Effect of Tire Contact Stresses on Tensile Strains in the Surface of Thin Asphalt Pavement

접지압력이 앎은 아스팔트포장 표층 인장 변형률에 미치는 영향 분석

In this paper, comparisons are presented on the predicted tensile strains which can affect the fatigue life of a thin asphalt concrete (AC) pavement near the surface of pavement from three-dimensional (3D) finite element (FE) using 3D measured tire contact stresses of a radial tire and a bias ply tire and a layered linear elastic program (BISAR). The objective was to analyze the stress distributions for a 11R22.5 radial tire and a $10{\times}20$ bias ply tire, and to compare the predicted tensile strains at the top and bottom of AC surface using different analysis methods. The results show that the stress distributions of two tires are similar but the 11R22.5 radial tire has much higher vertical contact stress than that of the $10{\times}20$ bias ply tire. The predicted tensile strains at the bottom of AC layer under the center of tire showed higher value by BM (BISAR with the measured contact area) method, which the measured tire contact area is used in a layered elastic program, while the tensile strain at the top of AC surface of 3.5cm offset distance from tire edge by 3D FE analysis showed the highest values among three analysis methods.

본 논문에서는 3차원 유한요소법과 층탄성프로그램인 BISAR를 통해 얇은 아스팔트 콘크리트 표층의 피로균열 수명에 영향을 줄 수 있는 아스팔트 표층에서의 예측 인장변형률 결과를 광폭타이어와 바이어스 프라이 타이어를 이용하여 비교하였다. 본 논문에서는 11R22.5와 $10{\times}20$ bias ply 타이어의 접지압력 분포도를 분석하였으며, 서로 다른 해석방법을 이용하여 아스팔트 표층 하단부와 상단부에서의 예측인장변형률을 비교하였다. 분석결과, 두 타이어의 접지압 분포는 유사했지만 11R22.5광폭타이어가 $10{\times}20$ bias ply타이어와 비교해 상당히 큰 연직방향 접지압력을 보였다. 타이어 중앙에서 아스팔트 콘크리트 표층 하단부에서의 예측 인장변형률은 타이어 접지면적을 측정하여 충탄성프로그램인 BISAR에 적용한 BM해석법이 컸으며, 타이어 가장자리로부터 3.5cm 떨어진 곳에서의 상층부 예측 인장변형률은 3차원 접지압을 이용한 3차원유한요소법에 의한 해석이 가장 큰 값을 보였다.