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과제기본정보

콘크리트 충전 강관거더를 이용한 강합성 교량구조 개발1년차

사업개요
사업개요에 대한 사업명, 분류코드(기술분류), 과제명, 주관연구기관, 총괄연구 책임자(성명, 소속, 전화번호), 총 연구기간, 당해연도 연구기간 정보제공
사업명 건설기술연구사업 과제번호 05CCTI-C043078-01
국가과학표준분류 1순위 None | None | None 적용분야 -
2순위 None | None | None 실용화대상여부 -
3순위 None | None | None 과제유형 -
과제명 콘크리트 충전 강관거더를 이용한 강합성 교량구조 개발
주관연구기관 한국건설기술연구원
총괄연구 책임자 성명 강재윤
소속 한국건설기술연구원 직위 연구위원
전화번호 031-910-0114 FAX -
총 연구기간 2005-07-29 ~ 2008-08-16
당해연도 연구기간 2005-07-29 ~ 2006-07-28

(단위:원)

년도별 정부출연금, 기업부담금, 계 정보제공
년도 정부출연금 기업부담금 계
현금 현물 소계
1차년도 279,000,000 19,000,000 111,000,000 130,000,000 409,000,000
과제기본정보의 연구개발개요, 최종목표, 연구내용 및 범위 정보제공
연구개발개요 콘크리트 충전강관 구조(Concrete Filled Steel Tubular Structure, CFT구조)는 대구경 강관내부를 콘크리트계 재료로 충전하는 구조형식으로서, 강관과 충전재간의 상호구속효과로 인해 부재의 변형성능과 강성 및 내력을 향상시킬 수 있다. 본 연구에서는 CFT거더를 이용한 신형식 교량건설 기술의 완성을 목표로 하여 CFT거더 설계기술, 바닥판 설계기술, 각 부재의 연결부를 구성하는 구조요소의 개발과 시공 및 유지관리 지침 개발을 연구내용으로 한다.
최종목표 본 연구는 교량구조의 신공법 개발 과제로서 콘크리트 충전 강관거더를 이용한 신형식 강합성 교량의 실용화를 최종목표로 한다. 이를 위하여 콘크리트 충전 강관거더 강합성교량의 설계지침, 시공관리지침, 품질관리지침, 유지관리지침 등의 설계 및 시공관련 지침 자료를 도출하고, 표준화설계를 도입한 설계도면 및 설계예제집 작성을 목표로 한다. 또한, 최종연도에서의 결과물에 대한 신기술 취득이 목표이다.
연구내용 및 범위 본 연구는 총 3차년도 연구로서, 1차년도에는 콘크리트 충전 강관거더의 설계식 도출을 위한 부재거동특성 계측 실험 및 설계관련 기초연구를 수행하고, 2차년도에는 콘크리트 충전 강관거더와 바닥판 합성단면에 대한 사용성 검토 계측실험 및 설계관련 상세연구를 수행한다. 3차년도에는 본격적인 실용화를 위한 관련 지침을 정리하고, 설계예제집 및 표준단면도면을 작성한다. 주요항목별 연구범위는 다음과 같다.
1.콘크리트 충전 강관거더의 설계변수에 따른 거동특성을 평가하기 위하여 내부충전재 강도 변화에 따른 휨거동 특성, 강관의 지름/두께비 변화에 따른 좌굴저항능력 특성, 강관-충전재 합성조건 변화에 따른 휨내력 증가, 콘크리트 충전 강관거더-바닥판 합성조건 변화에 따른 휨저항능력 등을 규명하기 위한 계측 실험을 수행한다. 이를 통하여 콘크리트 충전 강관거더의 거동특성을 규명함과 동시에 설계식 도출에 필요한 자료를 축적한다.
2.콘크리트 충전 강관거더의 철도교 적용성을 검토하기 위하여 열차하중 주행시 콘크리트 충전 강관거더의 진동특성 평가, 200만회 피로재하실험을 통한 내피로성능 평가, 충격하중에 대한 진동/소음 평가 등의 연구를 수행한다. 철도교에 대한 적용성 검토 결과를 바탕으로, 도로교를 대상으로 적용범위를 확대하며 각각 적용범위에 대한 설계대안을 도출하고, 사용성을 검토한다.
3.설계업무를 위하여 강관과 충전재 강도 및 경계조건을 고려할 수 있는 해석모델을 개발하고, 해석/설계 프로그램을 개발한다. 또한, 실무자의 설계편의를 위하여 등가강성비를 고려한 간략해석기법을 도출한다. 개발된 해석모델 및 해석프로그램을 이용하여 설계변수에 대한 매개변수해석을 수행하여 민감도 분석을 실시한다. 매개변수해석 결과는 범용 구조해석프로그램에 의한 해석결과와 비교하여 신뢰성을 검증한다.
4.콘크리트 충전 강관거더 강합성교의 경제성 평가를 위하여 생애주기비용(Life Cycle Cost)을 조사 분석하고, 시공중 및 운용중의 위험요소를 설계에 반영하기 위한 위험도평가(Risk Analysis)를 실시하여 경제성을 높이는 방안을 연구한다.
5.콘크리트 충전 강관거더와 바닥판간의 합성전단연결재의 설계법을 도출하고, 콘크리트 충전 강관거더 강합성교의 실용화를 위한 설계법을 도출하며, 설계/시공/유지관리 지침을 작성하며, 표준화 설계개념을 도입한 표준도면 작성 및 주요 지간별 설계예제집을 작성한다.
건설기술연구개발사업 주요내용
건설기술연구개발사업 주요내용의 구분, 연구개발목표, 연구개발 내용 및 방법 정보제공
구분 연구개발목표 연구개발 내용 및 방법
1차년도 - CFT거더 설계법 도출을 위한 설계변수 민감도 분석

- CFT거더 설계관련 기초 연구 		- CFT부재 설계변수를 고려한 휨변형성능 평가
- 철도교 및 도로교 적용방안 연구
- 신형상 전단연결재 설계식 연구
- 강관/충전재 접촉부의 수치해석모델 개발
- CFT거더 강합성교량 Life Cycle Cost 분석
연구성과 기술적 기대성과 - 콘크리트 충진 강관을 이용한 신형식 합성형교의 설계법 도출
- 해석 및 실험적 연구를 통한 구조능력의 평가
- 표준화 설계 및 공장 자동화 생산을 통한 강교량의 품질관리 능력 향상
- 설계 및 시공이 간편한 교량형식 개발로 도로교 분야뿐만 아니라 보도육교 및 철도교 분야에서 활발한 활용이 예상됨
사회 경제적 파급효과 - 강재 중량 감소에 따른 경제성 확보
- 구조형식의 단순화 및 용접량 감소에 따른 공사 비용 절감
- 합리적 구조 적용에 따른 향후 유지관리 비용 절감
- 기존 형식에 비해 설계 및 시공단가를 감소시키므로써 기업 경쟁력 확보
활용방안 표준 설계 개념을 도입하여 타공법 대비 설계 및 시공이 편리하고 건설비용이 저렴하므로 기존 교량 공법을 광범위하게 대체하여 적용함
핵심어
핵심어의 구분, 핵심어, 핵심어1~핵심어5 정보제공
핵심어 핵심어1 핵심어2 핵심어3 핵심어4 핵심어5
국문 콘크리트충전 강관거더 강합성교량 CFT거더 설계기준
영문 concrete filled steel tube steel pipe girder composite bridge CFT girder design code
최종보고서
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