R&D최종보고서
| 과제고유번호 | 201818CTAP-C132629-02 | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 연구사업명 | 국토교통기술촉진연구사업 | |||||
| 연구과제명 | 토피가 큰 지중아치 구조물의 최적화 시스템 구축을 위한 신개념 Embedded Trench Installation (ETI) 적용 기술 개발 | |||||
| 총 연구기간 | 2017-06-30 ~ 2018-12-31 | |||||
| 연구책임자 | 박종섭 | |||||
| 당해년도 참여 연구원수 |
4명 | 총 연구기간 참여 연구원수 |
11명 | |||
| 당해년도 연구비 |
정부 : 192,000,000 원 기업 : 0 원 계 : 192,000,000 원 |
총연구비 | 정부 : 370,000,000 원 기업 : 0 원 계 : 370,000,000 원 |
|||
| 연구기관명 | 상명대학교 천안산학협력단 | |||||
| 등록 발간번호 | - | |||||
| ISBN | - | |||||
| 주요 내용 |
본 연구과제를 통한 성과인 “비선형토질모델 및 지반구조상호작용을 고려한 ETI적용 장폭아치구조물의 해석기법 개발” 및 ITI (Imperfect Trench Installatin)효과를 극대화한 “ETI (Embedded Trench Installation)의 장폭아치구조물 적용 타당성 검증을 위한 실증실험 및 ETI 설계 가이드라인 개발” 은 ■ 도시재생, 친환경생태공원, 지하공간에대한 기하급수적 수요증가에대한 근본적인 문제점을 해결하는 기초 원천기술이며 ■ 지중 깊이 매설된 지중구조물에 재하되는 큰 토압을 구조물 전체를 둘러싸는 고압축성 물질 (가칭 Embedded Trench)을 이용하여 최대 80%까지 경감시킬수 있는 획기적인 기술로서 실증실험을 통한 검증이 완료되면 지하대공간 건설에 획기적인 비용절감과 안정성 증대를 가져올 것으로 기대된다. ■ 본 연구과제에서 목표로 하는 “비선형토질모델 및 지반구조상호작용을 고려한 지중매설 장폭아치구조물의 해석기법 개발”의 1차년도 기술개발 성숙도는 기술적 개념 및 아이디어 정립으로서 기초연구 단계인 TRL 2단계에 해당되며, 현장 실증을 통해 실험적 증명단계인 TRL 3단계 수준까지 완료할 계획이다. ■ 2차년도에는 1차년도에 개발한 지중매설 장폭아치구조물 해석기법을 활용하여“새로운 ETI의 장폭아치구조물 적용 타당성 검증을 위한 실증실험 및 ETI 설계 가이드라인 개발”을 달성하게 될 것이며, 이는 1차년도에서 도출된 결과를 활용하여 최적화된 ETI설계법을 제안하는 것으로 기술개발 성숙도를 응용연구 단계인 TRL 4단계 수준까지 완료할 계획이다. [최종목표] ■ 본 연구는 비선형토질모델 및 지반구조상호작용을 고려한 ETI(Embedded Trench Installation)적용 장폭아치구조물의 해석기법 개발” 및 “새로운 ETI의 장폭아치구조물 적용 타당성 검증을 위한 실증실험 및 ETI 설계 가이드라인 개발을 최종 목표로 함. ■ 본 연구는 도시내 심층 지하공간의 재창출을 위한 대규모 지중아치구조물을 개발 기초연구를 목표로 함. 이를 위해 지반구조 상호작용을 고려한 구조해석으로 아치구조물의 정확한 거동특성을 파악하고, 과거 매설구조물에 부과되는 하중을 고압축성물질을 활용하여 경감시키는 방법인 Imperfect Trench Installation(ITI)의 효과를 극대화할 수 있는 새로운 Embedded Trench Installation (ETI)를 적용하여 아치구조물을 지중깊이 매설할 경우에 최대 80%까지 응력감소 효과가 있기에 아치구조물의 경량화, 최적화 및 안정성에 기여하고자 함. [연구내용 및 범위] 본 연구는 “1차년도 : 비선형토질모델 및 지반구조상호작용을 고려한 ETI적용 장폭아치구조물의 해석기법 개발”, “2차년도 : 새로운 ETI의 장폭아치구조물 적용 타당성 검증을 위한 실증실험 및 ETI 설계 가이드라인 개발”로 구분되며 연구목표에 대한 주요 연구내용은 다음과 같다. ■ [1차년도] 비선형토질모델 및 지반구조상호작용을 고려한 ETI적용 장폭아치구조물의 해석기법 개발 비선형토질모델과 기하 및 재료비선형을 고려한 장폭 아치구조물의 해석모델 개발 ① 장폭아치구조물 해석모델개발을 위한 비선형토질 모델 및 주요변수 파악 - 흙을 상재하중으로 만 고려하는 아치구조물의 해석모델 적용 사례조사 및 거동분석 - 흙과 아치구조물의 상호거동을 고려한 범용해석프로그램 조사 분석 - 비선형토질 모델 적용을 위한 해석기법 조사 및 분석 - 비선형토질 모델을 활용한 지중아치구조물 해석 주요변수 파악 ② 비선형토질모델과 기하 및 재료비선형을 고려한 장폭 아치구조물의 해석모델 개발 - 선형토질모델과 선형아치구조물 해석 사례조사 및 거동분석 - 선형토질모델과 비선형아치구조물 해석연구 및 결과분석 - 비선형토질모델과 기하 및 재료비선형을 고려한 해석연구 - Soil-Structural Interaction Analysis를 통한 지중구조물 강성, 연성거동 분석연구 ③ 실증실험을 위한 사전조사 및 예비 실험 실시 - 낮은 깊이에 매설되는 지중관거의 거동특성 조사 및 분석 - 저심도 지중관거의 거동특성 실험 실시 - 2차년도 현장실험을 위한 사전조사 및 적용방법 분석 새로운 ETI적용 장폭아치구조물의 3D 해석모델 개발 ① ETI적용 장폭아치구조물 해석모델 개발을 위한 주요변수 연구 - 대심도 및 저심도 지중구조물에 ITI (Imperfect Trench Installation)적용을 통한 지중아치구조물 하중경감 효과 분석 - 대심도 및 저심도 지중구조물에 새로운 ETI (Embedded Trench Installation)적용을 통한 지중아치구조물 거동특성 분석 - ETI적용 지중 장폭아지구조물 해석을 위한 모델링 확립 및 주요변수 연구 ② ETI적용 장폭아치구조물의 3D 해석모델 개발 - ETI적용 장폭아치구조물 2D, 3D 해석모델 개발 - 범용해석프로그램을 활용한 해석기법과 3D해석결과 상호비교 분석연구 - 최적화된 지중아치구조물 모델 및 해석기법 정립 - 2차년도 실증실험을 위한 예비 3D해석 실시 ■ [2차년도] 새로운 ETI의 장폭아치구조물 적용 타당성 검증을 위한 실증실험 및 ETI 설계가이드라인 개발 ETI를 적용한 지중 장폭아치구조물의 해석모델 검증을 위한 실증실험 ① ETI 실증실험을 위한 실증실험 시편제작 및 실험 - 실증실험 사이트 적용을 위한 테스트 시편제작 - 실증실험 사이트 환경을 고려한 해석결과 분석 및 계측 포인트 결정 - 새로운 ETI (Embedded Trench Installation)적용을 통한 지중아치구조물 특성 분석 ② ETI 실증실험 데이터 분석을 통한 해석모델 검증 - ETI 실증실험 테이터를 통한 해석모델별 비교분석 - 해석모델 보완 및 추가 변수별 해석연구 실시 - ETI 적용 표준단면 및 적용예제 작성 검증모델을 이용한 최적의 소프트죤 (Soft Material Zone)제안 및 설계가이드라인 개발 ① ETI실증실험 결과를 이용한 ETI Soft Zone Geometry 최적화 - ETI Soft Zone 최적 재료 선정 및 비교분석 - ETI Soft Zone Geometry 설치위치 및 방법에 따른 거동특성 실험과 해석결과 비교 - 실증실험결과를 토대로 심도에 따른 ETI (Embedded Trench Installation)적용성 평가 ② 검증된 ETI 해석모델을 이용한 최적화된 설계 가이드라인 마련 - 검증된 ETI 해석모델을 활용한 다양한 변수해석 실시 - 하중조건, 심도, 아치구조물 형상 변수를 고려한 최적설계단면 제안 - ETI 적용을 위한 최적화된 설계 가이드라인 작성 |
|||||
| 색인어 | 한글 | 지하공간 | 지중구조물 | 생태통로 | 지반-구조물 | 아치교량 |
| 영문 | Underground Space | Buried Structure | Eco-pathway | Soil-Structure Interaction | Arch Bridge | |
| 최종보고서 | 2. 최종보고서 ver.7.0.pdf | |||||