• 한국도로학회논문집
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• 제18권6호
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• pp.35-40
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• 2016

OBJECTIVES : The objective of this study is to analyze the nonlinear behavior of block pavements using multi-load level falling weight deflectometer (FWD) deflections. METHODS : Recently, block pavements are employed not only in sidewalks, but also in roadways. For the application of block pavements in roadways, the structural capacities of subbase and subgrade are important factors that support the carry traffic load. Multi-load level FWD testing was conducted on block pavements to analyze their nonlinear behavior. The deflection ratio due to the increase in load was analyzed to estimate the nonlinearity of block pavements. Finite element method with nonlinear soil model was applied to simulate the actual nonlinear behavior of the block pavement under different levels of load. RESULTS : The results of the FWD testing show that the center deflections in block pavements are approximately ten times greater than that in asphalt pavements. The deflection ratios of the block pavement due to the increase in the load range from 1.2 to 1.5, indicating that the deflection increased by 20~50%. The material coefficients of the nonlinear soil model were determined by comparing the measured deflections with the predicted deflections using the finite element method. CONCLUSIONS : In this study, the nonlinear behavior of block pavements was reviewed using multi-load level FWD testing. The deflection ratio proposed in this study can estimate the nonlinearity of block pavements. The use of nonlinear soil model in subbase and subgrade increases the accuracy of predicting deflections in finite element method.

• 한국도로학회논문집
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• 제11권4호
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• pp.153-160
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• 2009

본 연구에서는 국내 LTPP 구간에서 수행된 FWD 시험의 결과를 바탕으로 섬유보강, 폴리머 개질, 일반 아스팔트 포장의 구조적 성능을 비교 평가하였다. FWD 시험 결과, 표층 하단부의 인장변형량이 섬유보강 아스팔트는 29%, 폴리머 개질 아스팔트는 21% 저감되는 것을 확인하였다. 또한 FWD 처짐량을 역산하여 각 층의 탄성계수를 추정한 후 이를 바탕으로 AASHTO 설계방법, 구조적 해석 방법 및 생애주기비용분석을 통해 섬유보강 및 폴리머 개질 아스팔트 포장의 비용 효과를 분석하였다. 분석 결과, 섬유보강은 약 5cm, 폴리머 개질은 약 3cm의 아스팔트 층 두께 감소 효과를 보여주었다. 그러나 섬유보강 및 폴리머 개질 아스팔트의 고가격으로 인하여 전체 시공재료비는 일반 아스팔트 포장에 비해 상승하는 결과를 보여주었다. 생애주기비용 결과는 초기 공사비는 섬유보강 및 폴리머 개질 아스팔트 포장이 높지만, 유지관리비용 및 사용자비용은 감소하는 것으로 나타났다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권1D호
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• pp.49-54
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• 2009

줄눈 콘크리트 포장에 있어 줄눈부의 하중전달은 다웰바, 골재맞물림, 하부지반의 강성에 의해 발현된다. 콘크리트 포장의 합리적인 역학적 해석을 위해서는 이러한 사항을 적절하게 모델링할 필요가 있다. 줄눈부 하중전달율은 일반적으로 줄눈부에 전단스프링으로 모델링 할 수 있다. 하지만 줄눈부 하중전달이 포장 공용성에 지대한 영향을 미치고 있음에도 위 세가지 모두를 고려한 줄눈부의 줄눈강성(Joint Stiffness)에 대한 연구가 이루어 지지 않아 콘크리트 포장 설계시 적정 줄눈강성값을 적용시키지 못하고 있는 실정이다. 본 연구에서는 국내 콘크리트 포장 여건에 적합한 줄눈부 전단 스프링의 입력요소인 줄눈강성(다웰바, 하부지반, 골재맞물림 고려)을 산정하고자 한다. 이를 위해 FWD(Falling Weight Deflectometer)를 이용하여 구한 하중전달율(LTE)에 대해 하부지반 및 다웰바 설치유무에 따른 국내 주요 고속도로 및 시험도로의 데이터를 수집하였다. 또한 국내 포장조건을 고려한 구조해석자료를 통해 하부 지반 조건 및 다웰바 유무에 따른 줄눈부의 줄눈강성을 산정하였다. 이 두 가지를 통해 현장의 하중전달율 데이터와 비교분석하여 다웰바 유무, 하부지반 조건별 영향인자에 대해 온도 및 재령을 고려한 국내 조건에 적합한 줄눈강성 산정식을 제시하였다.

• 한국도로학회:학술대회논문집
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• 한국도로학회 2008년도 추계학술대회 논문집
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• pp.485-491
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• 2008

• 한국도로학회논문집
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• 제18권6호
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• pp.131-136
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• 2016

OBJECTIVES : The objective of this research is to determine the integrity of pavement structures for areas where voids exist. Furthermore, we conducted the study of voided-area analysis and remaining life prediction for pavement structures using finite element method. METHODS : To determine the remaining life of the existing voided areas under asphalt concrete pavements, field and falling weight deflectometer (FWD) tests were conducted. Comparison methods were used to have better accuracy in the finite element method (FEM) analysis compared to the measured surface displacements due to the loaded trucks. In addition, the modeled FEM used in this study was compared with well-known software programs. RESULTS : The results show that a good agreement on the analyzed and measured displacements can be obtained through comparisons of the surface displacement due to loaded trucks. Furthermore, the modeled FEM program was compared with the available pavement-structure software programs, resulting in the same values of tensile strains in terms of the thickness of asphalt concrete layers. CONCLUSIONS : The study, which is related to voided-area analysis and remaining life prediction using FEM for pavement structures, was successfully conducted based on the comparison between our methods and the sinkhole grade used in Japan.

• 한국도로학회논문집
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• 제19권1호
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• pp.73-80
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• 2017

PURPOSES : This paper presents a comparison study between dynamic and static analyses of falling weight deflectometer (FWD) testing, which is a test used for evaluating layered material stiffness. METHODS: In this study, a forward model, based on nonlinear subgrade models, was developed via finite element analysis using ABAQUS. The subgrade material coefficients from granular and fine-grained soils were used to represent strong and weak subgrade stiffnesses, respectively. Furthermore, the nonlinearity in the analysis of multi-load FWD deflection measured from intact PCC slab was investigated using the deflection data obtained in this study. This pavement has a 14-inch-thick PCC slab over fine-grained soil. RESULTS: From case studies related to the nonlinearity of FWD analysis measured from intact PCC slab, a nonlinear subgrade model-based comparison study between the static and dynamic analyses of nondestructive FWD tests was shown to be effectively performed; this was achieved by investigating the primary difference in pavement responses between the static and dynamic analyses as based on the nonlinearity of soil model as well as the multi-load FWD deflection. CONCLUSIONS : In conclusion, a comparison between dynamic and static FEM analyses was conducted, as based on the FEM analysis performed on various pavement structures, in order to investigate the significance of the differences in pavement responses between the static and dynamic analyses.

• 한국지반공학회논문집
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• 제19권5호
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• pp.335-342
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• 2003

지반 변형계수를 측정하는 방법중에서 원위치 시험법은 반력으로 대형 장비가 필요하고 많은 측정시간이 소요되므로 시험횟수가 제한되는 단점이 있다. 최근에는 이런 문제점을 보완하고 보다 신속하게 측정할 수 있는 장비들이 개발되어 적용되고 있다. 즉, Falling Weight Deflectometer(FWD), Light Drop Weight Tester(LDWT), Geogauge등이 있다. 이중에서 Light Drop Weight Tester(LDWT)는 경부 고속철도 공사에 ‘철도공사를 위한 경량 낙하 시험기’라는 명칭으로 적용된 이래로 여러 기관에 도입되어 노반의 품질관리 및 성토관리용으로 국내 조건에 맞는 기준을 정립하기 위한 연구가 진행중이다. 본 연구에서는 현장에서 지반변형계수를 쉽게 측정하는 방안을 제안하기 위해 독일 Stendal의 동적 평판 재하시험 장비(Light Drop Weight Tester(LDWT))인 ZFG 02를 이용하여 현장과 토조에서 동적변형계수를 측정하였다. 동일한 지반에서 실시한 평판재하시험 결과에 의한 정적 변형계수와의 상관성을 분석하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제64권6권
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• pp.703-721
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• 2017

The experimental study of the behavior of dry medium and loose sandy soil under the action of a single impulsive load is carried out. Different falling masses from different heights were conducted using the falling weight deflectometer (FWD) to provide the single pulse energy. The responses of soils were evaluated at different locations (vertically below the impact plate and horizontally away from it). These responses include; displacements, velocities, and accelerations that are developed due to the impact acting at top and different depth ratios within the soil using the falling weight deflectometer (FWD) and accelerometers (ARH-500A Waterproof, and Low capacity Acceleration Transducer) that are embedded in the soil and then recorded using the multi-recorder TMR-200. The behavior of medium and loose sandy soil was evaluated with different parameters, these are; footing embedment, depth ratios (D/B), diameter of the impact plate (B), and the applied energy. It was found that increasing footing embedment depth results in: amplitude of the force-time history increases by about 10-30%. due to increase in the degree of confinement with the increasing in the embedment, the displacement response of the soil will decrease by about 25-35% for loose sand, 35-40% for medium sand due to increase in the overburden pressure when the embedment depth increased. For surface foundation, the foundation is free to oscillate in vertical, horizontal and rocking modes. But, when embedding a footing, the surrounding soil restricts oscillation due to confinement which leads to increasing the natural frequency, moreover, soil density increases with depth because of compaction, that is, tendency to behave as a solid medium.

• 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.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제22권3호
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• pp.45-51
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• 2021

고속도로 토공에서 대부분을 차지하는 성토부의 다짐도 평가는 일반적으로 평판재하시험에 의해 이루어진다. 평판재하시험은 전통적인 시험법으로 높은 신뢰성을 가지고 있지만, 반력장비를 공수해야 하고, 시험 시 개소당 약 40분의 시간이 소요됨에 따라 광활한 토공부 전체를 관리하기에는 한계가 발생할 수 있다. 한편, 국토해양부에서는 이를 극복하고자 2010년에 '포장 하부구조 다짐관리 잠정지침'에서 간편한 다짐도 평가방법 기준을 제시한 바 있다. 하지만 10년이 지난 지금까지 고속도로공사 현장에서는 활용하고 있지 못하고 있다. 따라서, 본 연구에서는 잠정지침에서 제시한 시험법 중 충격재하 방식의 LFWD(Light Falling Weight Deflectometer)를 활용한 다짐도 평가방법에 대한 활용성을 검증하고자 하였다. 이를 위하여 현장 토질 성상 및 다짐도별로 평판재하시험 및 LFWD시험을 실시하여 상관관계를 도출하였다. 시험결과, 80% 이하의 상대 다짐도를 가진 지반에서는 시험데이타의 일관성이 없었으나, 그 이상에서 상관도가 증가하는 경향을 가지는 것을 확인할 수 있었다. 향후 충격재하 방식의 시험값의 일관성 확보를 위하여 본 연구 결과를 참고하여 시험방법 또는 시험장비를 개선한다면 토공부 다짐도 관리 사각지대를 해소하는 데에 큰 역할을 할 수 있을 것으로 기대한다.