| 3차년도 |
V-타이 기술을 적용한 단면확대 보강기둥의 압축 설계(V-타이의 정착기술 개발)(단면확대 단면에서 구속된 콘크리트의 응력-변형률 거동 모델링)
|
선행연구 사례조사- 단면확대 보강기둥의 거동에 대한 기존 연구 및 특허기술 조사- 기존 기술의 문제점 및 내진 성능분석- 관련 국내·외 설계기준 분석 V-타이 기술 적용성 및 시장진입 검토- 단면확대 보강기둥에서 V-타이 기술의 적용성 검토 및 특허출원- 단면확대 보강기둥의 시장현황 분석 및 시장진입 리스크 분석 V-타이의 정착기술 개발- 단면확대 보강기둥에서 구조적, 시공적 측면에서 효율적인 V-타이의 정착기술 개발 및 특허 출원- 정착기술 확장된 V-타이의 부착실험 검증 목표성능 설정- 단면확대 보강기둥의 축력-모멘트 상관도 작성- 단면확대 보강기둥에서 V-타이 기술의 적용을 통한 압축내력, 연성 및 휨 내력과 연성의 향상비율 설정- 단면확대 보강기둥에서 V-타이 기술의 적용을 위한 V-타이 묻힘길이 결정방법 제시- V-타이 기술을 적용한 단면확대 보강기둥의 설계기준에 대한 안전성능 목표 설정 압축성능 실험- V-타이로 구속된 단면확대 보강기둥의 중심축하중 실험· 주요변수: V-타이 배근 양 및 간격, 기둥 단면 크기, 콘크리트 압축강도, 신단면과 구단면의 비율 등· 측정요소: 기둥의 파괴모드, 축하중-축변형률 거동, 구속된 콘크 리트의 응력-변형률 거동 등- V-타이로 구속된 단면확대 보강기둥의 목표 압축성능의 검증 실험결과에 기반한 압축거동 해석 및 모델 제시- 단면확대 보강기둥 단면에서 구속된 콘크리트의 응력-변형률 관계 모델링· 일반 RC 기둥단면에서 제안된 모델의 확장- V-타이로 구속된 단면확대 보강기둥의 압축내력 평가 모델 제시- 대형단면에 대한 비선형 유한요소 해석(실험장비 용량의 한계 고려)- V-타이로 구속된 단면확대 보강기둥의 압축연성비와 횡보강근 체적비의 관계 제시
|
| 연구성과 |
기술적 기대성과 |
● 단면확대 보강기둥 및 단면유지 보강기둥의 연성향상을 위한 원천기술 확보 및 국제기술 선도● 단면확대 보강기둥 및 단면유지 보강기둥의 성능기반 설계에 대한 설계기준 및 시방지침의 기초 자료 제공● 국내의 내진설계기준의 강화에 따른 횡보강근의 의무적인 배근으로 콘크리트 내부의 철근의 과밀화를 방지할 수 있는 선도적인 기술 제공.● 기둥의 성능기반 설계에 대한 전문인력 양성 및 연구 인프라 확대● 보강공법에 대한 국가인증이 없고, 보강공사 후 공사가 제대로 이뤄졌는지에 대한 검증체계도 확립되어 있지 않은 국내 현실에서 합리적 보강공법 기술의 선도● 내진보강의 성능평가, 설계, 시공관리 등 전반적인 매뉴얼 개발에 대한 기초자료 제공● RC 기둥에서 구조적 성능, 시공성 및 경제성이 우수한 보조 띠철근 배근기술의 경쟁력 향상 및 설계 VE의 요소기술 제공
|
| 사회 경제적 파급효과 |
● 제안 기술은 기존 보조띠철근 배근기술에 비해 약 12% 낮은 가격 경쟁력을 갖음.제안 기술이 보조 횡보강근 시장의 10%만 진입하여도 연간 1,000억원 이상의 매출이 가능한데, V-타이의 구조적 우위, 시공성 우위 및 경제성 우위 그리고 건설 신기술 인증 등을 고려하면 기존 횡보강근 시장의 10% 이상 점유 가능.● 국내 노후화 구조물의 보강 시장 및 증축 건축물에서 V-타이 활용한 기둥단면 확대공법이 10%만 차지하여도 약 4,000억원의 매출(시공비 포함)이 가능한데, V-타이의 구속효과에 의한 기둥 연성향상, 시공성 우위 및 경제성 우위 등을 고려하면 기존 기둥보강 시장의 10% 이상 점유 가능.● 단면유지 보강기둥 시장에서 V-타이 활용한 중공기둥 공법이 10%만 차지하여도 약 1,000억원의 매출(시공비 포함)이 가능함.● 중국설계원에서의 기술인증을 추진하여 중국철도건설 그룹을 통한 건설기술 수출 가능.● 이라크, 쿠웨이트 및 베트남 등에 진출한 현대건설, 대림산업 등을 통하여 V-타이 제품의 수출 가능.● 건축물 내진성능 향상을 통한 지진피해 감소 및 건축물 장수명화를 통한 환경성 향상.● 고소작업에서도 주철근 배근상태에 관계없이 그리고 원터치 클립에 의한 긴결시간 최소화로 위험요소 낮아짐.● 작업자의 한손에 의해 주철근과의 체결이 가능하므로 안전사고 위험 감소.
|
| 활용방안 |
1) 기술수요처 및 관련시장의 규모● 제안 기술은 건축물의 내진성능 향상에 대한 요소기술로서 기술의 수요처는 기존 건축물의 증축 및 내진보강을 위한 기둥 보강, 전단벽 경계요소 보강 그리고 신축에서 단면유지 보강기둥 또는 전단벽 경계요소임.● 철근콘크리트 건설공사에서 보조 띠철근의 국내 시장규모는 연간 약 1조원 이상임. ● 국내 노후화 건축물의 리모델링 및 내진보강을 위한 국내의 시장은 2015년 기준으로 4조원 이상이 형성되면서 지속적인 증가하고 있음. 특히 학교 내진보강시장만 고려하여도 교육부는 총 5조원 이상을 투입해 2037년까지 학교의 내진보강을 조기 완료한다는 계획임.● 구조물의 내진설계 및 보강에 대한 관련법규들의 강화로 제안 기술인 V-타이 설계기술의 시장점유는 지속적으로 상승할 것으로 예상됨.2) 원천기술 확보 및 신산업 창출● RC 기둥에서 보조 띠철근으로서 V-타이 설계기술은 특허맵 분석결과 국내·외적으로 원천성을 갖고 있음.● RC 기둥에서 보조 띠철근으로서 V-타이 설계기술은 국토교통부 건설신기술, 한국콘크리트학회 기술인증 및 한국건축구조기술사회 신기술 인증을 받아 구조물 설계단계에서부터 반영되고 있음.● V-타이 설계기술은 경제성도 확보되면서 설계 VE의 기술요소로서 그 적용성이 점차 확대되고 있음.● V-타이와 원터치 클립을 하나의 제품화함으로서 주문식 대량생산하여 현장에 납품하는 방식으로서 이와 관련한 신산업을 창출하였음.3) 보유기술의 사업 확장성● V-타이 기술을 보조 띠철근 배근이 상당히 어려운 단면확대 보강기둥 및 단면유지 보강기둥에 적용함으로서 기술의 사업 확장 도모.● V-타이 정착 및 효율적인 배근기술 확장을 통하여 증축 및 내진보강 구조물의 단면확대 보강기둥 및 중공기둥의 내진성능 향상기술에 대한 국내·외 지적재산권 확보.● V-타이를 이용한 단면확대 보강기둥은 연구 종료 후 한국구조물유지관리진단공학회 기술인증을 추진하여 기술의 공인성 확보.● V-타이 기술에 대해 건설신기술을 함께 추진한 대림산업 및 아이에스동서산업과 연계하여 현장적용을 위한 기술실시 계약체결 추진.● 연구종료 후에는 국토교통부 건설신기술 인증을 추진하여 구조물 설계단계에서부터 제안기술이 반영될 수 있는 토대 마련.
|
이 누리집은 대한민국 공식 전자정부 누리집입니다.
