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1. 개요

1) 노상은 포장으로 부터 교통하중을 전달 받아 노체로 전달하는 주요한 층으로서

2) 노상의 지지력은 흙의 성질,함수비,다짐상태에 따라 변동한다.

3) 노상의 지지력 판단 방법

- 토질 분류에 의한법

- 지지력 시험에 의한법 : 평판재하,CBR

- 삼축압축 시험에 의한법

- 동탄성 계수 시험에 의한법

2. 노상의 지지력 판단 방법

1) 토질 분류에 의한법

① 현장에서 눈으로 또는 토성시험에 의거 흙을 CA법 또는 개정 PRA법으로 분류 하여 노상의 지지력 판단

② 노상의 지지력 규정 - 소성이 적은 흙(PI=10이하)

- 군지수 작은 흙

- NO200체 통과량 0-25%

- 최대 치수 150MM이하

③ 노상토의 구비 조건

- 유기물 등 점토덩어리 함유하지 않을 것

- 깎기,운반,포설,다짐이 용이한 흙

- 동결,융해,건조수축등 기상 변화에 파괴되지 않을 것

- 나쁜 조건 하에서도 교통하중에 대해 충분한 지지력 갖출것

- 흙 속의 광물성분에 대해 불용일것

2) 지지력치에 의한 경우

① 평판재하 시험에 의한 경우(반복하중 횟수와 노상토의 침하량과의 관계)

- 주로 콘크리트 포장에서 사용

- 평판재하 시험 결과 노상토의 값을 구하여 시방 규정과 비교

- K30,K45,K75중 K75를 표준으로 한다.

-

- K75 - 5 이하 : 불량한 노상

- 5 - 7 : 양호한 노상

- 7 이상 : 우수한 노상

② CBR 시험에 의한 법

- 표준 쇄석의 지지력과 상대 지지력비를 구한다.

-

- 표준하중강도

- 쇄석직경 5MM의 강봉을 2.5CM 관입시 : 70㎏/㎠

- 쇄석직경 5MM의 강봉을 5CM 관입시 : 105㎏/㎠

- 노상토는 CBR10 이상 일것

3) 삼축 압축 시험에 의한 경우

- 축방향 구속 응력이 1.4㎏/㎠ 일때 변형율이 1%일때의 접선의 기울기를 구하 여 변형 계수(C)로 표시하며 노상지지력 판단의 지표로 사용

4) 동탄성계수 시험

- 동적 압축시험에서 반복 축차 응력 구함

3. 결론

상기에서 일반적으로 적용하고 있는 노상 지지력의 평가 방법에 대하여 기술 하였다. 이에 대한 특기 사항으로는 우리나라에서는 아스팔트 포장에서는 CBR치를 콘크리트 포장에서는 K치를 사용하고 있다.

그러나 CBR치와 K치는 다음과 같은 문제점이 있다

1) CBR은 경험적이나 역학적이지 못하고 도로의 응력 상태를 반영시키지 못하는 단점

2) K치는 포장체가 동력적 하중을 받는데 비하여 정적 상태를 평가하므로 신뢰성 이 낮다

3) CBR치 및 K치는 모두 도로의 환경(배수,동상,수분 변화등) 상태를 구현 시킬 수 없는 문제점 내포

4) 우리나라에서 AASHTO86 설계법을 적용하기 위하여는 동탄성계수에 의한 지지 력 평가 기준이 도입 되어야 하며(콘크리트 포장실무 에서는 사용) 이를 적용 시키기 위해서는 다음과 같은 대책 수립이 필요

- K치 .CBR,MR치의 상관관계 정립

- 국내 토질 조건과 AASHTO 설계법의 적합성 모색

5) 노상부 재료에 대한 규정의 통일된 시방규정 정립이 필요

Ⅰ. 개 요

1. 포장체에서 노상의 기능은

- 상부로부터 전달되는 교통하중을 분산시켜 다시 노체에 전달하는 역할을 하며,

- 노상 지지력은 포장설계시 매우 중요한 설계요소로 작용한다.

2. 도로포장의 파괴원인은

- 노상자체가 근원적으로 지지력이 부족하거나,

- 함수량의 증대, 또는 동상으로 인하여 노상지지력이 감소되어 일어나는 경우가 많다.

3. 노상의 지지력은 흙의 성질, 다짐상태, 함수비의 변동에 따라 변하며,

여기서는 노상지지력의 평가방법 및 적용방안에 대하여 기술하기로 한다.

Ⅱ. 평가방법의 분류

1. 개략적 추정법

: 현장에서 AC법 또는 개정 PRA 분류법으로 토질분류후,

참고문헌에 의하여 지지력을 대강 추정하는 방법

2. 시험에 의한 추정법

가. 현장시험 방법

1) CBR TEST 2) 평판재하시험(K치 측정) 3) Proof Rolling 시험

나. 실내시험방법

1) 동탄성계수(MR) 측정방법

․3축재하식(Trarial Mode) ․원주면재하식(Diametral Mode)

2) 전단시험방법

․일축압축시험 ․삼축압축시험 ․직접전단시험

Ⅲ. 세부평가 방법

1. CBR 시험

가. 시험방법

- 미 공병단의 기사 Protter가 고안한 방법으로

- 직경 50mm인 강봉이 시료의 일정깊이(1.25, 2.5mm)에 관입될 때의 하중강도를 구하고,

표준시료(쇄석)에 동일치수만큼 관입되었을 때의 하중강도로 나눈 백분율

나. 관계식

다. 적 용

1) 포장두께 산정시 이용

- CBR 설계법 : 설계 CBR과 교통량에 따라 포장두께 결정

- 노상지지력계수(SSV) 산출 : CBR과 SSV의 관계도표 이용

SSV = 3.8log CBR + 1.3

- 동탄성계수 추정 : MR = 104.45 × CBR

2) 포장재료 선정기준에 이용

2. 평판재하시험(K치 측정)

가. 시험방법

- 노상위에 직접 재하판을 설치한 후

- 하중강도와 침하량을 측정하여 하중과 침하량 관계 그래프를 그리고,

- 어떤 침하량(보통 0.125cm)일때의 하중강도를 구하여 지지력계수(K)를 구함

나. 관계식

1) 재하판의 지름: 30, 40, 75cm

판의 크기가 적을수록 지지력계수가 크다.

다. 적 용

1) 노상상태 우수 : K = 9kg/cm3 이상

2) 노상상태 불량 : K : 5kg/cm3 이하이다.

3) 콘크리트 포장두께 결정, 보조기층 두께설계, 시공관리에 적용.

3. Proof Rolling 시험

가. 시험방법

: 윤하중이 작용하였을 때 변형을 측정할 수 있는 장치를 하여 자동차 복륜하중 작용시 처짐 및 회복변화를 측정

나. 적 용

: 아스팔트 두께 설계, 노상의 시공관리에 적용

4. 동탄성계수 측정방법

가. 시험방법

: AASHTO 시험 T-274의 방법으로 그림과 같은 원리로 측정

나. 관계식

다. 적 용

1) 아스팔트 포장 및 콘크리트 포장 두께설계

2) 노상지지력 측정에 적용

Ⅳ. 결 론

2. 현행 문제점

우리나라에서는 아스팔트포장에서 CBR치를 콘크리트포장에서는 K치를 사용하고 있으나,

가. CBR은 역학적이지 못하고, 도로의 응력상태를 반영시키지 못하는 단점

나. K치는 포장체가 동적 하중을 받는데 비하여, 정적상태를 파악하므로 신뢰성이 낮다.

다. 또한 CBR과 K치 모두

도로의 환경(배수, 동상, 수분변화 등)상태를 반영할 수 없는 문제점 내포

3. 개 선 방 안

: ‘86 AASHTO설계법 적용을 위해 동탄성계수(MR)에 의한 노상지지력 평가기준이 도입되어야 하며, 이를 위해

가. MR시험기 보급 및 MR적용 설계법에 대한 인식이 성숙되기 전까지

기존설계법을 적용할 수 있도록 MR-CBR 상관관계식 개발 필요.

나. 장기적으로는 ‘86 AASHTO포장설계지침 도입을 위해

우리나라의 지역적 특성과 계절적 변화특성을 고려한 한국형 포장설계법 개발이 요구됨

Ⅰ. 개 요

1. CBR 시험은 미국의 California 주도국에서 개발된 것으로 처음에는 노상토의 공학적 특성을 파악하기 위해 개발된 것으로, 그 후 CBR과 포장두께와의 관계를 파악, 포장두께 설계에 이용하게 되었음.

2. CBR이란 직경 5Omm의 관입봉을 Imm/min의 속도로 현장지반 또는 공시체 Mold에 관입시켰을 때 보통 2.5mm 관입에 필요한 하중 강도와 동일 관입량에 대한 표준하중과의 비이며, 표준하중이란 쇄석에 대해 수뙤의 시험을 실시해서 얻은 수치임.

3. 결정된 백분율이 시험되는 재료의 일정조건(일정밀도, 함수비)에 대한 California 지지력비인 GBR 값-전단강도의 간접적 척도임

Ⅱ. CBR 시험방법

1. 시료의 채취

1) 토취장 노출면 50cm 이하 깊이에서 흐트러진 상태로 채취

2) 밀폐된 용기에 함수량이 변화하지 않도록 주의하여 채취

3) 노상면밑 1m정도 사이에서 토질이 변화하는 각 층의 시료채취

2. CBR 시험

1) 채취한 노상토 중 19mm 이상의 골재를 제외시킨다.

2) 현장 함수비 상태로 CBR몰드를 이용 시험한다.(KSF 2312의 D)

ㆍ4.5kg 햄머( 500mm)로 450mm 높이에서 낙하

ㆍ각 층을 55회씩 다진다.

3) 4일 수침 후 CBR을 구한다.

Ⅲ. CBR값의 이용

1. 포장두께 산정시 이용

가. CBR 설계법

: 설계 CBR과 교통량에 따라 포장두께 결정

나. 노상지지력계수(SSV) 산출

- CBR과 SSV의 관계도표 이용

- SSV = 3.8log CBR + 1.3

다. 동탄성계수(MR) 추정

MR = 104.45 × CBR

2. 포장재료 선정기준에 이용

Ⅲ. 설계 CBR의 결정

Ⅰ. 개 요

1. 동탄성 계수(Resilient Modulus)는 동적삼축압축시험의 반복 축차하중을 가하여 측정한 축방향 변형률에 대한 반복 축차응력의 비로서 탄성적 성질을 표시

2. ‘86 AASHTO 포장 설계 법에서는 ’72 AASHTO 잠정지침의 노상지지력 계수를 동탄성 계수로 대체하여 포장설계의 주요인자로 사용

Ⅱ. Mr 결정시 고려사항

1. 재료의 종류, 포화도, 밀도로 인한 영향을 충분히 고려

2. 계절별 환경인자의 변화를 고려하여 결정

Ⅲ. Mr 시험

1. 노상에서 윤하중에 의한 지지력을 모사한 시험법으로 원추형 공시체에 일정주기, 크기, 빈도를 반복축차응력을 가함.

Mr(kg/cm2) = 동적 축차응력/축방향 회복 변형률

2. 반복 재하시험의 하나로 포장 구조체가 일정 기간동안 고정되어 충분히 안정된 상태에 놓인후에 포장재료가 갖는 탄성 강성도 특정치를 얻을수 있는 시험법

Ⅳ. Mr의 영향요소

1. 함수비 : 함수비 증감하면 Mr감소함

2. 밀도. 다짐특성 : 다짐도 클수록 Mr 증가

3. 동결 융해 : 반복되는 동결 융해로 Mr 급격히 감소

4. 흙의 종류 및 특성 : 느슨한 입도일수록 Mr 작음

Ⅴ. Mr의 장점

1. 실제 포장에 유사한 탄성계수값인 설계입력변수를 구할 수 있다.

2. 가연성 포장재료의 기본적인 응력-변형률관계 제공

3. 포장내 응력상태와 포장재료 평가방법 제공

4. 포장의 구조해석을 위한 역학적 분석의 기초성질을 나타냄.

Ⅵ. 결 론

1. 현재까지 국내에서는 Mr시험 장비가 부족하여 ‘86 AASHTO 포장 설계법의 적용이 어려운 실정임

2. 따라서 Mr시험 장비의 구비 및 지속적인 시험실시로 우리실정에 맞는 Mr 산정법을 연구 개발하여 ‘86 AASHTO 포장 설계법의 조기정착에 기여

3. 향후 MR시험기 보급 및 MR적용 설계법에 대한 인식이 성숙되기 전까지 과도단계에서 기존설계법을 적용할 수 있도록 Mr-CBR, Mr-R값의 상관관계식 개발 적용 필요.