• 대한토목학회논문집
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• 제11권3호
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• pp.59-65
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• 1991

본 연구에서는 국내 고속도로의 표준단면들을 포함한 포장구조 해석모델을 사용하여 아스팔트 콘크리트 포장체의 피로파괴 기준식을 개발하였다. 해석 대상 모델은 쇄석 및 아스팔트 안정처리 기층을 갖는 2430개의 4충 포장구조로 하였으며, 각 모델의 물성을 공용성 한계를 PSI=2.5로 한 AASHTO 설계식과 다층 탄성해석 프로그램인 SINELA에 적용, 포장체의 통과예상 교통량과 아스팔트 콘크리트층 하단에서의 최대 인장 변형률과의 관계를 회귀분석하였다. 분석 결과로부터, 신뢰도 50%와 95% 수준의 파괴기준식을 제안하였다. 타 연구결과와 비교한 결과 신뢰도 95% 수준의 파괴기준식은 균열의 발생을 공용성 한계로 보는 기존의 피로 파괴기준식과 같은 정도의 교통량을 추정하고 있음을 알 수 있었다. 또한 신뢰도 수준에 따른 파괴기준식을 신뢰도 50%, 수준의 파괴기준식으로부터 간접 추정할 수 있는 관계식을 제안하였다.

• 한국도로학회논문집
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• 제4권2호
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• pp.9-18
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• 2002

포장의 공용성에 영향을 미치는 주요파손은 소성변형, 피로균열, 종단평탄성이다. 따라서 이들 세가지 파손량에 영향을 미치는 요인들을 분석하고 예측모델을 개발하는 것이 포장의 공용성 관리면에서 중요하다. 본 논문에서는 미국에서 개발되어 다양한 포장구간에 대한 광범위한 데이터가 축적되어 있는 DataPave 프로그램을 이용하여 세가지 파손량과 각각에 영향을 미치는 인자들을 추출한 후 파손 예측모델을 개발하였다. 개발된 모델의 입력변수들이 각각의 파손량에 미치는 영향을 파악하기 위해 민감도분석을 수행하였다. 소성변형 예측모델의 민감도분석결과 아스팔트함량, 공극율, 노상의 최적함수비가 주요영향인자로 나타났으며, 피로균열예측모델의 경우 아스팔트점도, 아스팔트함량, 공극율 순으로 나타났다. 종단평탄성 예측모델 분석결과 아스팔트점도, 노상골재의 200번체 통과율, 아스팔트함량 순으로 영향을 미치는 것을 알 수 있었다.

• 한국도로학회논문집
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• 제12권1호
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• pp.47-54
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• 2010

본 연구에서는 콘크리트 포장의 균열, 스폴링 등의 파손문제를 해결하기 위해 국내 시공사례가 없는 이층 포설 공법의 도입 및 기술 경제적 타당성을 검토하고자 하였다. 본 포장공법중 하나인 강섬유 보강 콘크리트(SFRC, Steel Fiber Reinforced Concrete)의 포장 배합 적용성이 검토되었다. 강섬유 함량과 포장 높이가 산정되었으며, 강섬유 보강 콘크리트의 물성 평가를 위해 압축강도, 휨강도, 휨인성 지수, 인장강도, 피로강도를 측정하였다. 슬럼프와 공기량은 대부분이 시방 기준을 만족하였으며, 28일 강도도 교통개방을 할 수준 정도로 발현되었다. 휨강도 실험 결과, 강섬유 보강 콘크리트가 무보강 콘크리트에 비해 휨인성은 증가하였지만 휨강도는 증가하지 않았다. 에너지 흡수능력, 피로 저항성 및 동결 융해저항성은 강섬유 보강 콘크리트가 무보강 콘크리트에 비해 향상되었다. 향후, 시험시공을 통해 강섬유 보강 콘크리트의 현장 적용성 및 공용성을 평가할 것이다.

• 한국도로학회논문집
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• 제3권3호
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• pp.119-133
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• 2001

켐크리트 개질 아스팔트 혼합물은 산소와 고온의 온도조건에서 급속하게 경화된다. 켐크리트 개질 혼합물을 아스팔트 포장의 표층에 적용할 경우 이러한 과다한 경화로 인하여 조기 균열이 발생되기도 한다. 이러한 조기 균열의 발생을 완화하기 위하여 켐크리트 개질 혼합물을 아스팔트 포장의 기층에 적용하고 있다. 본 연구에서는 켐크리트 개질 아스팔트와 혼합물의 공용성을 규명하기 위하여 아스팔트 바인더에 대해 동적유동시험 및 처짐보유동시험 등을 실시하였고 혼합물에 대한 일축인장 피로 및 휠트래킹, 수분손상 시험 등을 실시하였다. 또한 현장에서 채취한 시편에 대해 회복탄성계수시험을 실시하여 일반 및 켐크리트 개질 혼합물의 강성을 비교분석하였다. 이상의 시험결과로부터 켐크리트 개질 혼합물은 일반 혼합물에 비해 소성변형에 대한 저항성이 크다는 것을 알 수 있었다. 그러나 켐크리트 혼합물이 추운지방에 사용될 경우 저온균열의 문제가 발생할 가능성이 있을 것으로 사료된다. 켐크리트 혼합물을 기층에 적용하여 2년 이상 경과한 경우 켐크리트 개질 혼합물은 일반 혼합물에 비해 강성이 약 50% 정도 증가됨을 알 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제42권5호
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• pp.599-606
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• 2022

공용 중 강교량의 피로 평가에 활용할 수 있는 현장계측 데이터에는 대표적으로 변형률 계측과 Brigde Weight-In-motion (BWIM)이 있다. AASHTO The Manual For Bridge Evaluation에 따라, 대상 교량에서 계측된 데이터로부터 피로 상세에 가해지는 유효응력범위 및 반복응력 횟수를 추정할 수 있다. 추정된 유효응력범위와 반복응력 횟수를 통해 피로 손상 누적에 의한 신뢰도분석을 수행할 수 있다. 하지만 현장계측 데이터로부터 유효응력범위 및 응력범위 반복횟수를 추정하는 절차가 평가규정에 구체적으로 제시되어 있지 않고, 계측 데이터의 종류 또는 처리방법에 따른 피로 평가결과의 차이를 정량적으로 비교한 연구는 아직 미비한 실정이다. 본 연구에서는 공용 중 교량에서 동시에 계측한 변형률계 및 BWIM 데이터를 활용하여 피로 신뢰도평가를 수행하여, 활용되는 현장계측 데이터의 종류에 따른 평가결과의 차이에 대해 정량적으로 검토하였다. 이때, BWIM 데이터를 활용한 피로 신뢰도평가 시 구조해석모델의 정밀성이 평가결과에 미치는 영향을 검토하기 위해 평가 대상 교량의 뼈대요소 해석모델과 Shell-Solid 해석모델을 구축하였다. 또한, BWIM 데이터로부터 유효응력범위와 반복응력 횟수를 추정하기 위한 두 종류의 데이터 처리 방법을 정의하였으며, 이로 인한 피로 신뢰도 차이 역시 검토하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권3D호
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• pp.271-278
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• 2010

반강성 포장은 공극률이 큰 개립도 아스팔트 혼합물의 공극에 시멘트 페이스트를 침투시켜 아스팔트 포장의 연성과 콘크리트 포장의 강성을 동시에 이용하는 포장형식이다. 반강성 포장은 콘크리트 포장에 비해 평탄성이 좋고 주행에 의한 진동이나 소음을 저감할 수 있으며, 아스팔트 포장에 비해 소성변형이 적고 온도저감 효과가 있는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 반강성 덧씌우기 포장을 시험시공하여 반강성 포장의 온도저감 효과를 조사하였고 시편을 제작하여 옥외에서 온도 및 중량을 측정하여 반강성 포장의 온도저감 및 보수 효과를 확인하였다. 상용 3차원 유한요소해석 프로그램인 Abaqus 6.8로 반강성 포장과 아스팔트 포장을 구조해석하여 하중재하 위치에서의 수평 및 연직방향 응력과 변형률을 비교하고 다층탄성해석 프로그램 Bisar 3.0으로 검증하였다. 구조해석 결과를 바탕으로 피로균열을 예측하여 반강성 포장과 아스팔트 포장의 공용성을 비교하였다.

• 한국도로학회논문집
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• 제14권2호
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• pp.11-17
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• 2012

본 연구는 실험계획법(예: 반응표면계획법) 및 하모니 검색 알고리즘을 통하여 다양한 아스팔트 콘크리트 포장 구조체에 있어 피로균열의 공용성 인자인 인장변형률을 예측하는 모델을 개발하는 방법에 대한 연구이다. 인장변형률을 산정하기 위하여 한국건설기술연구소에서 개발한 유한요소 축대칭해석 프로그램인 KICTPAVE를 이용하여 아스팔트 층과 린콘크리트 층의 접속면에서 발생되는 변형률을 구하여 데이터베이스(D/B)화 하였다. 아스팔트 포장에서 입력변수인 층별 탄성계수 및 두께를 다양한 조건에서 KICTPAVE 프로그램을 수행하여 훈련용 D/B(Training Set)인 변형률의 값들을 구축한 후 반응표면계획법에 근거하여 회귀방정식을 정의하였으며 방정식에 필요한 계수값을 결정하기 위하여 하모니 검색 알고리즘을 이용하였다. 최종적으로 결정된 회귀방정식의 계수값들의 정확성을 검증하기 위해서 훈련용 D/B가 아닌 다른 조건의 입력변수를 이용하여 검증용 D/B(Testing Set)를 구축하고 이를 이용하여 개발된 모델을 검증하였다.

• 한국도로학회논문집
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• 제11권4호
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• pp.133-142
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• 2009

본 연구는 지불계수를 이용하여 시험포장 구간의 품질을 평가하고 이에 따른 피로수명의 변화를 분석하기 위해 실시되었다. 특히 품질관리가 어려운 아스팔트 함량을 지불규정 기준인자로 선정하여 지불계수를 산출하였다. 먼저 아스팔트 함량이 피로수명에 미치는 영향을 확인하기 위하여 아스팔트 함량에 따른 피로수명의 연관성을 분석하였다. 이후 총 2회에 걸쳐 시험포장 구간에서 시료를 채취해서 지불계수를 산출하여 시험포장 구간의 품질을 평가하였으며, 지불계수에 따라 시험포장 구간의 품질에 차이가 있음을 확인 할 수 있었다. 시험포장 구간에 포설된 아스팔트 혼합물을 이용하여 시편을 제작, 피로수명을 분석하였다. 그 결과 지불계수가 높은 시험포장의 피로수명이 월등히 높음을 확인할 수 있었다. 이는 통계이론을 이용한 지불계수가 실제 포장의 피로수명을 반영한다는 것을 의미한다고 사료된다. 또한 시험포장 구간에 아스팔트 혼합물을 납품한 플랜트의 배합보고서와 동일한 시편을 제작하여 휨 피로시험을 실시하여 1, 2회차 시험포장의 피로수명들과 비교하였다. 그 결과 배합보고서를 기초로 제작한 시편의 피로수명이 시험포장 구간의 피로수명에 비해 월등히 높음을 알 수 있었다. 이는 입도나 기타 요인에 따른 공용성 감소현상이 발생 할 수 있음을 나타내는 것이라 사료된다. 따라서 지불규정을 적용중인 미국과 같이 입도, 공극률 등을 지불규정 기준인자로 선정하여 최종적인 지불계수를 산출하는 것이 보다 정확한 도로포장의 품질을 평가할 수 있을 것이다.

• 한국도로학회논문집
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• 제14권3호
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• pp.15-24
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• 2012

역학적-경험적 포장설계 프로그램 중에서, 미국 AASHTO 설계법을 기초로 개발된 MEPDG는 교통량, 기상, 재료물성, 포장구조 등을 입력변수로 하여 기술자가 최적의 대안을 찾도록 한다. 하지만 MEPDG에서 기술적 문제가 발견되고 있기 때문에 이를 해결하여 프로그램을 개선하기 위한 노력이 계속되고 있다. 한편, 국내에서도 KPRP 연구과제에서 역학적-경험적 포장설계 프로그램이 개발되어 왔다. 이 한국형 포장설계 프로그램을 더욱 합리적으로 개발하고 개선하기 위해서는 이미 사용되고 있는 MEPDG를 분석하여 서로 비교할 필요가 있다. 콘크리트 포장설계의 경우, 피로균열은 다른 공용성 인자와는 달리 매우 복잡한 로직을 통해 예측된다. 따라서 본 논문에서는 MEPDG 버전 0.5, 버전 1.0, 그리고 버전 1.1의 피로균열 전이함수를 분석하였다. 그리고 버전별 MEPDG와 KPRP 입력변수들의 누적피로손상에 대한 민감도를 서로 비교하였다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2010년도 정기 학술대회
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• pp.110-113
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• 2010

해양플랜트 구조물은 대양에서 파력을 비롯한 바람 등과 같이 자연에 의해 발생하는 다양한 외력을 구조물 사용기간 동안 지속적으로 랜덤하게 받게 되므로 이로 인한 피로현상이 발생하게 된다. 특히 용접부로 이루어진 격점부는 복잡한 기하형상의 영향으로 피로에 대해 취약구조가 되므로 피로강도향상은 해양플랜트 구조의 안전성에 중요한 요인이 된다. 본 연구에서는 격점부에 대한 구조상세에 관련한 설계기준 및 평가방법을 조사하였으며, 고정식 Jacket 구조물을 대상으로 프레임요소를 사용하여 구조해석을 실시하여 공용하중에 대한 구조거동을 분석하였다. 또한 격점부의 강도평가방법 및 연결부 피로강도를 개선하기 위하여 프레임요소의 구조해석을 토대로 복잡한 기하형상을 가진 KT형 관이음부(Tubular Joints)에 대해 상세해석을 실시하였다.