| 연구개발개요 |
기술의 발달과 함께 다양한 사회-경제적인 비용을 절감하기 위하여 공기 단축, 시공성 및 안정성 확보를 위한 프리캐스트 모듈러 기술들이 개발되어 왔다. 이 중, 교량의 하부구조는 전체적인 가설 공기 단축을 이루는데 필수적이나 단위 프리캐스트 개체의 무거움, 현장 매치캐스트시 공정상의 불편함, 코핑부의 프리캐스트화가 어려워 실질적 공기단축이 불가능함 등의 이유로 실제 현장에서의 사용도가 적은 편이다. 이에 콘크리트를 강관에 충전한 CFT (Concrete Filled Tube)형태로 개발되어 일반적인 프리캐스트 교각에 비하여 가벼운 무게를 가져 운반이 용이함과 더불어 기존 프리캐스트 개체간의 매치캐스트 제작 시 발생하는 불편함을 용접, 기계이음 등으로 대체 할 수 있어 실질적인 교량 하부공정에서의 모듈러화를 실행 하고자 한다. 또한, 그동안 모듈러 적용이 어려웠던 코핑부를 CFT 트러스 형태로 공장 제작하여 기둥부에 현장 거치하는 형태로 개발 되어 실질적인 공기 단축과 교각하부 전체공정에 통일성을 주는데 기여한다.본 기술은 원통형태의 강재와 그 내부를 채우는 콘크리트의 합성형 교각과 그보다 작은 원통형태의 강재와 그 내부를 채우는 트러스 형태의 구조를 이루는 코핑부로 구성 되어 있다. 코핑부 상부의 강재로 된 받침 지압판은 교각의 받침부에 집중되는 하중을 분산시켜 코핑부에 국부적인 하중이 전해지지 않도록 하는 역할을 하고 그 아래에 타설된 콘크리트 패드는 철판이 받는 하중을 분산해주어 철판의 두께를 줄임과 동시에 철판표면의 부식을 방지하는 역할을 한다. 콘크리트 주입구와 연결된 지압판 연결볼트는 미리 설치되어 현장에서의 시공을 용이하게 한다.본 기술은 당사의 단독기술로 현재 많이 활용되는 RC교각에 비하여 단기간에 시공이 가능하고 더 얇은 형태의 교각을 구성할 수 있다. 또한, 공장제작 후 현장 거치하는 형태로 항상 균일한 품질이 교각 및 코핑부를 제공할 수 있음으로 시공상의 불확실성으로 생기는 문제를 해결 할 수 있다. 또한, 앞서 언급한 프리캐스트 콘크리트 교각과 CFT교각 기술에서 상용화에 걸림돌이 되었던 코핑부 시공 및 연결부에 대한 문제를 해결 할 수 있어 실질적으로 시공이 용이하다.본 기술은 다음과 같은 현장에 적용성이 우수하다.- 도심지 민원이 발생하는 지역의 긴급공사 적용성 도심 공사의 경우 터파기 단계부터 교각시공의 완료단계까지 1기당 3~4개월 정도의 공사 기간이 소요되며, 이 기간 동안 교통통제로 인해 많은 불편을 초래하게 되며 민원이 발생하게 된다. CFT 모듈러 교각을 사용하면 기초까지 일괄시공이 가능하여 기초공사를 줄여 도로점유면적을 줄일 수 있고 공사기간이 단축되어 교통통제로 인한 불편을 최소화 할 수 있다.- 홍수시 하천 통수능 확보지속적인 기후의 변화로 인해 설계 홍수량을 고려하여 교량을 계획할 지라도 실제로는 하천이 범람하여 교량 상부구조가 유실되거나 교각이 파손되는 경우가 종종 발생한다. 모듈러 교각의 코핑은 트러스 형상으로 하천의 점유폭을 줄이므로 홍수로 인한 급작스런 수위상승시 통수단면 확보가 유리하여 재해를 방지할 수 있다.- 사업비 절감RC교각 기당 평균적 공사비는 1억원(말뚝공사비 제외) 내외로 CFT 트러스 코핑 모듈러 교각의 공사비는 2배정도 되지만 전체 교량공사비에서 차지하는 비중은 크지 않아 교각공사비가 늘더라고 전체적인 사업기간을 단축함으로 얻을 수 이득은 훨씬 크다.- 긴급복구공사 재해로 인한 긴급 복구공사 등 단기간에 공사를 마쳐야 하는 경우 기대 효과 우수
|
| 최종목표 |
개발하고자하는 모듈러 교각은 도로교 및 철도교 하중을 지지할 수 있는 구조물로 KDS 관련기준에 의해 설계함으로서 성능을 예측할 수 있고 KORAS 인증기관의 실험을 통해 성능검증이 가능하다. 하지만 이는 절대적인 품질기준으로 본 연구를 통한 성과품에 기술향상 평가를 위해 기존 기술대비 본 기술이 가지는 현장에서의 효과를 성과지표로 하였다. 본 연구로 인한 결과물인 CFT 트러스 모듈러 교각은 코핑부를 CFT구조로 사용함으로 얻을 수 있는 공사적 이점과 재료 감소로 인한 CO2 감축을 정량적 목표로 하였다. 또 사업화를 위해서는 신속하게 구조를 검토하고 성과품을 생성할 설계 자동화 툴의 개발을 목표로 하였으며, 정량적 지표로 기존 인력설계 대비 설계속도의 절감률을 목표수치로 제시하였다 공사기간 50% 단축 - 기존 모듈로 교각대비 코핑부 CFT구조 적용으로 공사기간 50%단축 현장공사인력 40% 감축 - 기존 모듈로 교각대비 코핑부 CFT구조 적용으로 현장공사인력 40%감축 CO2 감축 - 재료사용 절감으로 CO2 배출량 10% 감축 BIM 기반 설계자동화 프로그램 개발 - 설계를 신속하고 정확하게 수행하여 기술경쟁력을 확보할 수 있는 BIM 기반의 설계 자동화 툴 개발로 설계시간 80% 단축
|
| 연구내용 및 범위 |
본 연구의 긍극적 목표는 모듈화가 가능한 하부구조 시스템을 개발하여 안전하고 간편하게 교량 하부구조물 시공하고 교량 전 공종에 있어서 모듈화를 완성하는 데 있다. 이를 위해 설계요구 성능을 만족하는 각 상세를 개발하고 이를 상용화하기 위해 효과적으로 설계성과품을 제공할 수 있는 BIM 기반의 설계툴를 만들고자 한다.1차년도에는 기초연결부에 대한 상세를 개발하고 이에 대한 성능을 검증하며, 설계모듈 개발에 있어서 변수기반의 모델링을 생성하는 모듈을 개발할 계획이며,2차년도에는 트러스 코핑의 내하력 평가 및 장기거동을 고려한 피로성능 검증을 하며, 고소작업을 함에 있어서 안전성을 확보하기위한 추가적인 시공상세들을 개발하고, 설계모듈개발에 있어서는 1차년도 개발된 모델링 모듈을 기반으로 설계성과품과 연계하여 자동으로 설계성과품들을 생성하는 연구를 진행할 것이다. .본 과제를 통해 연구하고자 하는 연구범위는 아래와 같다.1. 기둥기초 연결부 개면도출 및 성능검증기존의 콘크리트 기초와 강재교각연결부의 복잡한 구조를 탈피하여 모듈화 교각에 적합한 단순하면서도 안전성을 확보할 수 있는 기초연결부 개발 및 구조검토와실험을 통한 성능검증세부추진내용을 다음과 같다. - 선행기술조사 - 기초연결부 상세제시 - 기초연결부 상세구조검토 - 기초연결부 상세실험검증2.트러스 코핑 내하력 및 피로성능 검증국내최초로 사용되는 트러스형태의 CFT 코핑의 내하력 평가와 아직 설계기준이 적립되어 있지 않는 CFT 부재의 피로성능을 평가 한고 설계적용방안을 모색함세부추진내용을 다음과 같다. - 선행 연구 조사 - 실험제 설계 - 정재하 시험을 통한 내하력 평가 - 반복가력 시험을 통한 피로성능 평가3.고소작업 안전 아이템 개발모듈러교각 조립을 위해 고소에서 이루어 작업에 대한 안전성을 확보하기 위한 시공상세 개발세부추진내용을 다음과 같다. - 작업중 위험공종 분석 - 안전성 확보를 위한 시공상세 개발4.BIM기반 설계 시스템화세부추진내용을 다음과 같다. - 3차원 구조로 제작자에게 설계의도를 명확히 전달하기 위한 BIM 모델 작성하며, 선형기반의 변수적용이 가능한 3D BIM 모델 생성 프로그램 개발로 설계자동화를 위한 기초 작업 수행 - 선형기반의 BIM 모델로부터 도면 및 수량을 자동 추출시스템을 구축하고 구조계산서와 입력 값 연동을 통해 설계 시스템화 완성
|
이 누리집은 대한민국 공식 전자정부 누리집입니다.
