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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 池桄熠
- 발행연도
- 2016
- 저작권
- 고려대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수1
이 논문의 연구 히스토리 (4)
2017
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국내에서 자갈궤도의 단점을 보완하려는 시도로 콘크리트 궤도를 고속철도, 광역철도, 지하철구간에 부설중이며 그 구간은 점차 증가할 것으로 예상된다.
외기온도 변화에 따른 콘크리트 슬래브의 상·하면 온도차와 내부의 비선형 온도분포는 슬래브의 Curling과 Warping을 일으키고 차량하중과 환경하중의 반복적인 작용으로 피로파손이 발생하게 된다. 그러므로 현장여건을 고려하여 구조물의 응력을 계산하고 그 분포를 파악하는 것이 중요하다.
상기한 바와 같은 이유로 본 연구에서는 호남고속철도 황룡2교 부근에 부설된 PST-C형 프리캐스트 콘크리트 슬래브를 대상으로 유한요소프로그램인 ABAQUS를 이용하여 FEM모델을 구축하였다.
콘크리트 슬래브 궤도에 열차하중 작용점 직하면에 인장응력이 발생하게 되는데 콘크리트 슬래브 궤도 설계시 이 인장응력을 기준으로 설계를 하게 된다. 이인장응력에 의하여 슬래브 하면에서 균열이 발생되어야 하지만 실제로는 슬래브의 상면에 균열이 발생하고 있어 슬래브 상부에 인장응력을 발생시키는 원인이 되는 환경하중을 추가적으로 적용해야 할 필요가 있다.
유효내재된온도기울기(EBITD)의 개념과 현장계측을 통하여 수집된 슬래브 패널의 실측온도를 모델에 적용하여 해석을 하고 FEM해석변위와 실측된 변위를 비교하는 방법으로 모델을 검증하였다. 검증한 모델로 환경하중과 열차하중에 따른 슬래브의 응력을 계산하고 패널의 응력분포를 나타내었다. 이 응력 분포를 분석하여 균열발생 예상위치를 추정하였다. 또한 기본모델에서 폭, 길이, 높이를 변경하여 주요 설계인자 변화에 따른 영향을 분석하였다. 그 결과 계측기간에는 상시 Curl-up상태였으며 상면에 인장응력이 발생하고 열차하중에 의하여 인장응력은 더 증가되었다. 이러한 응력으로 상면 주요지점에 균열발생이 예상되었다. 교량부와 비교하여 토공부에 발생하는 응력은 상대적으로 작았으며 주요 설계인자 변화에 따라 주요지점의 응력이 차이가나는 것을 확인하였다.
외기온도 변화에 따른 콘크리트 슬래브의 상·하면 온도차와 내부의 비선형 온도분포는 슬래브의 Curling과 Warping을 일으키고 차량하중과 환경하중의 반복적인 작용으로 피로파손이 발생하게 된다. 그러므로 현장여건을 고려하여 구조물의 응력을 계산하고 그 분포를 파악하는 것이 중요하다.
상기한 바와 같은 이유로 본 연구에서는 호남고속철도 황룡2교 부근에 부설된 PST-C형 프리캐스트 콘크리트 슬래브를 대상으로 유한요소프로그램인 ABAQUS를 이용하여 FEM모델을 구축하였다.
콘크리트 슬래브 궤도에 열차하중 작용점 직하면에 인장응력이 발생하게 되는데 콘크리트 슬래브 궤도 설계시 이 인장응력을 기준으로 설계를 하게 된다. 이인장응력에 의하여 슬래브 하면에서 균열이 발생되어야 하지만 실제로는 슬래브의 상면에 균열이 발생하고 있어 슬래브 상부에 인장응력을 발생시키는 원인이 되는 환경하중을 추가적으로 적용해야 할 필요가 있다.
유효내재된온도기울기(EBITD)의 개념과 현장계측을 통하여 수집된 슬래브 패널의 실측온도를 모델에 적용하여 해석을 하고 FEM해석변위와 실측된 변위를 비교하는 방법으로 모델을 검증하였다. 검증한 모델로 환경하중과 열차하중에 따른 슬래브의 응력을 계산하고 패널의 응력분포를 나타내었다. 이 응력 분포를 분석하여 균열발생 예상위치를 추정하였다. 또한 기본모델에서 폭, 길이, 높이를 변경하여 주요 설계인자 변화에 따른 영향을 분석하였다. 그 결과 계측기간에는 상시 Curl-up상태였으며 상면에 인장응력이 발생하고 열차하중에 의하여 인장응력은 더 증가되었다. 이러한 응력으로 상면 주요지점에 균열발생이 예상되었다. 교량부와 비교하여 토공부에 발생하는 응력은 상대적으로 작았으며 주요 설계인자 변화에 따라 주요지점의 응력이 차이가나는 것을 확인하였다.
목차
제 1 장 서 론 11.1 연구배경 및 목적 11.2 연구방법 및 내용 4제 2 장 문헌조사 52.1 프리캐스트 콘크리트 슬래브궤도 52.2 콘크리트 슬래브의 컬링 72.2.1 컬링 매커니즘 72.2.2 기하학적 속성과 재료 속성 12제 3 장 구조해석 183.1 해석이론 및 FEM해석 고려사항 183.1.1 Winkler Foundation 183.1.2 흙노반의 스프링정수 193.1.3 콘크리트 203.1.4 궤도 종저항력 213.1.5 열차하중 223.1.6 온도변화에 의한 슬래브 변형 243.2 프리캐스트 콘크리트 슬래브 FEM 모델링 263.3 슬래브 패널의 EBITD 산정절차 31제 4 장 호남고속철도구간 PST 계측 33제 5 장 해석결과 375.1 기본모델 거동분석 375.1.1 계측된 온도에 의한 슬래브 패널 변위와 응력 375.1.2 EBITD 결정 425.1.3 EBITD에 의한 슬래브 패널 변위와 응력 455.1.4 환경하중(EBITD+계측온도)에 의한 응력 475.1.5 환경하중과 열차하중에 의한 응력 525.1.6 균열발생 예상위치 805.2 매개변수별 응력분포 815.2.1 하부지지조건의 영향 825.2.2 치수조건의 영향 108제 5 장 결 론 119참고문헌 121
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