Abstract
Design and analysis of road subgrade system, which is exposed to repetitive loading condition, uses resilient modulus. The behavior of railway subgrade system will not be quite different from that of road system. Following this phenomenological feature of the subgrade system, this paper introduces the implementation of the resilient modulus based constitutive model on a commercial finite element software. The implementation of the resilient modulus models such as K-${\theta}$ and Uzan on a FE program has been conducted previously. These model assumes that the material state reaches to the nonlinear elastic condition and with further application of repetitive loads, the response of material is completed in elastic condition. According to the recent test results performed on cohesive subgrade soils, however, permanent deformation occurs with repetitive loads. With aids of previously suggested models the permanent deformation cannot be modeled. To overcome such limitation a plastic potential derived from the test results and simple failure criterion based constitutive model is developed. The comparison between the analysis and test results shows a good correlation.
반복하중을 받는 도로 노반체의 경우 회복탄성계수를 이용한 해석 및 설계 방법이 이루어지고 있는데 유사한 형태의 하중조건인 철도 노반체의 경우에도 그 거동은 크게 다르지 않을 것으로 판단된다. 이러한 현상적인 특성을 감안하여 본 논문에서는 회복탄성계수를 기반으로 하는 구성방정식을 상용 유한요소 해석 프로그램에 적용하였다. 일반적으로 K-${\theta}$ 혹은 Uzan 모델을 기반으로 수치해석 프로그램과의 접목이 이루어져 왔다. 이러한 모델의 기본 가정은 반복하중으로 인하여 재료의 상태는 비선형탄성 상태까지 도달한 조건으로 보고 있으므로 추가적인 반복하중으로 인한 재료의 거동은 탄성구간 내에서만 발생하는 것으로 가정하고 있다. 그러나 점성토에 대한 회복탄성실험 결과를 보면 하중의 재하 횟수 증가에 따라 영구변형이 발생하는 상황이므로 기존의 모델을 사용한다면 발생하는 영구변형을 충분히 모델링 할 수 없게 된다. 따라서 본 논문에서는 실험결과로부터 도출된 소성특성과 간단한 파괴기준을 적용하여 영구변형이 발생하는 조건에서 구성모델을 개발하였으며 개발된 모델의 적용결과는 실험 결과값과 잘 일치하는 것으로 확인되었다.
