| 연구개발개요 |
최근 건축물의 대형화, 고층화와 더불어 삶의 질이 향상됨에 따라 고품질의 가변성을 확보한 건축물의 수요가 증가하는 추세이며, 초고층건물에 사용되는 기둥의 경우, 최소화된 단면으로 소요구조내력을 확보하기 위해 고강도 콘크리트를 사용하는데 고강도 콘크리트는 폭렬현상 등 화재에 취약한 단점이 있다. 최근에는 이를 극복하고 화재 시 내화성능을 확보하기 위해 기둥에 별도의 내화피복재를 사용하거나 섬유혼입을 하는 등의 조치를 취하고 있는 실정이나 이러한 조치는 기둥단면을 계획된 크기보다 증가시키며 화재 후 폐기물량과 CO2량을 증가시키는 요인이 된다. 뿐만 아니라 주요구조체인 기둥의 경우 화재 후 잔존강도가 건물의 구조안전성에 매우 중요한 척도이나 이에 대한 명확한 검증이나 연구가 전무한 실정이므로 고층화, 대형화되는 최근 건축물의 추세에 부합되는 무피복 고강도 콘크리트 기둥의 설계·시공기술 개발의 필요성이 대두되고 있다. 이에 본 연구에서는 하이브리드섬유(P.P섬유&강섬유)를 혼입하고 와이어로프를 나선배근하는 무피복 고강도 콘크리트 기둥을 개발하고, 화재피해 후 보수·보강 기술을 개발하여 구조안전성, 내화성능 및 경제성을 검토하여 이를 통해 사업화 기반을 마련함으로써 국가 화재안전 발전에 기여하고자 한다.
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| 최종목표 |
국내에서는 고강도 콘크리트 기둥 시공 시 내화피복재를 추가로 시공하거나 섬유혼입을 통해 내화성능을 확보하고 있는 실정이나, 이는 시공이 번잡하고 단면이 확대되거나 초고강도 콘크리트에 적용 시 내화성능을 확보하지 못하고 있는 실정이므로 이를 해결할 수 있는 폭렬제어형 고강도 콘크리트 기둥을 개발하고, 와이어로프 나선배근 공법을 발전시켜 고강도 RC부재의 화재피해 후 보수보강이 가능하고 반복재생이 가능한 기술을 실용화 하는 것을 목표로 한다. 세부적으로는 이를 ①설계·시공할 수 있는 기술을 확보하고, 고강도 콘크리트의 배합&펌프압송 기술의 개발, ②화재피해 후 개발기술을 적용하여 복원율 향상을 통한 고강도 RC기둥의 반복재생기술 개발 ③성능예측 수치해석 및 구조성능평가를 통한 설계반영, ④무피복 고강도 콘크리트 기둥의 국토부 공인 3시간 내화구조 인정 획득, ⑤설계 및 시공매뉴얼 구축 및 현장적용을 통한 기술검증 등 우수한 기술력 및 현장적용성을 기반으로 폭렬제어 및 반복재생형 무피복 고강도 콘크리트 기둥의 제품화 및 실용화를 이루어 국가 화재안전 발전에 기여하고 고층화 추세에 부합하는 경쟁력 있는 기술을 확보하는데 목표가 있다.
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| 연구내용 및 범위 |
본 연구에서는 국내 최초로 100㎫의 초고강도 콘크리트를 사용하는 기둥의 폭렬제어 및 반복재생이 가능한 설계 및 시공기술을 확보하고 제품화 및 실용화하고자 한다. 따라서 효율적인 연구수행을 위해 각 연구연차별로 주관 및 공동연구기관에서의 연구수행에 대한 역할 분담을 통해 연구의 내용과 범위를 설정하여 연구를 진행한다.1차년도 : 1단계 연구로써, 고강도 콘크리트에 혼입되는 하이브리드 섬유의 배합 및 압송을 위한 기술을 개발하고, PS적용 고강도 콘크리트 기둥의 성능예측 수치해석을 수행한다. 또한 최적 횡철근비 도출을 위한 구조성능을 평가, 분석, 고찰하여 설계에 반영하여 신축 건축물 적용 기술개발을 진행한다.2차년도 : 2단계 연구로써, 1차년도에 검증된 기술의 토대로 화재피해 후 구조물의 진단 및 위험도 등급분류를 체계화하여 와이어로프 나선배근 횡보강 공법을 적용하여 반복재생이 가능한 PS적용 고강도 RC기둥의 보수·보강 기술을 개발한다.3차년도 : 3단계 연구로써, 폭렬제어 및 반복재생형 PS적용 고강도 콘크리트 기둥의 건설신기술 및 내화구조인정 등을 통하여 개발기술의 검증 및 실용화 기반을 마련하고, 개발기술의 공법 유형벌 실구조물 단위 경제성 및 시장성 분석을 통하여 구체적인 판매전략을 구축한다.4차년도 : 4단계 연구로써, 폭렬제어 및 반복재생형 PS적용 고강도 콘크리트 기둥의 기술 유형별 설계·시공기술을 표준화 하고, 관련법규의 재개정을 위한 안을 제시하고자 한다. 또한 초고층 구조물의 해외시장을 선점하기 위하여 해외특허 및 주요수출 예상국가의 건축규정에 따른 성능검증을 통하여 해외시장 진출의 기반을 마련하고자 한다. 본 사업화 대상기술은 폭렬제어 및 반복재생이 가능한 고강도 콘크리트 기둥의 내화공법으로써 기존 부착형 열차단 내화공법과 달리 하이브리드 섬유(P.P 섬유&강섬유) 혼입을 통한 고강도 콘크리트의 폭렬방지기술과 띠철근 대신 프리스트레스가 도입된 나선형 와이어로프를 활용한 하중지지력 향상기술을 적용한 고강도 콘크리트 기둥의 내화공법에 관한 것이다. 기존 기술과 달리 무피복으로 시공되기 때문에 내화피복재의 사용이 불필요하고, 기존 공법 대비 소요단면의 크기가 줄어 보다 효율적인 크기의 단면으로 설계가 가능하며 나아가 철거 시 발생 가능한 폐기물을 현저히 저감시킬 수 있다. 또한 반복재생이 가능한 보수·보강 기법을 적용하여 고강도 RC부재의 기존 성능대비 동등이상의 성능을 확보하기 위한 연구이다.
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