R&D최종보고서
| 과제고유번호 | 202121CTAP-C157662-02 | |||||
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| 연구사업명 | 국토교통기술촉진연구사업 | |||||
| 연구과제명 | 신개념 자기프리스트레싱(Self-Prestressing) 시스템을 이용한 콘크리트 구조물의 성능향상 및 고효율·저비용·장수명 내진보강기술 개발 | |||||
| 총 연구기간 | 2020-04-13 ~ 2021-12-31 | |||||
| 연구책임자 | 이기중 | |||||
| 당해년도 참여 연구원수 |
4명 | 총 연구기간 참여 연구원수 |
7명 | |||
| 당해년도 연구비 |
정부 : 210,000,000 원 기업 : 70,000,000 원 계 : 280,000,000 원 |
총연구비 | 정부 : 369,000,000 원 기업 : 123,000,000 원 계 : 492,000,000 원 |
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| 연구기관명 | 뉴콘텍이앤씨 (주) | |||||
| 등록 발간번호 | - | |||||
| ISBN | - | |||||
| 주요 내용 |
● 콘크리트 구조물의 사용성, 내구성 및 지진저항성을 위해 적용되는 내진보강 또는 단면확대 보강에서 신·구 콘크리트의 휨강도, 전단강도, 연성능력 및 일체성을 향상시킬 수 있는 Self-Prestressing(이하, SP) 시스템에 의해, 현장에서 별도의 긴장작업 및 고정정착구 없이 자동 긴장관리 시공이 가능한 프리텐션 및 포스트텐션 방식이 연동하는 Self-Prestressing 보강재 생산 및 관리기술 개발. ※ SP보강재는 작용 및 반작용 연동 Self-Prestressing 시스템에 의해 콘크리트 구조물의 강도 증진, 내하력 증진 및 심부구속응력 도입. 현장 긴장작업 없이 자동 시공관리 시스템 ※ 언더컷 드릴 비트는 지압 증진용 엔드홀더 정착을 효과적으로 하기 위한 선단 확공용으로 사용. ※ 신구 콘크리트 구조물을 확실하게 일체화하고, 지진하중에 대한 저항성 우수. [최종목표] ● 본 연구의 최종목표는 신개념 Self-Prestressing 시스템을 이용한 콘크리트 구조물의 성능향상 및 고효율·저비용·장수명 내진보강기술의 개발임. ① 작용-반작용에 의해 프리스트레싱이 도입되는 SP보강재 개발(Type Ⅰ·Ⅱ) ● 본 제안 기술의 핵심은 강관에 작용된 인장력이 강봉에 작용하는 압축력에 의해 반작용에 의해 정확히 전달하는 SP보강재의 개발임. ● 현장에서 제작된 상기 SP보강재를 설치한 후, 압압편의 강봉을 릴리스하면 자동으로 강관에 상존하던 인장력이 압축력으로 변환하면서 주변 구조물에 프리스트레스가 도입된 시스템 개발임 ● 본 제안 기술의 핵심은 강관에 작용된 인장력을 강봉에 압축력으로 정확히 전달하는 SP보강재의 개발임. SP보강재는 외측의 강관과 내측의 강봉으로 구성되며, 강관과 강봉의 마찰저항을 최소화하여 힘의 손실이 발생되지 않도록 하는 것이 중요함. 특히, 강관에 작용된 인장력과 강봉에 반작용된 압축력의 상관관계의 제시가 필요함. 본 기술은 커플러 및 엔드홀더 방식에 따라 2개의 타입으로 구분하여 개발. ② 정착력 향상을 위한 위한 확공용 언더컷 드릴 비트 개발 ● 본 제안 기술의 핵심은 일차 천공후 엔드홀더 설치를 위한 확공용 비트의 개발임. 확공용 비트는 앵커의 구조적 성능을 최대로 발휘될 수 있도록 천공홍의 단부를 정확히 확공하는 것이 중요함. ③ SP 보강재를 이용한 기본설계 및 스마트 내진보강 시스템 개발 ● 본 제안 기술의 핵심은 개발된 제품을 이용한 설계 및 시공 가이드라인의 개발임. 설계 및 시공 가이드라인의 개발을 위해서는 프로토타입에서의 다양한 실험이 필요함. 또한 실험결과들의 재현성과 검증의 절차가 매우 중요함. [연구내용 및 범위] ？ 선행연구 조사/분석 ● 기존 SP보강재에 대한 선행연구 조사 및 분석 : 국내외 선행연구 사례조사 및 분석 : 연구논문 및 특허기술 조사, 기존 제품 조사 ● SP보강재에 대한 설계기준의 조사 및 분석 : 국내·외 설계기준 및 시방서 조사 ？ SP보강재 설계 ● 요소 기술에 대한 이론적 정립 및 기존연구 분석을 통한 Self-Prestressing 기반 SP보강재 설계 : 엔드홀더 방식 Self-Prestressing 도입장치 설계 : 엔드홀더 방식 Self-Prestressing 도입장치의 기초적 특성 평가 ？ 실내실험 및 역학적 특성평가 ● SP보강재의 물리·역학적 특성평가 : 인장강도 및 접합부 성능 평가 : PS보강재의 초기 텐션량에 따른 도입 텐션량의 관계 ● 중공강관 및 강봉의 역학적 특성평가 : 인장응력-변형률 관계, 인장강도 ● 중공강관과 강봉이 적용된 SP보강재의 주요상세개발 : 주관기관에서 개발된 앵커와의 결합상세 : 중공강관과 강봉의 상세 ● 기존 내진보강재 및 프리스트레스트 공법에 대한 선행연구 조사 및 분석 : 국내외 선행연구 사례조사 및 분석 : 엔드홀더의 형태 및 체결방식에 따른 인장강도-변위 관계 분석 : PS 보강재의 인장강도-변위 관계, 전단강도-변위 관계, 최대 인발하중 및 인발하중-변위 관계 등 : 브레인스토밍을 통한 문제점 해결 및 성능향상 아이디어 제시 ？ 선행연구 조사/분석 ● 정착력을 향상시키기 위한 천공 장비 및 형태에 대한 아이디어 도출 ● 기존 앵커의 정착력에 선행연구 조사 및 분석 : 국내외 선행연구 사례조사 및 분석 : 연구논문 및 특허기술 조사, 기존 제품 조사 ● 정착력을 향상시키기 위한 최적의 천공 장비 및 형태의 결정 ？ 실내실험 및 역학적 특성평가 ● 천공장비 및 천공형태에 따른 부착거동 특성평가 : 인발하중-변위 관계, 전단하중-변위 관계, 최대인발하중, 최대전단하중 등 ● 천공장비 및 천공형태에 따른 시공성 및 장비의 내구도 평가 : 장비의 마모성능 및 시공성 평가 ？ 목표성능 및 주요 변수설정 ● SP보강재가 적용된 구조체의 전단거동 평가를 위한 주 요 변수 설정 : 기존 다월바 보강 대비 110% 수준의 전단내력 성능목표 설정 : SP보강재의 매립 깊이, 보강량 및 보강간격, 프리스트레스력 등 ？ 실내실험 및 특성평가 ● SP보강재가 적용된 신·구 콘크리트 구조체의 전단거동 특성 평가 : 콘크리트 압축강도, SP보강재의 텐션량 및 신·구 콘크리트의 계면상태 : 마찰각도, 최대전단마찰응력-슬립관계, 최대전단 마찰력 ● SP보강재의 역학적 특성 및 구조적 거동특성 정립 ？ 실내실험 및 특성평가 ● SP보강재의 릴렉세이션 및 프리스트레싱력의 로스실험 : 최종적으로 개발된 장치들에서 시간에 따른 프리스트레싱력의 로스(loss) 및 릴렉세이션 평가 : 마찰저하용 윤활재의 종류, SP보강재 직경 및 텐션량 등 ？ 가이드라인 제시 ● 교량 및 확장 형태에 따른 설계 및 시공상세 개발 : 개발된 기술의 설치상세 및 시공 기법 : 시스템의 시공성 및 경제성 분석 ● 현장 조건 및 구조적 거동평가에 기반한 합리적인 설계 및 시공 절차 제시 |
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| 색인어 | 한글 | 프리스트레스 | 내진보강 | 자기 프리스트레싱 | 프리텐션 | 포스트 텐션 |
| 영문 | Prestress | Seismic strengthening | Self-prestressing | Pre-tension | Post-tension | |
| 최종보고서 | [서식1] 최종보고서(기반연구)_20220420_보완_.pdf | |||||