R&D최종보고서
| 과제고유번호 | 201414CTAP-C066888-02 | |||||
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| 연구사업명 | 국토교통기술사업화지원 | |||||
| 연구과제명 | 1000ton급 반구형(HAT) Joint를 이용한 지하구조물용 기둥 설계 및 시공 기술 | |||||
| 총 연구기간 | 2013-07-30 ~ 2015-02-28 | |||||
| 연구책임자 | 김영식 | |||||
| 당해년도 참여 연구원수 |
4명 | 총 연구기간 참여 연구원수 |
7명 | |||
| 당해년도 연구비 |
정부 : 283,000,000 원 기업 : 283,000,000 원 계 : 566,000,000 원 |
총연구비 | 정부 : 430,000,000 원 기업 : 433,000,000 원 계 : 863,000,000 원 |
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| 연구기관명 | (주) 영구조엔지니어링 | |||||
| 등록 발간번호 | - | |||||
| ISBN | ||||||
| 주요 내용 |
가) HAT-H Joint의 방향성/시공성 개선 보유 기술은 H 형강 기둥과 PHC 파일을 연결하는 접합부의 디테일이므로 H 형강의 각도에 따라 방향성을 가짐 방향성을 가지는 경우 정밀 수직도(1/300)를 요구하는 경우 기준을 맞추기가 어려워 시공에 어려움이 생김 방향성과 시공성을 개선하기 위해 기둥을 H 형강에서 원형강관으로 대체하고 달라진 기둥의 하중을 파일로 전달하기위해 보유기술인 HAT-H(Hollow hAlf-sphere sTeel ? H) Joint를 원형강관 기둥에 대응하는 HAT-T(Hollow hAlf-sphere sTeel ?Tube) Joint로 추가 기술을 연구 기둥이 원형강관이 되면 H 형강과 같은 방향성이 없어지고 모든 각도에 대해 대칭이 되므로 정밀 수직도를 요구하는 시공이 간편해 질 것으로 판단됨 나) PHC 파일 길이 조정 방법 개발 지층의 높이가 균일하지 못하거나 현장의 필요에 의해 PHC 파일의 길이 조정이 필요한 경우 PHC 파일을 파쇄 후 긴장선을 기초 철근에 연결하는 것이 기존의 방식으로 이러한 방식은 단면 연결의 불균형을 이루어 100% 성능 발현을 어렵게 만들 것으로 예상 따라서 HAT-T Joint를 이용하는 수직 길이 조정 기술을 개발하여 시공성과 구조성능을 향상 시키려함 요구되는 파일의 길이만큼 절단 후 HAT-T Joint와 PHC 파일을 연결하는 디테일을 개발 [최종목표] ① HAT-T Joint 개발 ①-1 프로토타입 개발 유한요소 해석을 통해 원형강관 기둥에서 PHC 파일로 하중이 전달되는 최적의 접합부 모형 개발 ①-2 경제성 분석 Pilot 프로젝트 대상의 기초공사를 HAT-T Joint를 이용한 공법으로 교체하였을 경우 발생하는 효과를 고려하여 경제성 여부를 분석 ①-3 구조 성능 평가 압축력과 휨 실험을 통해 성능을 평가하고 실제 시공과정에서 발생하는 수직성의 오차에도 개발된 시스템이 요구되는 구조성능을 가지고 있는지 검증 ② PHC 파일 길이 조정 방법 ②-1 프로토타입 개발 PHC 파일은 기성 제품을 사용하므로 지반의 상태에 따라 기둥과 접합되는 높이가 차이가 날 수 있으므로 이를 균일하게 해결하기 위한 기술 개발 파쇄 후 손실분을 충 시키고 tendon을 긴장시킬 수 있는 cap을 씌워 HAT-T Joint를 연결시켜 단면의 손실이 없어 공장 제품과 동일 성능을 가지도록 함 ②-2 구조성능 평가 개발된 프로토타입(충전된 PHC 파일 + cap + HAT-T Joint) 부분이 공장 제품과의 성능 비교를 위해 암축성능 실험 / 휨모멘트 실험을 실시 ②-3 시공성 평가 Pilot 프로젝트를 실시하여 기초의 철근과 PHC tendon과 연결하던 기존의 길이 조정 방법에 비해 프로토타입 방법으로 향상되는 시공성을 평가 작업의 편의성, 위험도, 소요시간 등을 정성적으로 평가 [연구내용 및 범위] 가) 1차년도 ① HAT-T Joint 개발 ①-1 HAT-T(원형강관 기둥용) Joint 프로토타입 개발 철골 기둥과 HAT-T Joint 하단을 이어주는 연결부위의 디자인 H 형강과 같은 방향성이 있는 철골 기둥이었을 때는 집중되어 전달되는 힘을 분산 시켜주는 리브가 필요하였으나 방향성이 없는 원형 강관 기둥을 사용하는 경우에 리브의 효과 평면과 곡선이 만나는 부분의 필렛 처리로 인한 응력 분포 반구형을 이루는 두께를 동일하게 할 경우와 응력 집중 여부에 따른 두께가 조정된 타입의 성능 비교 FEM 해석 프로그램인 ABAQUS를 이용해 다양한 변수 스터디 진행 변수 스터디를 거쳐 요구되는 구조 성능을 만족하며 가장 최적화 되어 적은 물량을 가지는 형상을 프로토타입으로 선정 ①-2 경제성 분석 적정 규모의 대상 Pilot 프로젝트를 선정하여 기존의 공법으로 공정을 진행하였을 때 기초 부분에서 사용되는 물량 및 전체 공사 기간을 산정 HAT-T Joint 공법을 사용할 경우 소요하는 물량 및 공사기간을 산정하여 앞서 진행할 기존 공법의 결과와 비교분석 ② PHC 파일 길이 조정 방법 개발 ②-1 프로토타입 개발 길이 조절이 필요한 PHC 파일을 tendon을 남기고 절단 PHC 파일 절단면 주위의 파쇄된 부분을 충전재를 주입할 수 있도록 고안된 cap을 씌워서 충전하여 공장 제품과 같이 단면 손실이 없는 온전한 단면을 가지게 함 cap과 PHC 파일의 tendon을 연결하여 긴장 상태를 유지하게 하고 HAT-T Joint를 cap과 볼트로 접합 나) 2차년도 ① HAT-T Joint 개발 ①-3 구조성능 평가 해석을 통해 선정한 HAT-T Joint 프로토타입을 실제 압축 실험 및 휨 실험을 통해 구조 성능을 검증 1000tonf의 하중이 가해졌을 때의 압축 성능을 기존 기술의 제품과 비교하여 성능 평가를 실시 파괴시 까지 압축력을 가하여 최대 내력과 응력 분포를 얻음 휨 성능 실험을 통해 1/300 시공오차 허용 여부를 평가 실험과 해석의 응력분포와 파괴형상 등의 결과들을 비교하여 해석의 신뢰도를 확보 ② PHC 파일 길이 조정 방법 개발 ②-2 구조 성능 평가 제안된 방법으로 공정 작업을 하여 제작한 프로토타입의 압축 파괴 실험을 실시하여 절단 되지 않은 공장제작 상태인 PHC 파일의 압축 성능과 비교 파쇄 후 tendon을 기초의 철근과 연결시키는 기존의 방식과 PHC 파일 길이 변화 디테일 개발의 결과물의 성능을 기존의 공장제작 PHC 파일과 비교하여 구조적 안정도를 평가 ②-3 시공성 평가 PHC 파일, 반구형(HAT) Joint, 원형 강관을 실제 건축물에 적용 시공 편의성, 공사기간, 비용 등 평가 |
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| 색인어 | 한글 | 반구형 | ||||
| 영문 | HAT | |||||
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