| 연구개발개요 |
국제 건설시장이 국제기준체계로 급속히 변화하고 있으며 이에 따라 각국이 독자적인 신뢰성기반 설계기준을 개발하여 그 영향력을 확대하고 있다. 따라서 우리나라도 국제 건설시장에서의 경쟁력을 확보하기 위해 각 분야의 전문 연구진이 종합적으로 참여하는 교량설계핵심기술연구단을 구성하여 다섯 가지 전략적 목표를 세우고 교량 해석 및 설계 선진화를 위한 연구를 수행하게 되었다. 연구 수행은 기반기술 확보, 요소기술 개발, 실용화의 3단계로 추진되며 종합설계 및 차세대 기술/기준 개발, 강교량 설계, 콘크리트교량 설계, 교량설계에 디지털기술의 응용, 교량부속장치에 대한 5개의 연구부로 구성되어 연구가 수행된다.
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| 최종목표 |
연구가 완료된 후 2-3년간의 적용기간과 국내 산업체에서의 기술 확산을 거쳐 2010년에는 국내 교량해석 및 설계기술이 세계 10위권에 진입하도록 하고 지속적인 연구를 통해 향후 세계 교량기술 선진국으로 도약할 수 있는 기반을 조성하는 것을 목표로 '교량 해석 및 설계 선진화'를 이 연구의 최종 목표로 선정하였으며 이를 달성하기 위해 국제적 수준의 교량 해석 및 설계기술 개발과 실용화 , 국제기준체계에 적합한 교량 설계기준 개발, 특정분야에서의 세계 선도기술 창출, IT분야를 접목한 교량설계기술 혁식화, 차세대 교량기술의 기반 확보의 다섯 가지 전략적 목표를 가지고 연구를 수행하고 있다. 또한 교량에 관련된 모든 분야가 포함되어 있기 때문에 체계적인 연구수행을 위해 3개의 세부과제와 5개의 연구부로 구분하여 연구가 수행된다. 3개의 연구부로 되어 있는 1세부는 강교와 콘크리트교 및 특수교량에 대한 해석 및 설계 선진화와 차세대 기술/기준 개발을, 2세부는 디지털기술을 이용한 교량설계 고도화를, 3세부는 교량부속시설의 성능 및 설계기술 향상을 목표로 하고 있다.
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| 연구내용 및 범위 |
1세부과제는 3개의 연구부로 구성되는데 먼저 종합설계 및 차세대 기술/기준 개발을 하고 있는 1연구부에서는 강교 또는 콘크리트교로 구분되지 않는 다양한 교량설계기술을 다루고 있다. 미학적 교량설계기술이나 교량의 진동문제를 해결하기 위한 응답제어기술, 초기형상해석이나 폐합단계 해석 등 시공단계 및 비선형성이 고려된 사장교/현수교의 3차원 정밀해석기술, 지반 구조물 상호작용을 고려한 정밀 지진응답해석기술, 피로균열 전파의 확률론적 해석기술, 박판/극후판 정밀좌굴해석기술, 내풍설계기술을 연구하고 있다. 그리고 교량의 장수명화 기술로서 모니터링 시스템의 설계 및 부식센서 개발, 신소재(FRP) 적용에 따른 설계기술을 연구하고 있다. 또한 국제기준에 부합하는 신뢰도 기반의 설계기준을 제시하는데 필요한 LCC 및 신뢰도 평가기법에 관한 연구와 우리나라에 적합한 하중확률모형을 개발하는 연구도 수행하고 있다. 2연구부에서는 피로설계하중 모형 제안 및 하중계수 결정, 연결부 및 피로 취약부의 피로설계기준을 제시, 플레이트거더, 박스거더 및 개구제형 박스거더의 설계기준 제시, 극후판 및 고성능강 용접상세부에 대한 피로강도를 분석하기 위한 해석 및 실험, 강교량의 붕괴조절계획(Fracture Control Plan)을 제안하기 위한 자료조사 및 실험, 강바닥판 접합부 상세 개선안 제시 및 해석기법 표준화, TMC 강재 및 내후성강 적용 강교 및 강합성 교각 상세 설계기술 개발, 아치교 지점조건 영향 분석 및 지점 국부좌굴 검토, 보강재 배치방법 개선에 대한 연구를 수행하고 다양한 강교량 형식별 LRFD 설계예제와 강바닥판의 접합부 상세 개선안을 적용한 설계예제를 작성하는 등 강교량에 특화되어 강교량의 LRFD 설계기준 및 특수교량(아치, 트러스교) 설계 선진화를 수행하고 있다. 3연구부에서는 콘크리트 교량의 응력 집중부 해석을 위한 3차원 솔리드요소의 비선형 해석모델을 개발, 비선형 해석 결과를 성능기반 설계에 적용하기 위한 안전율 확보 방안, 신뢰도기반 내진설계기준안에 제시하고 있는 전단설계법과 기둥의 연성도 내진설계편의 전단설계에서 제안하고 있는 전단성능 곡선모델에 대한 검증, 응력 불연속 구간의 설계 모델에 대한 이론 연구와 검증 실험, 외부강선 배치 세그먼트 교량에 대한 이론 연구와 검증 실험, 힘의 평형조건 및 적합조건을 모두 반영할 수 있는 통합된 해석 및 설계기술 연구를 수행하고 있다. 또한 현행 도로교설계기준에 포함된 바닥판 규정과 비교분석을 수행하여 합리적 설계를 위한 개선사항을 도출 이를 토대로 장지간 바닥판 설계기준(안)을 제시하고 콘크리트 교량의 내구성 설계 기준/지침을 개발하는 등 콘크리트 교량에 특화되어 콘크리트교량의 해석 및 설계 선진화를 수행하고 있다. 디지털기술을 이용한 교량 설계의 고도화를 위해 2세부과제에서는 교량의 구성 성분과 구조를 분석하여 교량 설계 프로세스상의 데이터 모델 특성을 정의하고 이에 대한 객체정보를 형상정보로 전환하여 교량에 대한 설계자들의 설계정보 습득과 처리에 개방성과 확장성을 유지하는 포맷을 생성한다. 그리고 교량의 3차원 CAD 정보를 CAE에 활용할 수 있게 하는 교량 데이터의 확장자를 정의하고 이의 응용 체계를 구축한다. 전체적인 교량 설계프로세스를 고려할 때, 라이프사이클을 고려한 교량의 설계최적화 기법도 적용하며 문서정보의 생성, 관리 및 문서 포맷의 표준화 기술과 시스템을 구축한다. 개발된 시스템을 시범 적용함으로써 디지털 기술 활용에 의한 교량 설계 및 건설 유지관리 업무의 획기적 개선과 발전 방안을 제시한다.3세부과제는 교량용 부속시설의 설계, 제작, 성능시험에 대한 기준을 마련하여 도로교 설계기준에 반영하는 것을 목표로 각종 지진격리장치, 받침, 신축이음장치에 대해 성능 시험을 실시하고 그에 따른 표준화된 평가기준과 설계기준을 마련하고 있으며 또한 시공 및 유지관리에 필요한 지침을 개발하고 있다. 그리고 고기능성 신축이음장치를 개발하여 현장 적용성을 검토한다.
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