시공 단계에서 프리캐스트 복합판의 역학적 성능을 향상시키고 임시 지지대에 대한 의존도를 줄이기 위해 신형 트러스 강섬유 콘크리트 복합판(XUDB판)을 제안하였다. 재료와 구조의 협동 설계를 통해 그 하중 성능 및 강화 메커니즘을 체계적으로 연구하였다. 3,600mm 표준 경간 복합판을 대상으로 전통적인 철근 트러스, 신형 트러스, 일반 콘크리트 및 강섬유 콘크리트의 4가지 대비 시험체를 설계하였으며, 유한요소 소프트웨어 ABAQUS를 통해 정밀한 3차원 실체 모델을 구축하고 비선형 결합 해석을 수행하였다. 콘크리트는 소성 손상 모델을 사용하였고 주요 손상 파라미터는 역방향 보정을 통해 도출하였으며, 강재는 이중 선형 구성 모델을 적용하였다. 실체 모델은 각 구성 요소 간 상호작용을 충분히 고려하였으며 실제 하중 상태를 정확히 모사하기 위해 하중 장치 모델을 구축하였다. 결과는 전통 철근 트러스 판과 비교하여 신형 트러스 체계가 응력 분포를 현저히 최적화하여 중앙 주요 철근의 최고 응력을 21% 감소시키고 재료 활용률을 91.7%로 향상시켰음을 보여주었다. 강섬유의 다리 역할은 균열 및 소성 영역의 진행을 효과적으로 억제하여 XUDB판의 최대 소성 변형률을 37% 감소시키고 손상 지표의 최고치를 26.7% 낮추었다. 강섬유와 신형 트러스는 뚜렷한 협동 효과를 나타내어 ‘섬유 다리-현판 분산’ 이중 강화 메커니즘을 공동으로 형성, 부재의 파괴 양식을 ‘취성 압쇄’에서 ‘단계적 완화-다핵 에너지 소모’로 변환시켰고 중앙 압쇄 영역의 면적을 33% 줄이며 강성 저하율은 28% 감소시켰다. 이 협동 메커니즘은 부재의 연성, 하중 능력 및 시공 단계 지지 없이 설치 가능 능력을 상당히 향상시켰다.

신형 트러스;강섬유 콘크리트;유한요소 해석;협동 메커니즘;파괴 양식