표제지 1
목차 4
요약문 14
ABSTRACT 15
제1장 서론 16
1.1. 배경 및 목적 16
1.2. 연구내용 및 범위 16
1.3. 연구개발 방향 17
제2장 환경 분석 및 개발 사례 19
2.1. 건설 산업의 환경 변화 19
2.1.1. 사회·문화적 환경 변화 19
2.1.2. 경제적 환경 변화 20
2.1.3. 국내·외 건설 경쟁력 현황 21
2.2. 국내외 모듈러 기술개발 현황 23
2.2.1. 모듈러 교량개발 연구과제 추진 현황 23
2.2.2. 국내 모듈러 기술 적용현황 23
2.2.3. 국외 모듈러 기술 적용현황 25
2.3. 모듈러 시공기술 개발 현황 27
2.3.1. 콘크리트 거더 공법 27
2.3.2. 모듈화 가능 콘크리트 거더 공법 분석 29
제3장 모듈러 교량 시스템 정의 및 적용성 검토 35
3.1. 모듈러 기술 35
3.2. 모듈러 교량 시스템의 정의 35
3.3. 모듈러 교량 기술 단계 정의 37
3.4. 모듈러 부재 가능형식 검토 38
3.4.1. 강재 거더 모듈 40
3.4.2. 콘크리트 거더 모듈 43
3.4.3. 모듈러 바닥판 44
3.4.4. 하부 표준 모듈 구성 46
3.5. 표준 모듈간 연결 및 일체화 방법 48
3.5.1. 표준 모듈간 연결 개요 48
3.5.2. 바닥판과 거더의 연결 51
3.6. 콘크리트 거더 모듈화 한계 53
3.6.1. 운행제한 한계 53
3.6.2. 강연선 프로파일 54
3.6.3. 모듈간 접합부 54
제4장 표준 모듈 개발 55
4.1. 표준 모듈 개요 55
4.1.1. 제한 조건 55
4.1.2. 표준 모듈 대상 56
4.2. PSC 거더 표준 모듈 57
4.2.1. 표준 모듈 구성 57
4.2.2. PSC 모듈러 거더 구조 검토 58
4.2.3. 형고 변경이 가능한 PSC 모듈러 거더 65
4.3. CFT 거더 표준 모듈 70
4.3.1. CFT 거더 표준 모듈 구성 70
4.3.2. CFT 모듈러 거더 구조 검토 72
4.4. 프리캐스트 바닥판 표준 모듈 79
4.5. 거더 표준 모듈 일체화 82
4.5.1. PSC 거더 표준 모듈 일체화 82
4.5.2. PSC 모듈러 거더 연속화 83
4.5.3. CFT 거더 표준 모듈 일체화 87
4.6. 거더와 바닥판간 연결방법 개발 92
4.6.1. 기존 방법 92
4.6.2. 바닥판 전단연결 제안방법 94
4.6.3. 바닥판 종단 연결 99
제5장 모듈러 교량 시스템 설계 101
5.1. PSC 거더 모듈러 교량 시스템 기본 설계 101
5.1.1. 2경간 연속교 PSC 모듈러 교량 101
5.1.2. 3경간 연속 PSC 거더 모듈러 교량 시스템 104
5.2. 모듈러 교량 시스템 BIM 106
5.2.1. 모듈러 교량 시스템 BIM 정의 106
5.2.2. 모듈러 교량 시스템 3차원 설계 110
5.2.3. 모듈러 교량 시스템 축소모형 114
5.2.4. 모듈러 교량 시스템 Pre-Construction 시뮬레이션 115
제6장 모듈러 시스템 활성화 방안 제안 125
6.1. 개요 125
6.2. 모듈러 시스템 경제성 확보 방안 126
6.2.1. 모듈러 부재 규모 및 생산조건 확보 128
6.2.2. 생산 공정 시스템화 129
6.2.3. 유연 생산 시스템(FMS : Flexible Manufacturing System) 도입 131
6.2.4. 데이터의 디지털화 추진 132
6.2.5. 공사기간 단축 132
6.2.6. 고품질 확보 139
6.3. 모듈러 교량 시스템 적용을 위한 제도 개선 제안 139
6.3.1. 스마트건설 체계 도입 139
6.3.2. 신기술 신공법 적용 인센티브 부여 140
제7장 결론 142
참고문헌 144
부록 : 모듈러 교량 시스템 기본 설계도(A Basic Blueprint for a Modular Bridge System) 146
도서정보(INFORMATION) 212
보고서 집필 내역 214
판권기 215
뒷표지 216
표 1.1. 연도별 연구목표 및 내용 17
표 2.1. 국내 콘크리트 거더 공법 기술 28
표 3.1. 기존 교량과 모듈러 교량의 차이 36
표 3.2. 국내 도로법 및 도로교통법 차량 운행제한기준 비교 53
표 3.3. 콘크리트 거더별 본당 중량 53
표 4.1. 표준 모듈 구성 58
표 4.2. PSC 거더 표준 모듈 구조 검토 결과 65
표 4.3. Single span용 CFT 거더 표준 모듈 및 경간 구성 70
표 4.4. Multi span용 CFT 거더 표준 모듈 및 경간 구성 71
표 4.5. CFT 모듈 조합에 의한 Single Span 지간별 거더 모델링 72
표 4.6. CFT 모듈 거더 Multi span 모델링 73
표 4.7. CFT 거더 표준 모듈 구조 검토 결과 77
표 4.8. CFT 모듈러 거더 이음부 용접 크기와 길이 78
표 4.9. 프리캐스트 바닥판 설계 요약(철근량 산정) 81
표 4.10. PSC 모듈 거더 강선 긴장 순서 83
표 4.11. PSC 모듈러 거더를 이용한 교량 시공 순서 및 방법 87
표 5.1. PSC 모듈 2@40.0m 중간 지점부 구조해석 요약 104
표 5.2. 교량 바닥판에 대한 현장타설(R.C) 방식과 프리팹 방식의 분류체계 비교 110
표 5.3. 경간별 모듈 조합 경우의 수 116
표 6.1. 건설 산업 문제점과 모듈화의 기대효과 125
표 6.2. 모듈화 시스템 경제성 확보 분야 127
표 6.3. 모듈화 시스템 경제성 확보를 위한 주요 내용 127
표 6.4. 전국권 차량 1대당 시간가치 133
표 6.5. BH교 교량 일반정보 134
표 6.6. 신설교량(부항교) 공사비 비교 135
표 6.7. 현장타설 공법과 조립식 공법 비교 135
표 6.8. 제조 및 설치 동원인원 현황(설계 원안-부분 모듈화) 136
표 6.9. 제조 및 설치 동원인원 현황(현장타설) 137
표 6.10. 공사기간 비교(부항교) 138
표 6.11. PCI의 ABC 교량 건설 공사 계약 사례 140
그림 1.1. 연구 수행체계 17
그림 1.2. 개발에 필요한 기술 및 항목별 연구수행 방향 18
그림 2.1. 건설 노동자 변화 추이 19
그림 2.2. 건설안전 재해율 및 사망율 20
그림 2.3. 글로벌 건설시장 성장 추이 20
그림 2.4. 최근 10년간 해외건설 수주 추이 21
그림 2.5. 프리팹 건설시장 경제 규모 22
그림 2.5. 전단면 프리캐스트 바닥판 국내 시공 사례 24
그림 2.6. 대형자주대차 활용 거더 가설 및 상하부 일괄 가설 사례 26
그림 2.7. Nodular 거더 특징 30
그림 2.8. Nodular 거더 시공 순서 31
그림 2.9. PSC I형 분절 거더 32
그림 2.10. SegBeam 시공 순서 32
그림 2.11. HiPC 거더 33
그림 2.12. HiPC 거더 시공 순서 34
그림 3.1. 모듈러 기술 사례 35
그림 3.2. 모듈러 기술 시스템 기술 컨셉(예시) 36
그림 3.3. 모듈러 교량의 효과 37
그림 3.4. 모듈러 교량 기술 수준 단계 37
그림 3.5. 모듈러 교량 시공순서 및 기술의 효과 38
그림 3.6. 강재 모듈러 교량 시스템의 개념 및 모듈조합 개요도 39
그림 3.7. 콘크리트 모듈러 교량 시스템의 개념 및 모듈조합 개요도 40
그림 3.8. 강재 거더 사례 41
그림 3.9. CFT 거더 현황 및 교량 특징 42
그림 3.10. 트러스를 활용한 다양한 CFT 거더의 조합 형태 43
그림 3.11. SegBeam 개요 44
그림 3.12. 내부 긴장재를 이용한 프리캐스트 바닥판 패널공법 45
그림 3.13. 요철형 전단면 프리캐스트 바닥판 공법 개요 45
그림 3.14. 프리캐스트 조립식 콘크리트 교각 시공 순서 46
그림 3.15. 다주식 CFT 모듈러 교각 개념 47
그림 3.16. 교각 코핑부 모듈화 시스템 48
그림 3.17. 강재 교량 이음 형식 48
그림 3.18. PC 세그먼트 FCM 공법 49
그림 3.19. 콘크리트 매치캐스트 제작 50
그림 3.20. 내부 긴장재를 이용한 프리캐스트 바닥판 패널공법 50
그림 3.21. 요철형 루프 철근 이음 프리캐스트 바닥판 공법 51
그림 3.22. 전단연결장치 설치 예 51
그림 3.23. 매립형 착탈식 전단연결재 연구 52
그림 3.24. 콘크리트 거더의 강연선 프로파일 배치 54
그림 3.25. SegBeam의 매치캐스트 제작 사례 54
그림 4.1. 횡구배를 갖는 직선교량(콘크리트 거더와 전단면 프리캐스트 바닥판 적용 사례) 55
그림 4.2. 곡선 교량(콘크리트 거더와 프리캐스트 바닥판 적용 사례) 56
그림 4.3. PSC 모듈 거더 표준 형상 57
그림 4.4. 30m PSC 모듈러 거더 적용 교량 횡단면도 59
그림 4.5. 35m PSC 모듈러 거더 적용 교량 횡단면도 61
그림 4.6. 40m PSC 모듈러 거더 적용 교량 횡단면도 63
그림 4.7. 형고 변경이 가능한 PSC 모듈러 거더 강연선 프로파일 65
그림 4.8. 형고 변형 PSC 모듈러 거더 모듈 구성 66
그림 4.9. 형고 변형 PSC 모듈러 거더 복부 연결 67
그림 4.10. 형고 변형 PSC 모듈러 거더 제품화 68
그림 4.11. 형고 변형 PSC 모듈러 거더 현장 조립 순서 69
그림 4.12. CFT 표준 모듈을 조합한 Single span CFT 거더 70
그림 4.13. Multi span용 CFT 거더 표준 모듈 형상 71
그림 4.14. 55m CFT 모듈러 거더 적용 교량 횡단면도 73
그림 4.15. Single Span CFT 거더 설치 형상 74
그림 4.16. 190m Multi Span CFT 모듈러 거더 적용 교량 횡단면도 75
그림 4.17. Multi Span CFT 거더 설치 형상 76
그림 4.18. CFT 모듈러 거더 이음부 78
그림 4.19. 요철형 전단면 프리캐스트 바닥판 공법 개요 79
그림 4.20. 요철형 전단면 프리캐스트 바닥판 형상 80
그림 4.21. 요철형 전단면 프리캐스트 바닥판 시공 순서 80
그림 4.22. 요철형 전단면 프리캐스트 바닥판 일반도 82
그림 4.23. PSC 모듈 거더 Tendon profile 83
그림 4.24. 거더 연속화 지점부 형상 83
그림 4.25. PSC 모듈 거더 지점부 연속화 시공 절차 84
그림 4.26. 단순교 적용 PSC 거더 표준 모듈 제작과정 및 모듈러 교량 시공 순서 86
그림 4.27. 바닥판 패널과 거더의 연결 방법(FHWA) 93
그림 4.29. 모듈러 거더와 전단연결재의 합성 94
그림 4.30. 숨은 전단 포켓 방식 95
그림 4.31. 수평 슬라이딩 전단연결 방식 96
그림 4.32. 수직 삽입 전단연결 방식 97
그림 4.33. 전단포켓 형상 비교 98
그림 4.34. 요철형 루프 철근 이음 프리캐스트 바닥판 공법 99
그림 4.35. 프리캐스트 바닥판 형상 및 상세 100
그림 5.1. 교량 표준 횡단면도 101
그림 5.2. 강선 프로파일 및 지점부 강봉 형상 102
그림 5.3. 합성 전 모델링 102
그림 5.4. 합성 후 모델링 103
그림 5.5. 2경간 PSC 모듈러 거도교의 구조해석 결과 103
그림 5.6. 30m + 40m + 35m 경간 구성 개념 105
그림 5.7. CFT 교각 일반도 105
그림 5.8. 경간 구성 일반도 106
그림 5.9. 현장타설 방식과 프리팹 방식의 비교 107
그림 5.10. 고속도로공사 작업 분류 체계(WBS : Work Breakdown Structure) 108
그림 5.11. 프리팹화 가능 부재를 중심으로 구성한 작업분류체계 109
그림 5.12. 기존 공법과 프리팹 공법의 WBS 분류 체계 비교 109
그림 5.13. 모듈러 부재 3차원 설계도 112
그림 5.14. BIM 모듈러 부재 3D 모델링, 철근 및 긴장재 배치형상 112
그림 5.15. 바닥판 모델링 113
그림 5.16. 교량 축소 모형의 설계도 및 모형 형상 115
그림 5.17. 표 5.3의 30m A경간 조합 시뮬레이션 118
그림 5.18. 표 5.3의 35m A경간 조합 시뮬레이션 120
그림 5.19. 표 5.3의 35m D경간 조합 시뮬레이션 122
그림 5.20. 표 5.3의 40m A경간 조합 시뮬레이션 124
그림 6.1. 모듈러 공법의 비용절감 분야 126
그림 6.2. 연간 모듈 생산량에 따른 생산성 변화 예시 128
그림 6.3. 표준 모듈 생산을 위한 스마트 팩토리 개념도 130
그림 6.4. ATO 생산 방식과 디커플링 포인트 예시 131
그림 6.5. 데이터 디지털화 적용방안 예시 132
그림 6.6. 전통적 건설 프로세스와 모듈러 건설 프로세스 비교 133