• Computers and Concrete
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• 제21권5호
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• pp.547-557
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• 2018

This paper measures the mechanical response of precast pavement joints under moving axle loads using the finite-element method, and the models were validated with results of field tests. In order to increase the ability to use the non-linear FE analysis for design and assessment of precast pavement subjected to moving axle load, this paper investigated the effects of different load transfer between the slabs using the ABAQUS finite-element package to solve the nonlinear explicit model equations. The assembly of the panels using dowels and groove-tongue keys has been studied to assess the efficiency of keyway joint system. Concrete damage plasticity model was used to calculate the effects of permanent damages related to the failure mechanisms. With aggregate interlock as the only load transferring system, Load transfer efficiency (LTE) is not acceptable when the axle load reaches to slab joints. The Finite-element modelling (FEM) results showed that keyway joints significantly reduced tensile stresses developed at the mid-slab. Increasing the thickness of the tongue the LTE was improved but with increasing the height of the tongue the LTE was decreased. Stresses are transferred to the adjacent slab efficiently when dowels are embedded within the model. When the axle load approaches joints, tensile damage occurs sooner than compressive damage, but the damage rate remains constant, then compressive damage increases significantly and become the major form of distress under the dowels.

• 한국도로학회논문집
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• 제8권2호
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• pp.37-47
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• 2006

The structural response and performance of a flexible pavement can be improved through the use of geogrids as base course reinforcement. Current ongoing research at the University of illinois has focused on the development of a geogrid base reinforcement mechanistic model for the analysis of reinforced pavements. This model is based on the finite element methodology and considers not only the nonlinear stress-dependent pavement foundation but also the isotropic and anisotropic behavior of base/subbase aggregates for predicting pavement critical responses. An axisymmetric finite element model was developed to employ a three-noded axisymmetric membrane element for modeling geogrid reinforcement. The soil/aggregate-geogrid interface was modeled by the three-noded membrane element and the neighboring six-noded no thickness interface elements. To validate the developed mechanistic model, the commercial finite element program $ABAQUS^{TM}$ was used to generate pavement responses as analysis results for simple cases with similar linear elastic material input properties. More sophisticated cases were then analyzed using the mechanistic model considering the nonlinear and anisotropic modulus property inputs in the base/subbase granular layers. This paper will describe the details of the developed mechanistic model and the effectiveness of geogrid reinforcement when used in different quality unbound aggregate base/subbase layers.

• Geomechanics and Engineering
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• 제12권2호
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• pp.257-267
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• 2017

This paper presents laboratory investigation of stabilization of subgrade soil. One type of soil and three types of stabilizers i.e., hydrated lime, class F fly ash and polypropylene fibres are selected in the study. Atterberg limit, compaction, california bearing ratio (CBR), unconfined compressive strength and triaxial shear strength tests are conducted on unstabilized and stabilized soil for varying percentage of stabilizers to analyze the effect of stabilizers on the properties of soil. Vertical compressive strains at the top of unstabilized and stabilized subgrade soil were found out by elasto-plastic finite element analysis using commercial software ANSYS. Strategy for design of optimum pavement section was based on extension in service life (TBR) and reduction in layer thickness (LTR). Extension in service life of stabilized subgrade soil is 6.49, 4.37 and 3.26 times more due to lime, fly ash and fibre stabilization respectively. For a given service life of the pavement, there is considerable reduction in layer thicknesses due to stabilization. It helps in reduction in construction cost of pavement and saving in natural resources as well.

• 한국지반공학회논문집
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• 제23권3호
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• pp.15-24
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• 2007

본 논문은 도로기초 입상재료의 응력의존적인 특성을 고려한 응력의존적 재료 상수의 적용을 통하여 층 변형예측을 수행하는 간편한 방식을 소개한다. 이 방법은 Unbound지반재료에 대하여 회복변형과 영구변형을 구분하여 고려하며 두 변형의 상호작용을 적용하지 않는 방식이다. 그 결과 회복변형 탄성계수와 포와송비를 포함한 해석모형은 상호작용이 고려되지 않아도 현장에서의 도로기초 변형을 예측할 수 있음을 잘 보여주고 있다. 또한 응력의존 탄성계수와 응력의존 포와송 비 모형에서 가장 영향을 많이 미치는 계수를 찾기 위하여 민감도분석을 실시하였다. 이러한 분석결과를 토대로 응력의존에 의하여 변형 예측시 나타나는 경향을 살펴보았다.

• 한국도로학회논문집
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• 제11권2호
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• pp.205-216
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• 2009

본 논문에서는 기 발표된 연구를 바탕으로 도로하부구조 안정처리기법 적용시 아스팔트 포장에서의 구조적인 거동을 비교 분석하였다. 도로하부재료의 비선형성을 고려한 유한요소법을 활용하여 단축 표준하중 하에서 공용성 지수를 추정하였으며 안정처리된 지반재료의 물리적 역학적 성질들은 실내시험 결과를 통하여 평가되었다. 유한요소 수치해석에 기초한 분석을 통하여 다양한 층두께와 안정제 함량에 따라 포장체에서 변형에 기초한 반응을 분석하였다. 결과 안정처리된 도로에 대한 구조적인 성능은 층두께와 안정제 함량에 따라 많은 영향을 받고 있었으며 결과를 분석하여 조립질 도로하부 안정처리인 경우에 대한 안정처리층의 적정한 두께와 안정제의 최소함량을 각각 제안하였다.

• 한국도로학회논문집
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• 제2권1호
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• pp.135-145
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• 2000

최근 포장도로의 역학적 상태를 평가하는 방법으로 비파괴 시험인 FWD(Falling Weight Deflectometer)와 탄성파시험이 많이 이용되고 있다. 그러나 기존의 방법들은 공용중인 도로에서 차량을 통제시킨 후 시험을 실시해야 하는 제한이 있다. 그러므로 실제 주행하중 통과시 아스팔트 콘크리트 포장구조체의 물성을 추정하여 잔존수명 예측 및 이동하중에 대한 포장체 거동을 분석하는 경우에는 FWD와 같이 표면처짐으로부터 아스팔트 콘크리트 포장구조체 각 층의 물성을 추정하는 방법의 사용이 곤란하다. 이런 경우에 MDD (Multi-Depth Deflectometer)를 통해 얻어진 깊이별 처짐을 사용하여 아스팔트 콘크리트 포장구조체 각 층의 물성을 역산 추정하고자 본 연구에서는 다층 탄성이론의 반복적인 역산과 충격하중의 영향을 고려하여 깊이별 처짐으로부터 아스팔트 콘크리트 포장구조체 각층의 물성을 추정할 수 있는 역산반복기법을 개발한 후 이를 수치검증하였다. 수치모델을 통하여 검증한 결과, 역산추정된 탄성계수와 실제탄성계수 사이의 오차는 최대 0.114%로 신뢰성 있는 결과를 얻었다. 또한 본 연구에서는 주행하중의 속도에 따른 아스팔트 콘크리트 포장구조체의 동적특성을 파악하여 실제적인 포장구조체의 거동을 분석하고자 수도권 외곽 순환고속도로 김포구간에서 실제 트럭주행을 통한 현장시험을 실시하였다. 주행하중에 대한 아스팔트 콘크리트 포장구조체의 거동을 깊이별 처짐 측정장비인 MDD를 이용하여 깊이별 상대처짐을 측정하고, 주행속도에 따라 포장구조체의 거동을 해석하여 차량의 속도와 포장체 거동을 역학적으로 분석하였고, 주행속도별 층별 동적물성을 개발된 역해석 프로그램으로부터 산정하였다. 주행속도별 동적특성 분석결과, 차량의 주행속도가 증가할수록 깊이별 상대처짐은 감소하였고, 실측된 깊이별 처짐으로부터 포장구조체의 층별 물성을 역해석한 결과 속도가 증가할수록 탄성계수가 증가하였다. 따라서 주행속도가 줄어들수록 포장체의 구조적 능력 저하에 크게 영향을 주는 것을 알 수 있었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제55권2호
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• pp.159-170
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• 2022

기후변화로 인한 도시유역의 물 관련 재해의 심각성이 증가함에 따라 미래 기후 환경에서 도시 유역의 홍수피해를 줄이는 것은 중요한 문제 중 하나이다. 본 연구는 다기준의사결정기법을 이용하여 미래 기후 환경에서 도시 유역의 홍수 피해 저감 효율을 극대화하기 위해 투수성 포장 시설을 설치하기 위한 지역의 우선순위를 선정한다. 과거에 비해 도시화가 많이 진행된 목감천 유역을 대상유역으로 선정하였으며, 목감천 유역의 27개 소유역을 투수성 포장 시설의 설치 가능지역으로 하였다. 2개의 Shared Socioeconomic Pathway (SSP) 시나리오에 따른 Coupled Model Intercomparison Project 6(CMIP6)의 6개 전지구모형(General Circulation Model, GCM)을 사용하여 연구대상지의 미래 월 강수 자료를 추정했다. 투수성 포장의 우선순위를 결정하기 위한 수량 평가 기준은 Driving force-Pressure-State-Impact-Response (DPSIR) 체계를 토대로 선정하였으며, 평가 기준별 투수성 포장 시설의 평가값은 국가통계자료와 Storm Water Management Model의 모의 값을 사용했다. 최종적으로 Fuzzy TOPSIS 및 Minimax regret 방법을 사용하여 투수성 시설을 설치하기 위한 지역의 우선순위를 선정했다. 결국 우선순위가 높은 지역은 목감천 유역의 상류 유역에 비해 도시화가 많이 진행되었고 인구밀도가 높은 하류유역에 집중되었다.

• 한국안전학회지
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• 제25권2호
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• pp.47-54
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• 2010

This paper presents a simple and efficient two-dimensional rigid-body-spring network model able to accurately estimate the fractural behavior of civil fiber reinforced pavements. The proposed rigid-body-spring network model, denoted as RBSN model, considers civil fiber reinforcing materials using the beam elements and link spring elements. The RBSN method is able to model collapse due to asphalt crushing and civil fiber slip. The RBSN model is used to predict the applied load-midspan deflection response of civil fiber retrofitted asphalt specimen subjected to the three-point bending. Numerical simulations and experimental measurements are compared to based on tests available in the literature. The numerically simulated responses agree significantly with the corresponding experimental results until the maximum load. However, It should be mentioned that, in order to more accurately predict the postpeak flexural behavior of the civil fiber retrofitted asphalt pavement, development of the advanced model to simulate the slip relationship between civil fiber and asphalt is required.

• 한국산업융합학회 논문집
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• 제24권6_2호
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• pp.873-882
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• 2021

In this study, a study was conducted to develop a system for predicting/responding to black ice occurring on roads in winter. Tests conditions were studied by making models of cement concrete pavement and asphalt concrete pavement. In order to freeze water on the manufactured model package, an tests was conducted at a temperature below zero using a freezer, and the freezing process was photographed using a thermal imaging camera. Black ice is generated when water is present on the road surface and the temperature is below freezing or the road surface temperature is below the dew point temperature. Under sub-zero conditions, the pavement, water, and ice were classified with a thermal imaging camera. As a result of the tests, it was possible to distinguish with a thermal imaging camera at a temperature below freezing in the same freezer due to the difference in the emissivity of the packaging, water, and ice. In the process of changing from water to ice during the tests, it was analyzed that ice and water were clearly distinguished by the thermal imaging camera due to the difference in emissivity and reflectance, so black ice could be predicted using the thermal imaging camera.

• 한국지반공학회논문집
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• 제25권7호
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• pp.47-54
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• 2009

도로하부에 대한 현장에서의 역학적인 거동에 대한 이해는 교통기반시스템의 장기공용성을 예측하는데 매우 중요하다. 이러한 현장거동에서 지반재료에 대한 회복변형 거동 정량화는 교통하중과 환경조건을 고려한 역학적인 해석이 필수적이다. 따라서 본 논문에서는 한국도로공사 시험도로에서 현장자료의 계측과 분석을 통하여 선택된 도로하부 입상재료에 대한 구성방정식을 활용한 비선형 재료거동과 응력을 예측 분석하고 이를 현장자료와 비교하고 검증하였다.