폴리머 콘크리트 박막 교면포장 적용을 위한 실제 교량 정적 해석 = Static Analysis of Actual Bridges for Application of Thin Polymer Concrete Deck Pavements

국문 초록 (Abstract)

본 논문에서는 폴리머 콘크리트 박막 교면포장의 적용성을 알아보기 위한 하나의 방법으로 SMA(Stone Mastic Asphalt) 교면포장으로 시공된 실제 교량 및 이와 동일한 조건에서 교면포장을 박막의 폴리머 콘크리트로 대체한 가상의 교량에 대해 정적 해석을 실시하였다. 다양한 교량형식에 대한 평가를 위하여 SMA 교면포장으로 시공된 PSC(Prestressed Concrete) 거더교, 강박스 거더교, PSC 박스 거더교, RC(Reinforced Concrete) 라멘교를 해석하고 비교하였다. 바닥판과 교면포장은 완전히 접착된 것으로 가정하였으며 시공 중 발생한 응력과 처짐은 무시하고 교면포장의 자중과 차량하중으로 인하여 발생된 응력과 처짐을 분석하였다. 해석 결과 가벼운 단위중량과 앓은 두께로 포장지중이 더 작았던 폴리머 콘크리트를 사용한 교량의 응력과 처짐은 SMA를 시용한 교량보다 작은 것으로 해석되었다. 차량하중으로 인해 폴리머 콘크리트를 사용한 교량에 발생한 응력과 처짐은 앓은 포장 두께로 인한 단면이차모멘트의 감소 때문에 SMA를 사용한 교량보다 크게 나타났다. 포장의 지중과 차량하중이 동시에 작용하는 경우에는 지중 감소효과가 지배적으로 작용하여 폴리머 콘크리트를 사용한 교량의 응력과 처짐이 더 작게 나타났다. 향후 교면포장의 공용성 조사와 경제성 분석을 통한 비교 연구가 필요한 것으로 판단된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In this paper, actual bridges constructed with SMA (Stone Mastic Asphalt) deck pavement and virtual bridges substituted the deck pavement with polymer concrete under the same conditions were statically analyzed to investigate applicability of the thin polymer concrete bridge deck pavements. PSC (prestressed Concrete) girder bridge, steel box girder bridge, PSC box girder bridge, and RC (Reinforced Concrete) rahmen bridge constructed with the SMA deck pavement were analyzed and compared to evaluate various types of the bridge. The bridge deck and pavement were assumed to be fully bonded and the stress and deformation during the construction were ignored while those due to pavement weight and vehicle loading were analyzed. According to the analysis results, the stress and deformation of the bridges using the polymer concrete due to the pavement weight were smaller than those using the SMA because of smaller self weight due to lighter unit weight and thinner thickness of the pavement. The stress and deformation of the bridges using the polymer concrete due to the vehicle loading were larger than those using the SMA because of the smaller area moment of inertia due to the thinner pavement thickness. In case that the pavement weight and vehicle loading applied simultaneously, the stress and deformation of the bridges using the polymer concrete were smaller because effect of self weight reduction was more dominant. Investigation of performance of the bridge deck pavement and analysis of economical efficiency are warranted.

목차 (Table of Contents)

• Abstract
• 요지
• 1. 서론
• 2. 폴리머 콘크리트 박막 교면포장 공법
• 3. 교면포장을 고려한 교량의 유한요소해석
• 4. 해석결과 및 고찰
• 5. 결론
• 참고문헌

참고문헌 (Reference)

1 최고일, "폴리머 콘크리트를 이용한 시멘트콘크리트 포장의 긴급보수 방안에 대한 연구" 한국도로공사 도로연구소 1992

2 박성완, "콘크리트 교면 아스팔트포장의 구조적 거동 및 파손" 한국도로학회 6 (6): 13-23, 2004

3 연규석, "지속가능한 건설재료로서 폴리머 콘크리트의 이용" 한국콘크리트학회 14 (14): 60-65, 2002

4 한국도로교통협회, "도로교설계기준해설"

5 김지원, "교면포장용 고성능 콘크리트(High Performance Concrete) 포장공법 소개" 한국도로 학회 9 (9): 31-40, 2007

6 박해균, "고성능 콘크리트교면포장의 최적 두께 평가" 한국콘크리트학회 18 (18): 318-321, 2006

7 Transpo Industries, Inc, "Use of Polymer Concrete Material Systems for Preservation, Maintenance, and Rapid Construction"

8 Michael S. Stenko, "Thin Polysulfide Epoxy Bridge Deck Overlays"

9 Gopalaratnam V. S., "Temperature- Dependent Performance of Polymer Concrete Wearing Surface System on the Poplar Street Bridge" Missouri Department of Transportation 1999

10 CASTEK Inc, "Technical Data Sheet, Low Modulus Polysulfide Epoxy Overlay" Transpo Industries, Inc 2005

11 김준형, "Polysulfide 에폭시 콘크리트를 활용한 박층 교면포장 기술" 한국도로학회 381-386, 2009

12 Nelsen, T., "Performance of Concrete Bridge Deck Surface Treatments" Brigham Young University 2005

13 National Cooperative Highway Research Program (NCHRP), "Part 2: Design Inputs, Chapter 3: Environmental Effects, In Guide for Mechanistic-empirical Design of New and Rehabilitated Pavement Structures" Transportation Research Board, National Research Council 2004