현대건설 기술 품질 개발원...

2009. 7. 10

현대건설현대건설기술기술//품질품질 개발원개발원 소개소개

현대건설

기술/품질

개발원

1.

조직

및

인원현황

2.

Vision 2020

3.

Action Plan

4.

연구내용

소개

1. 조직

및

인원현황

• 해양/지하공간

• 첨단건설재료

• 초장대교량

핵심요소기술

• 제로에너지

하우스

• 초고층

핵심

요소기술

• 가변형

장수명

주거

• 태양광/채광

• 연료전지

• 지열/태양열

• 해양에너지

• 폐수/폐기물

• 수자원확보

• 오염토양복원

• 바이오가스

• Vision 및

전략

수립

• 융합기술개발

• U city/BIM

• HQRS

• ISO 및

원자력

관련

인증유지

• 플랜트/전력

기자재

품질

• 공정모니터링

• 수주/현장지원

• CM 기법개발

기술개발 품질개발

총원 : 311명

본사 : 142명

현장 : 169명

총원 : 311명

본사 : 142명

현장 : 169명

2

원장

김태구

기반시설연구부

미래주택연구부

에너지부 환경부기술

전략부품질

경영부공정

관리부

구조시스템

팀구조시스템

팀기획정보

팀

외 4팀

기획정보

팀

외 4팀 공정관리

팀공정관리

팀초장대교량

팀초장대교량

팀

재료/도로

팀재료/도로

팀

지반

팀지반

팀

초고층

팀초고층

팀

친환경건축

팀친환경건축

팀

에너지

개발

팀에너지

개발

팀

에너지

응용

팀에너지

응용

팀

녹색환경기술

팀녹색환경기술

팀

물환경기술

팀물환경기술

팀

기술기획

팀기술기획

팀

Engineering IT 팀

Engineering IT 팀

3

핵심요소기술확립

통합기술구현Project 적용

2. Vision 2020

Valu

e

2009 2015 2020현재현재 단단ㆍㆍ중기중기 장기장기

Global Leading CompanyGlobal Leading Company

도약도약

위한위한

World Best World Best 기술확보기술확보

건설기술혁신(초고층, 초장대

지하공간, 해양공간)

신재생에너지

개발/사업화

기술+품질+공정Full System 구축

첨단도시(U-Eco City)개발(IT+에너지+생태)

4

• 공정관리부• 품질경영부

• 환경부• 에너지부• 미래주택연구부• 기반시설연구부

• 기술전략부미래

신사업

발굴

Vision / 전략

/ IT 융합 기술

3.

Action Plan

Project 관리

/ 지원

및 W&W System

주경간

3.0km 교량

설계

및

시공기술

300m급 고주탑/대심도기초

시공기술

1,960MPa 이상급 고강도 케이블

PPWS 가설

장비/공법, 내풍보강형

단면

복합교량(Hybrid Bridge)

조립식부교(Floating Bridge)

도심지

급속

시공(모듈화)

도심

지하공간(지하도시, 대심도

철도)

해저터널

에너지/폐기물

비축시설

노후터널

Renovation

해상공항, Mobile Offshore Base

부유식

항만, 해상리조트

풍력/조류발전

구조물

인공섬/준설

및

매립

CO2

저감형

건설재료

초고강도

/ 저발열

콘크리트(초고층빌딩)

나노

고인성

신재료(초장대교량/해양구조)

초박층 / Cold Mix Pavement

기반시설연구부

5

4. 연구내용

소개 [기반시설연구부]

가변형

평면개발

장스팬/고내구성

구조

시스템

가변형

벽체

및

설비

시스템

시범사업

추진

가변형

평면개발

장스팬/고내구성

구조

시스템

가변형

벽체

및

설비

시스템

시범사업

추진

초고층

시공

초고층

기획

및

설계관리

DB

기술

& Eng.

해외전문사

협업

국책과제

(예정)

초고층

시공

초고층

기획

및

설계관리

DB

기술

& Eng.

해외전문사

협업

국책과제

(예정)

에너지

예측

및

관리

건물외피

성능향상

기기/시스템

효율화

신재생에너지

활용

EGT 개발

에너지

예측

및

관리

건물외피

성능향상

기기/시스템

효율화

신재생에너지

활용

EGT 개발

미래주택연구부

제로에너지+

하우스초고층

가변형장수명주거

6

4. 연구내용

소개 [미래주택연구부]

http://www.itoki.jp/home/img/puzzline_case_b_l.jpg

http://www.itoki.jp/home/img/puzzline_case_a_l.jpg

해양에너지

개발과

활용

구축해양에너지

개발과

활용

구축건축물

LCA 평가

기법개발

에너지

스마트

그리드

통합시스템

구축

사업화

건축물

LCA 평가

기법개발

에너지

스마트

그리드

통합시스템

구축

사업화

하이브리드

시스템

개발

(지열/소형풍력/태양광/

연료전지/LED)

-

09년

5개

연구과제 수행

컨설팅

Tool 구축

하이브리드

시스템

개발

(지열/소형풍력/태양광/

연료전지/LED)

-

09년

5개

연구과제 수행

컨설팅

Tool 구축

정

삼투압

해수

담수화

플랜트

기술개발

바이오가스내

전처리

향상

기술개발

정

삼투압

해수

담수화

플랜트

기술개발

바이오가스내

전처리

향상

기술개발

에너지부

7

에너지개발

에너지활용

신재생에너지신재생에너지

타운타운, , DardesheimDardesheim

유럽

에너지통합

Super-Grid 프로젝트

4. 연구내용

소개 [에너지부]

바이오가스

정제

및

농축

기술

바이오가스

이용

발전

기술

바이오가스

정제

및

농축

기술

바이오가스

이용

발전

기술

막이용 하ㆍ폐수 정화처리

기술

방류수

3차

처리기술

생태

하천

복원

기술

개발

막이용 하ㆍ폐수 정화처리

기술

방류수

3차

처리기술

생태

하천

복원

기술

개발

혐기소화

전처리

혐기소화

운전

및

제어

소화액

처리

혐기소화

전처리

혐기소화

운전

및

제어

소화액

처리

국내외 토양 정화 시장 진출

중금속 오염토양 처리 기술

개발

국내외 토양 정화 시장 진출

중금속 오염토양 처리 기술

개발

환경부

8

오염/준설토처리

유기성폐기물자원화

하이테크수처리

공정기술

바이오에너지기술

4. 연구내용

소개 [환경부]

2009. 7. 10.

건설기술 한마당 2009

Hyundai Hybrid Truss bridges

현대건설

기술/품질개발원

과장

/ 토목구조기술사

정 광 회

신형식 복합트러스교 개발

Ⅰ. 현대건설의 복합구조 교량 기술

Ⅱ. 신형식 복합트러스교(HyunHT)

개발

Ⅲ. HyunHT

격점부 성능검증 실험

Ⅳ. HyunHT

철도교 재하실험/가진실험

Ⅴ. HyunHT의 시공성 및 경제성

Ⅵ. 향후 연구과제

목 차

Ⅰ.

현대건설의 복합구조 교량기술

브로네고가교 (1997, 프랑스)

사루타가와교 (2005, 일본)

[복부

트러스

PSC 복합교량]

Cognag교(1986, 프랑스)

신개교(1994, 일본)

Cognag교(1986, 프랑스)

[복부

파형강판

PSC 복합교량]

복합구조(Hybrid Structure)

교량이란??


복합구조 Hybrid Structure

콘크리트구조

Concrete Structure

강구조Steel

Structure

복부

파형강판

프리스트레스

콘크리트

복합교량

: 일선대교


복부

트러스

프리스트레스

콘크리트

복합교량

: 신천교, 신천1교

[상부접합구조]

[하부접합구조]


강-프리스트레스

콘크리트

혼합거더

: 영암대교

Concrete & Steel Connection


FRP 스트럿

프리스트레스

콘크리트

복합교량

: 인천대교

연결도로

3공구


연구개요

• 과 제 명 : 중지간 교량의 시공 및 구조 효율성 증진을 위한 신형식 상부구조 시스템 실용화• 연구기간 : 2005. 8~ 2008. 8• 참여기관 : 한국철도기술연구원, 고려대, 단국대, 청석 외 6개 설계사• 연구목적 : 중지간 교량의 형식 편중성 극복과 경제성 및 시공성이 확보된 구조형식의 개발

연구결과

• 복부 트러스 복합교량의 신형식 격점부 개발 및 지적 재산권 확보• 신형식 복합 교량 설계지침서(안)

작성• 철도교 표준 단면 / 도로교 예제 단면 설계 및 제안• 구조형식 / 지간별 경제성 검토 및 시공성 분석• 모형교량 제작 / 실험을 통한 성능 검증

복부파형강관

복부트러스

공통

복부 트러스 복합거더 격점부 개발 / 설계법 및 상세안 도

출

격점부 내하력 평가 표준 방안제시

구조별 거동 특성 분석 (사재형상 / 외부 강선에 따른 영향분석)

격점부 내하력 평가 표준 방안제시

파형강판 전단 설계식 제안

박스거더의 비틀림, 횡방향 설계식 제안

복부 파형강판 복합거더의 휨거동 특성 분석

사용성 평가 기준 제시

강재 / 콘크리트 접합부 개발

접합부 전단연결 구조의 수평전단 강도식 도출

열차 하중을 고려한 동적 성능 인자에 대한 매개변수 분석

복선 철도교 비교 영향 검토

궤도 –

구조물 상호 작용 특성분석

복합 철도교 / 도로교 동적 특성 분석

국책과제를

통한

연구수행(05건설핵심C14)


Ⅱ.

신형식 복합트러스교 개발(Hyundai Hybrid Truss)

Ⅱ.

신형식 복합트러스교(HyunHT)

개발

복합트러스교의

형태

하로거더 구조하로거더하로거더

구조구조 공간트러스 구조공간트러스공간트러스

구조구조

상로식 바닥판 아치 구조상로식상로식

바닥판바닥판

아치아치

구조구조박스거더 구조박스거더박스거더

구조구조

복합트러스교의

격점구조

강재블럭+철근용접

접합용 볼트 외측 설치강재 노즈(nose) 매입

천공된 강재 박스 매입

[ 아르보아교, 1984/프

] [ 브로네

고가교, 1997/프

] [ 키노가와

고가교, 2003/일

]

[ 로아즈교, 1990/프

]

트러스와 철근 직접 접합

[ 브라도라플랜교, 2002/프

]

Shear Key + 강봉

[ 스츠미대교, 2005/일

]

이중관 매입구조

[ 사루타가와교, 2005/일

]

2면 거세트판 구조

[ 사루타가와교, 2005/일

]

Ⅱ.


개발

새로운

접합구조

제안

T-GHT

EHT

T-EHT P-EHT

종방향 변위 허용구조

용접소요최소화

스터드

연결구조의개선

Ⅱ.


개발

항 목 HyunHT PCT 거더교

구 조특 징

1.

격점구조

• 현장 용접 배제, 종방향 변위허용

• 격점구조를 단순화시킨 사재 매입형 힌지격점구조

방식(EHT) 적용, 강사재 거치편의 고려

• +자형

거셋

보강판

형태의

격점구조를

갖고

있으며

강•콘크리트

접합에

대해

스터드나

구멍강판

전단연결

방식

적용

2. 상현재 • 콘크리트

단일

상현재

• 상현강재와

콘크리트

바닥판의

복합구조로

구조물

연성증가

효과

시공성&

경제성

• 격점구조가

단순하며

현장

시공성

우수

• 현장

여건에

따라

동바리

조정정도로

솟음량

제어가

가능

• 강재량이

적어

경제성에

유리

• 강구조물현장

제작에

기술적

숙련도

요구

• 가설시

PSC하현재와

상현강재, 복부사재

만으로

시공이

가능

• 가설벤트

시공에

유리

Ⅱ.


개발

HyunHT(Hyundai

Hybrid Truss) v.s. PCT(Prestressed

Composite Truss)

Ⅲ.

HyunHT 격점부 성능검증 실험

실험체 제작 : 접합부 강재 가공 및 조립

T-GHT

T-EHT P-EHT

EHT

T-type Perfobond

shear connector Gusset plate Hybrid Truss

T-type Perfobond

shear connector Embedded Hybrid Truss Perfobond

shear connector Embedded Hybrid Truss

Embedded Hybrid Truss with hinge connection system

Ⅲ. HyunHT


실험결과

: 하중-변위

곡선

실험체

종류 극한하중(kN) 최대변위

(mm)

T-GHT 1495.76 26.25

EHT 1190.76 54.97

T-EHT 694.70 40.37

P-EHT 654.36 74.88

[하중-변위 곡선]

Ⅲ. HyunHT


격점부 설계 방법 제안

작용하중 : 국부 모멘트과 수평전단력

수평전단력에 저항하도록 연결강재와 강봉 설계

pun VVV =≥φ un MM ≥φ

EHT

국부 모멘트에 저항하도록 콘크리트 거더 설계

단, 균열방지를 위한 철근 상세 검토 필수

Ⅲ. HyunHT


Ⅳ.

HyunHT 철도교 재하실험 및 가 진실험

Ⅳ. HyunHT

철도교 재하실험 및 가진실험

HyunHT

철도교

설계

Ⅳ. HyunHT


YY

NN

NN

NN

NN

YY

YY

YY

단면 가정지간, 형고, 사재의 각도 등

단면 가정지간, 형고, 사재의 각도 등

종방향 구조해석종방향 구조해석

시공단계별 응력검토시공단계별 응력검토

극한강도 검토극한강도 검토

사재의 좌굴 검토사재의 좌굴 검토

격점부 설계격점부 설계

사용성(처짐) 검토사용성(처짐) 검토

바닥판 설계바닥판 설계

상세 구조 검토상세 구조 검토

현대

복합트러스(Hyundai Hybrid Truss: HyunHT)교

Ⅳ. HyunHT


- 지간 중앙 하부 슬래브에서 휨균열 발생 후

외부텐던 편심부 파괴

- 탄성 상태에서 사용성 기준 만족

- 개발된 신형식 격점부 성능 검증

- 복부 트러스 복합 철도교 구조적 안정성 검증[하부 슬래브 휨 파괴] [외부텐던 편심부 파괴]

[내외부텐던의 하중변화][하중-변위 관계]

Ⅳ. HyunHT


실물교량

재하

실험결과

가진기를 이용한 모달테스트를 수행하여 20m 복합 트러스 철도교의 고유진동수

감쇠비 추출.

시험결과를 유한요소해석 결과와 비교하여 시험의 적정성 검토.

모달 테스트 전경모달모달

테스트테스트

전경전경 시험체의 유한요소해석 모델시험체의시험체의

유한요소해석유한요소해석

모델모델

Ⅳ. HyunHT


동특성

추출

모달테스트

(철도연)

시험체의 1차 고유진동수는 8.69Hz로 측정됨.

해석치(8Hz)와의 오차는 8%정도이므로 시험은 적절히 수행된 것으로 판단됨.

측정된 감쇠비는 약 1.5% 임.

고유진동수 측정 결과고유진동수고유진동수

측정측정

결과결과 감쇠비 측정 결과감쇠비감쇠비

측정측정

결과결과

0 10 20 30 40 50 600.00E+000

1.00E-009

2.00E-009

3.00E-009

4.00E-009

5.00E-009

6.00E-009

7.00E-009

8.00E-009

9.00E-009

Frequency (Hz)

Pow

er

8.69Hz

0 2 4 6 8 10 120.010

0.015

0.020

0.025

0.030

0.035

Dam

ping

Rat

io

Number of Decayed Cycles

Ⅳ. HyunHT


고유진동수와

감쇠비

(철도연)

Ⅴ.

HyunHT의 시공성 및 경제성

Ⅴ. HyunHT

시공성 및 경제성

철도교 경제성 비교(40m, 단경간)철도교철도교

경제성경제성

비교비교(40m, (40m, 단경간단경간))

Ⅴ. HyunHT


- 지간 30m, 40m, 50m의

복부 강재 복합철도교와 PSC 철도교의 경제성 분석- 가설 공법은 FSM으로, 경간은 단경간으로 가정

- PSC 교량에 비해 복부 강재 복합교량은 공사비 약 30% 절감- 자중감소로 인한 장경간화 및 하부구조 감소로 추가적인 공사비 절감 가능

PSC BOX 복부 파형강판 복부 트러스

공 종 수 량 단가(천원) 금액(천원) 공 종 수량 단가(천원) 금액(천원) 공 종 수량 단가(천원) 금액(천원)강 재 - 1,020 - 강 재 35tonf 1,020 36,073 강 재 29tonf 1,020 29,920

콘크리트 309㎥ 68 21,012 콘크리트 179㎥ 68 12,193 콘크리트 172㎥ 68 11,679PS강재 14tonf 1,320 18,480 PS강재 7tonf 1,320 9,512 PS강재 7tonf 1,320 9,651철 근 68tonf 830 56,454 철 근 19tonf 830 15,882 철 근 21tonf 830 17,111거 푸 집 943㎡ 19 17,728 거 푸 집 500㎡ 19 9,393 거 푸 집 499㎡ 19 9,381동 바 리 486공/㎥ 25 12,247 동 바 리 677공/㎥ 25 17,060 동 바 리 738공/㎥ 25 18,609

합 계 125,922 합 계 100,113 합 계 96,350경 제 성 비 교 1.31 경 제 성 비 교 1.04 경 제 성 비 교 1.00

참고자료원평고가(철도교, 동해선 임원~매원

간)

참고자료 일선대교(도로교) 참고자료 PCT(도로교)

도로교 교량(PSC BOX, L=320.0m)도로교도로교

교량교량(PSC BOX, L=320.0m)(PSC BOX, L=320.0m)

교량폭원 : 14.250m

설계등급 : 1등급(DB-24,DL-24)

교량연장 : 50+4@55+50=320m

가설공법 : Full Staging Method

거더형고 : H=3.0m

HyunHT

(L=320.0m)HyunHTHyunHT

(L=320.0m)(L=320.0m)

교량연장 : [email protected] = 320.0 m, 거더형고 : H = 3.5m 교량연장 : [email protected] = 320.0 m , 거더형고 : H = 4.5m

80.000 80.000 80.000

60.00

교 량 시

점

STA.4+460.0

00

320.000

EL.84.639

EL.89.032

교 량 종

점

STA.4+780.00

0

80.000

A1

P1P3

A2

P2

205번 리도

큰골천

1:1.8

70.00

80.00

90.00

100.00

110.00

64.000 64.000 64.000 64.000

60.00

교 량 시

점

STA.4+460.00

0

320.000

EL.84.639

EL.89.032

교 량 종

점

STA.4+780.000

64.000

FPB A1

P1P3 P4

A2

P2

205번 리도

큰골천

1:1.8

70.00

80.00

90.00

100.00

110.00

1:1.8

EL.59.553

EL.73.202

70.00

80.00

90.00

100.00

110.00

60.00

교 량 시

점

STA.4+460.00

0

[email protected]=220.000

320.000

EL.84.637 EL.75.570

EL.67.136

EL.68.719

EL.89.029

교 량 종

점

STA.4+780.000

50.00050.000

A1

P1P3 P4 P5

A2

P2

205번 리도

큰골천

Ⅴ. HyunHT


주요자재 수량 비교주요자재주요자재

수량수량

비교비교

구분PSC박스거더

(50+4@55+50=320m)HyunHT

(5@64=320m)HyunHT

(4@80=320m)

상부구조

단면도

공 종 수량 금액(천원) 수량 금액(천원) 수량 금액(천원)

철 근 1209 tonf 937,289 853 tonf 660,953 741 tonf 574,261

레미콘 6916 ㎥ 461,624 5746 ㎥ 379,342 5506 ㎥ 403,353

강연선 140 tonf 264,600 138 tonf 260,820 165 tonf 311,850

기타

PC 자재 - 295,987 - 295,738 - 305,632

강 재 0 tonf - 156 tonf 205,925 236 tonf 320,447

합 계 1,964,049 1,807,473 1,920,811

형고/최대지간 3.0m / (50~55m) = 1/(16.7~18.3) 3.5m / 64m = 1/18.3 4.5m / 80m = 1/17.8

250

261

7

L OF BOXC

S = (+)2.00%

L OF ROADC

250

287

7

250

30080

245

0 3000

450 450

4175 4500700 41754500 700

방 음 벽H = 2.5m

방 음 벽H = 3.0m

1500

14250

2675 470 1200 2560 150026754701200

방 음 벽H = 2.5m

방 음 벽H = 3.0m

L OF BRIDGEC

1500

14250

2675 500 1170 2560 150026755001170

436

250

350

114

2350

600

600

3500

250

2650

30080

4175 4500

300

700 41754500 700

2675

방 음 벽H = 2.5m

방 음 벽H = 3.0m

600 1293 2114 6001293

496

300

300

112

3292

1500

14250

2675 1500

L OF BRIDGEC

4175 4500700 41754500 700

600

300

35080

300

3550

4500

600

Ⅴ. HyunHT


공사비 비교공사비공사비

비교비교

구분PSC박스거더

(50+4@55+50=320m)HyunHT

(5@64=320m)HyunHT

(4@80=320m)

상부공

58.0 억원 55.5 억원 60.4 억원

125 만원/ ㎡ 120 만원/ ㎡ 131 만원/ ㎡

하부공

구조물공(교각/교대)

15.6 억원 12.5 억원 10.9 억원

토공 2.0 억원 1.7 억원 1.4 억원

합계 75.6 억원 69.7 억원 72.7 억원

경 제 성 비 교 1.08 1.00 1.04

㎡당 공사비 166 만원/ ㎡ 153 만원/ ㎡ 159 만원/ ㎡

• 가설 동바리 23.6 억원을 포함한 공사비임• 가설 동바리 23.6 억원을 포함한 공사비임 * 직접 공사비* 직접 공사비

Ⅴ. HyunHT


Ⅴ. HyunHT


3D 부재 상세 모델 (Microstation, Bentley/Rebar 이용)

–

(주)IDM3D 3D 부재부재

상세상세

모델모델

((MicrostationMicrostation, Bentley/Rebar , Bentley/Rebar 이용이용))

––

((주주)IDM)IDM

3D Digital Mockup:상세개선3D Digital Mockup:3D Digital Mockup:상세개선상세개선

Ⅴ. HyunHT


Ⅵ.

향후 연구과제

설계

지침서

및

시방서(안) 제안


복합구조 교량의설계 및 시공지침(안)

복합구조 실무 가이드-강구조학회-


복부

강재구조

교량의

케이블

교량

적용

[Extradosed교] [사장교]Yahagigawa교

(2005, 일본)Rittoh교

(2005, 일본)

경청해 주셔서 감 사 합 니 다.

현대건설 기술 품질 개발원...

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