Abstract
The failure phenomenon of overlaid concrete structures, such as surface crack and peel-off failure in the contact zone, was investigated due to temperature shock(rainfall). To investigate this failure phenomenon, the surface tensile stress, and the shear stress, the vertical tensile stress in the contact zone were analysed using the non-linear stress-strain relationship of material such as strain-hardening- and strain-softening diagrams. Rainfall intensity, overlay thickness and overlay material were the main variables in the analyses. It is assumed that the initial temperature of overlaid concrete structures was heated up to 55$\^{C}$ by the solar heat. With a rain temperature 10$\^{C}$ and the rainfall intensity of nR=1/a, tR=10min, 60min, the stress states of overlaid concrete structures were calculated. The result shows that only fictitious cracks occurred in the overlay surface and no shear bond failure occurred in the contact zone. The vortical tensile stress increasing with overlay thickness was proved to be the cause of peel-off failure in the contact zone. The formulae for relationship between the vertical tensile stress and overlay thickness, material properties were derived. Using this formulae, it is possible to select proper material and overlay thickness to prevent failure in the contact zone due to temperature shock caused by rainfall.
본 연구에서는 강우와 같은 열 충격으로 보수체의 손상(표면 균열, 경계면 파괴)을 유발하는 표면 인장 응력과 기층과 보수층 경계면의 연직 인장 응력 및 진단 응력이 해석적으로 조사되었다. 응력 계산 시에는 사용 재료의 비선형 응력-변형률 곡선이 사용되었고, 특히 변형률 경화, 변형률 연화 특성이 고려되었다. 응력 계산은 보수층의 두께와 보수 재료를 변수로 하여 강우 강도별로 조사되었다. 강우 초기의 보수체의 온도는 하절기에 55$^{\circ}C$까지 가열됐다고 가정하였고, 강우 온도는 1$0^{\circ}C$로 결정하였다. 강우 빈도 1년 1회, 강우 지속 시간 10분, 60분의 강우 하중으로 응력을 계산한 결과, 보수체 표면에서는 실제 균열은 발생치 않고, 단지 변형률 연화 단계의 가상 균열만 형성되었다. 한편 경계면에서는 부착 전단 파괴는 발생치 않았으며, 연직 인장 파괴를 유발하는 음력이 일정한 강우 강도 및 보수 재료에서 보수층의 두께(do)가 클수록 증가하는 것으로 나타나, 경계면의 연직 인장 응력이 보수체의 안전성에 주요한 변수임을 알 수 있었다. 따라서 강우시 경계면의 파괴 예방을 위해 보수 재료의 성질 및 보수층의 두께를 결정할 수 있는 연직 인장 음력의 예측식을 제안하였다.