• 대한토목학회논문집
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• 제33권2호
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• pp.729-737
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• 2013

콘크리트 포장의 환경하중은 온도하중과 수분하중으로 구분할 수 있으며, 이는 콘크리트 슬래브 내의 온도분포와 건조수축 및 크리프를 의미한다. 본 연구에서는 공항 콘크리트 포장의 역학적 설계에 필요한 환경하중을 산정할 수 있는 방법을 개발하였다. 먼저, 대상 지역과 설계 슬래브 두께를 결정한 후, 포장 온도 예측 프로그램을 사용하여 예측된 슬래브 깊이에 따른 콘크리트 온도분포를 등가선형 온도차이로 환산하였다. 기존 건조수축 예측 모형을 개선하여 지역별 상대습도를 고려하여 콘크리트의 건조수축을 예측한 후 부등건조수축 등가선형 온도차이로 환산하였다. 또한, 응력이완을 건조수축에 반영하였다. 결국, 온도에 의한 등가선형 온도차이와 수분에 의한 부등건조수축 등가선형 온도차이를 합하여 최종 환경하중인 총 등가선형 온도차이를 산정하였다. 적용 예를 보이기 위해 지역별 기상조건을 대표할만한 국내 민간공항 8곳 및 군공항 2곳의 환경하중을 본 연구에서 개발된 방법으로 계산하고 비교하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제19권6호
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• pp.261-271
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• 2003

본 연구에서는 다단계 하중 Falling Weight Deflectometer를 사용하여 도로기초의 상태를 평가하는 방법을 제시하였다. 응력의존 재료모델을 포함한 동적 유한요소법을 활용하여 가상의 처짐과 응력/변형률 데이터베이스를 구축하였다. 이러한 가상의 데이터베이스를 바탕으로 표면처짐 및 보조기층 또는 노상의 중요한 위치에서 발생하는 응력/변형률과의 관계를 제시하였다. 미국의 LTPP와 노스캐롤라이나 주도로국에서 실시한 FWD 처짐값, 동적관입시험 결과, 그리고 반복하중 탄성계수시험을 활용하여 평가방법을 개발하였다. 특히 본 연구는 FWD 하중크기가 상태평가 방법에 미치는 영향에 대하여 연구의 초점을 맞추었다. 연구결과, 구조적으로 수정된 보조기층 손상지수와 보조기층 곡률지수가 각각 보조기층과 노상토의 강성도 특성을 예측할 수 있는 좋은 인자들로 판단되었다. 66.7kN 또는 그 보다 작은 하중은 예측의 정밀도를 높이는데 부족하였다. 도로기초의 비선형 거동에 대한 연구결과, 다단계 하중으로부터 발생하는 처짐비는 도로기초 재료의 종류와 상태를 판단할 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제10권1호
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• pp.47-56
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• 1990

본 연구에서는 FWD시험의 표면 처짐곡선으로부터 시멘트 콘크리트 포장구조체의 물성 및 응력을 추정할 수 있는 역산반복기법을 개발하였다. 국내에 가설되어 있는 시멘트 콘크리트 포장구조체에 대한 요소설계를 실시하여 구한 모형들에 대하여 유한요소와 층탄성이론을 조합한 해석방법을 적용하여 처짐 특성 및 탄성 계수 추정식을 구하였다. 추정식에 의한 각 층의 탄성계수를 초기 탄성계수로 하고, 탄성계수 변화율과 처침 변화율의 관계를 이용하여 반복역산시 탄성계수 보정에 사용하였다. 각 고속도로 노선별로 효율적인 역산반복기법을 전산화하였으며, 수치모델을 통하여 신뢰성 및 타당성을 검증하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권6D호
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• pp.809-817
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• 2008

이동하중에 의한 아스팔트 포장의 변형률과 피로수명을 예측할 수 있는 유한요소해석 프로그램을 개발하고 그 성능을 현장 및 가속시험의 계측결과로 검증하였다. 본 논문에서는 아스팔트 혼합물의 점탄성 연속체 손상(ViscoElastic Continuum Damage, VECD)모형을 유한요소해석 프로그램인 VECD-FEP++(Finite Element Program in C++)로 구현하는 과정을 다루고 있다. 아스팔트 혼합물의 피로손상은 열역학 이론에 근거한 Schapery의 일 포텐셜 이론(work potential theory)과 일축 단일 변형률 인장 시험으로 정의하고 이를 VECD 모형의 입력변수로 사용하였다. 실제 포장의 동적 변형률을 예측하기 위하여 한국도로공사 시험도로에서 이동하중 시험을 실시하고 그 결과를 비교하였다. 또한 4가지 서로 다른 아스팔트 혼합물(일반밀입도, SBS, Terpolymer, CR-TB)을 사용한 포장가속시험을 실시하고 각각의 피로 특성을 유한요소해석으로 예측하였다. 아스팔트 기층상부와 기층하부에서의 횡방향 변형률은 계측과 수치해석결과가 잘 일치하였다. 반면에, 표층과 중간층에서의 응답은 차량접지하중의 복잡한 영향으로 인하여 이를 반영할 수 없는 현재의 유한요소해석모델의 예측결과와는 다소 차이가 있었다. 포장가속시험결과 SBS 혼합물의 피로저항능력이 가장 우수한 것으로 평가 되었으나 VECD-FEP++에 의한 수명은 이와는 다르게 Terpolymer가 가장 우수한 것으로 예측되었다.

• 한국도로학회논문집
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• 제10권2호
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• pp.167-181
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• 2008

한국형 포장 콘크리트에 있어 구조해석은 다양한 입력변수와 공용성 모형을 연결해주는 중간 매개체 역할을 하고 있어 그 중 요도가 매우 크다. 본 연구에서는 ABAQUS 구조해석 프로그램을 Shell 요소를 이용하여 콘크리트 포장의 거동을 분석할 수 있는 구조해석 기본 모형을 구축하였다. 이 모형을 Closed-Form Solution과 정확성이 검증된 Everfe 프로그램, 그리고 Solid 요소 모형과 비교하여 정확도를 검증하였다. 기본 Shell 모형을 이용하여 다양한 변수에 대한 구조해석을 수행하였으며 그 결과를 DB화하였다. SPSS 통계 프로그램과 해석 결과를 바탕으로 회귀식을 개발하였으며 온도 응력, 상향 응력, 하향 응력을 산정할 수 있는 응력식을 제안하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권2D호
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• pp.209-216
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• 2009

본 연구는 내구성능이 우수한 에폭시 재료를 활용한 박층포장 공법을 개발하기 위하여 에폭시 재료의 물리적 성능을 확인하기 위한 실내시험과 에폭시 포장의 내구성능을 평가하기 위해 동결융해 및 자외선 촉진화 과정을 거친 시료에 대해 휨강도 시험과 부착강도 시험을 실시하여 포장재료로서의 공용성능을 확인하였으며, HYUNStay 사장교 구조해석 프로그램을 이용하여 제2진도대교에 에폭시 포장을 실시하는 경우를 가정하여 케이블 장력감소 및 주탑의 안정성을 일반 아스팔트 혼합물 과 비교하였다. 실험 및 해석결과 박층의 에폭시 포장재료가 기존포장면과의 부착력이 우수하고 변형과 파손에 대한 저항성 이 기존 포장재료에 비해 우수한 것으로 나타나 이를 도로현장에 적용할 경우, 공용성능 및 공용년한의 향상이 기대된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제8권4호
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• pp.11-21
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• 1988

20세기에 들어서 포틀랜드 시멘트 콘크리트를 이용한 강성포장은, 콘크리트재료의 구조적인 휨강성과 큰 탄성계수 그리고 내구성을 고려한 경제성 등으로 세계 여러 나라에서 널리 이용되어져 왔다. 그러나, 완벽한 설계 및 시공에도 불구하고, 일부 콘크리트 포장도로에서는(예: 미국 Interstate-10 and 75, 한국의 88고속도로 및 중부 고속도로) 심각한 종적, 횡적 균열 및 침하현상 등으로 보수, 유지의 큰 어려움을 겪고 있는 바, 이러한 문제점을 구조역학적인 입장에서 유한 요소법을 이용한 콘크리트 포장구조의 해석을 통해, 차량 위치 및 온도변화에 따른 최대 파괴응력과 위치, 그리고 최대 처짐등을 고려 하므로써, 콘크리트 포장도로의 구조적인 문제점을 해결하는 데 있다. 본 논문에서는 요즘 미국에서 널리 이용되고 있는 경가가로줄눈(skewed joint)의 효과를 구조역학적으로 해석을 하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권6D호
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• pp.951-960
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• 2006

본 연구에서는 실제 주행차량의 수평하중이 다양한 층 경계면 마찰계수 상태의 포장구조체에 미치는 영향을 고찰하기 위해 수평하중을 고려한 포장구조해석 모델링을 구축하였다. 기존 해석프로그램의 경계층 평가분석을 고찰하기 위하여 기존 다층탄성해석프로그램인 KENLAYER와 구축된 모델링을 이용한 상용 유한요소해석프로그램 ABAQUS 로부터 연직하중과 수평하중이 작용하는 경우 및 하중조합의 경우 포장체 거동을 비교분석하였다. 또한 각각의 하중상태하에서 경계층 상태에 따른 포장구조체의 공용성을 평가한 후, 연직하중과 수평하중이 동시에 가해지는 포장구조체의 경계면 상태에 따른 영향계수의 데이터베이스를 구축하였다. 기존의 주행차량의 연직하중만을 고려한 경우와 실제 주행차량의 수평하중과 연직 하중을 고려한 경우 포장구조체에 미치는 영향을 분석한 결과, 수평하중의 작용으로 인해 공용수명이 약 1/300로 감소하므로, 포장구조해석시 주행차량의 수평하중을 고려한 층 경계면 영향계수 개발이 필요함을 알 수 있었다. 또한 국내 고속도로의 대표단면을 이용하여 수치해석을 실시한 결과, 아스팔트층의 두께가 얇을수록, 또한 아스팔트층의 탄성계수가 작을수록 경계면 상태에 큰 영향을 받음을 알 수 있었다. 포장구조해석시 주행차량의 수평하중을 고려하기 위하여 포장구조체 공용수명에 영향을 미치는 아스팔트층의 두께, 탄성계수, 그리고 경계면 조건으로부터 아스팔트층 하부의 인장변형률을 결정하는 인장변형률 예측식을 제안하였고, 공용중인 포장구조체의 두께와 탄성계수를 이용하여 인장변형률 예측식을 해석적으로 검증하였다. 또한 제안된 예측식을 이용하여 아스팔트층과 보조기층 사이의 접합여부에 따른 인장변형률 영향계수를 개발하였다.

• 한국도로학회논문집
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• 제10권3호
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• pp.11-18
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• 2008

최근 국내외에서 역학적-경험적 설계법의 개발 및 이의 활용을 위한 각종 연구가 매우 활발하게 진행중에 있다. 미국의 경우 AASHTO 2002 설계법, 우리나라의 경우 한국형 도로포장설계법의 개발이 진행 중에 있고, 개발되는 설계법에 도로포장재료의 역학적 물성치 평가가 상당히 중요한 역할을 하도록 구성되어 있다. 따라서 설계법에 이용될 국내 아스팔트 혼합물의 재료물성의 평가가 매우 시급한 실정이다. 설계법에 이용되는 재료 물성을 평가하는 방법 중 최근에 많이 적용되는 방법이 동탄성계수 실험이다. 동탄성계수는 다양한 온도조건, 하중, 속도를 이용하여 다양한 교통조건을 반영할 수 있다. 사용된 골재의 입도, 아스팔트 바인더에 따라서 변화하며, 특히 아스팔트 혼합물의 점탄성적인 특성을 잘 묘사할 수 있는 물성치 평가방법이라고 할 수 있다. 본 연구에서는 아스팔트 혼합물에 사용되는 골재의 공칭최대치수 및 입도분포와 동탄성계수와의 상관관계를 규명하는 것이다. 국내의 실험장비 조건을 고려할 때, 시편의 직경 및 높이는 100mm 및 150mm를 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 골재의 공칭최대치수가 커짐에 따라 동탄성계수가 증가하는 경향을 나타내었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권3호
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• pp.1143-1151
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• 2013

도로 교통 소음을 저감하기 위해 신설 및 기존 도로의 소음 발생정도와 저감 대책을 결정 할 수 있는 합리적 방법이 필요하다. 본 연구에서는 방음벽뿐만 아니라 저소음 배수성 포장에 의한 소음 감소 효과를 예측하고 이를 이용하여 소음 편익을 고려한 경제성 분석을 통해 대안을 선정하는 방법을 제시하고자 한다. 저소음 배수성 포장의 소음 감소 효과 예측을 위해 시험포장구간에서 차량 이동식 측정방법으로 소음을 측정하고 이를 KHTN 프로그램을 사용하여 저소음 배수성 포장과 방음벽 적용 시 소음 감소 효과를 예측하였으며, 현장 측정 결과 예측소음과 실측소음이 유사한 것으로 나타났다. 이러한 소음 예측 기법을 사용하여 소음 저감 방안을 도출하고 생애주기비용분석을 통해 최적의 대안을 선정할 수 있었다.