• Interaction and multiscale mechanics
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• 제3권1호
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• pp.95-110
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• 2010

In recent years, study of the static response of pavements to moving vehicle and aircraft loads has received significant attention because of its relevance to the design of pavements and airport runways. The static response of beams resting on an elastic foundation and subjected to moving loads was studied by several researchers in the past. However, most of these studies were limited to steady-state analytical solutions for infinitely long beams resting on Winkler-type elastic foundations. Although the modelling of subgrade as a continuum is more accurate, such an approach can hardly be incorporated in analysis due to its complexity. In contrast, the two-parameter foundation model provides a better way for simulating the underlying soil medium and is conceptually more appealing than the one-parameter (Winkler) foundation model. The finite element method is one of the most suitable mathematical tools for analysing rigid pavements under moving loads. This paper presents an improved solution algorithm based on the finite element method for the static analysis of rigid pavements under moving vehicular or aircraft loads. The concrete pavement is discretized by finite and infinite beam elements, with the latter for modelling the infinity boundary conditions. The underlying soil medium is modelled by the Pasternak model allowing the shear interaction to exist between the spring elements. This can be accomplished by connecting the spring elements to a layer of incompressible vertical elements that can deform in transverse shear only. The deformations and forces maintaining equilibrium in the shear layer are considered by assuming the shear layer to be isotropic. A parametric study is conducted to investigate the effect of the position of moving loads on the response of pavement.

• 한국도로학회논문집
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• 제16권2호
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• pp.91-98
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• 2014

PURPOSES : The objective of this study is to investigate the effect of asphalt and geotextile interlayer on the fracture behavior of unbonded concrete overlay through a laboratory composite beam test. METHODS : In order to evaluate the effect of interlayer materials on the fracture behavior of unbonded concrete overlay, a laboratory test of composite beam was conducted with different types of interlayer. The test results of the composite beam using two types of geotextile interlayer with different thicknesses were compared to the test results of the composite beam using the tradition type of asphalt interlayer. The unbonded concrete overlay on the existing concrete pavement without interlayer was set for the control condition. RESULTS AND CONCLUSION : Overall, the laboratory composite beam test results did show the effect of asphalt and geotextile interlayer on the fracture behavior of composite concrete beams. The three-layer geotextile interlayer and HMA layer both increase the peak load when the first macrocrack occurs in the top concrete beam, while the HMA interlayer causes the smallest load drop percentage after the first macrocrack. The three-layer geotextile did show better performance than the single-layer geotextile through the greater peak load and smaller load drop percentage. It indicates that the thickness of geotextile interlayer will affect the fracture behavior of unbonded concrete overlay and the thicker geotextile interlayer is recommended.

• 한국도로학회논문집
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• 제13권4호
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• pp.117-122
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• 2011

아스팔트 콘크리트 포장은 많은 곳에서 쓰여지는 것을 볼 수 있다. 도심지 도로, 고속도로, 주차장, 그리고 자전거 도로에 이용되고 있다. 사용재료의 성질을 보면 비교적 온도에 민감한 재료로 분류될 수 있다. 여름철에는 유연한 성질을 보여주고 있고 겨울철에는 강성의 성질을 보여주고 있다. 포장관리의 측면에서는 손상된 부분에 대해서는 비교적 쉽게 보수할 수 있는 점을 들 수 있다. 그리고 일반적인 아스팔트 포장의 색깔은 검정과 회색으로 구성되어 있음을 알 수 있는데 이들 아스팔트 포장은 다양한 칼라로 표현할 수 있는데 크게 두 가지의 방법으로 칼라포장을 시공할 수 있다. 첫 번째로 시멘트 형태의 칼라도료를 아스팔트 포장에 칠하는 방법으로 도료가 벗겨지는 것을 방지하기 위해서는 주위를 요하는 시공이 요구된다. 두 번째의 방법은 칼라 첨가제를 이용한 칼라 아스팔트 시공을 들 수 있다. 본 방법은 원하는 아스팔트 층에 대해 전체적으로 색을 입히는 방법으로 장점으로는 일반적으로 쓰고 있는 혼합물 배합설계를 이용할 수 있다는 점이다. 단점으로는 주로 빨간색 그리고 갈색으로만 색깔을 표현할 수 있는 것이다. 본 연구에서는 제시된 첨가제를 이용하여 영구변형, 수분민감도 및 피로균열에 대한 공용성을 평가하고자 한다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제8권5호
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• pp.65-70
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• 2008

변형과 파손 등의 공용성능 문제가 발생하고 있는 아스팔트 포장과 콘크리트 포장에 비해 내구성능이 우수한 에폭시와 세라믹스를 결합한 혼합물을 도로포장에 적용하기 위하여 실내물성실험을 수행하고 현장에 적용하였다. 본 연구는 부착력과 내구성이 뛰어나 구조물 보수, 보강에 널리 사용되는 에폭시를 도로포장에 적용하기 위해서 세라믹스와 금속성분 등의 micro powder를 첨가하여 포장 재료로써의 공용성능을 확인하고 이를 현장에 적용하여 작업성과 시공성 등을 확인하였다. 콘크리트포장 현장의 시험시공은 파손된 기존 포장구간에 면처리 후 7 mm 박층으로 시공하였고, 아스팔트포장 현장의 시험시공은 파손된 기존 포장구간에 면처리 후 15 mm 박층으로 시공하여, 12개월 가량 균열 및 변형 발생여부를 관찰하였다. 에폭시와 세라믹스를 결합한 혼합물은 기존 포장과의 부착력이 뛰어났으며, 변형과 파손에 대한 저항성이 기존 포장재료에 비해 우수한 것으로 나타나 이를 도로현장에 적용할 경우, 공용성능 및 공용년한의 향상이 기대된다.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제16권4호
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• pp.114-122
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• 2016

콘크리트는 경제적이며 고내구성 건설재료이지만, 염해에 노출된 경우 매립된 철근의 부식으로 인해 내구성에 대한 문제가 발생한다. 최근 들어 동절기에 제설제가 많이 사용되고 있는데, 제설제의 사용은 콘크리트 표면에 미세균열과 박리를 증가시키고 용해된 제설제는 매립된 철근의 부식을 야기한다. 기존의 염화물 지배방정식인 Fick's 2nd Law의 해석기법은 표면이 열화된 콘크리트의 염해특성을 평가하지 못하므로 이에 대한 고려가 필요하다. 본 연구에서는 콘크리트 다층구조 확산 모델과 시간의존성 염화물 확산을 이용하여 제설제에 노출된 콘크리트의 염화물 해석기법을 제안하였다. 이를 위해 18년 경과된 콘크리트 도로교의 염해실태를 분석하였으며, 역해석을 통하여 표면열화깊이 및 열화된 콘크리트 층의 증가된 염화물 확산성을 평가하였다. 제안된 기법은 30MPa 콘크리트에서 12.5~15.0mm 열화깊이와 2배 증가된 열화층의 염화물 확산성을 나타내었다. 본 해석기법은 표면열화 및 표면 강화 등 2개의 다른 확산성을 가진 콘크리트의 염화물 거동을 평가하는데 효과적으로 적용될 수 있다.

• 한국도로학회논문집
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• 제1권1호
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• pp.85-96
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• 1999

본 연구는 아스팔트 콘크리트 덧씌우기에서 야기되는 반사균열에 대한 저항성을 향상시키기 위하여 개질재 및 보강재를 사용하여 제조한 혼합물의 성능을 평가하기 위하여 수행하였다. 아스팔트 개질재로는 LDPE와 SBS 및 카본블랙을 이용하였고. 보강재로는 합성섬유(PF), 비닐(PV), 그리드(GG)를 이용하였다. 배합설계를 통해 얻은 최적아스팔트 함량으로 아스팔트 혼합물 슬래브를 제조하였다. 아스팔트 혼합물을 몰드에 붓기 전에 몰드 바닥에 비닐이나 그리드를 미리 깔아 보강 층으로서 만들었다. 갭(균열)이 있는 시멘트 콘크리트 위에 부착된 아스팔트 혼합물 공시체에 유압식 동적하중기를 이용하여 반복하중을 재하하였다. 반복하중에서 균열진전을 측정하여 각 처리 혼합물의 균열 지연효과를 평가하였다. 본 연구의 시험 결과로부터 특정 조합의 아스팔트 혼합물이 휨 파괴(Mode I)에 의한 반사균열 지연에 상당히 효과적인 것으로 나타났다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제9권1호
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• pp.57-64
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• 2009

본 연구의 목적은 국내 대표 아스팔트 혼합물의 소성변형특성을 평가하고, 이를 이용하여 소성변형을 예측할 수 있는 파손모형을 다중회귀분석을 이용하여 개발하는 것이다. 2가지 아스팔트 바인더와 5종의 골재입도를 이용하였고, 2개의 다른 공극률(6%, 10%)로 시편을 제작하였다. 시험은 30, 45, 60 온도에서 3가지 구속하중을 이용하여 삼축압축 반복재하시험을 수행하였다. 이를 이용하여 소성변형에 영향을 미치는 인자를 규명하고 소성변형 예측모델을 개발하고자 한다. 소성변형 시험의 결과를 이용한 소성변형 예측 모델을 다중회귀분석을 이용하여 제안하였으며 모델의 신뢰도를 분석하였다. 회귀분석을 이용한 소성변형 모델은 AASHTO 2002 설계법에서 제시한 예측식을 기본으로 소성변형에 영향을 미치는 인자인 온도, 하중재하횟수, 공극률을 주요 변수로 하였다. 이를 SPSS 통계프로그램을 이용하여 제시하였으며 실제 시험값과 모델의 예측값으로 신뢰도를 분석하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권1D호
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• pp.35-43
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• 2008

본 연구는 지난 4년간 한국도로공사 시험도로 아스팔트 포장의 주요 손상인자의 정량화와 그 변화를 다루고 있다. 포장상태조사 장비인 ARAN(Automatic Road Analyzer)을 이용하여 준공 직후인 2002년 12월부터 2006년 10월까지 총 5차례에 걸쳐 아스팔트 전단면에 대해 노면상태를 측정하고 소성변형, 균열손상, 그리고 종단평탄성을 중심으로 그 결과를 분석하였다. 실내시험을 통해 시험도로의 아스팔트 혼합물의 온도와 하중 재하속도에 대한 선형점탄성 거동을 비교하고, 표층용 혼합물인 ASTM 19mm에 대해서는 동탄성계수에 미치는 공극률의 영향도 검토하였다. 일반 밀입도 표층 단면의 차륜부에서 추출한 시편의 공극률을 측정하여 시험도로 포장의 다짐도 변화를 추정하였으며 이를 바탕으로 다짐도-포장 손상의 관계를 검토하였다. 교통하중과 포장 손상과의 연관성 분석 결과 소성변형과 균열을 포함한 노면 손상의 증가는 교통하중이 재하되는 시기와 바로 일치하지는 않았으며 오히려 온도와 같은 환경에 더 영향을 받는 것으로 관측되었다. 반면에 노면 평탄성은 공용년수가 증가 하면서 교통하중에 민감하게 반응하였으며 환경인자와의 상관성은 매우 낮은 것으로 나타났다.

• 한국도로학회논문집
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• 제10권2호
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• pp.47-55
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• 2008

본 논문에서는 3차원 유한요소법과 층탄성프로그램인 BISAR를 통해 얇은 아스팔트 콘크리트 표층의 피로균열 수명에 영향을 줄 수 있는 아스팔트 표층에서의 예측 인장변형률 결과를 광폭타이어와 바이어스 프라이 타이어를 이용하여 비교하였다. 본 논문에서는 11R22.5와 $10{\times}20$ bias ply 타이어의 접지압력 분포도를 분석하였으며, 서로 다른 해석방법을 이용하여 아스팔트 표층 하단부와 상단부에서의 예측인장변형률을 비교하였다. 분석결과, 두 타이어의 접지압 분포는 유사했지만 11R22.5광폭타이어가 $10{\times}20$ bias ply타이어와 비교해 상당히 큰 연직방향 접지압력을 보였다. 타이어 중앙에서 아스팔트 콘크리트 표층 하단부에서의 예측 인장변형률은 타이어 접지면적을 측정하여 충탄성프로그램인 BISAR에 적용한 BM해석법이 컸으며, 타이어 가장자리로부터 3.5cm 떨어진 곳에서의 상층부 예측 인장변형률은 3차원 접지압을 이용한 3차원유한요소법에 의한 해석이 가장 큰 값을 보였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제40권3호
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• pp.285-294
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• 2020

본 연구는 실제 공용 중인 도로에서 약 20년에 걸쳐 지표투과레이더(GPR) 조사하고 도로포장의 전자기적 특성값인 유전상수와 감쇠에 대해 분석하였다. 그 결과로부터 도로포장의 일반적인 특성값 범위, 영향인자, 그리고 보정방법을 제시하였다. 비접촉식(Air-coupled) 1 GHz GPR 안테나로 조사한 아스팔트 포장의 일반적인 유전상수 범위는 4~7이었다. 콘크리트 포장의 경우 초기 재령에서는 유전상수가 매우 큰 값을 보였으나 재령이 경과할수록 급격하게 작아졌다. 재령 10년 이후에는 6~12 범위에 수렴하였다. 공기 중에 노출된 포장의 유전상수는 대기의 상대습도에 따라 증감하였으나 덧씌우기 포장층이 있는 경우 영향성은 1/8 수준으로 감소하였다. 레이더 파의 감쇠는 일반적으로 포장층의 두께가 증가할수록 커지게 되며, 손상 구간에서도 증가하였다. GPR 조사 시 기상조건에 따라서 포장의 전자기적 특성값이 달라질 수 있음을 확인하였으며, 특히 포장상태가 양호한 경우보다 손상이 발달한 상태에서 영향성이 크게 나타났다. 이밖에 동일한 주파수의 GPR 안테나로 조사한 경우에도 장비의 특성이 달라지면 결과값에 차이가 발생할 수 있었다. 따라서 GPR 조사는 도로에 대한 이해를 바탕으로 날씨의 변화가 거의 없고 도로표면이 깨끗한 상태에서 숙련자에 의해 실시하는 것이 필요하다. 또한 보정코어, 장비 보정 등을 통해 해석결과의 신뢰도를 향상하는 것이 요구된다.