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차량의 이동하중과 하중형태가 연성 포장의 거동 특성에 미치는 영향 평가
조명환,김낙석,남영오,임종혁,Jo. Myoung-Hwan,Kim. Nak-Seok,Nam. Young-Ho,Im. Jong-Hyuk 한국방재학회 2008 한국방재학회논문집 Vol.8 No.1
일반적으로 아스팔트 콘크리트 포장의 수치해석은 순간적으로 최대 하중이 재하 되는 크리프 컴플라이언스(creep compliance) 개념을 가지고 수행되지만 실제 차량의 하중은 시간에 따라 크기가 변화하게 된다. 따라서 본 연구에서 차량의 이동 속도를 변화(25km/hr, 50km/hr, 80km/hr)시키며 현장의 포장 거동을 측정하고, 비선형 접지압력과 차량의 이동속도를 고려한 3차원 유한요소해석으로부터 얻어진 포장의 예측 거동을 비교 분석하였다. 현장거동에서 차량의 중간바퀴와 뒷바퀴에서 발생하는 횡방향 변형률과 종방향 변형률이 아스팔트 콘크리트 기층 하부에서 약 40%정도 차이가 나는 것으로 나타났으며 예측거동에서도 유사한 경향을 보여주었다. 그러나 예측거동의 경우 재료의 점탄성을 고려하지 못하고, 실제 하중의 이동을 완벽하게 고려하지 못했기 때문에 임계지점으로 차량이 접근하는 경우와 접근후에 대해서 정확한 설명이 힘든 것으로 나타났다. The most important elements in flexible pavement design criteria are stress and strain distributions. To obtain reasonable stress and strain distributions in pavements, moving wheel loads must be applied to analyze the pavement responses. In this study, finite element analysis was used to identify the three-dimensional states using the vehicle load into a constant-position / time-variable load (25, 50 and 80km/hr). In an elastic system, the strain is the same in both longitudinal and transverse directions under a single wheel. However, the same is not necessary in a viscoelastic system. Test results showed that the maximum values between transverse and longitudinal strains the bottom of asphalt concrete base layers under 25km/hr were were about 40 percent.
3차원 유한요소해석을 통한 연성포장의 층간접촉특성이 피로균열에 미치는 영향 평가
조명환,김낙석,Jo,Myoung-Hwan,Kim,Nak-Seok 한국방재학회 2007 한국방재학회 학술발표대회논문집 Vol.2007 No.1
To determine design or remaining life of flexible pavement, tensile strain at the bottom of asphalt concrete course and vertical strain on top of subgrade should be estimated. Various computer programs can be used for determining the strain at the critical position in pavement. However, these are conducted under the assumptions of full bonded or unbound state of layer interface conditions. This study compares the output of finite element analysis and multi-layer elastic analysis as vertical load was applied to the surface of flexible pavement. It is noted that the pavement performance is significantly affected depending upon the interface conditions.
조명환,진정훈,조규태,김낙석,Jo. Myoung-Hwan,Jin. Jung-Hoon,Cho. Gyu-Tae,Kim. Nak-Seok 한국방재학회 2008 한국방재학회 학술발표대회논문집 Vol.2008 No.1
The research was conducted to investigate the characteristics of lateral wheel path distributions (wandering) in different traffic lanes. The Wandering may affect pavement life and various distress types. To achieve results presented that the normal distribution curve with symmetry was observed in the 3-lane roads. In the case of the 3-lane road (on one direction), 50-60cm, 65-85cm, and 80-95cm for the 1st, 2nd, and 3rd lanes, respectively. In addition, the 1st lane vehicles tended to pass on the right side to avoid th opposite side vehicles, while the outside lane vehicles tended to pass on the left side to avoid the walkway.
차량속도에 따른 연성 포장의 최대인장변형률에 관한 연구
조명환,김낙석,최호근,서영국,Jo,Myoung-Hwan,Kim,Nak-Seok,Choi,Ho-Geun,Seo,Young-Guk 한국방재학회 2008 한국방재학회 학술발표대회논문집 Vol.2008 No.1
This study presents a viscoelastic characterization of flexible pavement subjected to moving loads. A series of field tests have been conducted on three pavement sections (A2, A5, and A8) at the Korea Expressway Corporation (KEC) test road. The effect of vehicle speed on the responses of each test section was investigated at three speeds: 25km/hr, 50km/hr, and 80km/hr. During the test, both longitudinal and lateral strains were measured at the bottom of asphalt layers and in-situ measurements were compared with the results of finite element (FE) analyses. A commercial FE package was used to model each test section and a step loading approximation has been adopted to simulate the effect a moving vehicle. Field responses reveal the strain anisotropy (i.e., discrepancy between longitudinal and lateral strains) and the amplitude of strain normally decreases as the vehicle speed increases. In most cases, lateral strain was smaller than the longitudinal strain, and strain reduction was more significant in lateral direction.
아스팔트 혼합물의 점탄성과 차량의 이동 속도가 포장 거동에 미치는 영향
조명환(Jo Myoung-hwan),김낙석(Kim Nakseok),서영국(Seo Youngguk) 대한토목학회 2008 대한토목학회논문집 D Vol.28 No.4D
본 논문에서는 차량의 주행속도가 아스팔트 포장의 변형률 거동에 미치는 영향을 알아보기 위하여 현장시험을 실시하고 그 결과를 3차원 유한요소해석과 비교, 분석하였다. 한국도로공사 시험도로에서 기층의 두께가 다른 세 단면(A2, A5, A8)을 선정하고, 각 단면별로 세 가지의 주행속도(25, 50, 80㎞/hr)에 대한 종, 횡방향 변형률을 측정하였다. ABAQUS를 이용한 수치해석에서는 시험차량인 덤프트럭(단축-탠덤축)의 축하중을 단계하중(step loading)으로 모사하였으며 , 시험도로 아스팔트 혼합물에 대한 선형 점탄성 물성 계수(E(t))를 적용하여 보다 현실적인 거동해석을 실시하였다. 주어진 시험 조건에서 아스팔트 층 하부에서 측정한 종, 횡방향 변형률의 차이(이방성)는 모든 단면에서 목격되었고, 수치해석결과 차량의 주행속도가 증가함에 따라 임계 지점에서 발생하는 최대 변형률의 크기는 감소하는 것으로 예측되었다. 또한, 최대변형률의 크기도 횡방향 변형률이 종방향 변형률에 비하여 약 27% 정도 작았으며, 차량의 속도가 증가함에 따라 최대 변형률의 감소폭도 횡방향이 약간 큰 것으로 나타났다. This study presents a viscoelastic characterization of flexible pavement subjected to moving loads. A series of field tests have been conducted on three pavement sections (A2, A5, and A8) at the Korea Expressway Corporation (KEC) test road. The effect of vehicle speed on the responses of each test section was investigated at three speeds: 25 ㎞/hr, 50 ㎞/hr, and 80 ㎞/hr. During the test, both longitudinal and lateral strains were measured at the bottom of asphalt layers and in-situ measurements were compared with the results of finite element (FE) analyses. A commercial FE package, ABAQUS was used to model each test section and a step loading approximation has been adopted to simulate the effect a moving vehicle. For viscoelastic analysis, relaxation moduli of asphalt mixtures were obtained from laboratory test. Field responses reveals the strain anisotropy (i.e., discrepancy between longitudinal and lateral strains) and the amplitude of strain normally decreases as the vehicle speed increases. In most cases, lateral strain was smaller than longitudinal strain, and strain reduction was more significant in lateral direction.
타이어의 접지 면적과 비선형 접지압력을 고려한 연성포장내의 거동 분석
조명환(Jo Myoung-Hwan),김낙석(Kim Nakseok),정진훈(Jeong Jin-Hoon),서영국(Seo Youngguk) 대한토목학회 2006 대한토목학회논문집 D Vol.26 No.4D
포장을 설계하고 설계 수명을 산정하거나 현재 공용중인 포장의 유지ㆍ관리를 위한 상태 평가를 수행해야하는 경우 포장의 거동 분석은 중요한 입력 변수로 작용하게 된다. 포장의 거동을 예측하기 위해서는 정확한 타이어의 접지면적과 타이어의 압력이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 실제 측정된 타이어의 형상을 측정하여 PCA에서 제안한 타이어의 형상과 비교하고, 측정된 타이어의 접지면적과 타이어의 종류에 대한 타이어 압력분포를 사용하여 3차원 유한요소해석을 통하여 포장의 거동을 예측하고 예측된 포장의 거동과 실제 포장의 거동을 비교ㆍ분석하였다. 해석 결과 표층의 경우 타이어의 형상과 비선형 압력분포의 영향을 크게 받으며, 이러한 타이어의 특성을 고려함으로써 현장 거동을 보다 잘 설명할 수 있는 것으로 나타났다. 하지만 중간층의 경우 타이어의 영향이 크지 않은 것으로 나타났으며, 실제 현장 거동과 비교했을 때 타이어 하부 에서는 큰 차이를 보여주어 실제 포장의 거동을 보다 정확하게 예측하기 위해서는 이 부분을 보다 명확하게 설명을 할 수 있어야 할 것으로 나타났다. The important elements in pavement design criteria are the stress and strain distributions. To obtain reasonable stress and strain distribution, tire contact area and tire pressures are very important. In this study, finite element analysis was used to identify the three-dimension states using nonlinear tire contact pressure and measured tire contact area. Measured tire contact area was quite different from the assumed tire contact area, and it resulted in different strain states under the tire. At the surface course, considering tire rib and nonlinear tire pressure, the pavement response presented accurate data compared to the predicted one. However, at the binder course, tire effects were generally negligible and it showed that the predicted pavement response was different compared to the measured one.
김낙석,조명환,임정순,Kim, Nak-Seok,Jo, Myoung-Hwan,Im, Jung-Soon 한국방재학회 2003 한국방재학회논문집 Vol.3 No.1
본 연구에서는 회수아스팔트 혼합물의 재활용을 위해서 상온재생 아스팔트 혼합물과 재래식 밀입도 13mm 아스팔트 혼합물을 사용하여 아스팔트 혼합물의 실험적 공용특성을 파악하기 위하여 간접인장강도 시험과 피로파괴 시험을 수행하였다. 간접인장강도 시험은 $10^{\circ}C,\;20^{\circ}C$에서 수행되었으며, 피로파괴시험은 500kgf, 400kgf 그리고 300kgf의 반복하중 아래에서 수행되었다. 간접인장강도 시험결과 재생 아스팔트 혼합물은 재래식 아스팔트 혼합물에 대해서 각 온도대별 약 90%의 성능을 보였으며, 피로파괴 시험의 결과에 의하면 재생 밀입도 아스팔트 혼합물은 반복하중 500kgf, 400kgf, 및 300kgf에 대해서 각각 재래식 아스팔트 혼합물의 70%, 55%, 30%의 성능을 보여주었다. The research was performed to evaluate the cracking resistance characteristics of cold-mixed reclaimed asphalt pavement (RAP) using indirect tensile strength test and fatigue tests. Indirect tensile tests were conducted to estimate the indirect tensile strength at variable temperatures($10^{\circ}C\;and\;20^{\circ}C$). Fatigue tests were also carried out using 500kgf, 400kgf, and 300kgf of dynamic loads, and the fatigue life (Nf) for each mixture was measured. Indirect tensile strength of cold-mixed reclaimed asphalt pavement was about 90% of conventional 13mm dense-graded asphalt mixture. Fatigue life of cold-mixed reclaimed asphalt mixture was 70%, 55%, 30% (for 500kgf, 400kgf, 300kgf of load level, respectively) of the conventional one.