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      지하차도 신축이음의 구조 개선방안 및 배치간격 산정에 대한 연구

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      https://www.riss.kr/link?id=T15093240

      • 저자
      • 발행사항

        수원 : 경기대학교 공학대학원, 2019

      • 학위논문사항

        학위논문(석사) -- 경기대학교 공학대학원 , 토목공학전공 , 2019. 2

      • 발행연도

        2019

      • 작성언어

        한국어

      • 주제어
      • 발행국(도시)

        경기도

      • 기타서명

        A Study on the Improvement Plan and the Spacing Interval of Expansion Joint of Underpass

      • 형태사항

        viii, 80 p. : 삽도 ; 26 cm

      • 일반주기명

        경기대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
        지도교수:조재병
        참고문헌 : p. 77-78

      • UCI식별코드

        I804:41002-000000053722

      • 소장기관
        • 경기대학교 금화도서관(서울캠퍼스) 소장기관정보
        • 경기대학교 중앙도서관(수원캠퍼스) 소장기관정보
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      부가정보

      다국어 초록 (Multilingual Abstract)

      An Expansion Joint is a joint that is installed at a position where cracks are expected to occur in a linear structure such as underpass. It is used for the purpose of inducing cracks in resistance to shrinkage and expansion of concrete, prevention of temperature cracks due to temperature gradient, and locations where foundation settlement is expected. The expansion joints installed in the underpass where the vehicles are directly loaded cause many defects such as potholes due to the road surface water, which deteriorates the road surface flatness and driving stability. Nevertheless, the length of extension joint of underpass has conventionally applied to 20~30m without improvement study or detailed structural analysis.
      In this study, it was confirmed through field surveys that most of the underpass flaws occurred in the joints and that the main cause, the penetration water, degraded the durability of the concrete and the pavement layer. In order to eliminate the infiltration water, it was suggested to use guided drainage and replace the steel support plate with a glass fiber reinforced plate and replace the sealant finishing material with a drain bar, which is an advantageous alternative in terms of durability and maintenance. In addition, through the thermal stress analysis, the appropriate length of expansion joint was numerically confirmed to be safe because the maximum tensile stress of the Box-Type and the U-Type did not exceed the allowable stress up to 35m. The maximum displacement occurs in the U-Type part directly affected by the external temperature, and the U-Type part shows a larger displacement amount about 2.07mm than the Box-Type part. Therefore, it was indicated that the expansion joint length is dominated by the displacement of the U-type part.
      In this study, it is considered that the durability is secured by applying the improvement method to each defect cause of the weakest expansion joint in the underpass structure, and it is safe to extend the arrangement interval of expansion joint to 35m as the result of numerical analysis. It is expected to improve the stability and durability of running and improve the maintenance cost by improving the problems caused by the installation of the expansion joint.
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      An Expansion Joint is a joint that is installed at a position where cracks are expected to occur in a linear structure such as underpass. It is used for the purpose of inducing cracks in resistance to shrinkage and expansion of concrete, prevention of...

      An Expansion Joint is a joint that is installed at a position where cracks are expected to occur in a linear structure such as underpass. It is used for the purpose of inducing cracks in resistance to shrinkage and expansion of concrete, prevention of temperature cracks due to temperature gradient, and locations where foundation settlement is expected. The expansion joints installed in the underpass where the vehicles are directly loaded cause many defects such as potholes due to the road surface water, which deteriorates the road surface flatness and driving stability. Nevertheless, the length of extension joint of underpass has conventionally applied to 20~30m without improvement study or detailed structural analysis.
      In this study, it was confirmed through field surveys that most of the underpass flaws occurred in the joints and that the main cause, the penetration water, degraded the durability of the concrete and the pavement layer. In order to eliminate the infiltration water, it was suggested to use guided drainage and replace the steel support plate with a glass fiber reinforced plate and replace the sealant finishing material with a drain bar, which is an advantageous alternative in terms of durability and maintenance. In addition, through the thermal stress analysis, the appropriate length of expansion joint was numerically confirmed to be safe because the maximum tensile stress of the Box-Type and the U-Type did not exceed the allowable stress up to 35m. The maximum displacement occurs in the U-Type part directly affected by the external temperature, and the U-Type part shows a larger displacement amount about 2.07mm than the Box-Type part. Therefore, it was indicated that the expansion joint length is dominated by the displacement of the U-type part.
      In this study, it is considered that the durability is secured by applying the improvement method to each defect cause of the weakest expansion joint in the underpass structure, and it is safe to extend the arrangement interval of expansion joint to 35m as the result of numerical analysis. It is expected to improve the stability and durability of running and improve the maintenance cost by improving the problems caused by the installation of the expansion joint.

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      국문 초록 (Abstract)

      신축이음(Expansion Joint)은 지하차도와 같은 선형구조물에서 균열발생이 예상되는 위치에 설치하는 이음(Joint)으로써 콘크리트의 수축·팽창에 저항, 온도구배에 의한 온도균열 방지, 기초의 침하가 예상될 때 균열을 유도하는 용도로 사용된다. 차량이 직접 재하되는 지하차도의 신축이음부는 노면체수에 의한 포트홀 등의 많은 하자가 발생하고 있어 노면 평탄성 및 주행안정성을 저해하고 있음에도 불구하고 신축이음에 대한 연구 및 상세해석 없이 관례적으로 20~30m의 신축이음길이만을 적용하고 있는 실정이다.
      본 연구에서는 최근 시공한 지하차도에 대한 시공 및 하자사례들을 조사한 결과, 지하차도 하자의 대부분은 신축이음부에서 발생하고 주원인인 침투수에 의해 콘크리트 및 포장층의 내구성을 저하시킨다는 사실을 확인하였다. 지하차도 하자를 개선하는 방안으로 유도배수용 유공관 설치, 강재지지판대신 유리섬유 보강판, 실런트 마감재대신 드레인바를 설치하는 방안을 제시하였다. 또한, 열응력해석을 통해 적정 신축이음길이는 Box-Type 및 U-Type 모두 35m까지는 종방향 인장응력이 균열응력 이내로 안전한 것을 수치적으로 확인하였다. 종방향 최대변위량은 외부온도에 직접적인 영향을 받는 U-Type부에서 발생하며, U-Type부가 Box-Type보다 약 2.07mm 큰 변위량을 나타낸다. 따라서 신축이음 유간은 외기에 노출되어 있는 U-Type부의 변위량에 지배된다는 사실을 확인하였다.
      본 연구는 지하차도 구조물에서 가장 취약한 신축이음부에 대한 각 하자 원인에 대한 개선방안을 적용하고 수치해석 결과와 같이 신축이음의 배치간격을 35m까지 연장해도 안전할 것으로 판단된다. 이를 통해 신축이음장치 설치에 따른 문제점을 개선하여 주행안정성 및 내구성을 증진하고 유지관리 비용도 절감할 수 있을 것으로 기대된다.
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      신축이음(Expansion Joint)은 지하차도와 같은 선형구조물에서 균열발생이 예상되는 위치에 설치하는 이음(Joint)으로써 콘크리트의 수축·팽창에 저항, 온도구배에 의한 온도균열 방지, 기초의 ...

      신축이음(Expansion Joint)은 지하차도와 같은 선형구조물에서 균열발생이 예상되는 위치에 설치하는 이음(Joint)으로써 콘크리트의 수축·팽창에 저항, 온도구배에 의한 온도균열 방지, 기초의 침하가 예상될 때 균열을 유도하는 용도로 사용된다. 차량이 직접 재하되는 지하차도의 신축이음부는 노면체수에 의한 포트홀 등의 많은 하자가 발생하고 있어 노면 평탄성 및 주행안정성을 저해하고 있음에도 불구하고 신축이음에 대한 연구 및 상세해석 없이 관례적으로 20~30m의 신축이음길이만을 적용하고 있는 실정이다.
      본 연구에서는 최근 시공한 지하차도에 대한 시공 및 하자사례들을 조사한 결과, 지하차도 하자의 대부분은 신축이음부에서 발생하고 주원인인 침투수에 의해 콘크리트 및 포장층의 내구성을 저하시킨다는 사실을 확인하였다. 지하차도 하자를 개선하는 방안으로 유도배수용 유공관 설치, 강재지지판대신 유리섬유 보강판, 실런트 마감재대신 드레인바를 설치하는 방안을 제시하였다. 또한, 열응력해석을 통해 적정 신축이음길이는 Box-Type 및 U-Type 모두 35m까지는 종방향 인장응력이 균열응력 이내로 안전한 것을 수치적으로 확인하였다. 종방향 최대변위량은 외부온도에 직접적인 영향을 받는 U-Type부에서 발생하며, U-Type부가 Box-Type보다 약 2.07mm 큰 변위량을 나타낸다. 따라서 신축이음 유간은 외기에 노출되어 있는 U-Type부의 변위량에 지배된다는 사실을 확인하였다.
      본 연구는 지하차도 구조물에서 가장 취약한 신축이음부에 대한 각 하자 원인에 대한 개선방안을 적용하고 수치해석 결과와 같이 신축이음의 배치간격을 35m까지 연장해도 안전할 것으로 판단된다. 이를 통해 신축이음장치 설치에 따른 문제점을 개선하여 주행안정성 및 내구성을 증진하고 유지관리 비용도 절감할 수 있을 것으로 기대된다.

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      목차 (Table of Contents)

      • 제 1 장 서 론 1
      • 1.1 연구의 배경 및 목적 1
      • 1.1.1 연구 배경 1
      • 1.1.2 연구 목적 3
      • 1.2 연구방법 및 범위 3
      • 제 1 장 서 론 1
      • 1.1 연구의 배경 및 목적 1
      • 1.1.1 연구 배경 1
      • 1.1.2 연구 목적 3
      • 1.2 연구방법 및 범위 3
      • 제 2 장 지하차도 신축이음 고찰 5
      • 2.1 지하차도 신축이음의 설계 현황 5
      • 2.1.1 신축이음의 기능 및 종류 5
      • 2.1.2 지하차도 시공사례 조사 9
      • 2.1.3 지하차도 신축이음 하자 사례 조사 10
      • 2.2 지하차도 신축이음 관련 설계기준 검토 16
      • 2.2.1 도로설계 편람 16
      • 2.2.2 국도건설공사 설계 실무 요령 18
      • 2.2.3 LH공사 토목공사 설계지침 20
      • 제 3 장 지하차도 신축이음부 구조개선 방안 23
      • 3.1 지하차도 하자원인 분석 및 개선방향 23
      • 3.2 신축이음 미설치시 파손 24
      • 3.3 신축이음부의 체수에 의한 하자 및 개선안 25
      • 3.4 지지철판 설치에 따른 하자 및 개선안 28
      • 3.5 실런트 마감처리시 하자 및 개선안 30
      • 제 4 장 지하차도 신축이음 길이에 대한 상세검토 32
      • 4.1 해석 방법 32
      • 4.1.1 해석 개요 32
      • 4.1.2 매스콘크리트의 온도응력 해석방법 35
      • 4.1.3 단계별 해석 흐름도 44
      • 4.2 수화열 해석 45
      • 4.2.1 수화열해석 개요 45
      • 4.2.2 수화열해석 결과 48
      • 4.3 열전달 해석 51
      • 4.3.1 온도분포해석 개요 51
      • 4.3.2 온도분포해석 결과 55
      • 4.4 열응력 해석 59
      • 4.4.1 열응력해석 조건 59
      • 4.4.2 열응력해석 결과 66
      • 4.5 해석결과 분석 74
      • 제 5 장 결 론 75
      • 참고문헌 77
      • Abstract 79
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