섬유강화 복합재료(Fiber Reinforced Polymer)를 활용한 지중 구조물의 설계 및 도로경계석 개발
Design of Culvert Development of Curb By using Glass Fiber Reinforced Polymer(GFRP) Material
- 주제(키워드) 섬유강화 복합재료(FRP) , 유한요소 해석 , 지중 구조물 , 보차도 경계석 , Fiber Reinforced Polymer , Finite Element Method , Culvert , Curb
- 발행기관 江陵大學校 大學院
- 지도교수 鄭雨泳
- 발행년도 2007
- 학위수여년월 2007. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 土木工學科
- 원문페이지 xi, 89 p.
- 본문언어 한국어
초록/요약
최근 급속히 팽창하는 도심지내에서의 유동인구 및 교통량의 증가는 여러 가지 건축, 토목구조물에서의 구조물 현대화, 또는 저중량화가 가능한 구조물의 발생을 필요로 하고 있다. 그러나 기존의 재래식 재료를 이용한 건설구조재의 경우 무거운 자중으로 인하여 그 적용의 효율성 및 다양성에 있어 현저히 제약되어 있다. 따라서 기존 재래식 재료에 비하여 여러 가지 저중량 고강성의 장점을 가진 섬유강화 복합재료(FRP)가 최근 다양한 응용분야에 적용되고 있는데 이에 관한 국가 공공사업기관 및 건설 기술자들의 관심 또한 매우 높다. 그러나 이들 연구 분야의 경우 재료특성을 고려한 설계기술 미흡 및 전문가 부족 등의 문제점으로 인하여 아직까지 활발한 시제품 구조재 제작이 이루어지지 않고 있으며 실제 대형구조물로의 적용도 아직까지 확대되고 있지 않은 실정이다. 본 연구에서는 재료 및 구조적 성능면에서 기존의 재래식 건설재료보다 뛰어나면서도 시공이 용이한 섬유강화 복합재료(FRP)를 이용, 사회 기반 가설 구조재(지중 구조물 ,보·차도 경계석)를 개발하는 것을 목적으로 유한요소 해석 프로그램을 통한 합리적 설계를 바탕으로 시제품을 제작 구조시험을 통한 성능을 검증하여 구조물로서의 적용에 관하여 평가하였다. 지중구조물의 경우 해석적인 연구로 시공단계별 하중에 대하여 단면형상의 변화와 길이의 폭의 변화에 따른 섬유강화 복합재료 지중 구조물의 구조적 안전성 및 사용성을 평가 하였고 도로 경계석은 해석적 연구를 통한 합리적인 설계를 바탕으로 시제품 제작하여 구조시험을 실시 기존 재래 (콘크리트,화강암) 경계석과 섬유강화 복합재료 경계석의 구조적인 검토를 통한 기존 경계석의 대체 가능성을 확인하였다.
more초록/요약
It occurs the necessity of the modernization or the lower self weight in the various infrastructures from the increase of the floating population and traffic volume. But, structural elements using the old materials are considerably limited in the efficiency and the variety of application because of the heavy weight. Therefore, Fiber reinforced polymers(FRP) were using extensively in variety applications due to merit of light weight, stiffness, corrosion resistance, also the interest of the national institution and the construction engineer is high. But so far, Structural elements using FRP is not produced actively due to weak about the design technique and the professional engineer, the application of the actual infrastructure is also not magnifying. In this paper we evaluated about social base facility infrastructure appliance made of FRP, which FRP is high strength more than other structure materials. Here we used FEM analysis program. First, Culvert is evaluated regarding make step, change of area and width. Curb is confirmed with FEM analysis and make the product which evaluate common boundary infrastructure and FRP Curb.
more목차
제 1장 서론 = 1
1.1 연구 배경 및 목적 = 1
1.2 연구 동향 분석 = 3
1.2.1 국내 동향 = 3
1.2.2 국내 토목분야 적용사례 = 3
1.2.3 국제 동향 = 5
1.3 연구내용 및 방법 = 8
1.3.1 지중(Culvert) = 8
1.3.2 보·차도 경계석 = 9
제 2 장 복합재료의 특성 = 12
2.1 복합 재료의 정의와 특성 = 12
2.1.1 복합재료의 정의 = 12
2.1.2 복합재료의 특징 = 13
제 3 장 개발된 사회기반 시설구조물의 특성 = 18
3.1 지중 구조물 = 18
3.2 보·차도 경계석 = 20
제 4 장 사회기반 시설구조물 응용을 위한 재료구성 및 설계 = 22
4.1 재료특성 설계 = 22
4.2 물성 확보를 위한 실험 = 24
4.2.1 복합재료(FRP)의 인장 시험(ASTM D3039) = 25
4.2.2 복합재료(FRP)의 압축시험(ASTM D3410) = 28
4.2.3 복합재료(FRP)의 전단시험(ASTM D4255) = 31
4.3 제작 기법에 대한 고려 = 33
제 5 장 섬유강화 복합재료(FRP) 사회기반 시설구조물 설계 = 39
5.1 지중(Culvert) 구조물 설계 = 39
5.1.1 단면 형상의 연구 = 39
5.1.2 최적 형상 결정 = 46
5.2 보·차도 경계석 설계 = 68
5.2.1 보·차도 경계석의 유한요소 해석 = 68
5.2.2 시제품 제작 및 강도 실험 = 73
제 6 장 결론 = 84
6.1 지중(Culvert) 구조물 = 84
6.2 보·차도 경계석 = 85
