PURPOSES: The purpose of this study is to investigate the relationship between the crack propagation depth through a slab and crack width movement in continuously reinforced concrete slab systems (CRCSs). METHODS : The crack width movements in continuously reinforced concrete pavement (CRCP) and continuously reinforced concrete railway track (CRCT) were measured in the field for different crack spacings. In addition, the crack width movements in both CRCP and CRCT were simulated using finite element models of CRCP and CRCT. The crack width movements, depending on the unit temperature change, were obtained from both the field tests and numerical analysis models.. RESULTS: The experimental analysis results show that the magnitudes of the crack width movements in CRCSs were related to not only the crack spacing, but also the crack propagation depth. In CRCP, the magnitudes of the crack width movements were more closely related to the crack propagation depths. In CRCT, the crack width movements were similar for different cracks since most were through cracks. If the numerical analysis was performed to predict the crack width movements by assuming that the crack propagates completely through the slab depth, the predicted crack width movements were similar to the actual ones in CRCT, but those may be overestimated in CRCP. CONCLUSIONS: The magnitudes of the crack width movements in CRCSs were mainly affected by the crack propagation depths through the slabs.

Micro structure observation for low carbon steel base material and heat treatment(annealing), performing a tensile test and impact test, the specimen after the impact test is intended to evaluate the crack propagation characteristics by performing a fractal dimension analysis. The tensile strength of the base materials were observed higher compared to the heat treated materials, impact absorbed energy of heat treated materials was a higher than base materials. Impact Test and fractal dimension of the side of the test specimen was shown significantly more test temperature increases, heat treated material was higher than the base material

PURPOSES : This research describes how to predict the life cycles of fatigue cracking based on NCHRP Report 704 as well as modified harmony search (MHS) algorithm. METHODS : The fatigue cracking regression model of NCHRP Report 704 was used in order to calculate the ESAL (Equivalent Single Axle Load) numbers up to pavement failure, based on using material parameters, composite modulus, and surface pavement thickness. Furthermore, the MHS algorithm was implemented to find appropriate material parameters and other structural conditions given the number of ESALs, which is related to pavement service life. RESULTS: The case studies show that the material and structural parameters can be obtained, resulting in satisfying the failure endurance of asphalt concrete structure, given the number of ESALs. For example, the required ESALs such as one or two millions are targeted to satisfy the service performance of asphalt concrete pavements in this study. CONCLUSIONS : According to the case studies, It can be concluded that the MHS algorithm provides a good tool of optimization problems in terms of minimizing the difference between the required service cycles, which is a given value, and the calculated service cycles, which is obtained from the fatigue cracking regression model.

본 연구에서는 테이퍼 보에 대한 미분방정식의 일반해에 캔틸레버 보의 경계조건을 적용하여 모드특성을 추정한다. 또한, 휨을 받는 테이퍼 원형강관 캔틸레버 보에 발생하는 관통균열을 모델링하기 위하여 에너지 방법을 이용하여 균열보에 대한보 길이방향 휨강성을 구한 후 이를 이용하여 테이퍼 원형강관 캔틸레버 균열보에 대한 고유주파수와 모드형상을 추정한다. 보 길이에 따른 균열보의 휨강성 변화는 기존 연구에서 밝혀진 현상과 유사하게 합리적인 양상을 보였으며, 유도한 휨강성을 적용하여 산정한 균열보의 고유주파수는 균열 크기가 증가할수록 감소함을 확인하였고, 모드형상은 균열발생에 의해 변화함을 알 수 있었다. 연구결과는 향후 테이퍼 원형강관 캔틸레버 보 형태의 타워 구조물에 대한 진동기반 균열탐지에 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

본 논문에서는 재생 커널 기법을 사용하여 혼합모드 균열진전 문제에 대한 연속체 기반의 형상 설계민감도 해석을 수행하였다. 재생 커널 기법은 기존의 유한요소법과 달리 요소망을 재구성할 필요가 없어, 커널 함수의 연속성을 증가시켰을 때 높은 정밀도의 형상함수를 얻을 수 있다는 장점을 가지고 있다. 균열선단 주변에서 J-적분을 수행하기 위해 선형탄성 조건이 고려되었다. 변위장과 응력 확대 계수의 설계변수에 대한 감도해석을 위하여 물질도함수를 도입하였으며 직접 미분법보다 효율적인 애조인 방법을 사용하여 설계민감도를 유도하였다. 수치 예제들을 통해서 재생 커널 기법을 이용한 균열진전 해석결과의 타당성을 확인하였으며 애조인 방법을 이용한 형상 설계민감도 해석 결과를 유한차분법과 비교하여 매우 정확하고 효율적인 결과를 얻을 수 있음을 알 수 있었다. 이를 바탕으로 간단한 모델에 대하여 형상 최적설계를 수행하여 균열이 발생될 수 있는 구조물에 대해서 균열에 의한 피해를 최소화할 수 있도록 균열을 제어할 수 있는 최적의 형상을 도출하였다.

최근 교통량의 증가와 중차량 하중의 증가로 인한 아스팔트 콘크리트 포장의 파손이 증가하고 있고, 동 시에 포장의 파괴속도 또한 빨라지고 있다. 아스팔트 콘크리트 포장의 균열은 소성변형과 함께 포장의 주 요 파손형태 중 하나이다. 발생된 균열 내부로 물과 같은 수분의 침투가 있을 경우 포장에 치명적인 손상 을 입히게 된다(Yetkin Yildirim, P.E. 외 2명, 2006). 이러한 균열을 초기에 신속히 유지·보수하지 않으 면 포장의 파괴속도가 빨라지고 공용수명 또한 줄어들어 보수비용의 증가로 이어지게 된다. 따라서 초기에 균열을 제어하여 비용 및 시간을 절약하고 포장의 공용수명을 증가시키기 위한 예방적 유지·보수공법 중 하나가 균열보수제의 사용이다. 균열보수제는 균열 사이에 발생한 틈에 고성능 개질 아스팔트 바인더 또는 고성능 개질 유화아스팔트를 이용하여 채워줌으로써 균열이 더 이상 진전되지 않고, 포장의 공용수명을 연 장해 주는 기능을 한다. 또한 타 보수방법에 비하여 경제적이며, 기층 지지력이 양호하고 비교적 포장상태 가 양호한 경우 보수 방법으로 많이 사용한다(Yetkin Yildirim, P.E. 외 2명, 2006). 균열보수제의 종류로 는 가열식과 상온식으로 나뉘는데 현재 가열식 균열보수제만이 국내에서 상용화 되어 있으나, ASTM D6690을 참고하여 도로공사 시방으로 사용할 뿐 국내 규정은 없는 실정이다. 본 연구에서는 현재 국내 상용화 되고 있는 가열식 균열보수제 3종(A,B,C)과 현재 연구중인 2종(D,E)에 대하여 가열식 균열보수제 성능 평가의 중요한 요소인 콘 침입도 및 탄성회복률의 물성을 비교해 보았다.

아스팔트 콘크리트 포장은 공용 수명에 따라 영구변형이나 균열과 같은 포장 파손이 발생난다. 이에 도로 포장 유지 보수 방법인 균열 보수법은 도로의 노후화를 저감시키는 유지 보수 공법으로 이용되고 있다. 도로 포장 유지 보수에서 균열 발생시 간단한 균열 실링과 패칭을 통해 포장면의 침하를 지연 시킬 수 있 다는 연구 결과가 있다. 이는 균열부의 산화를 지연시킴과 동시에 수분 침투로부터 표층과 중층간, 중층과 기층간의 안정된 층을 형성하는 것이다(강인원, 2012). 도로교통 제 129호에 다르면 미국에서 균열 발생이 10~20%인 경우 균열 실링이 효과적이라고 보고되고 있다. 국내 균열 보수의 경우 대부분 가열식 보수법이 적용되고 있다. 가열식 균열 보수법은 특수 장비와 시공 기술자가 필요하다. 이는 시공시 시간 및 비용을 초래한다. 또한 높은 온도에서 시공하기 때문에 공해물질 발생하여 인체나 환경에 피해를 줄 수 있다. 이에 상온식 균열 보수제를 개발하여 시공성, 비용 및 환경적 이익을 얻고자 한다. 하지만 상온식 균열 보수제는 가열식 균열 보수제에 비해 내구성, 접착성, 양생 시간 등 이 취약한 것은 사실이다. 이에 경화속도가 빠른 고내구성 상온식 균열 보수제를 개발하여 적용하고자 한다.

현재 국내 고속도로 콘크리트 포장의 약 60%는 줄눈 콘크리트 포장형식이며, 연속철근 콘크리트 포장 은 약 1.3%의 비교적 낮은 구성비율을 갖는 포장형식이다. 하지만 1987년에 개통된 중부고속도로를 중심 으로 연속철근 콘크리트 포장의 우수한 장기공용성이 최근 들어 재조명되고 있으며 관련 연구와 현장 시 험시공 등이 점차 증가하고 있는 추세이다. 연속철근 콘크리트 포장의 전통적인 핵심은 슬래브 거동에 의 해 발생하는 횡방향 균열을 종방향 철근의 인장력과 부착력으로 제어하여 적정한 균열 간격과 균열 폭을 갖도록 하는 것이다. 일반적으로 넓은 균열 간격은 균열 폭을 증가시켜 골재맞물림에 의한 슬래브 간 하 중전달력 저하, 수분 및 염분 침투에 의한 철근부식, 스폴링 발생 등에 영향을 주며 반대로 너무 좁은 균 열 간격은 종방향 균열의 발생과 더불어 펀치아웃 파손이 발생하기 쉽다. 즉 적정 균열 간격 확보를 통한 균열폭의 제어는 연속철근 콘크리트 포장의 공용성에 지대한 영향을 주는 요인으로 볼 수 있다. 연속철근 콘크리트 포장의 균열은 일반적으로 시공 직후부터 동절기 1~2회의 공용기간 사이에서 집중 적으로 발생한다. 하지만 연속철근 콘크리트 포장의 대표적인 손상 유형인 펀치아웃, 스폴링 등은 교통 및 환경하중과도 관련이 있기 때문에 공용기간 중 산발적으로 발생하게 된다. 즉 시공/공용 초기에 발생 한 균열 중, 공용성에 악영향을 줄 수 있는 것으로 알려진 일부 이상 균열들로부터 파손이 발생하여 진전 되는 것으로 예상할 수 있다. 이에 본 연구에서는 육안 관측을 통해 최근 2년 내 시공된 연속철근 콘크리 트 포장 2개 구간의 균열 맵을 작성하고 균열 간격을 조사하였으며 그림 1과 같이 균열 형상을 바탕으로 이상 균열을 분류하였다.

최근 터널에서 균열, 누수 등과 같은 현상이 많이 발생하고 있어 터널의 안정성 및 균열보수, 미관, 고 객의 공용 중 심리적 불안감을 조성한다는 것을 쉽게 찾을 수 있다. 고속국도 제30호선 상주~안동간은 16개소/12km의 터널이 설계되어 있어 터널의 비중이 크다. 그러므로 본 연구에서는 터널 라이닝 균열 발생 원인분석 및 기존사례 조사를 통하여 균열발생 최소화 방안을 검토 및 터널 라이닝의 유해한 균열 방지를 위하여 공사관계자(발주처, 감리사, 시공사, 하도급사 등) 의견수렴을 통한 여러 가지 대책공법 을 제안하였으며 제안공법의 효율성을 판단하기 위해 고속국도 제30호선 상주~안동간 제 8공구의 단촌 2터널, 단촌 3터널에 시험시공을 실시하여 각 공법별 균열율 및 시공성, 경제성을 고려하여 결과를 분석 하고 최적의 공법을 파악, 전파하는데 그 목적이 있다.

페리다이나믹스 이론과 이진분해 기법의 병렬연산을 이용하여 동적 균열진전 문제에 대한 애조인 형상 설계민감도 해석법을 개발하였다. 페리다이나믹스에서는 균열의 연속적인 분기를 다룰 수 있으며, Explicit 시간적분법을 채택한다. 설계민감도 해석은 애조인 변수법은 경로의존성 문제에는 적합하지 않으나 여기서는 응답해석의 경로를 이미 알고 있으므로 채택하여 사용할 수 있었다. 얻어진 해석적 설계민감도는 유한차분과 비교하여 그 정확성을 검증하였다. 유한차분법은 설계섭동량에 민감하여 비선형성이 강한 페리다이나믹스 문제에서 부정확한 설계민감도를 제시할 수 있다. 정확한 설계민감도 해석을 위해서는 이산화과정에서 C1 연속성을 가지는 체적율이 필요함을 알 수 있었다.

The natures of fatigue crack growth under Mode Ⅱ loading are studied. End notched flexure beam specimens were used. The effects of adherend thickness, rubber modification and adhesive thickness on fatigue crack growth were examined. The experimental results show that some of these parameters apparently do affect fatigue crack growth. Resistance to ModeⅡ fatigue crack growth are increased by rubber modification. The effects of adhesive thickness and rubber content on fatigue crack growth were explained by von Mises's equivalent stress using BEM analysis. For unmodified epoxy adhesives, the fatigue crack growth properties under Mode Ⅱ loadings were significantly different in all regions. For rubber-modified epoxy adhesives, they were also different in the first and second regions, but in the third region, they were similar

The Notched Ring Test(NRT) has proven to be very useful in determining the slow crack growth behavior of polyethylene pressure pipes. In particular, the test is simple and an order of magnitude shorter in experimental times as compared to the currently used Notched Pipe Test(NPT), which makes this method attractive for use as the accelerated slow crack growth test. In addition, since the NRT specimen is taken directly from the pipe, having maintained the cross-section, processing induced artifacts that would affect the slow crack growth behavior are not altered. This makes the direct comparison to the slow crack growth specimen in pipe from more meaningful. In this study, for comparison with other available slow crack growth methods, including the NPT, the stress intensity factor equation for NRT specimen was developed and demonstrated of its accuracy within 3% of that obtained from the finite element analysis. The equation was derived using a flexure formula of curved beam bending along with numerically determined geometric factors. The accuracy of the equation was successfully tested on 63, 110, 140, 160, 250, and 400 mm nominal pipe diameters, with crack depth ranging from 15 % to 45 % of the pipe wall thickness, and for standard dimensional ratio(SDR) of 9, 11, and 13.6. Using this equation the slow crack results from 110SDR11 NRT specimen were compared to that from the NPT specimen, which demonstrated that the NRT specimen was equivalent to the NPT specimen in creating the slow crack, however in much shorter experimental times.

본 논문은 MLS(Moving Least Squares) 차분법을 바탕으로 동적균열전파 해석을 수행하기 위한 알고리즘을 제시한다. MLS 차분법은 절점만으로 이루어진 수치모델을 사용하며, 이동최소제곱법을 이용하여 전개한 Taylor 다항식을 기초로 미분근사식을 유도하기 때문에, 요소망의 제약에서 완벽하게 벗어난 절점해석이 가능하다. 시간항을 포함하는 동적 평형방정식은 Newmark 방법으로 시간적분 하였다. 동적하중을 받는 균열이 전파할 때, 매 시간단계마다 절점모델을 재구성하지 않고 균열선단 주변에서 국부적인 수정을 통해 해석이 가능하다. 동적균열을 묘사하기 위해 가시한계법(visibility criterion)을 적용하였고, 동적 에너지해방률을 산정하여 균열의 진전유무와 그에 상응하는 진전방향을 결정하였다. 모드Ⅰ 상태와 혼합모드 상태에서 균열이 진전하는 현상을 모사하였고, 이론해와 Element-Free Galerkin법으로 계산한 결과와의 비교를 통해 개발된 알고리즘의 정확성과 안정성을 검증하였다.