직접전단시험을 통한 무근콘크리트에 매입된 다월 철근 거동 연구

Abstract

전 세계에서 고속철도 이용이 증가하고 있으며, 고속철도 이용 증가의 경향은 지속될 것으로 전망된다. 많은 국가에서 고속철도의 효율성(속도) 및 안정성에 대한 관심이 증가하고 있다. 이에 한국철도기술원에서 철도 교량과 장대 레일(CWR)간의 상호간섭으로 인해 발생하는 기존의 하중 전달을 감소시켜주는 상호작용 저감형 콘크리트 궤도(슬라이딩 궤도, Sliding slab track)를 제안하였다. 궤도 슬래브와 교량 바닥판 사이에 부직포와 PE 시트로 구성된 슬라이드 층을 추가함으로써, 상호작용 저감을 목적으로 하고 있다. 그러나 장대 레일의 좌굴 방지 및 고속철도를 이용하는 승객의 안전을 위해 횡방향 구속을 할 수 있는 횡방향 지지블록이 필요하다. 횡방향 지지블록은 시공의 효율성을 위해 하부의 교량 바닥판 콘크리트 타설 이후 횡방향 지지블록 콘크리트를 타설한다. 이 과정에서 구콘크리트(교량 바닥판)과 신콘크리트(횡방향 지지블록) 사이에 콘크리트 접합면이 발생한다. 구콘크리트와 신콘크리트는 다월 철근으로 연결한다. 이에 매입될 철근의 다월 거동에 대한 실험적 평가를 본 연구에서 진행하였다. 실험은 재료시험과 다월 거동을 판단하기 위한 직접전단시험 두 가지로 진행하였다. 직접전단시험은 무근 콘크리트에 매입된 철근을 분당 1 mm의 속도로 변위제어 실험을 통해 진행하였다. 실험 결과를 Soroushian et al. (1986, 1987), fib Model Code (2010), Nobert Randl (2007)에서 제시한 예측식의 결과들과 비교 분석하였다. 재료시험결과와 직접전단실험결과를 기반으로 ABAQUS를 이용한 수치해석 모델을 개발하였고, 직접전단시험에서 확인한 철근의 다월 거동을 수치해석결과와 비교하여 수치해석 모델의 검증 후 실제 실험에서 진행하지 않은 철근 범위에 대한 추가적인 해석을 진행하였다. 이 후, 최대전단저항력과 전단 미끄러짐을 모두 예측하는 기존 fib Model Code (2010)의 예측식에 대하여 실험을 통해 확인한 철근 직경에 대한 영향을 추가적으로 고려하고 철근과 콘크리트 강도조합에 따른 개별계수를 적용함으로써 최대전단저항력과 전단 미끄러짐을 포함하는 다월 거동 예측식을 개선하였다.|The demand of high-speed railways increase in the world. Furthermore, this trend of increasing demand of high-speed railways is expected to continue. Many countries have interest in the efficiency (speed) and stability of high-speed railways. Therefore, the Korea Railroad Research Institute designed and suggested Reduced rail-structure interaction type track (sliding track) which reduces the existing load transfer caused by the interaction between railway bridge and continuous welded rail (CWR). This novel design have purpose to reduce the interaction with adding slide layers composed of geotextile and PE sheet between the track slab and the bridge deck. However, lateral supporting blocks which roles lateral restraint of rails are needed to prevent CWRs buckling and the safety of express train passenger. Lateral supporting blocks are casted for the efficiency of construction on the bridge deck after casting bridge deck. In this proceeding, concrete contact surfaces are made between the existing concrete (bridge deck) and the new concrete (lateral supporting block). To compensate separating concrete, reinforcing bars will be embedded in the lateral supporting block. Dowel action of rebar that will be embedded in lateral supporting block was evaluated experimentally in this study. The tests carried out both material test and direct shear test to determine the behavior of the dowel. Direct shear tests of reinforcing bars embedded in plain concrete were performed in static experiment with displacement control at speed of 1 mm per minute. Experimental results were compared with the results of the predictive equation proposed by Soroushian et al. (1986, 1987), fib Model Code (2010) and Nobert Randl (2007). Finite element model (FE model) using ABAQUS was developed based on the results from material test and direct shear test. FE model was verified by comparing dowel actions are obtained from direct shear test and FE model. We carried out further FE analysis with new parameter variables what was not performed in existing experiment. After further analysis, the predictive equation of the existing fib Model Code (2010), which predicts both the maximum shear resistance and the shear slip, considers additionally effects of the reinforcing bar diameter as confirmed by the experiment. Thus, developed predictive equation for dowel action was improved.