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과제기본정보

동바리 대체용 T형 캔틸레버 브라켓을 구비한 중앙지간장 100M급 이중합성 강박스 거더 교량의 설계 및 시공기술 개발2년차

사업개요
사업개요에 대한 사업명, 분류코드(기술분류), 과제명, 주관연구기관, 총괄연구 책임자(성명, 소속, 전화번호), 총 연구기간, 당해연도 연구기간 정보제공
사업명 국토교통기술사업화지원 과제번호 19TBIP-C143946-02
국가과학표준분류 1순위 건설 교통 | 시설물 설계 해석기술 | 교량 적용분야 건설업
2순위 None | None | None 실용화대상여부 실용화
3순위 None | None | None 과제유형 개발
과제명 동바리 대체용 T형 캔틸레버 브라켓을 구비한 중앙지간장 100M급 이중합성 강박스 거더 교량의 설계 및 시공기술 개발
주관연구기관 (주)서린브릿지텍
총괄연구 책임자 성명 서석구
소속 (주)서린브릿지텍 직위 대표이사
기관 대표번호 031-714-8870 FAX 031-714-8872
총 연구기간 2018-04-01 ~ 2020-12-31
당해연도 연구기간 2019-01-01 ~ 2019-12-31

(단위:원)

년도별 정부출연금, 기업부담금, 계 정보제공
년도 정부출연금 기업부담금 계
현금 현물 소계
2차년도 330,000,000 22,000,000 198,000,000 220,000,000 550,000,000
과제기본정보의 연구개발개요, 최종목표, 연구내용 및 범위 정보제공
연구개발개요 본 사업화 대상기술은 국토교통과학기술진흥원(구, 한국건설교통기술평가원)의 건설기술혁신사업의 일환으로 수행된 “차세대 이중합성 강박스거더 교량의 구조시스템 개발”연구(2006.12~2009.12)를 통하여 개발된 기술로서, 먼저 그 기술의 우수성을 기술하면 다음과 같다. 본 사업화 대상기술인 이중합성 강박스거더 교량은 일반적인 단순합성 박스거더 교량의 중간지점영역에 하부콘크리트를 추가로 배치함으로써, 교량 전장에 걸쳐 콘크리트가 압축력에 저항하도록 하는 매우 합리적인 교량형식이다
본 사업화 대상기술은 기존 기술개발의 성과를 반영하여 하부콘크리트의 타설범위는 2차고정하중 재하시의 부모멘트 발생영역인 주경간장의 약 20%, 하부콘크리트의 타설높이는 탄성하중응력 및 장기거동응력의 변동과 상부하중의 증가분을 고려하여 강박스거더 높이의 약 10%로 설계하였다. 또한, 부모멘트 구간의 강성증가에 기인하는 정모멘트부의 응력감소량을 반영하여 정모멘트부는 개구제형 강박스거더 형식을 채용하여 보다 효과적인 강재량 감소를 도모하였으며, 일정한 거더높이로 시공성 및 경관성 향상을 도모하였다.
최종목표 본 사업화의 최종목표는 교량 켄틸레버부의 시공상 안전성 문제를 해결하고, 장경간 교량계획 및 경제성향상을 추구할 수 있는 동바리 대체용 T형 캔틸레버 브라켓을 구비한 중앙지간장 100M급 이중합성 강박스 거더 교량의 설계 및 시공기술을 개발하는 것이다.

본 사업화 대상기술의 기본개념인 이중합성 강박스거더 교량은 부모멘트를 받는 연속교 내측 지점 구간의 하부 압축플랜지 위에 콘크리트를 타설하여 지점부 강성을 향상, 형고감소 및 경간장 증대를 경제적으로 추구할 수 있는 형식으로써, 본 보유기술이 사업화에 성공하기 위해서는 이중합성 강박스거더 하부콘크리트의 성능개선, 캔틸레버부 바닥판 시공의 안전성 확보, 신 설계기준(한계상태설계법)의 적용, 설계시스템 구축 및 설계자동화 등의 연구개발이 선행되어야 한다.
연구내용 및 범위 1. 하부콘크리트의 성능개선을 위한 중앙자유단이 설치된 이중합성 강박스 거더 개발
ㅇ 중앙 자유단이 설치된 하부콘크리트의 적용성 및 해석기법 정립 :
- 중앙 자유단이 설치된 하부콘크리트의 크리프, 건조수축거동을 분석한 후 적정한 중앙부 이격거리 등의 구조적 영향을 분석하고 해석기법을 제안한다.
- 이중합성 강박스거더 교량의 경간장 및 거더 높이에 대한 매개변수 연구를 통해 중앙 자유단이 설치된 하부콘크리트의 적정두께 및 타설범위 등에 대한 상관관계를 규명한 후 설계에 대한 해석기법을 정립한다.

ㅇ 중앙 자유단이 설치된 하부콘크리트의 성능검증 실험 및 분석
- 정립된 해석기법 및 설계 가이드라인을 바탕으로 중앙 자유단이 설치된 하부콘크리트의 실험체를 제작한다.
- 실물 모형실험을 수행하여 정립된 해석기법과 적용성을 검증하고 효율적인 설계안을 제시한다.

ㅇ 신 설계기준이 적용된 중앙 자유단이 설치된 하부콘크리트의 표준 설계성과품 작성
- 중앙 자유단이 설치된 하부콘크리트에 대하여 구 설계기준인 허용응력설계법과 신 설계기준인 한계상태설계법에 대한 비교검토를 수행한다.
- 신 설계기준인 한계상태설계법이 적용된 중앙 자유단이 설치된 하부콘크리트에 대한 설계성과품인 설계 예제집을 작성하고, 표준설계도면을 작성한다.

ㅇ 중앙 자유단이 설치된 하부콘크리트의 설계시스템 구축 및 설계자동화
- 중앙 자유단이 설치된 이중합성 강박스거더 교량에 대한 설계시스템 구축을 통하여 상품제조(성과품작성) 과정에서의 결함을 찾아 그 원인과 제거 방법을 제시한다.
- 구축된 설계시스템을 전문업체에 의뢰하여 설계자동화를 실현함으로써 상품제조 과정에서의 과도한 Man？Month을 축소하고 그 성과를 제시한다.

ㅇ 중앙 자유단이 설치된 하부콘크리트의 현장적용 및 보급확산
- 참여기업 및 기술실시업체 등이 추진하는 중앙 자유단이 설치된 이중합성 강박스거더 교량사업에 반영하고, 반영된 성과물과 예상매출액을 제시한다.
- 마켓팅 전략의 일환으로 실무자들이 이용하기 용이하도록 신 설계기준인 적용된 중앙 자유단이 설치된 이중합성 강박스거더 교량의 설계 가이드 라인을 제시하여 본 연구성과를 보급확산하고 그 성과를 제시한다.

ㅇ 건설신기술 인증 및 기술실시계약 체결 추진
- 검증실험 및 현장적용실적을 바탕으로 국토교통과학기술진흥원에서 주관하는 건설신기술 인증을 추진한다.
- 기술 사업화의 확산을 위하여 본 사업화 대상기술을 필요로 하는 업체와 기술실시계약을 체결한다.

2. 캔틸레버부 바닥판 시공의 안전성 확보를 위한 동바리 대체용 T형 캔틸레버 브라켓 개발

ㅇ T형 캔틸레버 브라켓의 적용성 및 해석기법 정립
- 기존 동바리 공법과 T형 캔틸레버 브라켓 공법의 비교는 통하여, 강박스거더 교량에 대한 적용성을 검토하고 해석기법을 정립한다.
- T형 캔틸레버 브라켓의 강박스거더 복부체결에 대한 국내외 설계기준을 검토하고 적용방안을 제시하며, L형 프리캐스트 패널 설치시의 들뜸현상 및 모따기 등의 해결방안을 제시한다.

ㅇ T형 캔틸레버 브라켓의 성능검증 실험 및 분석
- 정립된 해석기법 및 설계 가이드라인을 바탕으로 T형 캔틸레버 브라켓이 설치된 이중합성 강박스 거더의 실험체를 제작한다.
- 실물 모형실험을 수행하여 정립된 해석기법과 적용성을 검증하고 효율적인 설계안을 제시한다.

ㅇ 신 설계기준이 적용된 T형 캔틸레버 브라켓의 표준 설계성과품 작성
- T형 캔틸레버 브라켓이 설치된 이중합성 강박스 거더에 대하여 구 설계기준인 허용응력설계법과 신 설계기준인 한계상태설계법에 대한 비교검토를 수행한다.
- 신 설계기준인 한계상태설계법이 적용된 T형 캔틸레버 브라켓이 설치된 이중합성 강박스 거더에 대한 설계성과품인 설계 예제집을 작성하고, 표준설계도면을 작성한다.

ㅇ T형 캔틸레버 브라켓의 설계시스템 구축 및 설계자동화
- T형 캔틸레버 브라켓에 대한 설계시스템 구축을 통하여 상품제조(성과품작성) 과정에서의 결함을 찾아 그 원인과 제거 방법을 제시한다.
- 구축된 설계시스템을 전문업체에 의뢰하여 설계자동화를 실현함으로써 상품제조 과정에서의 과도한 Man？Month을 축소하고 그 성과를 제시한다.

ㅇ T형 캔틸레버 브라켓의 현장적용 및 보급확산
- 참여기업 및 기술실시업체 등이 추진하는 T형 캔틸레버 브라켓이 설치된 이중합성 강박스거더 교량사업에 반영하고, 반영된 성과물과 예상매출액을 제시한다.
- 마켓팅 전략의 일환으로 실무자들이 이용하기 용이하도록 신 설계기준인 한계상태설계법이 적용된 T형 캔틸레버 브라켓이 설치된 이중합성 강박스거더 교량의 설계 가이드 라인을 제시하여 본 연구성과를 보급확산
건설기술연구개발사업 주요내용
건설기술연구개발사업 주요내용의 구분, 연구개발목표, 연구개발 내용 및 방법 정보제공
구분 연구개발목표 연구개발 내용 및 방법
2차년도 ○ 주관연구기관((주)서린브릿지텍) : 이중합성 강박스거더 하부콘크리트의 성능개선을 위한 중앙자유단이 설치된 이중합성 강박스 거더 개발

▷ 중앙 자유단이 설치된 하부콘크리트의 적용성 및 해석기법 정립
▷ 중앙 자유단이 설치된 하부콘크리트의 성능검증 실험 및 분석

○ 공동연구기관((주)신원알피씨) : 캔틸레버부 바닥판 시공의 안전성 확보를 위한 동바리 대체용 T형 캔틸레버 브라켓 개발

▷ T형 캔틸레버 브라켓의 적용성 및 해석기법 정립
▷ T형 캔틸레버 브라켓의 성능검증 실험 및 분석
 ○ 주관연구기관((주)서린브릿지텍) :

▷ 중앙 자유단이 설치된 하부콘크리트의 적용성 및 해석기법 정립
- 중앙 자유단이 설치된 하부콘크리트의 크리프, 건조수축거동을 분석한 후 적정한 중앙부 이격거리 등의 구조적 영향을 분석하고 해석기법을 제안한다.
- 이중합성 강박스거더 교량의 경간장 및 거더 높이에 대한 매개변수 연구를 통해 중앙 자유단이 설치된 하부콘크리트의 적정두께 및 타설범위 등에 대한 상관관계를 규명한 후 설계에 대한 해석기법을 정립한다.

▷ 중앙 자유단이 설치된 하부콘크리트의 성능검증 실험 및 분석
- 정립된 해석기법 및 설계 가이드라인을 바탕으로 중앙 자유단이 설치된 하부콘크리트의 실험체를 제작한다.
- 실물 모형실험을 수행하여 정립된 해석기법과 적용성을 검증하고 효율적인 설계안을 제시한다.


○ 공동연구기관((주)신원알피씨) :

▷ T형 캔틸레버 브라켓의 적용성 및 해석기법 정립
- 기존 동바리 공법과 T형 캔틸레버 브라켓 공법의 비교는 통하여, 강박스거더 교량에 대한 적용성을 검토하고 해석기법을 정립한다.
- T형 캔틸레버 브라켓의 강박스거더 복부체결에 대한 국내외 설계기준을 검토하고 적용방안을 제시하며, L형 프리캐스트 패널 설치시의 들뜸현상 및 모따기 등의 해결방안을 제시한다.

▷ T형 캔틸레버 브라켓의 성능검증 실험 및 분석
- 정립된 해석기법 및 설계 가이드라인을 바탕으로 T형 캔틸레버 브라켓이 설치된 이중합성 강박스 거더의 실험체를 제작한다.
- 실물 모형실험을 수행하여 정립된 해석기법과 적용성을 검증하고 효율적인 설계안을 제시한다.
연구성과 기술적 기대성과 ▷ 안전하고 경제적이며 간편한 시공가능
본 사업화 대상기술은 내측지점부의 강성증가로 경간중앙부의 정모멘트 및 처짐을 감소시킬 수 있으므로, 단순 합성거더교와 대비하여 구조적인 안전성을 확보할 수 있다. 또한, 120m 경간까지 동일한 거더높이를 적용하여 압출가설공법 등의 다양한 가설공법을 적용할 수 있으며, 부가적으로 진동 및 처짐을 감소시킬 수 있고 다리밑 공간 확보에도 유리하다.

▷ 아름답고 경제적인 장경간 교량계획 가능
현재 장경간(70~120m) 교량에 적용되고 있는 고가형식의 교량(아치교, 트러스교, PSC 박스교 등)을 대체함으로서, 보다 경제적인 장경간 교량계획이 가능하다. 또한, 중앙경간부의 정모멘트 및 변위 제한조건 등을 만족시킬 수 있으므로, 고속철도용 교량 등 소음 및 진동의 저감이 필요한 교량에 적용이 가능하다.
사회 경제적 파급효과 ▷ 친환경적인 교량의 건설
본 사업화 대상기술은 합판거푸집과 동바리를 이용한 재래식 공법의 적용으로 발생하는 산업폐기물을 대폭 감소시킬 수 있으며, 교각 하부의 공사용 가도건설 등과 같은 환경적 피해 요소를 최소화시킬 수 있다.

▷ 캔틸레버부 바닥판 시공의 안정성 확보
기존기술인 재래식공법은 합판거푸집과 동바리 설치를 위한 고소작업으로 심각한 안전성 문제를 내포하고 있다. 본 사업화 대상기술은 지상에서 T형 브라켓을 설치하고 거더 거치후에는 크레인을 이용하여 L형 데크를 설치할 수 있으므로 고소작업 최소화로 인한 안전성 확보가 가능하다.


▷ 강재량을 대폭 절감가능
내측지점부 하부플랜지 및 지점부 다이아프램의 상세를 개선하고, 정모멘트부의 응력감소량을 반영하여 정모멘트부는 개구제형 강박스거더 형식을 채용함으로써, 일반공법(단순합성 거더교량)과 대비하여 강재량을 약 20% 이상 절감할 수 있음을 알 수 있다.

▷ 교량 건설기간의 단축가능
본 사업화 대상기술은 강박스거더 교량의 지간장을 대폭 늘릴 수 있어 하부구조의 개소수가 감소하게 됨으로 가설기간 및 가설비용을 크게 절감할 수 있으며, 교량 캔틸레버부 시공시 고소작업이 필요없기 때문에, 합판거푸집과 동바리를 이용한 재래식 공법에 비하여 교량 바닥판의 가설기간을 대폭 단축할 수 있다.
활용방안 ▷ 기술보급 및 국내 교량건설에 반영
본 사업화 대상기술은 매우 독창적인 기술이면서도 강박스거더 교량의 설계 및 시공분야에서 많은 장점을 가지고 있다. 이에 대한 연구성과를 연구논문 발표 및 기술강습회를 통해서 국내 교량설계 기술자들에게 기술을 보급하고 발주처에 본 연구결과의 우수성을 널리 알린다면, 앞으로 건설될 교량에 적극 반영될 수 있을 것으로 예측된다.

▷ 국제특허 획득 및 기술수출
본 사업화 대상기술인 동바리 대체용 T형 캔틸레버 브라켓 및 중앙자유단이 형성된 이중합성 박스거더는 매우 독창적인 기술이기 때문에 국제특허 획득 및 이를 통한 기술수출이 충분히 가능할 것으로 판단된다.
핵심어
핵심어의 구분, 핵심어, 핵심어1~핵심어5 정보제공
핵심어 핵심어1 핵심어2 핵심어3 핵심어4 핵심어5
국문 강박스거더 이중합성 하부콘크리트 T형캔틸레버브라켓 L형 데크플레이트
영문 Steel box girder double composite bottom slab t-type cantilever deck plate
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