원환균열과 원주균열을 지닌 축대칭 선형 점탄성 중실축과 중공축이 외력을 받을 때 파괴역학 변수로서 응력확대계수, 에너지방출률 그리고 균열개구변위의 수치해를 유한요소해법을 이용하여 구한다. 균열선단에서는 응력의 특이성을 지닌 1/4절점 삼각형 특이요소가 사용된다. 또한 수치해를 비교 검증하기 위해 탄성-점탄성 상응원리를 이용하여 선형파괴역학의 탄성해들로부터 점탄성 이론해가 유도 제시된다. 해석에 사용되는 점탄성 물성은 체적변형은 탄성적이고 전단변형은 표준선형고체처럼 거동한다고 가정한다. 제시된 수치해법과 이론해는 축대칭 점탄성 거동 연구에 중요한 자료가 된다.

초기재령 콘크리트 수화과정의 메카니즘과 초기재령 콘크리트 균열 제어기법의 개발은 주로 매시브한 콘크리트를 대상으로 실험적 연구와 수치해석적 연구가 이루어져 왔으나 철근 콘크리트 라멘교의 상부슬래브와 같이 비교적 두께가 적은 부재에 대해서는 연구 내용이 거의 없는 실정이다. 본 연구에서는 4개의 철근 콘크리트 라멘교의 상부 슬래브에 대한 수화열을 현장 실측하여 온도이력과 강도 발현 모텔 및 건조수축 모델에 의한 응력들을 근거로 하여 초기 재령 철근 콘크리트 라멘교의 상부슬래브에 발생할 수 있는 균열을 제어할 수 있는 설계기법을 제시하였다. 본 연구의 해석기법을 이용하여 초기재령 철근 콘크리트 라멘교의 상부슬래브에 발생되는 균열 폭을 계산하여 균열제어를 위한 철근량 산정방법을 제시하였고, 설계하중 재하 시 배력철근으로만 취급되는 헌치부의 철근이 초기재령 철근콘크리트 라멘교의 온도응력 검토 시에는 주철근이 됨을 알 수 있었다. 제안한 해석기법은 초기재령 철근콘크리트 라멘교의 온도균열제어를 위한 설계에 적용될 수 있을 것으로 판단된다.

본 논문에서는 기존 연속균열모형들이 대형균열 표현에서 소성변형을 과도하게 계산하는 문제점을 극복한 대형균열모형을 제안하였다. 또한 소성손상모형을 수정한 형태로 제안된 균열모형을 수치해석에 사용할 수 있도록 3단계 회귀매핑 알고리즘으로 구성된 알고리즘을 제시하였다. 전산해석 예제들을 통하여 제안된 균열손상 모형과 알고리즘이 동적 하중을 받는 구조물의 균열해석문제에서 과도한 소성변형을 억제하는 합리적인 결과를 도출함을 알 수 있었다.

본 연구는 아스팔트 덧씌우기 포장에 나타나는 반사균열을 제어하기 위하여 노후된 시멘트 콘크리트 포장과 아스팔트 덧씌우기 포장 경계면에 보강재의 효과적인 부착 방법을 찾기 위하여 수행하였다. 이를 위한 부착재로는 RSC-4 유화아스팔트, 컴파운드, 불포화 폴리에스터 수지 (UPR) 등 3종류를 사용하였다. 또한 아스팔트 혼합물은 3종류의 밀입도 혼합물(AC 60-80, RLDPE 8%, PG 76-22)을 사용하였다. 보강 재료로서 유리섬유 그리드 하부에 직포가 부착된 것을 사용하였다. 복합모드 파괴(mode II)의 모사를 위한 촉진시험은 휠트랙킹 장비를 이용하여 수행하였다. 반사균열의 진전은 피로수명으로서 하중 사이클 수에 따라 측정하였고, 공시체의 변위는 각각 시험 공시체에 대하여 demec 게이지를 이용하여 측정하였다. 본 연구 결과, UPR 부착이 가장 효과적이었으며 다음은 RSC-4의 순이었다. 그러나 현장 적용성을 고려할 때 , RSC-4 유제가 보강 재료의 부착을 위해 적절한 선택으로 판단된다.

시멘트 안정처리 기층은 강성기층으로 러팅 저항성이 크고 상부하중 분산, 피로균열저항, 기층 보조기층의 파손 감소의 효과가 있으며 경제성이 뛰어나다는 장점이 있다. 그러나 건조수축에 의한 반사균열로 인하여 국내에서는 CTB가 전혀 적용되지 못하고 있는 실정이다. 따라서 본 연구는 국내에 CTB적용을 위한 기초연구로써 반사 균열을 최소화하기 위해 건조수축을 억제할 수 있는 저수축 시멘트 안정처리 기층 재료개발을 시도하였다. 건조수축 이론을 고찰하여 건조수축 저감방안을 수립하였고 건조수축에 미치는 영향인자를 선정하였으며, 각 혼화재의 메커니즘을 분석한 후 실내 실험 및 현장실험을 수행하였다. 예비실험을 통하여 플라이 애쉬 첨가비율은 25%로 제안하였고 시멘트량은 모든 배합이 도로공사 린 기층의 허용강도를 만족하는 7%로 하였다. 본 실험 결과를 바탕으로 강도, 건조수축율, 경제성을 고려한 결과, 플라이 애쉬 25%, 플라이 애쉬 25%에 팽창재를 10%를 혼합한 배합을 대안으로 결정하였다. 실내실험에서 결정된 대안을 현장 실험에 적용한 결과 플라이 애쉬(25%)+팽창재(10%)가 최적의 저수축 시멘트 안정 처리 기층 배합임을 제시하였다.

본 연구는 노후된 시멘트 콘크리트 포장 위에 덧씌운 아스팔트 혼합물의 반사균열 지연을 위하여 바인더 2가지 일반과 개질, 바닥 보강재로 그리드 3종류와 Fabric 2종류의 효과를 평가하기 위하여 수행하였다. 보강재는 공시체 제조시 미리 슬래브 몰드 바닥에 깔고 가열 아스팔트 혼합물을 몰드에 부은 후 다짐을 하여 아스팔트 슬래브 공시체와 일체화시켜 콘크리트 블록 위에 덧씌우기 형태로 택코팅하여 부착하였다. 본 연구를 위하여 휨파괴(mode I) 및 전단파괴(mode II)반사균열 시험을 수행하였다. 시험결과, 일부의 그리드의 보강이 휨파괴 및 전단파괴에 의한 반사균열의 지연에 효과가 있는 것으로 나타났다. 특히 LDPE 개질아스팔트와 함께 사용하면 반사균열 지연에 큰 효과가 있음을 알 수 있었다.

용접접합부 균열의 파괴역학적 해석을 위해서는 용접중에 발생하는 잔류응력해석과 파괴해석이 병행되어야 한다. 잔류응력이 존재하면 J-적분은 더 이상 적분경고에 관계없이 인정한 값을 갖는 특성을 잃어버리게 된다. 또한 균질한 재료와는 달리 이종재료 계면균열에서는 균열선난에서 Mode I과 Mode II의 파괴거동이 동시에 발생한다. 그러므로 이종강재 용접접합부 균열의 J-적분 해석을 위해서는 이종강재 용접시 발생하는 잔류응력이 존재하는 경우에도 적분경로에 관계없이 일정한 값을 갖는 새로운 J-적분식이 도입되어야 한다. 따라서 본 연구에서는 기존의 J-적분을 수정하여, 이종강재 용접시 발생하는 잔류응력이 존재하는 경우에 경로 독립성을 유지하는 J-적분을 고찰하고, 이를 이용하여 잔류응력과 외력이 동시에 작용하는 균열선단에서의 J-적분을 해석할 수 있는 프로그램을 개발하였다. 자체개발한 탄소성 해석프로그램을 이용하여 이종강재 용접시 잔류응력과 외력에 대한 응력분포를 계산하였으며, 이를 이용하여 잔류응력과 외력의 복합하중에 대한 J-적분을 계산하였다.

노후콘크리트 포장 수명을 연장하기 위한 방안으로 아스팔트 덧씌우기가 일반적이나 반사균열을 억제하기 어렵다는 단점이 있다. 반사균열을 억제하기 위하여 줄눈부 보수, 응력 완화층 설치가 적용되는 경우가 있으나 반사균열의 진전 속도를 늦추는 제한적인 성공을 보여 왔다. 콘크리트포장 슬래브를 원위치에서 파쇄하여 기층재료로 활용하고 그 위에 덧씌우기 포장을 건설하는 러블라이제이션 공법은 기존 덧씌우기 보강 공법을 갖고 있는 반사균열 문제를 완벽하게 해결할 수 있는 장점을 가지고 있다. 러벌라이제이션 공법을 적용할 경우 파쇄된 노후 콘크리트 포장층 상부층은 40mm-70mm로 파쇄되나 하부층은 100mm이상 되는 경우가 일반적이다. 국내 고속도로와 같이 상대적으로 두꺼운 콘크리트 포장 슬래브를 사용하는 경우 전체 포장 두께를 파쇄하기에 어려움이 있다. 따라서 파쇄된 노후 콘크리트 포장층이 반사균열을 유발시키지 않는 도로기층으로써의 역활을 확보하기 위한 적정 파쇄 깊이를 파악하기 위하여 본 연구에서는 미국 DOT에서 제안한 일반적인 파쇄규격(40mm-70mm)을 기준으로 파쇄 깊이를 0cm, 10cm, 20cm,로 변화시켜가며 반사균열 실내 모사 실험을 수행하여 반사균열 저항 특성을 분석하고 적정파쇄 깊이를 검토하였다.

본 논문은 상온상태의 폐아스팔트 포장재료를 가열재활용하여 기층용뿐만 아니라 표층용으로 활용함에 있어 재생 아스팔트 바인더의 특성을 연구한 것이다. 4종류의 RAP을 가지고 RAP 자체의 기본 물성을 시험하였다. 배합설계는 표층에는 RAP을 10, 20%를 첨가하였고, 기층에는 10. 20, 30%를 첨가하였다. 재생혼합물의 신규바인더로는 AC 60-80을 선정하였다. 침입도, 점도, GPC, TFO. 저온균열 저항성을 평가하기 위한 BBR 실험을 수행하였다. 절대점도와 GPC에서의 대형입도분자(LMS)를 지수함수 회귀분석을 통해 R2이 0.95 이상이었고 이것은 절대점도 추정에 GPC 결과가 상당히 정확함을 시사해주고 있다. RAP을 첨가한 재생 아스팔트 바인더의 PG 저온 등급은 일반 신규 바인더에 비해 한 단계 높은 등급을 나타내므로 저온균열에 대한 저항성은 약간 약한 것으로 나타났다.

본 논문은 철근콘크리트 건물의 전단해석을 위하여 변환각 트러스 모델(TATM)을 사용하여 전단철근변형률과 전단균열폭과 같은 철근콘크리트 부재의 전단변형을 예측하였다. 철근콘크리트 부재의 전단변형에 대한 TATM의 타당성을 검토하기 위하여 서로 다른 전단경간비를 가지는 4개의 RC 보를 제작하고 전단 실험하였으며, 이 실험결과를 MCFT(Response- 2000), RA-STM, FA-STM 및 TATM에 의한 해석결과와 비교하였다. 제안된 모델 TATM은 다른 트러스 모델보다 전단응력-전단철근변형률 관계와 전단응력-전단균열폭 관계를 더 잘 예측하였다.