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표제지
목차
요약문 24
제1장 서론 28
1. 연구 배경 및 필요성 28
2. 연구 목적 30
2.1 연차별 연구목표 30
2.2 최종 연구목표 30
제2장 경량방호울타리 해석기법 개발 32
1. FRLACC의 재료 물성치 설정 32
1.1 공시체 해석을 통한 경량콘크리트 물성치 결정 32
2. FRLACC의 해석모델 개발 38
2.1 경량방호벽 실구조물 해석모델 38
2.2 경량방호벽의 거동 42
2.3 경량방호벽 차량충돌 해석 테스트 55
제3장 고강도 FRLACC 개발을 위한 최적배합기술 확보 60
1. 최적 섬유 및 기포 함유량 도출 60
1.1 실험방법 60
1.2 실험내용 62
1.3 섬유보강효과 63
2. 섬유 함유량과 혼화제량에 따른 Workability 파악 68
2.1 결합재 종류의 변화 68
2.2 압축강도 79
2.3 휨인장강도 85
2.4 충격강도 86
3. FRLACC의 내충격성 확보를 위한 최적 섬유함량 파악 89
3.1 실험개요 89
3.2 실험결과 90
4. 고강도 FRLACC의 화학혼화제 성능 및 재료특성 93
4.1 낮은 물-시멘트비에 따른 콘크리트 점성 93
4.2 초고강도 콘크리트용 고성능 감수제 94
제4장 FRLACC의 현장 적용성 검토 98
1. FRLACC를 이용한 경량바닥판의 적용성 검토 98
1.1 국내ㆍ외 경량바닥판 현황 조사 98
1.2 경량콘크리트 바닥판의 문제점 및 대처방안 102
1.3 경량콘크리트 바닥판의 경제성 및 시공성 105
2. 모형실험을 통한 FRLACC를 이용한 경량콘크리트 방호벽 현장 적용성 검토 109
2.1 중앙재하에 의한 휨강도실험 109
2.2 모형실험 114
제5장 FRLACC를 적용한 경량방호벽의 개발 126
1. 방호벽의 요구성능 조사 126
1.1 국내ㆍ외 기술동향 126
1.2 차량용 방호울타리 127
1.3 중앙 분리대 137
2. FRLACC를 적용한 경량방호벽 설계 및 제작 139
2.1 방호 울타리 설계 139
2.2 방호 울타리 실물제작 144
2.3 바닥판 콘크리트 타설 및 양생 147
2.4 일반 콘크리트 방호벽 본체 타설 및 양생 149
2.5 경량 콘크리트 방호벽 본체 타설 및 양생 150
3. FRLACC를 적용한 경량방호벽의 실물 실험 152
3.1 경량방호벽의 정적실험 적합성 152
3.2 경량방호벽 정적실험 방법 153
3.3 경량방호벽 정적실험 결과 160
4. 비파괴 검사에 의한 방호벽 건전성 확보 176
4.1 콘크리트 비파괴 검사 176
4.2 표면결함 검출을 위한 비파괴검사 177
4.3 내부결함 검출 및 골재의 분포상태 평가를 위한 비파괴검사 179
4.4 기타 비파괴검사 181
4.5 최신 연구동향 181
제6장 하이브리드 사장교용 저진동 신축이음장치 개발 184
1. 저진동/저소음형 신축이음장치 개발 184
2. 신축이음장치의 국내외 기술 개발 현황 185
2.1 국내 신축이음장치 기술 현황 185
2.2 국외 신축이음장치 기술 현황 187
3. 저소음/저진동형 신축이음장치 내구성 평가 189
3.1 수축신장 성능평가 189
3.2 피로반복 성능평가 192
3.3 내구성 평가 결론 196
제7장 하이브리드 사장교용 저진동 받침 개발 198
1. 개요 198
2. 국내외 교량받침 현황 199
2.1 교량받침의 기능, 종류 199
2.2 국내 교량받침 현황 204
2.3 국외 교량받침 현황 213
3. 저진동 받침 개발 218
3.1 개요 218
3.2 복합탄성받침의 개발 219
4. 탄성받침 성능평가 기준 221
4.1 전단계수 221
4.2 전단부착강도 227
4.3 압축강성 229
4.4 반복압축재하 234
4.5 편심재하시험 238
4.6 복원모멘트시험 241
제8장 결론 244
참고문헌 246
Appendix A : ABAQUS UMAT file 254
Appendix B: Barrier Coding 280
판권기 287
표 1.1 “하이브리드 사장교 부속시설 개발” 과제의 연차별 연구 목표 및 내용 30
표 2.1 경량 콘크리트의 물성치 및 손상변수값 36
표 2.2 Material properties 57
표 3.1 3성분계 결합재 혼합 실험용 배합비 62
표 3.2 3성분계 결합재 혼합 실험결과 63
표 3.3 인공경량골재 Dols의 물리적 성질 69
표 3.4 인공경량골재 D의 구성물질 69
표 3.5 바텀애쉬(Bottom ash)의 물리적 성질 70
표 3.6 바텀애쉬의 구성 물질 71
표 3.7 Series A의 배합표 72
표 3.8 Series B의 배합표 72
표 3.9 Series C의 배합표 73
표 3.10 콘크리트 실험 결과 74
표 3.11 바텀애쉬(Bottom ash) 세척에 따른 실험 배합비 80
표 3.12 바텀애쉬(Bottom ash) 세척에 따른 재료물성치 실험결과 80
표 3.13 바텀애쉬규격용 실험 배합비 81
표 3.14 바텀애쉬규격용 실험결과 81
표 3.15 3성분계 결합재 혼합 실험용 배합비 82
표 3.16 3성분계 결합재 혼합 실험결과 82
표 3.17 고강도화시 메타카올린 영향성 실험용 배합비 84
표 3.18 고강도화시 메타카올린 영향성 실험결과 84
표 3.19 섬유량 실험용 배합비 85
표 3.20 섬유량에 따른 실험결과 85
표 3.21 중앙재하에 의한 휨강도실험용 배합비 86
표 3.22 콘크리트 실험 결과 86
표 3.23 충격저항성 실험의 배합표 88
표 3.24 충격저항성 실험 결과 88
표 3.25 메타카올린의 화학조성 89
표 3.26 콘크리트 배합비 90
표 4.1 국외 경량콘크리트 시공사례 101
표 4.2 국내 바닥판 시장 규모 추이 106
표 4.3 국내 방호울타리 시장 규모 추이 106
표 4.4 중앙재하에 의한 휨강도실험용 배합비 110
표 4.5 콘크리트 시험 결과 111
표 5.1 방호울타리의 등급 131
표 5.2 방호울타리의 등급 적용 예시 132
표 5.3 강도 성능 평가를 위한 시험 조건 133
표 5.4 탐승자 보호 성능 평가를 위한 시험 조건 133
표 5.5 탑승자 보호 성능 평가 기준 134
표 5.6 mock-up tset 시 사용 할 배합비 144
표 5.7 AASHTO LRFD Bridge Design Specifications (2005) 155
표 5.8 계측센서 종류 및 설치 목적 155
표 5.9 방호벽의 내하력 161
표 6.1 고무형과 강재형의 종류 186
표 6.2 핑거형과 레일형 신축이음장치의 특징 비교 187
표 6.3 수축신장 성능 평가 방법(KS F 4425(2001)) 189
표 6.4 수축신장 성능 평가 방법 190
표 6.5 피로반복 성능 평가 방법(KS F 4425(2001)) 192
표 6.6 피로반복 회수에 따른 최대변위 및 최대변형률 196
표 7.1 재료에 따른 받침의 종류 200
표 7.2 받침의 기능별 분류 200
표 7.3 탄성받침 특징 201
표 7.4 포트받침 특징 203
표 7.5 받침형식에 따른 적용사례 204
표 7.6 재료에 따른 받침 종류별 손상형태 205
표 7.7 받침의 기능에 따른 손상형태 206
표 7.8 교량 받침의 결함ㆍ원인 사례 206
표 7.9 국외(PIARC 회원국)의 교량받침 손상보고(1987) 213
표 7.10 일본 도로교지승편람의 상부구조에 따른 받침의 적용범위 214
표 7.11 AASHTO LRFD(2004)에 규정된 받침의 특성 215
표 7.12 시험용 탄성받침 규격의 정의 236
그림 2.1 경량콘크리트 실린더형 공시체 FE Mesh 33
그림 2.2 경량콘크리트 실린더형 공시체의 하중 및 경계조건 34
그림 2.3 미세균열 변수에 따른 parametric study 36
그림 2.4 하중-변위 곡선과의 비교 37
그림 2.5 경량방호벽의 실구조물 FE Mesh 모습 39
그림 2.6 경량방호벽의 경계조건 가정 40
그림 2.7 하중조건 (하중재하 길이변화) 41
그림 2.8 조건에 따른 von-Mises effective stress 42
그림 2.9 조건에 따른 하중 변위 곡선 53
그림 2.10 차량 유한요소모델 (NCAC) 56
그림 2.11 방호벽 유한 요소 모델 (NCAC) 58
그림 2.12 차량 충돌 컴퓨터 시뮬레이션 테스트: 단계별 방호벽 및 차량의 변형 모습 59
그림 3.1 Flow table 에 의한 Flow 실험 장면 61
그림 3.2 압축강도 실험 장면 62
그림 3.3 섬유 혼입에 따른 압축강도 변화 65
그림 3.4 섬유 보강에 따른 단위중량 변화 65
그림 3.5 인공경량골재 D 사진 69
그림 3.6 인공경량골재 D의 입도 분포 곡선 70
그림 3.7 메타카올린 치환율에 따른 고성능 감수제량 75
그림 3.8 메타카올린 치환율에 따른 굳은 콘크리트의 밀도 76
그림 3.9 메타카올린 치환율에 따른 압축강도 77
그림 3.10 메타카올린 치환율에 따른 굳은 콘크리트의 밀도 78
그림 3.11 파단면의 SEM 사진 79
그림 3.12 혼화재 형상 83
그림 3.13 충격저항성 실험 모습 및 시편 파괴 모드 87
그림 3.14 사용재료 90
그림 3.15 PP 섬유와 메타카올린 혼입에 따른 압축강도 변화 91
그림 3.16 PP 섬유와 메타카올린 혼입량에 따른 충격저항성 변화 92
그림 3.17 전기점성효과의 개념도 93
그림 3.18 고분자 그물의 여러 가지 흡착형태 94
그림 3.19 입체적 효과이론에 따른 Potential Energy 곡선 95
그림 3.20 첨가량과 제타전위의 관계 95
그림 3.21 첨가량과 흡착량의 관계 96
그림 4.1 프리캐스트 바닥판의 일반적 구조도 99
그림 4.2 경량콘크리트 사용 107
그림 4.3 3점 재하 단순 보 실험 111
그림 4.4 시편 A의 �강도 112
그림 4.5 시편 B의 �강도 113
그림 4.6 모형실험시 생략 가능한 방호벽 부위 115
그림 4.7 Mock-up test를 위한 구조 단면도 116
그림 4.8 Mock-up test를 위한 실험 설계 116
그림 4.9 모형실험체 거푸집 제작 117
그림 4.10 모형실험체 경량콘크리트 타설 118
그림 4.11 고정용 프레임과 지지용 프레임에 고정된 실험체의 모습 118
그림 4.12 고정용 프레임과 지지용 프레임에 고정된 실험체의 모습 119
그림 4.13 LVDT 설치 모습 119
그림 4.14 정적테스트를 위한 실험체 거치 모습 120
그림 4.15 실험체 A의 최종파괴형상 121
그림 4.16 실험체B의 균열발생과 취성파괴 모습 122
그림 4.17 실험체 A의 시간에 따른 변위곡선 123
그림 4.18 실험체 B의 시간에 따른 변위곡선 123
그림 4.19 실험체 A의 하중-변위곡선 124
그림 4.20 실험체 B의 하중-변위곡선 125
그림 5.1 방호울타리의 종류 129
그림 5.2 교량에서의 난간과 울타리의 설치 위치 130
그림 5.3 실물차량 충돌시험 131
그림 5.4 경량 방호벽 측면도 및 정면도 140
그림 5.5 도로공사 중앙 분리대 표준도 140
그림 5.6 경량 방호벽 측면도 및 정면도 141
그림 5.7 경량 방호벽 완성도 141
그림 5.8 경량 방호벽 단면도 142
그림 5.9 바닥판 철근 배근도 143
그림 5.10 철근 조립체 거푸집 장착 145
그림 5.11 철근 절삭 145
그림 5.12 스트레인 게이지 부착 146
그림 5.13 N1 보호제 146
그림 5.14 VM 테이프 146
그림 5.15 스트레인 게이지 선정리 147
그림 5.16 바닥판 콘크리트 타설 147
그림 5.17 바닥판 콘크리트 마감 148
그림 5.18 바닥판 콘크리트 증기양생 148
그림 5.19 바닥판 콘크리트 탈형 148
그림 5.20 거푸집 제작 149
그림 5.21 일반콘크리트 타설 149
그림 5.22 일반콘크리트 증기양생 150
그림 5.23 경량콘크리트 재료 계량 150
그림 5.24 경량콘크리트 재료 배합 151
그림 5.25 경량콘크리트 타설 151
그림 5.26 경량콘크리트 방호벽 탈형 151
그림 5.27 정적하중재하 형태 153
그림 5.28 경량방호벽 하중재하판 설치 154
그림 5.29 경량방호벽 실험체 센서 설치도 158
그림 5.30 경량방호벽 정적실험 장면 159
그림 5.31 경량방호벽 중앙부 하중-변위 관계 160
그림 5.32 극한하중에서의 방호벽 균열양상(일반콘크리트) 161
그림 5.33 극한하중에서의 방호벽 균열양상(Bottom ash) 161
그림 5.34 극한상태에서 방호벽 균열 양상(Dols) 162
그림 5.35 경량방호벽 횡방향 하중-변위 관계 164
그림 5.36 방호벽-바닥판의 수직변위 165
그림 5.37 경량방호벽 바닥판 주철근 변형률 167
그림 5.38 경량방호벽과 바닥판 연결부 전단철근 변형률 169
그림 5.39 경량방호벽 가력면 콘크리트 수평방향 변형률 171
그림 5.40 경량방호벽 가력면 콘크리트 수직방향 변형률 173
그림 5.41 경량방호벽 후면 콘크리트 수직방향 변형률 175
그림 5.42 침투 비파괴검사 177
그림 5.43 와전류(渦電流) 비파괴검사 179
그림 5.44 충격반향기법 180
그림 5.45 적외선 비파괴검사 181
그림 5.46 FAR-NDT(원격 레이더 비파괴 시험) 182
그림 6.1 국외에서 개발된 저소음형 신축이음장치 예(독일, Maurer) 188
그림 6.2 국외에서 개발된 저소음형 신축이음장치 예(독일, Mageba) 188
그림 6.3 수축신장 성능 평가(KS F 4425(2001)) 190
그림 6.4 수축신장 성능 평가를 위한 실험 전경 190
그림 6.5 최대유간 모습 191
그림 6.6 시간에 따른 하중 변화 191
그림 6.7 최소유간 모습 191
그림 6.8 시간에 따른 하중 변화 191
그림 6.9 피로반복 성능 평가 방법(KS F 4425(2001)) 192
그림 6.10 피로반복 성능 평가 실험 전경 193
그림 6.11 피로반복 회수에 대한 레일 하중-변위 곡선 194
그림 6.12 피로반복 회수에 대한 최대 변위 194
그림 6.13 피로반복 회수에 대한 잔류변위량 195
그림 6.14 피로반복 회수에 대한 레일 상부 하중-변형률 곡선 195
그림 6.15 피로반복 회수에 대한 레일 상부 최대 변형률 196
그림 7.1 고무받침 201
그림 7.2 포트받침 202
그림 7.3 국내 교량받침 현황 205
그림 7.4 국내 교량받침의 보수 원인 현황(건설교통부, 2003) 207
그림 7.5 강재받침 : A 등급 208
그림 7.6 강재받침(포트받침) : B 등급 209
그림 7.7 강재받침(로커받침) : C 등급 209
그림 7.8 강재받침 : C 등급 210
그림 7.9 고무재받침 : D 등급 210
그림 7.10 고무재받침 : D 등급 211
그림 7.11 고무재받침 : D 등급 211
그림 7.12 강재받침(포트받침) : D 등급 212
그림 7.13 강재받침(포트받침) : E 등급 212
그림 7.14 생산되어 규정에 따라 적재중인 탄성고무받침 216
그림 7.15 스위스 Thurbrucke Andelfingen지역의 콘크리트교 217
그림 7.16 교량의 받침에 사용되는 PTFE의 한 종류에 대한 마찰 피로 실험 217
그림 7.17 탄성받침 218
그림 7.18 복합탄성받침 개요도 219
그림 7.19 복합탄성받침 설계도 220
그림 7.20 복합탄성받침 시작품 제작 220
그림 7.21 전단계수 시험장비에 대한 개략적 모식도 225
그림 7.22 압축시험 장비에 대한 개략적인 모식도 232
그림 7.23 반복 압축시험 장비에 대한 개략적인 모식도 236
그림 7.24/그림 7.23 회선성능 결정을 위한 모식도 239
그림 7.25/그림 7.24 복원모멘트 시험장비에 대한 개략적인 모식도 242
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