International Journal of Highway Engineering (한국도로학회논문집)

Korean Society of Road Engineers (한국도로학회)
권호 표지

Modeling of Differential Shrinkage Equivalent Temperature Difference for Concrete Pavement Slabs

콘크리트 포장 슬래브 부등 건조수축 등가 온도차이의 모형화

  • 임진선 (인하대학교 토목공학과) ;
  • 최기효 ((주)한맥기술 도로부) ;
  • 이창준 (한국건설기술연구원 도로연구실) ;
  • 정진훈 (인하대학교 토목공학과)
  • Published : 2009.12.15
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Abstract

Torsional behavior of concrete pavement slabs due to temperature and moisture effects is constrained by self weight and friction etc, and causes stress as the result. The stress due to humidity variation in the slab is difficult to calculate while that due to temperature variation can easily be calculated by a commercial structural analysis program. Thus, the slab behavior can be predicted more accurately if the humidity effect is converted to equivalent temperature and is used as an input of structural analysis. In this study, a concrete pavement slab was constructed and strains of the slab due to environmental loadings were measured for long-term period. Thermal strains were subtracted from the measured strains by using thermal expansion coefficient of the concrete measured in a laboratory. Shrinkage strains, the remained strains, was supposed as additional thermal strains to calculate imaginary temperature with equivalent effect of the shrinkage by dividing the shrinkage with the thermal expansion coefficient. An existing shrinkage model was modified by considering the self weight and friction to be used in another model which can convert differential shrinkage between top and bottom of the slab to equivalent temperature difference. Addition research efforts on tensile stress reduction according to steady increase in the compressive strains are warranted for more accurate stress calculation.

온도 및 수분의 영향에 의하여 발생한 콘크리트 포장 슬래브의 컬링(curling)과 와핑(wraping)의 비틀림 거동은 자중이나 마찰력 등에 의하여 구속되며 이로 인하여 응력이 발생된다. 슬래브 내부의 온도 변화에 의해 발생한 응력은 상용 구조해석 프로그램으로 쉽게 계산할 수 있지만 습도 차이에 의하여 발생되는 응력은 기존 프로그램으로는 계산하기 어렵다. 따라서, 슬래브의 거동에 미친 습도의 영향이 등가의 온도로 환산되어 구조해석에 입력값으로 사용된다면 보다 정확하게 환경하중에 의한 슬래브의 거동을 예측할 수 있을 것이다. 본 연구에서는 콘크리트 슬래브를 현장에 시공하여 환경하중에 의해 발생된 변형률을 장기적으로 측정하였으며 실내에서 측정된 콘크리트 시편의 열팽창 계수를 사용하여 열변형률을 추출하였다. 나머지 변형률인 건조수축변형률을 추가적인 열변형률이라고 가정하고 이를 열팽창 계수로 나누어 줌으로써 건조수축과 등가의 영향을 갖는 가상의 온도가 계산되었다. 자중이나 마찰력 등이 고려되도록 기존 건조수축 모형을 수정하였으며, 이를 이용하여 슬래브 상부와 하부 상이에 발생한 건조수축의 차이를 등가의 온도차이로 환산할 수 있는 모형을 개발하였다. 보다 정확한 응력계산을 위하여 압축변형률의 지속적 증가에 따른 인장응력 감소에 관한 추가적인 연구가 이어질 것이다.

Keywords

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