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과제기본정보

다단계 온도프리스트레싱 기법을 이용한 PSC거더 연속화공법 개발1년차

사업개요
사업개요에 대한 사업명, 분류코드(기술분류), 과제명, 주관연구기관, 총괄연구 책임자(성명, 소속, 전화번호), 총 연구기간, 당해연도 연구기간 정보제공
사업명 건설기술연구사업 과제번호 03CCTI-C040623-01
국가과학표준분류 1순위 None | None | None 적용분야 -
2순위 None | None | None 실용화대상여부 -
3순위 None | None | None 과제유형 -
과제명 다단계 온도프리스트레싱 기법을 이용한 PSC거더 연속화공법 개발
주관연구기관 연세대학교 산학협력단
총괄연구 책임자 성명 김상효
소속 (학교)연세대학교 직위 교수
기관 대표번호 02-2123-2114 FAX 02-2123-8818
총 연구기간 2003-10-31 ~ 2004-10-30
당해연도 연구기간 2003-10-31 ~ 2004-10-30

(단위:원)

년도별 정부출연금, 기업부담금, 계 정보제공
년도 정부출연금 기업부담금 계
현금 현물 소계
1차년도 240,000,000 16,000,000 144,000,000 160,000,000 400,000,000
과제기본정보의 연구개발개요, 최종목표, 연구내용 및 범위 정보제공
연구개발개요 PSC I형 거더교는 60년대부터 30m 전후의 지간장에 널리 적용하고 있는 매우 경제적인 상부구조형식으로 현재 국도상에 3,000개소 가량의 교량이 공용중에 있으며, 최근에 신설되는 교량중에서도 점유율이 20%이상되고 있다. 그러나 PSC I형 거더교는 기본적으로 단순지지형식으로 설치되어 다경간 교량에서는 경간마다 신축이음이 설치되어 주행성과 내구성이 떨어지며 내하성능도 불리하다. 이러한 단순지지형식의 다경간 PSC I형 거더교들을 연속화시키므로써 주행성과 내구성을 향상시키고, 내하성능도 개선할 수 있다. 특히 DB-18이하의 등급으로 건설된 교량에서는 이러한 내하성능향상이 매우 중요한 과제이다. 또한 신설교량에 적용하는 경우에는 동일한 내하성능을 확보하면서 PSC I형 거더의 높이나 단면을 축소시킬 수 있으며, 적용지간장을 증가시킬 수 있는 매우 활용가치가 높은 기술이다.
현재까지 다경간 PSC I형 거더교의 연속화를 위해 개발된 공법들 중에서 가장 대표적인 것은 연결부 주변에 강선을 배치하여 긴장을 도입하는 공법으로 상당히 적용되었으나 긴장력이 특정구간에만 집중되어 강선이 정착되는 경계부에서의 응력단차에 의해 균열이 발생하는 단점 때문에 최근에는 거의 적용되지 않고 있다. 지점부의 상승/하강을 이용하여 연속화할 내부지점부에 필요한 초기응력을 발생시키는 공법도 개발되어 강선으로 긴장시키는 공법의 문제점을 보완하였으나, 거대한 구조물을 현장에서 상승/하강시키는 작업은 매우 번거로운 공정을 포함하여 현장에서의 적용성에 문제가 있을 수 있다. 신설 PSC I형 거더교에 적용할 수 있는 공법으로는 국내에서 개발된 IPC(Incrementally Prestressed Concrete)거더교가 최근에 널리 적용되고 있다.
본 연구에서 개발하고자 하는 연속화공법은 두개의 PSC 거더를 강재 보강판으로 연결시키며, 강재 연결보강판의 설치단계에서 인위적이며 한시적인 다단계 온도분포를 부여하여 도입되는 다단계 온도프리스트레싱력을 이용하는 공법으로 간단한 가열장치만이 소요되는 매우 단순하고 간편한 공법이다. 이 공법은 강선 긴장공법에서 발생하는 긴장력의 집중 및 응력단차 현상을 해소시킬 수 있는 매우 효율적인 PSC I형 거더의 연속화공법이 될 것이다. 또한 기 건설된 교량이나 신설교량에 모두 효과적으로 적용할 수 있는 공법이다.
최종목표 다단계 온도프리스트레싱력 도입기법을 이용한 다경간 PSC I형 거더의 연속화공법을 개발하는 것을 최종목표로 하며, 세부적인 개발목표를 기술하면 다음과 같다
1)연속화를 위한 연결보강판의 합리적인 정착기법 개발
2)기설 다경간 PSC I형 거더의 연속화공법 개발
3)신설 연속형 다경간 PSC I형 거더의 최적설계 및 시공기법 개발
연구내용 및 범위 1)연결보강판 및 정착장치 개발
o 연결보강판의 설치방법 및 설계에 대한 연구
o 연결보강판의 정착장치에 대한 연구
o 연결보강판의 내하성능 및 장기거동에 관한 연구
o정착장치의 내하성능 및 장기거동에 관한 연구
o 연결부 상세설계기법에 관한 연구

2)다단계 온도프리스트레싱 결정기법 정립
o 표준단면 PSC I형 거더 연속화를 위한 초기프리스트레싱력 분석
o 필요한 초기프리스트레싱력에 대한 다단계 온도분포 결정기법 정립
o 연결보강판 가열기구에 대한 실험적 검증 및 표준화 작업
o 연결보강판에서 다단계 온도분포 관리기법 정립

3)표준단면 PSC거더에 대한 연속화공법 적용성 실험
o 표준단면 거더에 대한 연속화공법 적용실험을 위한 기본계획 및 설계
o 연결보강판 설치방법 및 정착장치에 따른 적용성 실험
o 연속화된 PSC거더의 내하성능 실험 및 평가
o 시공성 향상 및 공기절감 효과 분석

4)기설교량에서 연속화 방법에 따른 초기프리스트레싱력의 장기변화에 대한 연구
o 연결보강판 설치방법에 따른 연구
o 정착장치 설치방법에 따른 연구
o 시공순서에 따른 연구
o 적용성 실험부재를 이용한 계측실험

5)후속 연구를 위한 자료수집 및 분석
o 연속형 PSC I형 거더의 최적단면 개발을 위한 자료수집
o 신설교량에 적합한 정착장치에 관한 자료수집
건설기술연구개발사업 주요내용
건설기술연구개발사업 주요내용의 구분, 연구개발목표, 연구개발 내용 및 방법 정보제공
구분 연구개발목표 연구개발 내용 및 방법
1차년도 PSC I형 거더 연속화공법의 세부기초기술을 정립하고, 기존에 사용되고 있는 표준단면 PSC I형 거더에 대한 적용성 실험을 통해 검증한다. 1)연결보강판 및 정착장치 개발
o 연결보강판의 설치방법 및 설계에 대한 연구
o 연결보강판의 정착장치에 대한 연구
o 연결보강판의 내하성능 및 장기거동에 관한 연구
o 정착장치의 내하성능 및 장기거동에 관한 연구
o 연결부 상세설계기법에 관한 연구

2)다단계 온도프리스트레싱 결정기법 정립
o 표준단면 PSC I형 거더 연속화를 위한 초기프리스트레싱력 분석
o 필요한 초기프리스트레싱력에 대한 다단계 온도분포 결정기법 정립
o 연결보강판 가열기구에 대한 실험적 검증 및 표준화 작업
o 연결보강판에서 다단계 온도분포 관리기법 정립

3)표준단면 PSC거더에 대한 연속화공법 적용성 실험
o 표준단면 거더에 대한 연속화공법 적용실험을 위한 기본계획 및 설계
o 연결보강판 설치방법 및 정착장치에 따른 적용성 실험
o 연속화된 PSC거더의 내하성능 실험 및 평가
o 시공성 향상 및 공기절감 효과 분석

4)기설교량에서 연속화 방법에 따른 초기프리스트레싱력의 장기변화에 대한 연구
o 연결보강판 설치방법에 따른 연구
o 정착장치 설치방법에 따른 연구
o 시공순서에 따른 연구
o 적용성 실험부재를 이용한 계측실험

5)후속 연구를 위한 자료수집 및 분석
o 연속형 PSC I형 거더의 최적단면 개발을 위한 자료수집
o 신설교량에 적합한 정착장치에 관한 자료수집
연구성과 기술적 기대성과 본 연구에서 개발하고자 하는 연속화공법은 두개의 PSC 거더를 강재 보강판으로 연결시키며, 강재 연결보강판의 설치단계에서 인위적이며 한시적인 다단계 온도분포를 부여하여 도입되는 다단계 온도프리스트레싱력을 이용하는 공법으로 간단한 가열장치만이 소요되는 매우 단순하고 간편한 공법이다. 이 공법은 강선 긴장공법에서 발생하는 긴장력의 집중 및 응력단차 현상을 해소시킬 수 있는 매우 효율적인 PSC I형 거더의 연속화공법이 될 것이다. 또한 기 건설된 교량이나 신설교량에 모두 효과적으로 적용할 수 있는 공법이다.
사회 경제적 파급효과 본 연구에서 계획하고 있는 PSC I형 거더의 연속화공법이 개발되면 우선적으로 공용중인 다경간 PSC I형 거더교에 적용하므로써 주행사용성을 향상시키고, 교량의 내구수명을 연장시키며, 나아가 내하성능을 상향시켜 2등급 이하의 교량들의 지속적인 사용도 가능하게 하여 국가 경제적인 측면에서 파급효과가 매우 클 것으로 판단된다. 신설교량에 적용하는 경우에는 PSC I형의 형고를 저감시키거나 단면을 축소시킬 수 있어 건설비용을 절감할 수 있으며, 적용지간장이 확장되어 기존의 적용한계에 따른 고비용의 교량형식 채택문제를 해소할 수 있을 것이다. 또한 최근 신설교량에 널리 적용되는 IPC거더 공법의 보완공법으로서 관련 기술의 지속적인 발전을 유도할 수 있을 것이다.
PSC I형 거더교는 국외에서도 널리 사용되는 형식으로 관련 기술의 해외수출도 가능하다.
활용방안 본 연구에서 개발하고자 하는 공법은 기존의 공법과 비교하여 구조적 거동 측면에서 유리하며, 현장작업이 매우 단순하므로 새로운 건설신기술로써 국내 관련 시장은 물론이며 해외 시장의 점유 가능성도 높다고 판단된다. 국내 관련 시장의 규모를 예상할 수 있는 통계자료로는 현재 2경간 이상의 PSC I형 거더교가 전국에 2,400여개소나 되며, DB-24미만으로 설계된 교량이 20% 이상이나 된다는 점과 2000년 이후에도 전체 신설교량중에서 20% 이상이나 된다는 점에서 관련 시장의 규모를 예상할 수 있다.
핵심어
핵심어의 구분, 핵심어, 핵심어1~핵심어5 정보제공
핵심어 핵심어1 핵심어2 핵심어3 핵심어4 핵심어5
국문 PSC I형거더 거더 연속화공법 다단계 온도프리스트레싱 연속화를 위한 최적단면 연결보강판 정착장치
영문 PSC I-beam Continuation of girders Optimal section for continuous PSC I-beam Multi-Stepwise Anchor system for prestressing steel plate
최종보고서
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최종보고서 0249_다단계 온도프리스트레싱 기법을 이용한 PSC 거더 연속화공법 개발.pdf   다운로드

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