• 한국도로학회논문집
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• 제13권4호
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• pp.103-115
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• 2011

온도와 수분의 불균일한 분포로 인하여 콘크리트 슬래브는 컬링과 와핑 거동을 하고 슬래브에는 항상 응력이 도입되어 있다. 따라서 교통하중 외에도 환경하중을 고려해야만 콘크리트 슬래브에 발생하는 응력을 보다 정확하게 예측할 수 있다. 콘크리트 포장에 반복적으로 재하되는 교통하중과 환경하중에 의해 콘크리트 슬래브의 강도는 지속적으로 감소하고 응력 이하로 낮아지게 되면 피로균열이 발생한다. 본 연구에서는 기존에 수행된 연구들로부터 피로실험 결과를 수집하고 피로 회귀모형을 개발하였다. 개발된 모형을 검증하기 위하여 모형개발에 사용되지 않은 실내 휨피로실험 결과를 예측하고 기존 모형으로 예측된 결과와 비교하였다. 콘크리트 포장 누적 피로손상 해석 프로그램을 개발한 후 본 연구에서 제안된 모형과 기존 모형들을 적용하고 예측 결과를 비교 및 평가하였다. 피로모형 별로 슬래브 두께, 줄눈간격, 복합 지지력계수, 그리고 하중전달률에 따른 누적 피로손상의 민감도 분석을 실시하였다. 그 결과 본 연구에서 개발된 모형이 최소-최대응력비 R을 고려하는 기존 모형들의 경향을 개선하여 환경하중을 더욱 합리적으로 반영할 수 있는 것으로 나타났다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권6D호
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• pp.819-829
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• 2008

콘크리트 포장에 반복적으로 재하되는 차량의 하중에 의하여 슬래브의 동적강도는 꾸준히 감소하며 장기적으로 피로균열이 발생한다. 온도와 수분의 분포에 의하여 슬래브 내에는 항상 응력이 도입되어 있으므로 이를 고려한 후 차량하중의 영향을 추가해야만 보다 정확하게 콘크리트 포장의 피로수명을 예측할 수 있다. 따라서, 본 연구에서는 기존에 개발된 대표적 피로모형들의 각종 인자들을 평가하고 모형으로부터 데이터를 추출하여 환경하중을 고려하는 새로운 피로모형을 개발하였다. 국내 각 지역의 기상 및 교통조건을 사용하여 국내에서 일반적으로 시공되는 콘크리트 포장에 대한 피로해석을 수행하여 개발된 피로모형의 적용성을 평가하였다. 슬래브 하부에서 발생한 상향의 균열보다는 슬래브 상부의 인장응력에 의한 하향의 균열이 피로파손의 주요한 원인으로 판단되었다. 본 연구결과를 바탕으로 한 후속 연구를 통하여 차량의 속도가 고려된 피로해석도 수행될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제21권3호
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• pp.331-342
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• 2009

Miner의 피로손상법칙을 적용하여 피로파괴에 대한 한계상태함수를 표현하고, 실제 국내 통행차량의 통계적 특성을 반영하여 LRFD 설계기준(안)의 피로설계트럭모형과 현 도로교설계기준의 DB-24 하중에 대한 피로파괴 신뢰도해석을 수행하였다. 피로한계상태함수는 Miner의 피로손상법칙을 확률변수의 함수로 나타내고 이들 확률변수에 대하여 국내 통행트럭 등의 실측 통계자료를 분석하여 구한 통계치와 문헌에 보고된 결과를 조사하여 구한 통계치를 적용하여 지간별 및 피로상세별 신뢰도지수를 Rackwitz-Fiessler법으로 구하고, 신뢰도해석 결과를 분석하여 LRFD 설계기준(안)의 피로설계트럭모형을 제안하였다. 아울러, 제안된 피로설계트럭모형을 적용하여 단경간 및 3경간 연속 플레이트 및 박스 거더교의 총 16개 실교량에 대한 피로설계를 수행하고, 설계결과를 현 도로교설계기준의 DB-24 하중에 의한 피로설계 결과와 비교하여 LRFD 피로설계트럭 모형의 적용성을 검토하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권1D호
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• pp.53-60
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• 2010

본 논문은 포장 공용성에 근거하여 연성포장체를 주된 대상으로 트럭의 하중제한을 하기 위한 방법을 평가하였다. 이러한 방법론의 적용을 위하여 연성포장에 대한 장기공용성은 VESYS 형태의 소성변형 모형과 Miner 이론을 적용한 피로균열을 각각 활용하여 예측하였다. 소성변형은 Alpha와 Gnu와 같은 소성변형 모형상수를, 그리고 피로균열은 $k_1$과 $k_2$를 피로균열 모형 상수를 각각 적용하였고 기존 국내문헌에서 활용 가능한 범위에서 연성포장에 대한 하중제한 평가를 위한 공용성 예측 및 민감도 분석에 필요한 자료를 적절하게 활용하였다. 이에 본 연구 결과에서는 공용성에 근거한 하중제한방법과 하중제한을 위한 간편한 제한하중법을 평가하여 제시하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권1A호
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• pp.143-153
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• 2006

교량의 설계에 있어서 정확한 하중의 산정은 교량의 안전성 확보에 가장 핵심적인 사항이며 향후 유지 관리 측면에서도 매우 중요하다. 일반적으로 교량에서 차량에 의한 하중효과는 주로 활하중(충격하중 포함) 및 피로하중으로 나타나는데 이들 하중의 정형화를 위해서는 실제 교량 상을 주행하는 중 차량의 중량 및 통행특성을 정확히 파악하는 것이 중요하다. 이를 위해서 주행 중인 차량을 정지시키지 않고 중량을 계측할 수 있는 시스템(Bridge Weigh-In-Motion, BWIM)의 개발이 선행되어야 한다. 본 연구에서는 다양한 기능을 갖는 BWIM시스템을 개발하고 이를 고속도로 교량에 적용하여 차량정보를 수집한 후 교량 설계를 위한 활하중 및 피로하중의 정형화를 수행하였다. 본 연구의 목적은 주행 중인 차량의 중량을 산정하는 BWIM시스템을 개발하여 시험 교량에 설치 한 후 교량거동의 계측을 통하여 최종적으로 고속도로 교통량 특성을 반영하는 활하중의 정형화 및 합리적인 피로하중산정 방안을 도출하는데 있다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제11권4호통권41호
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• pp.397-407
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• 1999

본 연구는 공칭응력 및 변동응력을 이용한 현수교 횡프레임의 피로안전성 평가를 위하여 수행되었으며, 본 논문에서는 해석모델의 모형화 방법 및 공칭응력을 이용한 피로안전성 평가를 주요 내용으로 다루었다. 본 연구의 목적에 부합되는 해석모형을 도출 하고자 해석모형의 지지조건에 따른 영향, 평면해석과 입체해석간의 구조해석 결과의 차이 및 모형화되는 횡프레임 수의 영향에 대해서 검토하였다. DB-24하중을 피로조사하중으로 이용하였으며, 단일트럭하중에 의한 발생응력을 조합하여 실교통류 흐름의 효과를 고려하였다. 피로검토대상 구조상세에 대해 산출된 공칭응력을 국내 및 국외의 피로등급과 비교하고 그 결과에 대해 고찰하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제19권2호
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• pp.211-221
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• 2007

교량의 피로파괴에 대한 Miner의 피로손상법칙을 적용하여 여러 확률변수로 표현된 피로파괴 한계상태함수에 대한 신뢰도해석을 국내에서 측정된 통행차량의 통계적 특성을 반영하여 수행하였다. 신뢰도지수의 산정에 필요한 확률변수 가운데 등가모멘트, 충격계수비, 등가하중비는 국내의 최근 측정자료를 분석하여 통계치를 산정하였으며, 피로강도, 활하중 횡분배비, 연행하중비는 국외에서 측정된 문헌자료의 통계치를 적용하였다. 신뢰도해석을 통하여 피로설계트럭의 종류, 교량수명, ADTT, 피로상세, 등가하중비, 피로설계트럭의 총중량 등의 피로손상에 관련된 여러 파라미터가 신뢰도지수에 미치는 영향을 분석하였다. 본 논문의 피로파괴에 대한 신뢰도해석 결과는 국내 LRFD 설계기준의 피로설계트럭모형과 피로한계상태의 하중계수를 결정할 때 기초 자료로 이용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제8권2호
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• pp.167-175
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• 1988

본 연구의 목적은 변동하중을 받는 구조부재의 피로거동을 해석하는 것이다. 이 연구의 해석과정은 다음과 같다. (1) 도로교의 실동응력파측정 및 통계적해석 (2) 등가의 일정진폭하중과, 통계적해석에 의해 모형화된 변동하중하(下)의 피로시험 (3) 등가응력개념의 RMC 모델에 의한 변동하중하(下)의 피로해석 등가응력개념에 의한 변동하중하(下)의 피로해석은 대부분의 구조용강재의 균열성장속도회귀지수가 $m{\fallingdotseq}3$이므로 이론적으로 RMC 모델이 합당하다. 변동하중하(下)의 피로시험해석결과 RMC 모델이 기존의 RMC 모델보다 변동하중에 의한 피로거동치(da/dN-${\Delta}K$, $N_f$)에 더 가까웠다. 또 변동하중하(下)에서 응력범위의 변화로 인한 interaction효과나 응력범위적용순서(sequence)효과 등은 피로수명에 거의 영향을 미치지 않으며, 응력범위변화속도가 클수록 피로균열성장속도가 빨라짐을 알 수 있었다.

• Composites Research
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• 제12권2호
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• pp.62-69
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• 1999

복합재료가 피로하중을 받으면 재료 내부에 손상이 누적되며, 이는 재료의 물성 변화로 나타난다. 본 연구에서는 손상을 나타내는 인자로 피로계수를 사용하였다. 피로계수와 참고계수로 정의되는 손상함수로부터 복합재료의 피로수명 예측을 이론적으로 연구하였다. 제안된 모델들은 인가 응력 수준, 피로주기 및 피로수명의 함수로 유도하였다. 예측 결과는 유리섬유/에폭시 복합재료와 유리섬유/폴리에스터 복합재료를 사용한 다중응력 피로 실험 데이터를 이용하여 검증하였다.

• 한국도로학회논문집
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• 제9권4호
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• pp.11-20
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• 2007

본 논문에서는 포장가속시험기를 이용하여 아스팔트 안정처리층의 피로모형을 개발하여 기존의 실내실험결과와의 상관관계를 분석하였다. 아스팔트 안정처리층의 피로모형은 Miner(1945)의 누적파손(Cumulative Damage)가설을 적용하였다. 포장가속시험에 사용된 아스팔트 안정처리층은 골재최대입경 25mm(BB-3)의 재료를 사용하였다. 포장가속시험결과 피로모형의 변수인 포장하부의 최대인장응력은 하중재하회수가 증가할수록 증가하는 것을 알 수 있었으며 포장층의 탄성계수는 점차 작아지는 것을 알 수 있었다. 아스팔트 피로모형의 기본식 $N_f=k_1(\frac{1}{\epsilon})^{k_2}$에서 변형률계를 통하여 얻은 인장변형률을 통하여 $k_1=1.29{\times}10^{-6}$, $k_2=3.02$의 값을 도출하였으며, 같은 인장변형률에서의 피로수명은 실내실험을 통한 모형보다 크게 나타났다. 또한, 비파괴실험인 FWD를 이용하여 포장의 잔존수명을 추정하는 논리를 개발하였다.