Finite Element Analysis of Planar Effect on the Concrete Pavements

유한 요소법에 의한 콘크리트 포장 구조의 평면 거동연구

Since horizontal movements due to shrinkage and thermal gradients in concrete pavements involve no actual load, the stresses induced will be those due to closing of the pavement joints and subbase friction. Consequently, complete derivations of stiffness matrix and equivalent nodal loads due to planar effects on the concrete pavements was throughly undertaken using the finite rectangular elements with two degrees of freedom at each node. The numerical example shows that the tensile stress induced in a pavement due to concrete shrinkage might be negligible except at very long slab and very high coefficient of frictions. However the stresses in conjunction with principal traffic loads might cause cracking problems.

콘크리트 포장구조에 있어서 온도팽창과 건조수축으로 인한 평면 변위 거동은 차량 하중에 관계없이, 포장슬래브와 노반과의 마찰에 의한 줄눈의 개폐에 주로 기인하고 있다. 따라서 콘크리트 포장구조의 평면 변위 거동을 해석하기 위하여 한 절점에서 dx, dy, 2 자유도를 갖는 직사각형 평면요소의 강성행열과 마찰, 건조수축, 온도 등으로 인한 등가절점 하중을 유도하였다. 콘크리트의 건조수축으로 인한 포장슬래브의 구조해석결과, 슬래브 길이가 길거나 지반과의 마찰계수가 큰 경우를 제외하고는, 큰 응력은 발생하지 않았지만, 차량하중과 조합할때는 인장응력의 증가와 함께 포장 슬래브에 균열이 발생할 수 있음을 보여주고 있다.