공사원가 절감을 위한 탈착 패널 방식의 하이브리드형 중공슬래브 시스템 개발 및 구조안전성 검증
본 과제는 하이브리드 중공형슬래브 공법에서 접이식 중공부성형재와 이를 고정하는 고정장치를 개발해 시공성을 높이는 연구임.
연구 목표는 접이식 중공부성형재 및 고정장치 개발, 시제품 제작, 기본성능 검증(압축강도, 인발실험) 수행 및 실험결과 분석·전문가 의견 반영임. 핵심 연구 내용은 접이식 중공부성형재·고정장치 시제품 제작, 중공부성형재 압축성능 실험방법 고안 및 압축강도 980N/cm2 이상, 고정장치 인발실험방법 고안 및 뽑힘저항 980N/개 이상 검증임. 기대 효과는 접힌 상태 반입 후 공기 주입 팽창으로 운임비·야적비 등 공사원가 30% 이상 절감 가능성, 폐 PET 리사이클링 주원료로 수입대체 및 해체 가능한 구조, 공종 간 간섭 최소화, 휨/전단·내화·진동 실험 만족 시 신기술 진입장벽 완화임.
공사원가 절감을 위한 탈착 패널 방식의 하이브리드형 중공슬래브 시스템 개발 및 구조안전성 검증
2차년도 개발목표 :- 하이브리드 중공형슬래브에 대한 안전성/사용성 실험적 검증 및 제품화2차년도 세부목표 :- 하이브리드 중공형슬래브의 실물 스케일 실험체 제작 - 하이브리드 중공형슬래브 실험체에 대한 휨/전단 실험- 하이브리드 중공형슬래브 실험체에 대한 내화 실험- 하이브리드 중공형 슬래브 실험체에 대한 진동 실험- 실험결과 분석 및 전문가 의견 수렴 ...
중공형슬래브
경제성
시공성
데크플레이트
원가절감
3
2020년 2월-2025년 2월
|90,000,000원
노후화된 기존 건축물의 최적 내진보강을 위한 부착 및 정착성능 기준 제안
최근 2년간 경주와 포항의 잇따른 지진으로 더 이상 우리나라가 지진의 안전지대가 아님이 확인되었으며, 이에 따라 최근 내진관련 법규가 강화되었으나 이전에 준공된 노후 건축물은 규모 5.0 이상의 지진에 무방비로 노출되어 있다. 이에 대비하여 다양한 내진보강공법들이 개발되어 왔으나, 개발된 내진보강공법의 성능검증 시 실제 적용 대상으로 노후 구조체가 아닌 실...
내진보강
정착성능
부착성능
노후도 평가
내구성 평가
4
주관|
2020년 2월-2025년 2월
|100,000,000원
노후화된 기존 건축물의 최적 내진보강을 위한 부착 및 정착성능 기준 제안
1차년도와 2차년도에는 콘크리트의 노후도를 표현하기 위하여 열화요인(염해, 탄산화, 동결융해, 화학적 침식, 알칼리 골재반응 등) 중 대표적 요인을 선정하여 노후도 모사에 대해 연구를 진행한다. 콘크리트 열화 발생의 주요인자는 크게 철근부식에 의한 팽창으로 콘크리트의 균열 발생, 물리/화학 적인 반응에 의한 콘크리트 자체 팽창압 발생으로 인한 균열로 나눌 수 있다.
1차년도 연구에서는 콘크리트 실험체를 제작하여 노후도에 대한 철근 부식 및 내부의 자체 팽창압 발생으로 인한 균열 발생을 유도시키고, 그에 따른 강도 저하와 공극 증가 등의 물성 실험을 하여 각각의 상관관계를 도출한다. 콘크리트는 작업성 및 동결융해 저항성 등을 확보하기 위해 내부에 공기량이 적당히 포함되어야 하지만, 공기량이 많아짐에 따라 내부의 공극량이 증가되며 이로 인해 콘크리트의 다공성을 증가시키고 강도를 저하시키는 결과를 초래한다.
2차년도 연구에서는 공기량 함량을 다양하게 설정하여 노후 모사 콘크리트를 제작하고 공기량 증가에 의한 강도저하 및 공극 증가 등의 물성 실험을 하여 각각의 상관관계를 도출한다. 또한 1차년도 실험결과 및 실제 노후 구조물의 콘크리트 물성과 비교하여 노후화된 콘크리트를 모사하기 위한 방법을 제시한다.
3차년도와 4차년도에는 앞서 진행된 노후도 모사에 의한 실험체와 노후화에 따른 콘크리트 강도가 감소된 실험체에 대하여 시트 부착성능 실험과 앵커 정착성능 실험을 실시하여 부착 및 정착성능과 콘크리트의 노후도와의 상관관계를 도출한다. 또한 이에 대한 해석연구를 진행하여 실험연구에서 고려하지 못한 변수에 대하여 상관관계를 규명한다.
마지막으로 5차년도에 부착 및 정착성능에 대한 실험결과 및 해석결과를 종합 분석하여 노후도에 따른 적합한 보 강공법의 성능기준을 제시하고 최종적으로는 실제 노후화된 건축물에 적용할 수 있는 최적화된 내진 보강공법을 제안한다. 제안된 내진보강공법의 적절성을 파악하기 위하여 해석연구를 수행하며, 해석 연구결과를 분석하여 노후도에 따른 맞춤형 내진보강공법을 제시한다.
첫째는 탄소섬유시트 부착 보강에 관한 문헌조사이다. 기존의 탄소섬유시트를 사용한 부착 실험에 관한 문헌 조사 결과, FRP 시트로 보강된 휨 부재의 파괴 모드는 대부분 취성적인 파괴 형태가 관측되며, 여러 파괴 모드 중에서 콘크리트 피복과 함께 FRP가 탈락되는 현상이 가장 흔하게 발견되는 파괴 모드로 알려져 있다.
국내 탄소섬유시트 보강 기준은 ACI 기준을 따라 설계되고 있다. 부재의 탄소섬유시트 보강 효과는 부착면적과 유효 응력을 반영하도록 기준이 설계된다. 보강된 부재의 시트의 탈락양상 및 파괴 모드에 따라 시트의 부착 강도가 내력 보강 효과에 영향을 미칠 수 있기에 이를 고려하기 위한 것으로 판단된다. 기준에 따른 부재의 보강 설계 시 부재 압축부의 콘크리트 강도에 따라 내력 저하가 발생된다.
둘째로는 콘크리트의 노후화 모사 방법 및 탄소섬유시트 보강 부재의 휨 실험이다. 설치 앵커의 경우 콘크리트 표면에서의 직접적인 천공 등으로 인한 충격을 가하게 되며 노후화 조사 시 표면에서 육안으로 보이는 균열 및 노후화에 대한 면적 등으로 평가하고 있다. 또한 콘크리트의 경우 시간이 경과되며 오랜 기간 동안 직간접적인 환경적 요인으로 탄산화 현상이 나타난다. 특히 기존 연구에서 콘크리트의 건설연수에 따른 탄산화 깊이 조사 결과, 경과 년수에 따른 탄산화 깊이가 비례하여 증가하는 것으로 나타났으며 기존시설물 내진성능평가 요령 해설집에 따르면 건설 연수 20년 이상, 30년 이상, 50년 이상에서 콘크리트의 압축강도는 각각 21MPa, 18MPa, 15MPa로 매우 낮은 강도를 보이는 것을 알 수 있다. 따라서 기존 설계 부재에서 노후화 현상으로 인한 내구성 저하 정도에 따른 보강 후 거동을 확인하기 위해 실험을 진행하였다. 실험체 사용된 실험체는 콘크리트의 노후화를 탄산 깊이와 콘크리트의 압축강도를 통해 모사하였다.