Abstract
The behavior of the concrete slabs on grade considering the horizontal resistance at the slab bottom, which exists due to the shear resistance of the foundation and the friction between the slab and the foundation, has been investigated when the slabs-on-grade are subjected to the thermal load. Analytical formulations have been developed to include the effect of the horizontal resistance at the slab bottom employing the thin plate on an elastic foundation that is widely used for the analysis of concrete slabs-on-grade and rigid pavement systems. Finite element formulations have then been developed using the plate bending elements and the flat shell elements. The solutions from the analytical and numerical models have been compared and showed very good agreement. The sensitivity of the horizontal resistance to the stresses of the concrete slab has been investigated with various values of the slab thickness, elastic modulus, and vortical stiffness of the foundation when subjected to the temperature gradient between the top and bottom of the slab and the uniform temperature drop throughout the slab depth. The analysis results show that the horizontal resistance at the plate bottom can significantly affect the stresses of the slab when the thermal loads are applied.
지반위에 놓인 콘크리트 슬래브가 온도하중을 받을 때 지반의 전단저항과 슬래브 하부와 지반과의 마찰 등에 의해 생기는 슬래브 하부의 수평저항을 고려하여 지반위에 놓인 콘크리트 슬래브의 거동을 분석하였다. 지반위의 콘크리트 슬래브와 강성도로포장의 해석에 널리 사용되는 탄성지반위의 얇은 판을 이용하여 슬래브 하부의 수평저항을 고려하기 위한 해석 공식을 유도하였다. 이를 이용하여 판요소와 쉘요소를 이용한 유한요소법에 의한 모델을 개발하여 수치해석 결과를 도출하였다. 해석 공식과 수치해석 모델을 이용한 해석 결과를 비교 분석하였고 매우 비슷한 결과가 도출 되는 것을 알 수 있었다. 슬래브의 상부와 하부에 온도 차이가 있을 때와 슬래브의 온도가 전체적으로 감소할 때, 콘크리트 슬래브의 응력 분포에 슬래브 하부의 수평저항이 미치는 민감성을 여러 가지의 다른 슬래브의 두께, 탄성계수, 그리고 지반의 수직탄성계수 등을 고려하여 분석하였다. 해석 결과에서 온도하중을 받을 때 슬래브 하부의 수평저항은 슬래브의 응력에 매우 큰 영향을 미칠 수 있다는 것을 발견하였다.
