Fracture Behavior of Dowel Joint of Concrete Slab Track

Abstract

최근 콘크리트궤도 공법이 증가함에 따라 인접한 슬래브를 연결하는 방법에 대한 관심이 높아지고 있다. 슬래브의 연결부는 효과적인 하중전달, 변형 연속화, 응력 분산을 위해서 다웰 시스템이 다수 적용된다. 본 연구에서는 콘크리트 슬래브 다웰연결부를 효율적으로 이상화할 수 있는 연결부의 집중 전단스프링 (Lumped shear spring) 모델을 제안한다. 전단 스프링 모델의 강성은 다웰바의 강성과 유격을 고려하였으며, 강도는 연결부의 전단파괴에 근거한 Concrete Capacity Design(CCD) 방법에 의해 산정되었다. 해석모델의 타당성을 검증하기 위하여 다웰로 연결된 슬래브 실험체를 제작하고 재하실험을 수행하였다. 제안된 해석모델은 다웰과 콘크리트 간의 유격으로 인한 초기 비선형성 및 콘크리트 재료 비선형성을 합리적으로 반영하고 있는 것으로 분석되었다. 따라서 향후 슬래브 다웰 조인트로 연결된 콘크리트궤도의 파괴 시까지의 비선형 거동을 합리적으로 예측함으로써 철도 궤도의 설계 시 효과적으로 활용될 수 있을 것이다. Recently, an interest on joint behavior between adjacent concrete slab tracks has increasing due to large application of such track system. Dowel bars are widely used to improve load transfer capacity across the joints. Dowel bars reduce the deflections and stresses by transferring the load between the slabs. This study proposes the lumped shear spring model to efficiently model dowel joints of adjacent slabs. This model includes bearing stiffness between dowel bar and concrete as well as dowel gap. Strength of the proposed spring model is evaluated based on Concrete Capacity Design method under the assumption of shear failure mode in the joints. Experiments are also performed up to failure to evaluate the accuracy of the proposed model. It has been observed that the proposed model is able to predict initial nonlinearity due to dowel gap, and capture material nonlinearity of the test slabs. Thus, it is recommended that the proposed model can be effectively applied to the dowel joints of concrete slab track.