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과제기본정보

리모델링용 헬리컬파일 연결기술 개발1년차

사업개요
사업개요에 대한 사업명, 분류코드(기술분류), 과제명, 주관연구기관, 총괄연구 책임자(성명, 소속, 전화번호), 총 연구기간, 당해연도 연구기간 정보제공
사업명 국토교통기술촉진연구사업 과제번호 19CTAP-C152056-01
국가과학표준분류 1순위 건설 교통 | 시설물 설계 해석기술 | 지반구조 터널 적용분야 건설업
2순위 건설 교통 | 건설시공 재료 | 토목시공기술 실용화대상여부 실용화
3순위 건설 교통 | 건설시공 재료 | 건축시공기술 과제유형 개발
과제명 리모델링용 헬리컬파일 연결기술 개발
주관연구기관 (주)택한
총괄연구 책임자 성명 조광일
소속 (주)택한 직위 기술개발팀장
기관 대표번호 070-8844-0640 FAX -
총 연구기간 2019-04-19 ~ 2020-12-31
당해연도 연구기간 2019-04-19 ~ 2019-12-31

(단위:원)

년도별 정부출연금, 기업부담금, 계 정보제공
년도 정부출연금 기업부담금 계
현금 현물 소계
1차년도 134,000,000 6,000,000 39,000,000 45,000,000 179,000,000
과제기본정보의 연구개발개요, 최종목표, 연구내용 및 범위 정보제공
연구개발개요 ○ 헬리컬 파일은 선단으로부터 한 개 또는 복수의 나선형 원판이 일정한 간격으로 용접 부착된 파일로 지반으로 회전관입한 후 교란된 지반을 그라우팅하여 나선형 원판에서 하중재하 시 발현되는 선단지지력과 시공 후 압축 및 인발시 나선형 원판 사이에 있는 인접 지반에서 발현되는 주면마찰력으로 지지력을 발현함
○ 본 제안 기술은 상/하부 연결장치를 헬리컬 파일의 각 단부에 용접 부착하고 소켓팅 후 회전연결하면 회전방지 채움재가 하부로 하강하여 반대로 풀리지 않고 체결력을 확보할 수 있는 헬리컬 파일 연결장치임
최종목표 ○ 공공주택 리모델링 기초로 사용되는 헬리컬 파일의 토크 저항성능 20% 향상 및 그라우팅 시공성 개선을 통한 설계지지력 확보 가능 연결장치 개발
- 파일기초 최소화로 전체공사비 20% 절감
■ 설정근거: 기존 pin 타입 대비 토크 저항성능을 20% 향상시켜 헬리컬 파일 회전 관입 안전성을 확보함과 동시에 시공성을 개선하여 설계지지력을 안정적으로 확보하며, 제작 단가를 낮추어 thread 타입 대비 경제성을 20% 이상 향상시키도록 함
연구내용 및 범위 [개발기술 범위]
○ 본 제안 기술은 상/하부 연결장치를 헬리컬 파일의 각 단부에 용접 부착하고 소켓팅 후 회전연결하면 회전방지 채움재가 하부로 하강하여 반대로 풀리지 않고 체결력을 확보할 수 있는 헬리컬 파일 연결장치 개발임
○ 연결장치의 다수의 key가 토크에 저항할 뿐만 아니라 강관의 단면적을 모두 활용할 수가 있어 시공 후 압축/인장/휨에 대해서도 파일 본체의 설계강도 이상 확보가 가능하고 내부 공간을 통한 원활한 그라우팅이 가능함
○ 헬리컬 파일의 회전관입시 pin 타입 대비 20% 이상 토크저항성능을 확보하며 시공 후 원활한 그라우팅이 가능하도록 강관 내부공간을 확보함과 동시에 thread 타입 대비 20% 이상의 경제성을 확보할 수 있는 헬리컬 파일용 최적 연결장치를 개발하고자 함

[세부 연구내용]
○ 1차년도
■ 헬리컬 파일 연결부 설계기준 정립
· 압축, 인장, 휨 요구성능 정립
■ 직경별 연결부 상세 도출
· 직경 114.3, 200mm 연결부 사양 도출
■ 구조해석 검증
· 강관&연결부 압축/인장/휨거동 유한요소해석 평가
○ 2차년도
■ 연결부 제작 프로세스 정립
· 가공방법 및 용접제작 최적화
■ 연결장치 실모델 제작
· 주물/용접/가공 최적 프로세스 정립
· 연결장치 제작단가 산출
■ 연결장치 제작성능 평가
· 연결장치&강관 최적 결합방법 도출
· 연결장치 부착 강관 제작단가 산출
■ 연결장치 체결성능 평가
· 시공장비 유압장치 어댑터 제작
· 체결 시공성(체결 속도/이력소요) 평가
■ 직경별 상세 표준화
· 114.3mm, 200mm 표준도면 개발
■ 경제성 분석
· 직경별 일위대가 산출
■ 설계 및 시공매뉴얼 개발
· 연결부 설계매뉴얼 정립
· 연결부 시공매뉴얼 정립(제작지침 포함)
■ 현장재하시험 현장 섭외
· 헬리컬파일 현장시공 및 실험가능 부지 확보
■ 현장재하시험
· 정재하 및 수평/인발 성능 평가
■ 구조성능 평가 시험
· 연결부 휨/압축/인장 시험 (기존 형식 및 신형식 비교)

[추진전략]
○ 주관연구기관(택한) 및 참여기업(티엔씨)의 특장점을 적극적으로 활용하여 연구내용을 분담하고 추진체계를 구축하였음
○ 주관연구기관(택한)은 해석 및 설계, 특수 정밀 해석 등에 특화되어 있으므로 연결장치 사양개발, 설계 매뉴얼 개발, 성능평가 등을 담당함
○ 참여기업(티엔씨)는 강구조 및 철물 제작과 시공에 특화되어 있으므로 헬리컬 파일 시제작, 시공 매뉴얼 개발 등을 담당함
건설기술연구개발사업 주요내용
건설기술연구개발사업 주요내용의 구분, 연구개발목표, 연구개발 내용 및 방법 정보제공
구분 연구개발목표 연구개발 내용 및 방법
1차년도 ○ 헬리컬 파일 연결부 최적 상세 개발
- 헬리컬 파일 연결부 설계기준 정립 : 압축, 인장, 휨 요구성능 정립
- 직경별(114.3, 200mm) 연결부 상세 도출 : 아이디어 도출 및 특허출원
- 구조해석 검증 : 강관 & 연결부 압축/인장/휨 거동 유한요소해석 평가
- 시제품 제작 : 3D 프린팅 모형 제작 후 상세 확정 		○ 헬리컬 파일 연결부 설계기준 정립
- 압축, 인장, 휨 요구성능 정립
○ 직경별 연결부 상세 도출
- 직경 114.3, 200mm 연결부 사양 도출
○ 구조해석 검증
- 강관&연결부 압축/인장/휨거동 유한요소해석 평가
연구성과 기술적 기대성과 ■ 리모델링용 헬리컬 파일의 구조성능(토크) 및 시공성(그라우팅)을 확보할 수 있는 연결장치 개발 및 현장재하시험 검증으로 상용화 단계의 기술이 확립된다면 기술개발 완료시 선진 수준 이상의 기술을 보유할 수 있음
■ 국내뿐만 아니라 해외 헬리컬 파일 업체를 통해 해외적용이 용이하므로 사업화 대상 기술을 국제특허로 출원하여 제품 수출뿐만 아니라 기술력을 수출하는 새로운 고부가가치 창출의 토대가 될 수 있음. 따라서 향후 국제적으로 나아가는 발판을 제공할 수 있음
사회 경제적 파급효과 ■ 신형식 헬리컬 파일 연결장치는 전체공사비 절감뿐만 아니라 공공주택 리모델링 임대주택에 적용하여 국민의 생활안전성 제고를 통해 삶의 질 향상에 이바지할 것으로 기대됨
■ 헬리컬 파일 시장은 국내에서 약 50,000본이 사용되며, 평균길이 15m로 산정하면 연결부는 250,000개가 사용됨. 전체 시장의 50%를 대체할 경우 기존공법(6만원/개, thread타입)대비 20% 공사비를 절감할 수 있으므로 연간 국내 약 15억원의 건설비용 절감 가능
활용방안 ○ 신형식 헬리컬 파일 연결장치는 헬리컬 파일의 시공중 토크저항성능이 우수할 뿐만 아니라 원활한 그라우팅이 가능함과 동시에 경제성도 확보할 수 있어, 도심지의 리모델링과 같이 협소한 공간의 기초공사에서 적극 활용될 수 있음.
○ 연결장치 제공뿐만 아니라 구조적 성능검증 및 제반 매뉴얼 등 토탈 솔루션을 제공하여 원활한 현장적용이 가능.
○ 최종 구매에 의사결정을 하는 목표고객별 맞춤형 전략을 수립하고 제품공급을 수행할 예정임.
■ 발주처 : 공공리모델링 임대주택사업* 시 성능개선 헬리컬 파일 적용
*LH공사가 노후 다가구주택 등을 리모델링후 저렴한 가격으로 임대(2만호)
■ 제작사 : 영광엔지니어링, 진양비지엠텍 등 경제성 우위 연결장치 공급
■ 시공사 : 반석기초, 도건이엔텍 등 시공성 개선 연결장치 부착 강관 공급
핵심어
핵심어의 구분, 핵심어, 핵심어1~핵심어5 정보제공
핵심어 핵심어1 핵심어2 핵심어3 핵심어4 핵심어5
국문 리모델링 헬리컬 파일 연결장치 파일기초 강관
영문 remodeling helical pile connection pile foundation steel pipe
최종보고서
최종보고서 파일 다운로드 제공
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