A Finite Element Analysis for the Concrete Highway Pavements with Skew Joints

경사가로줄눈을 가진 콘크리트포장구조의 유한요소법에 의한 해석

In twentieth century, a rigid pavement composed of a series of thin Portland Cement Concrete has been accepted due to the desirable structural strength of concrete, durability and economy. However, despite of precise design and construction of concrete highway pavements, some of concrete pavements (example : Interstate-l0 and 75 in U.S.A, 88 Olympic express highway and Jung-bu express highway in Korea) has already shown severe signs of longitudinal and transverse cracking, faulting, and pumping before the end of their intended service life. This highlights the need for better understanding of concrete pavement behavior using structural analysis program. For these reasons, this research was performed to study an analytical behavior of concrete pavements, especially for the effects of skewed joints on concrete pavements. Subsequently, this research should give better understanding of concrete pavement behavior to the highway engineers and provide effective remedies to the concrete highway pavements.

20세기에 들어서 포틀랜드 시멘트 콘크리트를 이용한 강성포장은, 콘크리트재료의 구조적인 휨강성과 큰 탄성계수 그리고 내구성을 고려한 경제성 등으로 세계 여러 나라에서 널리 이용되어져 왔다. 그러나, 완벽한 설계 및 시공에도 불구하고, 일부 콘크리트 포장도로에서는(예: 미국 Interstate-10 and 75, 한국의 88고속도로 및 중부 고속도로) 심각한 종적, 횡적 균열 및 침하현상 등으로 보수, 유지의 큰 어려움을 겪고 있는 바, 이러한 문제점을 구조역학적인 입장에서 유한 요소법을 이용한 콘크리트 포장구조의 해석을 통해, 차량 위치 및 온도변화에 따른 최대 파괴응력과 위치, 그리고 최대 처짐등을 고려 하므로써, 콘크리트 포장도로의 구조적인 문제점을 해결하는 데 있다. 본 논문에서는 요즘 미국에서 널리 이용되고 있는 경가가로줄눈(skewed joint)의 효과를 구조역학적으로 해석을 하였다.