설계, 인장성능평가 및 설계인자 결정 - FRC의 섬유보강재 종류 및 적용기술에 따른 성능의 문헌조사 - 철도하중 및 특성을 고려한 사용 및 극한한계상태에서의 FRC의 요구성능 설정(균열제어, 휨 인성 및 휨 강도) - FRC의 배합설계와 기초물성시험평가(노치 보 시험, Dog-Bone 시험) - 인장 설계인자 결정 (등가인장강도 및 섬유분산도계수) * FRP보강근과 섬유보강콘크리트를 활용한 신호교란없는 프리캐스트 슬래브 궤도의 융합 설계법 개발 - 고속철도용 슬래브 궤도의 신호교란 매커니즘 연구 - FRP 및 섬유보강 슬래브 궤도 설계법 개발 [2차년도] * 개발된 슬래브 궤도의 정적 비선형 해석 및 성능(피로 및 성능) 평가 · 개발 FRP보강근과 섬유보강 콘크리트 융합 구조 시험체 제작 및 피로 성능 검증 · 개발 FRP보강근과 섬유보강 콘크리트 융합 구조 시험체의 피로 성능 결과 분석 · 개발 FRP보강근과 섬유보강 콘크리트 융합 복합체의 내구성능(동결융해 및 투수성 등의 철도환경 고려) 평가 · 개발 FRP보강근과 섬유보강 콘크리트 융합 구조 궤도의 정적 비선형 해석 * 개발된 슬래브 궤도의 융합 구조체의 온도 해석 및 구조성능(종방향 및 횡방향) 평가 · FRC 시공성능 평가(슬럼프 및 플로우 등) · 개발 FRP 보강근과 섬유보강 콘크리트 융합 구조 시험체 제작 및 정적 구조 거동(종방향 및 횡방향)의 성능평가 및 검증 실험 · FRC 보강 슬래브의 사용한계 및 극한한계상태에서의 거동 분석 · 개발 FRP 보강근과 섬유보강 콘크리트 융합 구조 궤도의 온도 해석) * 개발된 슬래브 궤도의 설계 및 신호교란 해석·성능 평가 ？ FRP보강근 및 섬유보강 슬래브 궤도 설계 ？ FRP보강근 및 섬유보강 슬래브 궤도 신호교란 해석 ？ FRP보강근 및 섬유보강 슬래브 궤도 신호교란 성능 시험 [3차년도] * FRP보강근 및 섬유보강콘크리트 융합 프리캐스트 궤도 시제품 제작 및 구조설계서 개발 · 개발 FRP 보강근과 FRC 융합 프리캐스트 궤도 시제품 설계 및 제작 · 개발 FRP 보강근과 섬유보강 콘크리트 융합 프리캐스트 궤도의 구조계산서 개발 · 개발 FRP 보강근과 FRC 융합 프리캐스트 궤도의 구조설계 및 인증(KCI) * FRP보강근 및 섬유보강콘크리트 융합 프리캐스트 궤도 구조 및 신호교란 성능 검증 · 개발 FRP 보강근과 섬유보강 콘크리트 융합 프리캐스트 궤도 시제품의 구조 성능 인증 · 개발 FRP 보강근과 섬유보강 콘크리트 융합 프리캐스트 궤도 시제품의 신호교란 성능 검증 |
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| 색인어 | 한글 | 프리캐스트 슬래브 궤도 | 섬유보강폴리머 | 섬유보강콘크리트 | 융합기술 | 신호교란 |
| 영문 | Precast slab track | Fiber reinforced polymer(FRP) | Fiber reinforced concrete(FRC) | Convergence technology | Signal jamming | |
| 최종보고서 | GFRP와 섬유보강 콘크리트 기술을 활용한 신호교란 없는 고성능 프리캐스트 슬래브 궤도 개발1.PDF | |||||