R&D최종보고서
| 과제고유번호 | 202020CTAP-C151892-02 | |||||
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| 연구사업명 | 국토교통기술촉진연구사업 | |||||
| 연구과제명 | 강재 스트립과 프리캐스트 콘크리트 블록 활용 모듈러 지중아치 구조 개발 | |||||
| 총 연구기간 | 2019-04-15 ~ 2020-12-31 | |||||
| 연구책임자 | 안진희 | |||||
| 당해년도 참여 연구원수 |
4명 | 총 연구기간 참여 연구원수 |
10명 | |||
| 당해년도 연구비 |
정부 : 206,000,000 원 기업 : 0 원 계 : 206,000,000 원 |
총연구비 | 정부 : 370,000,000 원 기업 : 0 원 계 : 370,000,000 원 |
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| 연구기관명 | 경남과학기술대학교산학협력단 | |||||
| 등록 발간번호 | 11-B552989-000359-01 | |||||
| ISBN | - | |||||
| 주요 내용 |
○ (기술의 정의) 현재 개착터널, 생태교량 등에 대양한 형태의 지중아치 구조가 적용되고 있음. 일반적으로 사용되고 있는 지중 아치구조는 파형강판을 이용하거나, 프리캐스트 콘크리트 구조를 이용한 기술들로 부재단위의 연결구조와 연결상세가 복잡하거나 시공성이 떨어지는 구조형태를 가지고 있음. 본 연구에서는 기존 지중아치 구조와 비교하여 시공성 및 이동성을 개선하고 시공현장 조건의 불확실성을 개선할 수 있는 프래캐스트 콘크리트 블록연결 지중아치 구조 시스템을 개발하기 위하여 강재 스트립 및 프리캐스트 콘크리트 블럭을 활용하고 가설구조물을 배제한 지중아치 연결구조 및 시스템을 개발하고 함. ○ 본 연구에서 개발하고자 하는 기계적 이음을 배재한 프리캐스트 콘크리트 블록 지중아치 구조시스템은 아치구조체의 구조적 특성을 이용하여 지중아치 구조시스템을 구성하는 것으로, 분절제작된 프리캐스트 콘크리트 블록 상부를 강재 스트립으로 연결, 스트립 인상만으로 시공이 가능한 분절 시스템으로, 공간제약이나 교량제작이 어려운 지역에 분절연결만으로 시공이 가능한 장점을 가지고 있음. [최종목표] ○ (최종연구목표) 강재 스트립 및 프리캐스트 블록 활용 지중아치 구조시스템을 위한 연결상세 해석기법 및 내진안전성 평가 기술개발 ○ (최종성과물) 단순일괄시공 가능 “강재 스트립 및 프리캐스트 블록 활용 지중아치 구조체 요소기술” - 프리캐스트 콘크리트 블록 연결부 상세해석을 통한 지중아치 시스템의 구조성능 평가 및 최적화 - 프리캐스트 콘크리트 블록과 연결스트립 지중아치구조의 지반-구조물 상호작용 및 내진안전성 평가 - 현장적용 가능성 확보를 위한 단위기술 성능평가 [연구내용 및 범위] ○ (개발기술의 장점 및 개발내용) 본 개발기술은 압축에 저항하는 프리캐스트 콘크리트 블럭과 인장에 저항하는 강재 스트립으로 강합성 구조체를 구성하여 강재와 콘크리트 사이의 높이 조정에 의해 시공중 휨 모멘트에 저항할 수 있고, 프리캐스트 콘크리트 블럭을 공용중 압축력 저항에 필요한 최소 단면적을 기준으로 최소화 할 수 있으므로 부재의 경량화를 통한 시공성 향상 및 공사비 절감이 가능함. 하지만 프리캐스트 콘크리트 블록과 블록간의 연결에 기계적 이음을 배제함에 따라 시스템을 통하여 연결부 성능을 확보하여야 하므로 프리캐스트 블록 연결부 시스템에 대한 구조적 거동특성과 시공 및 시스템 확보를 위한 강재 스트립 연결 및 시공과정에 대한 체계적 검토가 필요함. 또한 프리캐스트 지중아치 시스템의 안전성 검토가 추가적으로 필요하므로 대상 구조시스템에 대한 지반-구조물에 대한 내진 해석 등이 필요함. ○ (개발 필요성) 현재 국내의 경우 폭원 30m 이하(2~6차선)의 지중암거, 지하차도 및 생태터널 국내시장 규모는 연간 1,500억원 수준이며, 통·물류체계의 정비 사업으로 도로 및 철도노선이 확장됨에 따라 기존 노선을 횡단하거나 신규노선 확보를 위해 생태단절 구간이 늘어날 전망임. 일반적인 교량구조는 받침, 신축이음 등의 주기적인 유지관리가 필요하나 본 연구에서 개발하고자 하는 지중아치 시스템은 별도의 바닥판 및 받침/신축이음이 필요 없으므로 공사비가 저렴할 뿐만 아니라 유지관리도 용이하여 지간 30m이하 소교량에 쉽게 적용할 수 있으며, 특히 생태통로와 같이 시공성이 떨어지고 교량 부재의 이동이 어려운 지역에서 현장시공 및 일괄가설이 가능한 프리캐스트 블록형 구조시스템의 개발이 필요함. ○ 아치구조물은 시공 중 자중에 의한 축력은 작은 반면, 불균등하게 작용하는 시공하중에 의한 모멘트가 발생하며 이에 대한 기존 기술의 대처 방안은 다음과 같음. - 파형강판 구조는 시공중 휨모멘트 및 공용 중 압축력에 저항하기 위해 강재량이 과다 사용되는 단점이 있음. - 아치구조물 전체 또는 절반을 일체형의 프리캐스트 콘크리트 부재로 제작하는 방법은 시공중 발생하는 휨에 대해 부재가 저항하도록 철근콘크리트로 구성되며 일정 두께 이상의 콘크리트가 필요하고 철근 사용이 과다하며, 부재의 크기 및 형태상의 제약으로 제작 및 운반비용이 상승의 문제점이 발생할 수 있음. ○ 기존 지중 구조물의 경우 구조물과 주변부 토질, 지반을 따로 평가하는 것이 일반적인 방법이나, 본 연구에서는 지반-구조물 상호작용(SSI) 분석을 통하여 지진 등의 외력에 의하여 토질로부터 구조체로 전달되는 하중에 의한 구조체의 거동뿐만 아니라 구조체의 거동으로부터 유발되는 토질의 상호작용을 함께 고려할 수 있음. |
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| 색인어 | 한글 | 지중아치 | 도로 | 교량 | 합성구조 | 시공 |
| 영문 | Underground arch | Road | Bridge | Composite structure | Construction | |
| 최종보고서 | 2. 최종보고서.pdf | |||||