| 초록 |
□ 연구개발 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 기후변화에 따른 해수면 상승 및 이상기후에도 안전한 해상공간 창출을 통하여 국토 확장이 가능한 다목적 해상 Modular Megastructure 기술 개발 ◼ 전체 내용 ○ 해상공항, 해상도시 등에 안전하게 적용할 수 있도록, 해수면 상승 및 재난에 대응하기 위하여 잔교의 형고를 높이고, 높은 하중에 견딜 수 있는 고성능 잔교 구조물 및 설계•시공 기술 개발 ⦁ 잔교 구조물의 형고 증대와 장지간화가 가능한 고성능 하부구조 개발 및 최적 설계 ⦁ 잔교 장지간화 구현을 위한 신형식 거더 및 고강도-경량 Deck 개발 및 최적 설계 ⦁ 급속 시공이 가능한 모듈러 구조 및 상-하부 구조 연결부 개발 ⦁ Megastructure 구현을 위한 잔교 모듈 Unit 및 Unit 간 연결부 개발 ○ (핵심기술① 형고증대) 기후변화로 인하여 발생하는 해수면 상승 및 고파랑으로부터의 안전성 확보를 위해서는 해상공간을 창출하는 잔교의 형고 증가가 필요하며, 이러한 형고의 증가는 고파랑으로부터의 안전성 확보에 유리 ○ (핵심기술② 고강도 파일) 잔교식 구조물에서의 형고 증가는 평상시 이외에도 태풍 및 지진시 횡하중이 증가하여, 기존 잔교 구조에서 더 많은 파일의 시공이 소요됨에 따라 시공이 어렵거나, 불가능할 경우 발생 ○ (핵심기술③ 상부구조) 잔교의 파일 간격 증가에 따른 상부구조의 파괴나 과도한 처짐 등 방지하기 위하여 사전에 긴장력을 도입하는 프리스트레스 구조 또는 강재와 콘크리트의 장점을 결합한 합성구조 거더를 적용하고, 항공기의 이착륙 충격하중에 저항할 수 있는 고강도의 Deck 구조 적용 ○ (핵심기술④ 모듈화•연결부) 공기단축과 확장 용이성을 구현하기 위해 잔교구조의 모듈화 구현 ○ (핵심기술⑤ 고강도-대구경 말뚝 설계 기법 확립) 잔교 구조물의 하부구조를 지지하고 장지간화가 가능한 고강도-대구경 말뚝의 설계 및 시공방안 확보 ○ (핵심기술⑥ 최적 설계(안) 및 시공방안) 개발 구조물의 상부구조와 하부구조 거동 특성을 고려한 설계 최적화 방안 제시 및 모듈러 시스템을 고려한 최적 시공방안 제시 ◼ 1년차 ㅇ 목표 * 고형고-장지간 구현 다목적 해상 Modular Megastructure 개념설계 * 목표수준 = 형고 8m, 지간 10m ㅇ 내용 ① 고성능 하부구조 개념설계 ⦁ 미래 기후변화를 고려한 해양 외력 예측 및 산정 ⦁ 증가 지간별 고성능 파일 단면설계 및 내하력 해석: 지간 증대에 따른 지지 필요 하중 산정 및 하부구조 성능 해석 ⦁ 증가 형고별 모멘트 증가에 따른 하부구조 휨강도 해석 및 안전성 평가 : 지간 증대에 따른 단위 하부구조당 증가 설계하중 산정 및 형고 증가에 따른 증가 모멘트를 고려한 단면설계 및 해석 ⦁ 파일 극한강도 및 소산에너지, 연성도 산정 ② 고강도 말뚝 설계 방법 연구 ⦁ 신형식 강합성 고강도 해상말뚝 지지력 설계법 도출 ⦁ 국내외 잔교 설계 사례조사 및 설계 프로세스 연구 ⦁ 지반-말뚝 상호작용 해석을 통한 말뚝 안정성 평가 ③ 장지간 구현 신형식 거더 개념설계 ⦁ 고성능 거더 자료 조사 및 장지간화를 위한 거더 구조 형식 도출 ⦁ 고성능 거더 휨강도 해석 및 안전성 평가 ⦁ 고성능 거더 적용 전체 잔교 시스템 안전성 해석 ④ 고강도 경량 데크플레이트 개념설계 ⦁ 데크플레이트를 위한 고강도 재료 조사 및 선정 ⦁ 데크플레이트 휨강도 산정 및 기본 단면설계 ⦁ 최적 단면 형상 도출 및 거더와의 결합을 고려한 상부구조 개념설계 ⑤ 상부-하부구조 연결부 개념설계 ⦁ 상부-하부구조 연결부 필요 강도 산정 및 해석 ⦁ 공기단축을 위한 최적 연결 방안 도출 ⑥ 잔교 모듈 Unit 연결부 개념설계 ⦁ 모듈 유닛 기본 형상 및 크기 결정 ⦁ 모듈 유닛 연결부 필요 강도 산정 및 연결 안전성 해석 ⦁ 공기단축을 위한 최적 연결 방안 도출 ◼ 2년차 ㅇ 목표 * 고형고-장지간 구현 다목적 해상 Modular Megastructure 기본설계 * 목표수준 = 형고 10m, 지간 20m ㅇ 내용 ① 고성능 하부구조 기본설계 ⦁ 증가 지간에 따른 파일 내하력 해석: 지간 증대에 따른 지지 필요 하중 산정 및 하부구조 성능 해석 ⦁ 지간 증대에 따른 단위 하부구조당 증가 설계하중 산정 및 형고 증가에 따른 증가 모멘트를 고려한 단면설계 및 해석 ⦁ 재료비선형성을 고려한 극한강도 해석 및 내진성능 평가 ② 고강도 말뚝 설계 프로세스 개발 ⦁ 고강도 말뚝 지지력 설계 매뉴얼 작성 ⦁ 고강도 말뚝 생산/제작 방안 제시 ⦁ 고강도 말뚝 최적 시공방안 제시 ③ 장지간 구현 신형식 거더 기본설계 ⦁ 고성능 거더 자료 조사 및 장지간화를 위한 거더 구조 형식 도출 ⦁ 고성능 거더 휨강도 해석 및 안전성 평가 ⦁ 고성능 거더 좌굴안정성 평가 ⦁ 고성능 거더 축소 시험 성능 실험 ④ 고강도 경량 데크플레이트 기본설계 ⦁ 고성능 거더 적용 전체 잔교 시스템 안전성 해석 ⦁ 최적 단면형상 설계 ⦁ 전체 잔교 시스템 최적 설계안 제시 ⑤ 상부·하부구조 연결부 기본설계 ⦁ 상부-하부구조 연결부 필요 강도 산정 및 해석 ⦁ 공기단축을 위한 최적 연결 방안 도출 ⦁ 연결부 확대를 통한 모멘트 저항 성능 증대 및 횡변위 최소화 방안 도출 ⑥ 잔교 모듈 Unit 연결부 기본설계 ⦁ 모듈간 휨 발생에 따른 연결부 안전성 평가 ⦁ 모듈 유닛 연결부 필요 강도 산정 및 연결 안전성 해석 ⦁ 공기단축을 위한 최적 연결 방안 도출 □ 연구개발성과 [정성적 연구성과] ○ 고성능 하부구조 기본설계 ⦁ 합성구조를 적용한 신형식 잔교 파일의 단면 설계 및 해석 ⦁ 합성 파일의 구조해석 결과 도출 ⦁ 합성 파일의 기본 단면설계안 도출 ○ 고강도 말뚝 설계 방법 및 시공 매뉴얼 연구 ⦁ 수치해석을 통한 DSCT Pile 지지력 적합식 선정 논리 확보 ⦁ 기존 말뚝 대비 DSCT Pile 말뚝 적용 물량 감소 목표 달성 ⦁ DSCT Pile 지지력 계산시트 및 설계 매뉴얼 작성을 통한 실용화 기반 구축 ⦁ 해상설치 절차, 장비조합 및 시방서 작성을 통한 실용화 기반 확보 ○ 장지간 구현 신형식 거더 기본설계 ⦁ 신형식 거더 RC-PCP 설계절차 확립 ⦁ 설계하중을 고려한 지간장 20m 잔교용 거더의 수치해석 모델 제작 ⦁ 신형식 거더 RC-PCP 안전성능 검토 ⦁ 신형식 거더의 외부 긴장재 효과를 검증하는 실험 수행 ○ 고강도 경량 데크플레이트 기본설계 ⦁ 고성능 거더 적용 전체 잔교 시스템 안전성 해석 ⦁ 최적 단면 형상 설계 ⦁ 전체 잔교 시스템 설계안 제시 ○ 상부·하부구조 연결부 기본설계 ⦁ 공기단축을 위한 최적 연결 방안 도출 ⦁ 수치해석을 이용한 연결부 성능평가 ⦁ 상부·하부구조 연결부 기본설계안 도출 ○ 잔교 모듈 Unit 연결부 기본설계 ⦁ 상부 데크 유닛의 형상 도출 ⦁ 공기단축을 위한 최적 연결 방안 도출 [정량적 연구성과] ⦁ 논문 4건 (SCI 1건, 비SCI 3건) ⦁ 특허출원 4건 ⦁ 학술발표 5건 ⦁ 수상 1건 ⦁ 홍보 1건 ⦁ 3D 모형제작 2건 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 [활용계획] ○ 신공간 창출로 국토의 효율적 이용 ⦁ 기후변화에 대비한 경제적이고 안전한 신공간 창출 기술 확보로, 국토의 효율적 확장과 이용 ⦁ 경제성, 안전성이 확보된 급속 시공 해상공항의 건설에 활용 ⦁ 유지관리 편의성과 안전성이 확보된 기후변화 대응 항만 적용 ○ 부족한 국토의 확장으로 국민 정주여건 안정 ○ 항만도시의 발전을 위한 해상 신공간의 조성 [기대효과] ○ 기술적 측면 ⦁ 기후변화에 안전한 신형식 구조물의 개발로 구조물의 안전성 향상 기술 증대 ⦁ 기존에 구현되지 않은 잔교의 장지간화를 통한 고성능 하부구조와 거더의 개발을 통한 구조물 설계기술의 발전 ⦁ 고강도 구조물 구현 기술과 설계기술의 개발로 건설구조물의 안전성과 신뢰성 증대 ○ 경제적ㆍ산업적 측면 ⦁ 안전하고 급속 시공이 가능한 신공간 창출 기술 확보로, 해상공항, 해상도시 등의 경제적인 건설 가능 ⦁ 미래 기후변화에 대응할 수 있는 안전한 구조물의 건설 기술 확보로, 미래 환경 변화에 따른 안전 확보 및 보수보강 비용 절감 ○ 사회적 측면 ⦁ 매립이 아닌 잔교구조를 |
