국내 고속도로의 시멘트 콘크리트 포장은 초기 시공 비용이 저렴한 줄눈 콘크리트 포장을 주로 사용해 왔으나 포장이 노후화됨에 따 라 줄눈부 파손으로 인해 유지보수비용이 매년 증가하고 있는 실정이다. 이러한 줄눈부 파손을 근본적으로 해결할 수 있는 포장 형식 으로 연속철근 콘크리트 포장을 들 수 있다. 연속철근 콘크리트 포장은 1980년대에 중부고속도로 등에 적용하였으나 자연발생적이며 허용되는 횡방향 균열에 대한 이해가 부족하여 그 이후로는 사용이 미미하였으나 균열에도 불구하고 우수한 공용성을 지닌 것이 검증 되면서 최근에는 연속철근 콘크리트 포장을 확대하고 있는 실정이다. 하지만 본선차로가 연속철근 콘크리트 포장으로 시공되어도 접 속차로의 포장은 줄눈 콘크리트 포장을 사용하는 경우가 대부분이며 이러한 경우 서로 다른 포장 형식의 거동 차이가 타이바로 인해 구속되므로 과도한 응력 발생에 의해 접속부에서 파손이 발생하기도 한다. 따라서 본 연구에서는 본선차로가 연속철근 콘크리트 포장 이고 접속차로가 줄눈 콘크리트 포장일 경우 타이바가 포장 거동에 미치는 영향을 3차원 유한요소해석 프로그램을 통해 분석하였다. 유한요소해석은 타이바 배치가 서로 다른 모델을 구성하여 환경하중이 작용할 경우를 고려하여 수행하였다. 연구를 통해 타이바의 배 치가 줄눈에서 멀어지며 슬래브 중앙부에 집중적으로 배치될 경우에 슬래브와 타이바의 응력이 감소하는 것을 확인하였다

포스트텐션 콘크리트 포장(PTCP: Post-Tensioned Concrete Pavement)을 한방향 4차로로 타설 시 2 차로 선타설 이후 나머지 2차로를 후타설하게 된다. 선타설된 슬래브는 후타설을 수행하기까지 긴장력 도입과 건조수축에 의한 변형이 발생하게 되며, 선타설 슬래브의 변형이 일정정도 진행된 이후 후타설 슬래브가 타설된다. 후타설 슬래브는 긴장력과 건조수축에 의한 변형이 발생한 선타설 슬래브와 맞추어 시공 되기 때문에 후타설 슬래브가 긴장력과 건조수축에 의해 슬래브가 수축하게 되면 타이바로 연결된 선타설 슬래브와 후타설 슬래브는 상호간의 수축차로 인해 추가적인 인장·압축응력이 발생하게 된다. 그림 1(a) 는 선타설 이후 약 21일 후 후타설 슬래브를 타설하였을 경우에 대하여 건조수축과 긴장력을 도입하였을 경우의 응력분포와 변형을 나타낸 것으로 긴장력이 도입되었음에도 일정부분에서는 인장응력이 발생하는 것을 알 수 있다. 그림 1(b)는 철근깊이에서의 종방향길이에 따른 종방향응력을 나타낸 것으로 타이바와 콘크리트 접촉부에는 매우 큰 인장응력이 발생하여 슬래브의 파손 가능성이 큰 것으로 나타났다. 타이바에 의한 긴장응력 억제를 완화하기 위하여 본 연구에서는 두 가지 대안에 대하여 분석하였다. 첫 번째 방안으로는 타이바의 유동공간을 확보하여 긴장과 건조수축 시 타이바와 콘크리트 접촉부의 응력을 완화하는 방법으로 유동공간을 크게 할수록 접촉부에서의 인장응력은 작게 발생하지만 타이바에 의한 손실이 여전히 큰 것으로 나타났다. 두 번째 방법은 긴장부에서의 타이바 제거를 통해 타이바에서의 변형량이 작아지도록 하는 방법으로 120m PTCP에서 양단 20m 부분의 타이바를 제거하는 방안이다. 이 방안 또한 슬래브에 발생하는 응력은 작아지지만 여전히 슬래브의 파손이 우려되는 응력이 발생하는 것으로 나타났다. PTCP를 포함하여 다른 포장형식 또한 한방향 4차로 포장의 경우 타설 시기 차이로 인한 건조수축 등의 거동으로 인해 타이바에 따른 응력이 발생할 수 있으며 이에 대한 추가적인 연구가 필요하다.

신설포장에 시공되는 타이바의 경우에는 콘크리트 타설시 타이바가 슬래브 안에 묻히기 때문에 타이바의 정착강도가 문제되지 않으나, 확장시에는 기존 포장을 천공한 후 충전재를 주입하여 설치하기 때문에 타이바가 충분한 정착강도를 확보 할 수 있도록 설계해야 한다. 만일 삽입된 타이바가 충분한 정착강도를 확보하지 못한다면, 슬래브 간에 하중 전달에 문제가 생길 뿐만 아니라 줄눈 간격이 과도하게 벌어져서 사용성 및 내구성에도 나쁜 영향을 주게 된다. 본 연구에서는 현재 현장에서 설치하는 시공방법에 의해 타이바의 정착강도를 확인하고 이에 대한 대안을 제시 하고자 한다. 실험결과 현장 시공방법으로 설치된 타이바의 정착강도는 소요 정착강도의 42.7%에 불과하였다. 첫 번째 대안으로서 주입기를 이용하여 충전재를 주입하고 마개를 사용하여 충전재가 흘러 나오지 못하게 막는 방법의 경우에는 소요 정착강도를 충분히 만족 하였으나, 현장에서의 품질관리가 쉽지 않을 것으로 판단된다. 두 번째 대안으로 제시된 SL 앵커볼트를 이용하여 타이바를 설치하는 방법은 충분한 정착강도를 확보 할 수 있으며 품질관리 및 시공성이 용이 한 것으로 판단된다.

In this study, we performed a series of experimental studies on the effect of tie-bars and steel-plate strength on the impact resistance of SC walls. A total of 8 impact tests were planned to investigate the impact resistance performance of SC walls at the extreme performance testing center of Seoul National University in Korea. The specimens were designed with the main test parameters of yield strength of steel plate and tie-bars. The results from this study will be used to improve and optimize the AISC N690 design equation for SC walls.

Difference of two standards, AISC N690 and KEPIC SNG, for the in-plane shear strength was experimentally investigated. In AISC N690, unlike KEPIC SNG, the tie system should be applied to the entire surface of the faceplate. However, using many tie systems is impractical and ineffective due to technical challenges such as difficulty of welding and maintenance. Thus, reducing the number of tie systems is needed, by replacing them with studs. In this study, we experimentally investigated distribution effect of in-plane shear strength connector such as stud and tie bar.