섬유강화플라스틱(FRP)은 우수한 장기내구성으로 인해 보강재료로 알려져 있다. 이 연구에서는 콘크리트 구조물에 적용했을 때 탄소섬유와 아라미드섬유 보강재의 휨보강 특성에 대한 해석적 연구 결과를 제시하였다. 이 해석적 연구의 주요 대상은 콘크리트 교량 중 보수보강의 주요 대상인 슬래브교와 프리플렉스 거더교를 대상으로 하였다. 해석적 연구는 ACI Committee 440과 이한계상태설계를 기반으로 한 이전 연구를 참고하여 수행하였다. 또한, 슬래브교 및 프리플렉스 거더교에 적용한 탄소섬유 및 아라미드섬유의 구조적 특성을 정리하였다.

The purpose of this paper is to demonstrate to the practicing engineers, how to apply the advanced composite materials theory to the slab bridges. For general construction material used, there is certain theoretical limit in sizes. For super slab bridges construction, the reduction in panel weight is the first step to take in order to break such size limits. For a typical slab bridges panel, both concrete and advanced composite sandwich panels are considered. The concrete panel is treated as a special orthotropic plate. Advanced composite sandwich panels are considered as a self-weights less than one tenth of that of concrete panel, with deflections less than that of the concrete panel. This conclusion gives good guide line for design of the light weight of slab bridges.

포스트텐션 슬래브교는 특별직교이방성 이론으로 해석할 수 있다. 각각의 횡방향, 수직방향철근은 하나의 lamina 로 간주하고, 재료상수는 각각의 lamina의 혼합법칙에 의해서 계산되어진다. 단순지지된 콘크리트 슬래브교량은 등분포하중과 축하중을 받고 있다. 본 논문에서는 유한차분법과 보 이론으로 해석하였다. 그 결과 보 이론의 의한 해석 값이 판 이론의 값에 근접함을 알 수 있었다. 이로써 가까운 미래에 학부정도의 실력을 가진 기술자가 포스 트텐션 슬래브교의 해석에 있어 유용하게 사용 할 수 있다.

국내의 지형 특성으로 인해서 교량의 많은 부분이 슬래브교 형식이다. 차량이 대형화하고 교통량이 증가하면서 노후 슬래브교의 보강이 필요한 경우가 많다. 본 연구에서는 노후화된 슬래브교를 효과적으로 보강할 수 있는 외부 긴장재 보강공법을 제안하였다. 종방향 및 횡방향 외부 프리스트레싱을 이용한 네트형 보강법은 슬래브 중앙부의 처짐을 효과적으로 보강할 수 있는 방법이며, 하부공간을 침해하지 않으므로 실제 적용성이 뛰어나다. 실험을 통해서 제안한 보강법으로 인해서 향상되는 내하력의 크기를 검증하였다. 실험에서는 세 가지 서로 다른 하중조건에 대하여 처짐 및 변형률을 계측하여 보강의 효과를 비교, 분석하였다. 네트형 긴장재 보강 전후의 휨강성의 증가량은 재하 종류별로 30.7~107.3% 증가하였다. 보강 전후 처짐의 감소율은 27.6~52.2%에 달하였다. 종방향 및 횡방향 프리스트레싱으로 인한 네트형 보강법은 슬래브교의 중앙부 보강에 매우 효과적이며, 중앙에 집중되는 하중 뿐만 아니라 편기 재하되는 하중에 대해서도 유사한 보강효과가 있다. 또한 네트형 보강법은 필요에 따라 재긴장이 가능하므로 유지보수 및 사용성 측면에서 장점이라 할 수 있다.

본 연구에서는 RC 중공슬래브교의 내하력을 향상시키기 위한 외부 프리스트레싱을 이용한 보강에 있어서 마이크로 유전알고리즘(μ-GA)을 이용한 최적보강방법을 제시하였다. 최적보강을 위한 보강 유형으로 Queen-post 유형과 King-post 유형이 고려되었다. 마이크로 유전알고리즘을 이용하여 RC 중공슬래브교의 최적보강을 위한 보강 유형과 편향재, 긴장재 면적, 필요한 앵커 개수 등을 산정하였다. 목적함수는 보강에 사용된 긴장재와 강재비용을 무차원화하여 구성하였으며, 제약조건은 교량과 앵커설계를 위한 시방서 내용을 고려하여 형성하였다. RC 중공슬래브교의 보강설계를 실시한 후 그 결과를 분석하여 제안된 방법의 타당성을 제시하였다.

본 연구에서는 RC 중공슬래브 교량의 내하력을 향상시키기 위해 외부 프리스트레싱을 이용한 보강방법을 제시하였다. 효과적인 보강을 위해 Queen-post 형식과 King-post 형식이 고려되었으며, 축차무제약 최소화 기법(SUMT)를 이용하여 목표 내하율을 달성하기 위한 최적의 형상과 긴장력을 구하였다. 최적보강을 위한 목적함수는 재료비용을 무차원화한 비용함수로 구성하였으며, 제약조건은 시방서 규정과 내하율을 고려하여 형성하였다. RC 중공슬래브 교량의 보강을 실행한 후 그 결과를 분석하여 제안된 방법의 타당성을 제시하였다.

본 논문은 콘크리트 슬래브교량의 반복적인 설계과정을 신속히 처리함과 동시에 모든 성과물을 작성함에 있어 웹을 기반으로 한 설계자동화 시스템 개발을 위한 것이다. 웹 기반 구조도면 처리기법은 웹기반 설계자 동화시스템 핵심 기술 중 하나이다. Active Server pages(ASP)는 설계 요소를 유용하게 활용하며 이를 데이터베이스에 저장하게 된다. eXtensible Markup Language(XML)과 XML기반 벡터그래픽은 구조 도면을 웹 화면으로 효과적으로 신속히 구현할 수 있다. 본 논문에서는 XML과 Scalable Vector Graphics(SVG)를 활용하여 웹 화면에 구조도면 및 설계 성과품을 작성하였다. 구조도면 작성 시 핵심 도면작성 요소기술로서 개발된 XML Data Island는 웹 기반 구조도면 작성 시 매우 효과적임을 증명하였다.