새로운 복합 교량, 지속 가능한 솔루션 선보여

표면적으로는 미국 전역에서 볼 수 있는 수천 개의 작고 좁은 2차선 다리 중 하나처럼 보입니다.

그러나 테네시 중북부의 새로운 첨단 교량에는 광섬유 센서가 내장된 섬유 강화 폴리머(FRP) 복합 재료 교량 데크가 장착되어 있습니다. 이는 주와 전국에 걸쳐 있는 수천 개의 소규모 농촌 교량과 마찬가지로 구조적으로 결함이 있고 오래된 것으로 평가된 손상된 수십 년 된 콘크리트 건널목을 대체했습니다.

녹스빌의 섬유 및 복합재 제조 시설인 테네시 대학의 연구원과 공학 학생들은 교량 파트너십의 일부입니다. 그들은 생산 과정에서 Luna Innovations가 개발한 스마트 광섬유 센서를 교량 표면에 내장했습니다.

이러한 고밀도 센서는 시간이 지남에 따라 복합 데크 시스템을 모니터링하여 중요한 성능 및 안전 데이터를 제공하고 교량과 같은 노후화된 인프라를 위한 지속 가능한 솔루션을 제공하는 데 사용됩니다. 또한 UT에서 개발된 무선 기술은 클라우드 컴퓨팅을 통해 원격으로 트래픽 수와 교량 시스템의 응답을 모니터링합니다.

미국토목공학회(American Society of Civil Engineers)에 따르면 미국 내 617,000개가 넘는 교량 중 약 8%가 구조적으로 결함이 있어 수리가 필요하다고 합니다. FRP 복합재는 저비용, 유지 관리가 적은 옵션을 제공하며 테네시 시골 지역의 새로운 구조는 시골 교량 공사에 복합 재료의 이점을 보여주기 위한 것입니다.

"이 합성 교량은 이미 Morgan 카운티에 긍정적인 영향을 미쳤습니다."라고 Morgan 카운티 고속도로 감독관 Joe Miller가 말했습니다. 그는 카운티 공무원들이 기존 방법보다 신속하고 저렴한 비용으로 설치할 수 있는 유지 관리가 적은 교량을 찾고 있다고 덧붙였습니다. “우리 카운티에는 수리가 필요한 수많은 교량이 있고 주 전역에 수백 개가 있으며 이 기술의 혜택을 누릴 수 있습니다.”

Morgan 카운티의 경우 복합재 산업의 도움으로 가볍고 설치가 쉬운 교량이 무료로 제공됩니다. IACMI(Composites Institute) 산하에서 협력하여 테네시에 본사를 둔 Composite Application Group이 이끄는 거의 12개의 민간 기업이 산업 조직 및 대학 연구자들과 협력하여 복합 교량을 현실화했습니다.

Structural Composites Inc.에서 개발한 16x25피트 교량 데크는 고강도를 위해 설계되었으며 콘크리트보다 90% 가볍습니다. 여기에는 통제된 환경에서 외부에서 제작된 8x25피트 부식 방지 FRP 데크 패널 2개가 있습니다.

완성된 교량 부분은 매우 가볍기 때문에 지게차를 이용해 교량 현장으로 운반하여 하루 만에 설치할 수 있었고, 현장 준비에 필요한 건설 장비가 줄어들어 설치 시간과 에너지 비용이 절감되었습니다.

CAG의 프로그램 및 프로젝트 관리 부사장이기도 한 IACMI 기술 관리자 John Unser는 복합재가 20년 이상 교량 데크 응용 분야에 사용되어 왔으며 미국 고속도로 협회(American Association of State Highway and Association)가 정한 모든 성능 및 안전 표준을 초과했다고 말했습니다. 교통 공무원.

그러나 복합 교량 데크에 관해서는 전국의 많은 교통 부서, 특히 소규모 관할 구역의 교통 부서가 이 기술에 익숙하지 않다고 그는 말했습니다.

IACMI와 업계 파트너는 일반적인 콘크리트 교량과 FRP 교량 데크를 사용하는 교량의 총 비용 비교를 포함하여 Morgan County 교량 프로젝트를 기반으로 포괄적인 사례 연구를 개발하고 있습니다. Unser는 FRP 복합재가 더 잘 알려질 수 있도록 결과가 연방, 주 및 지방 공무원, 교통 부서 및 토목 공학 커뮤니티와 공유될 것이라고 말했습니다.

"내구성 데이터의 부족은 토목 인프라에 탄소, 현무암 또는 유리 섬유 강화 고분자 복합재를 포함한 새롭고 진보된 재료를 채택하는 데 있어 주요 장벽 중 하나입니다."라고 Fred N. Peebles 교수인 Dayakar Penumadu가 말했습니다. UT의 Tickle College of Engineering and Characterization Fellow for Materials and Process for IACMI. “이것은 새로운 재료와 구조를 신속하게 통합하는 데 큰 장애물이므로 이번 IACMI 프로젝트를 통해 성공적인 실증이 필요합니다. 교량 데크는 가장 손상되기 쉬운 요소이며, 우리는 복합 교량 데크 전체에 분산된 스마트 센서를 통합하여 앞으로 수년간 귀중한 성능 데이터를 제공할 것입니다."