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과제현황 목록

과제기본정보

두께 10 mm급 강판을 절곡하여 제작한 합성구조의 기둥이음 및 보-기둥접합을 위한 무용접 내진접합기술 개발2년차

사업개요
사업개요에 대한 사업명, 분류코드(기술분류), 과제명, 주관연구기관, 총괄연구 책임자(성명, 소속, 전화번호), 총 연구기간, 당해연도 연구기간 정보제공
사업명 국토교통기술촉진연구사업 과제번호 18CTAP-C129746-02
국가과학표준분류 1순위 건설 교통 | 건설시공 재료 | 건축시공기술 적용분야 건설업
2순위 건설 교통 | 건설시공 재료 | 건설구조재료 실용화대상여부 실용화
3순위 건설 교통 | 시설물 설계 해석기술 | 건축 과제유형 응용
과제명 두께 10 mm급 강판을 절곡하여 제작한 합성구조의 기둥이음 및 보-기둥접합을 위한 무용접 내진접합기술 개발
주관연구기관 단국대학교산학협력단
총괄연구 책임자 성명 엄태성
소속 단국대학교산학협력단 직위 부교수
기관 대표번호 - FAX -
총 연구기간 2017-04-01 ~ 2018-12-31
당해연도 연구기간 2018-01-01 ~ 2018-12-31

(단위:원)

년도별 정부출연금, 기업부담금, 계 정보제공
년도 정부출연금 기업부담금
현금 현물 소계
2차년도 210,000,000 7,000,000 63,000,000 70,000,000 280,000,000
과제기본정보의 연구개발개요, 최종목표, 연구내용 및 범위 정보제공
연구개발개요 ○ 최근 TSC보, ACT기둥, PSRC기둥, OCFT기둥 등 두께 10mm 내외의 얇은 강판을 절곡하여 이용하는 신합성공법이 전통적인 SRC 및 CFT 합성공법을 빠르게 대체하고 있다. 이러한 신합성공법은 강판 두께가 얇아 기둥이음 및 보-기둥 접합부 시공이 어렵고, 용접을 하더라도 우수한 접합부 내진성능을 확보하기 쉽지 않다.
○ 이 연구에서는 얇은 강판을 사용하는 신합성구조를 위하여 현장용접을 없애 시공성을 개선한 무용접 내진접합 공법을 개발하고, 구조실험을 통하여 내진성능을 검증하고자 한다.
최종목표 두께 10mm급 얇은 강판을 절곡하여 사용한 합성구조의 내진성능 확보를 위한 기둥이음ㆍ보-기둥접합부용 무용접 내진접합 공법 개발
○ 충전형 및 매입형 합성기둥을 위한 무용접 이음공법 개발
● 인장볼트를 이용한 앵글매입형 합성기둥용 앵글이음상세 개발 및 실험을 통한 합성기둥 이음부 구조성능 검증
● 관통철근을 사용한 충전형 합성기둥용 기둥강판 이음상세 개발 및 실험을 통한 합성기둥 이음부 구조성능 검증
○ 충전형 보-기둥 합성접합부를 위한 무용접 내진접합공법 개발
● 관통철근을 이용한 외부 보-기둥 합성접합부의 내진모멘트접합 상세 개발 및 실험을 통한 접합부 내진성능 검증
● 관통철근을 이용한 내부 보-기둥 합성접합부의 내진모멘트접합 상세 개발 및 실험을 통한 접합부 내진성능 검증
○ 개발 상세에 대한 시공성 및 경제성 평가
연구내용 및 범위 개발기술 설명
- 볼팅을 하는 무용접 관통철근을 사용하여 기둥 이음부 및 보-기둥 접합부를 시공하는, 시공성 및 내진성능을 개선한 얇은 절곡강판 이용 합성구조용 내진접합 공법
- 무용접 관통철근: 한쪽 단부는 볼팅(마찰볼트이음, slip-critical joint)으로 합성보ㆍ기둥 강판에 접합되고, 나머지 단부는 콘크리트에 갈고리 형태로 매입되어 콘크리트 정착으로 힘을 전달하는 내진접합 요소
- 기둥 이음부에서 현장조립 및 설치가 용이하고 보-기둥 접합부에서 용접부 응력집중 완화 가능
현 단계 기술 한계
- 현재 비용절감을 위하여 두께 10mm 내외의 얇은 강판을 절곡하여 제작하는 다양한 합성공법(ACT기둥, PSRC기둥, OCFT기둥, TSC보, HYFO보 등)이 개발되어 있지만, 내진성능에 대한 의구심이 해소되지 않아 적용확대에 어려움을 겪고 있음.
- 기존 관통철근, 관통강판 등을 사용한 대안상세가 연구되었으나 현장용접에 따른 시공성 저하가 현장적용의 걸림돌로 작용
- 만약 현장용접 없이 기둥 이음부와 보-기둥 접합부의 내진접합이 가능한 공법이 개발된다면, 관련 합성공법 현장적용 확대와 그로 인한 고용 창출 효과 기대 가능
기술수요에 대응한 최종성과물 도출
- 현 단계 기술애로사항과 업계 기술수요에 대응하여, 이 연구개발과제에서는 “무용접 내진접합용 관통철근 제품 개발 및 현장적용 확대를 위한 내진성능 검증 기술자료”를 최종성과물로 개발하려고 함.
- 즉, 최적 관통철근 상세를 제안하고 이를 적용한 무용접 기둥이음부 및 보-기둥접합부의 내진성능을 실험으로 검증함으로써, 개발 제품의 현장적용을 기술적으로 뒷받침함.
- 개발하는 무용접 내진접합용 관통철근은 얇은 강판을 사용한 합성기둥, 합성보, 합성접합부 등에 두루 사용할 수 있는 범용 내진접합요소로 활용할 수 있으며, 특허 및 디자인 등록을 통한 제품화 가능

볼트인장 앵글이음 상세 및 설계법 개발
- 볼트인장 앵글이음 상세 개발 및 설계개념 정림
- 설계기준, 기존 연구에 대한 조사·분석
- FEM해석을 통한 이음부 성능 평가

합성기둥 이음부 구조실험
- 합성기둥 이음 실험체 설계 및 제작
- 실험체 가력 및 계측계획 수립
- 실험수행 및 데이터 계측

합성기둥 이음부 구조성능 및 현장적용성 평가
- 강도, 강성, 파괴모드 등 실험결과 분석
- 현장적용을 위한 이음부 설계지침 작성
- 필요할 경우 이음부 상세 개선안 도출

관통철근 기둥이음 상세 및 설계법 개발
- 관통철근 상세 개발 및 설계개념 정립
- 설계기준, 기존 연구에 대한 조사·분석

합성기둥 이음부 구조실험
- 합성기둥 이음 실험체 설계 및 제작
- 실험체 가력 및 계측계획 수립
- 실험수행 및 데이터 계측

합성기둥 이음부 구조성능 및 현장적용성 평가
- 강도, 강성, 파괴모드 등 실험결과 분석
- 현장적용을 위한 이음부 설계지침 작성
- 필요할 경우 이음부 상세 개선안 도출

충전형 합성 보-기둥 접합부를 위한 무용접 내진접합 공법 개발 및 접합부 구조성능 실험 검증
- 관통철근을 이용한 무용접 보-기둥 내진접합상세 개발
- 구조실험을 통한 보-기둥 접합부 구조성능 검증

무용접 보-기둥 내진접합부 현장 적용성 검토
- 무용접 보-기둥 내진접합공법의 제작성·시공성 검토

관통철근을 사용한 무용접 보-기둥 내진접합 상세 및 설계법 개발
- 외부 및 내부 접합부를 위한 관통철근 내진접합상세 개발 및 설계개념 정립
- 설계기준, 기존 연구에 대한 조사·분석

내부 및 외부 보-기둥 접합부 내진실험
- 내부(+형)·외부(T형) 보-기둥 접합부 설계/제작
- 반복가력실험 수행 및 데이터 계측

무용접 보-기둥 접합부 내진성능 및 적용성 평가
- 강도, 연성, 파괴모드 등 내진성능 분석
- 현장적용을 위한 보-기둥 접합부 설계지침 작성
- 필요할 경우 내진접합상세 개선안 도출
건설기술연구개발사업 주요내용
건설기술연구개발사업 주요내용의 구분, 연구개발목표, 연구개발 내용 및 방법 정보제공
구분 연구개발목표 연구개발 내용 및 방법
2차년도 매입형 및 충전형 합성기둥을 위한 무용접 이음공법 개발 - 앵글매입형 합성기둥 이음공법 : 콘크리트에 매입되는 앵글을 인장볼트로 이음하는 상세 개발 및 이음부 구조성능 검증
- 충전형 합성기둥 이음공법 : 관통철근을 사용하여 기둥 외부강판을 이음하는 상세 개발 및 이음부 구조성능 검증
연구성과 기술적 기대성과 -기존 매입형 합성구조(SRC공법), 충전형 합성구조(CFT공법) 등의 내진설계방법 및 접합상세는 건축구조기준(KBC 2016)에 체계적으로 정리되어 있음. 하지만 비교적 최근에 기술개발 및 현장적용이 이루어지기 시작한 얇은 강판을 절곡한 합성공법의 경우, 체계화된 내진설계방법 및 접합상세가 정립되지 않았고 건축구조기준에서도 명확한 언급이 없음.
-따라서 이 연구성과를 활용하여 관련 합성구조의 설계기준 및 접합상세 표준을 개발할 경우, 개별 기업체의 기술개발 및 사업화를 촉진시킬 수 있음
사회 경제적 파급효과 - 합성구조의 내진성능 향상 및 내진안전성에 대한 의구심 해소
- 소요 강재물량 및 원가절감을 통한 합성구조의 경쟁력 향상, 이를 통한 건축물 골조공사에서 합성구조용 강재사용량 확대
활용방안 - 관련 합성구조 건설현장 적용. 참여기업이 기 확보한 건설현장 우선 적용
- 참여기업과 공동으로 개발기술의 특허ㆍ디자인 등록 및 사업화 추진
- 합성구조를 위한 설계기준 및 접합상세 표준 개발의 기초자료로 활용
핵심어
핵심어의 구분, 핵심어, 핵심어1~핵심어5 정보제공
핵심어 핵심어1 핵심어2 핵심어3 핵심어4 핵심어5
국문 합성공법 기둥이음 보-기둥접합부 내진접합 강-콘크리트 합성
영문 Composite construction Column splice Beam-column connection Seismic connection Steel-concrete composite
최종보고서
최종보고서 파일 다운로드 제공
최종보고서 두께 10mm급 강판을 절곡하여 제작한 합성구조의 기둥이음 및 보-기둥 접합을 위한 무용접 내진접합기술개발 최종보고서.pdf   다운로드
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