최근 건설되는 교량은 철근 콘크리트 대신에 주로 프리스트레스트 콘크리트 교량이 주종을 이루고 있다. 프리스트레스 콘크리트 (PSC)는 철근 콘크리트 (RC)가 지니는 균열발생 문제, 철근의 부식, 누수 등 내구성에 미치는 약점을 보완할 수 있다. 또한 프리스트레싱으로 인한 인장영역의 보완으로 인하여 구조물의 크기를 줄일 수 있다. 하지만 이러한 구조용 주재료인 고강도 콘크리트의 경우는 밀도가 강도에 비하여 상대적으로 크기 때문에 상대적으로 자중을 증대시키는 문제가 있다. 따라서 자중을 감소시킬 수 있는 경량골재를 활용한 중공형 PPC 거더 (Hollowed Prefabricated Prestressed Concrete girder systems using Light Aggregate, 이하 HPPCLA)는 이러한 문제점을 해결할 수 있는 대안이 될 수 있다. 본 연구에서는 HPPCLA 거더의 성능시험 뿐 만 아니라 수치해석을 수행하였으며, 그 결과 HPPCLA 거더는 전형적인 휨파괴 형상을 나타내었다. 수치해석에서 예상한 바와 같이 PPC 거더의 사용하중인 110 kN에서는 완전한 탄성거동으로 구조물의 사용성에는 무리가 없을 것으로 판단된다.

The main objective of this research was to evaluate the effects of process variables which were forming ability, flow displacement, effective stress, effective strain, fluid vector and products defects on manufactured artificial lightweight aggregate made of both incinerated sewage sludge ash and clay by means of the numerical analysis of a rigid-plastic finite element method. CATIA (3D CAD program) was used for an extrusion metal mold design that was widely used in designing aircraft, automobile and metallic molds. A metal forming analysis program (ATES Co.) had a function of a rigid-plastic finite element method was used to analyze the program. The result of extrusion forming analysis indicated clearly that a shape retention of the manufactured artificial lightweight aggregate could be maintained by increasing the extrusion ratio (increasing compressive strength inside of extrusion die) and decreasing the die angle. The stress concentration of metal mold was increased by increasing an extrusion ratio, and it was higher in a junction of punch and materials, friction parts between a bottom of the punch and inside of a container, a place of die angle and a place of die of metal mold. Therefore, a heat treatment as well as a rounding treatment for stress distribution in the higher stress concentration regions were necessary to extend a lifetime of the metallic mold. A deformity of the products could have made from several factors which were a surface crack, a lack of the shape retention and a crack of inside of the products. Specially, the surface crack in the products was the most notably affected by the extrusion ratio.