• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제22권2호
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• pp.34-42
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• 2018

아스팔트 콘크리트 궤도(ACT)의 변형을 최소화하고 구조적 안전성을 확보하기 위해서는, 열차 하중을 분산 및 저감시킬 수 있고 아스팔트 도상의 노출을 줄일 수 있는 광폭 형태의 콘크리트 침목이 필요하다. 본 연구에서는 형상 설계를 통해 아스팔트 콘크리트 궤도용 광폭 PSC침목을 개발하였으며, 유한요소해석을 통해 레일 좌면부 및 침목 중앙부에 대한 구조 안전성을 검토하였다. 또한 아스팔트 콘크리트 궤도용 광폭 PSC침목의 설계 적합성을 검증하기 위하여, EN 13230-2에 의거 침목 주요 위치별로 정적 휨 강도 시험, 동적 휨 강도 시험 및 피로 시험을 수행하였다. 성능 시험 결과, 아스팔트 콘크리트 궤도용 광폭 PSC침목은 균열 하중, 파괴 하중, 및 균열 확대 여부 등 유럽 표준에서 요구되는 성능 기준을 모두 충족하였다.

• 한국철도학회논문집
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• 제19권3호
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• pp.331-340
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• 2016

본 연구에서는 광폭 침목형 아스팔트콘크리트 궤도의 최적 도상 두께와 설계수명 결정을 위한 설계그래프를 개발하기 위하여, 주요 성능 파라미터로서 윤중 및 설계속도, 교통량 (MGT), 각층 재료 강성, 아스팔트콘크리트 도상 두께 등을 설정하였다. KTX 설계속도를 반영, 동적 할증계수를 고려한 준정적 윤중을 계산하고 이를 아스팔트콘크리트 궤도 상부에 재하시 아스팔트콘크리트 도상 하면에 발생하는 인장 변형률 및 흙노반 상면에서의 수직변형률을 ABAQUS프로그램을 활용하여 3차원 구조해석을 통해 산정하였다. 임의 성능 파라미터의 조합을 달리 구성하면서 임의 아스팔트콘크리트 궤도구조 단면에 대한 구조해석을 실시하였다. 계산된 아스팔트콘크리트 도상 하면 인장 변형률과 흙 노반상 수직 변형률을 손상이론에 적용하여 임의 궤도 단면구성과 성능 파라미터 조합 시에 기대할 수 있는 광폭 침목형 아스팔트콘크리트 궤도의 설계수명을 예측할 수 있는 설계그래프를 개발하였다. 이 설계그래프를 바탕으로 실무에서 간단히 설계 목적으로 활용할 수 있는 광폭 침목형 아스팔트콘크리트 궤도구조의 설계수명 50년에 대응하는 설계표를 개발하였다.

• 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.

• 한국철도학회논문집
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• 제19권1호
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• pp.67-76
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• 2016

아스팔트콘크리트 궤도는 궤도구조에서 유지관리와 경제적 측면에서 많은 장점들을 가지고 있어 최근 많은 관심을 받고 있다. 이와 더불어 개발에 따른 실용성을 효과적으로 검증할 수 있는 방법 또한 제시되어야 한다. 본 연구에서는 기 개발된 아스팔트콘크리트 궤도에서 사용된 아스팔트콘크리트 재료의 탄성 및 점탄성 특성과 주어진 설계 두께를 고려한 수치해석을 통하여 아스팔트콘크리트 궤도에서 발생 가능한 동적특성을 분석하였다. 해석의 불확실성을 줄이기 위하여 3차원 동적해석을 수행하여 실제적인 거동분석이 가능하도록 하였으며, 궤도노반의 영향거리 분석을 통한 최적 모델링 도출과 무한요소 경계조건을 이용하여 반무한지반을 고려하였다. 아스팔트콘크리트 도상을 등방 탄성체로 간주한 기본설계 조건에서의 거동을 점탄성재료 조건과 비교하였으며 동적증폭계수 산정을 통하여 아스팔트 콘크리트 궤도의 향후 설계방향을 제시하고자 하였다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제9권1호
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• pp.21-25
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• 2009

본 논문에서는 텍사스 휴스턴에 소재하는 William P Hobby공항의 아스팔트 덧씌우기 포장두께를 설계하기위한 재료 특성화와 구조평가 연구결과에 관한 최근의 사례결과를 나타내고 있다. Hobby 공항의 12R-30L 활주로는 포틀랜드시멘트 콘크리트 포장위에 두꺼운 아스팔트 덧씌우기 층으로 구성되어 있으며 최근 부분적인 표면 밀림 현상이 관측되었다. 아스팔트 혼합물 현장코아 시료를 사용하여 표면 밀림현상 원인을 분석하기 위하여 공기량, 아스팔트 함량 및 골재 입도 분석이 수행되었다. 미연방 항공우주국의 탄성층 해석 프로그램인 LEDFAA가 새로운 아스팔트 덧씌우기층의 포장구조 상태를 평가하기 위하여 사용되었다. 이를 위하여 두 가지의 포장구성 상태가 존재한다고 가정하였다. 즉 PCC 포장위에 아스팔트 콘크리트 덧씌우기층, 그리고 아스팔트 콘크리트 포장. 실험실 시험결과를 근거로 아스팔트 바인더 함유량에 대한 200번째 체 통과 골재비는 $1.1{\sim}2.2$이며 비율이 높을수록 혼합물은 연성을 보이는 것으로 나타났다. 따라서, 12R-30L 활주로의 표면밀림 현상은 과도한 세립골재 함유율로 인한 연성혼합물이 원인인 것으로 나타났다. 구조 평가결과에 의하면 아스팔트 포장으로 포장구조를 가정한 해석 결과는 PCC층에 비하여 좀 더 두꺼운 아스팔트 층일때 더 실질적인 구조적 수명을 나타내었다. 아스팔트층 하부의 PCC포장은 고급기층재료 역할을 수행하기 때문인 것으로 해석된다.

• 전산구조공학
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• 제10권4호
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• pp.229-238
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• 1997

본 논문에서는 반복하중에 의해 손상을 입은 아스팔트 콘크리트의 점탄성 구성모델에 대한 역학적 접근방법을 제시하였다. 모의변수로 나타낸 탄성-점탄성 일치원리는 아스팔트 콘크리트의 점탄성과 시간의존 손상의 증가를 별도로 평가하도록 적용되었다. 선형-점탄성 파괴역학에 사용되고 있는 미소균열의 증가법칙이 물체내 손상증가를 나타내는데 성공적으로 사용되었다. 응력과 모의변형도로 나타나는 구성방정식은 먼저 변형도조절에 대해 세워졌으며, 응력과 모의변형도를 모의응력과 변형도로 간단하게 대체함으로써 응력조절 구성방정식으로 변형되었다. 모의응력으로 나타낸 변형된 구성방정식은 응력조절모드에서 파괴에 이르는 아스팔트 콘크리트의 모든 역학적 거동을 충분히 예측하고 있다.

• 한국도로학회논문집
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• 제6권1호
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• pp.13-23
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• 2004

본 논문은 국내의 콘크리트 교면포장에 주로 발생하는 아스팔트 포장의 파손유형들에 대한 현황 분석과 교량 상판과 포장의 상호작용 해석을 실시하여 주된 파손유형을 제시하고자 한다 연구의 범위는 PSCI형교, 철근콘크리트 슬라브교와 라멘교를 각각 대상으로 하였다. 조사결과 콘크리트 교면 아스팔트 포장의 주요 파손들은 소성변형, 포트홀 그리고 피로균열 순으로 확인되었다. 또한 교면 아스팔트 포장에 발생되는 피로균열의 경우 주된 파손인자가 교통하중의 반복보다는 포장의 노후화나 재료의 박리와 같은 재료 문제로 추정되며 실제조사에서도 콘크리트 교량의 경우 미세한 파손의 빈도가 높고 박리가 있는 지점에서 균열이 상대적으로 많이 발생되었다.

• 한국재난정보학회 논문집
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• 제10권1호
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• pp.25-32
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• 2014

재료시험의 주 목적은 작용되는 하중과 기후조건을 포함하여 현장조건과 가급적으로 유사한 조건하에서 모사하는 것이다. 또한 시험법은 쉽고 저렴하며 시험을 수행하기 간단하며 시험결과가 효율적 이어서 많은 기관에서 표준시험법으로 수용할 수 있어야한다. 본 연구에서는 이러한 내용에 근거하여 새로운 시험법인 구속응력을 가진 반복 축 하중시험이 아스팔트 콘크리트 혼합물의 소성변형 시험으로 개발되었다. 본 연구에서 제시하는 소성변형 시험은 다양한 구조해석과 현장 데이터의 분석을 근거로 개발되었다. 본 아스팔트 콘크리트의 소성변형 시험법에서는 포장의 깊이에 따라 3가지 범주로 분류 하였다. 각 범주마다 다른 온도와 수직응력을 적용하여 시험을 수행하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제12권2호
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• pp.67-76
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• 1992

본 연구에서는 아스팔트 콘크리트 포장구조체의 제한교통하중 산정과정을 제안하였다. 제한교통하중은 아스팔트 콘크리트 포장구조체의 파괴기준이 되는 노상상단의 연직변형율과 아스팔트 안정처리 기층 최하단에서의 인장변형용을 포장구조체 모델에 따른 바퀴의 영향선을 고려하여 산정한 후 포장 구조체의 변형율과 축하중과의 관계에 설계한계치를 적용하여 산정한다. 본 연구에서는 우리나라 고속도로중 경부선, 경인선, 영동선 확장구간 모델의 제한교통하중을 산정하기 위하여 바퀴의 영향선을 고려하여 변형율을 산정하였다. 제한교통하중의 기준은 세계 여러 관계기관에서 제안한 파괴기준식으로부터 설계한계치를 산정하여 이용하였다. 축구성(단축, 탄뎀축, 트라이뎀축)에 따른 제한교통하중을 분석한 결과 제한교통하중은 포장구조체의 두께와 밀접한 관계가 있음을 알 수 있었다. 또한 탄뎀축과 트라이뎀축의 제한교통하중은 단축의 제한교통하중에 축 수를 곱하여 구한 값과 유사함을 알 수 있었다. 따라서 본 연구에서는 제한교통하중을 단축기준의 제한교통하중으로 제안하였다. 단축기준의 제한교통하중은 우리나라 고속도로중 경부선, 경인선, 영동선 확장구간을 대상으로 해석한 결과, 인장변형율에 의한 제한교통하중이 연직변형율에 의한 제한교통하중보다 포장구조체에 미치는 영향이 더 큼을 알 수 있었다.

• 한국도로학회논문집
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• 제12권3호
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• pp.121-129
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• 2010

본 연구는 합리적인 단지 내 도로포장의 표준단면을 제시하기 위해 국내외 단지 내 도로포장 설계기준, 주요 파손형태를 조사하고 다양한 포장설계 단면을 대상으로 구조해석을 수행하였다. 이때, 현장에서 사용된 보조기층재와 노상토의 시편을 채취하여 CBR 및 MR 시험을 실시하였으며, 측정한 물성치를 구조해석에 적용하였다. 다양한 현장조건을 고려한 구조해석 결과를 분석하여, 표준단면의 포장층 두께를 보조기층 20cm, 아스팔트기층 5cm, 그리고 표층 5cm로 제안하였다. 또한, 민원이 예상되는 도시지역에서는 일반적으로 아스팔트 기층을 포설한 후 공사차량을 개방하여 작업종료 후에 표층을 포설하게 되는데 이러한 여건을 고려하여 단지 내 아스팔트 콘크리트 포장 표준단면의 포장층의 두께를 보조기층 20cm, 아스팔트 기층 7cm, 그리고, 표층 5cm로 제시하였다.