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Ⅰ. 개 요

1. 노상지지력계수(SSV)란,

- 노상의 지지강도 or 지지 용량을 표시하는 가상적 척도로서,

- 포장설계 기본식의 주요 입력변수중의 하나이다.

2. AASHTO 도로시험을 통해서 개발된 지표이며,

CBR값, R값, 군지수, 동타성계수(MR)와 같은 강도정수와 상관시켜서 결정해야 한다.

Ⅱ. SSV 산정

1. 평가기준점

가. 평가 기준점(SSV=3.0)

: AASHTO 도로시험에서 노상조건이 평균CBR(2.89), 다짐밀도(80%) 이고, SN=2.98, Pt=2.0일때,

8.2톤 단축하중을 2.5회/일(20년동안 0회) 통과시킬 수 있는 지지용량을 가질 때

나. 평가기준점(SSV=10.0)

: AASHTO 도로시험에서 포장층에 대한 노상의 영향을 극소화시킬 수 있는 상당한 두께의 쇄석기층을 가지고,

SN=1.98, Pt=2.0일때, 8.2톤 단축하중을 1000회/1일(20년동안 0회) 통과시킬 수 있는 지지용량을 가질 때

2. 관계식

: SSV(3.0)과 SSV(10.0)사이에서 log직선관계가 성립한다고 가정

W8.2t : 8.2톤 등가단축하중 통과 횟수

3. SSV 산정방법

가. 관계도표 이용

1) CBR 시험

2) 설계CBR 산출

3) CBR-SSV 관계도표 이용하여 SSV값 결정

나. 관계식 이용

SSV = 3.8log CBR + 1.3

여기서, CBR : 설계 CBR이용

Ⅲ. SSV 적용상 문제점

가. 노상지지력계수(SSV)값은 시험에 의해 직접 산정되는 값이 아니고, 토질특성치를 이용하여 산정된 값이므로 정확성, 객관성 미흡

나. 우리나라 CBR 측정법과 미국 Utha주의 CBR측정법에 있어서 다짐방법의 차이로 「CBR-SSV 관계도표」적용상 불합리

다. 1988년 국립건설시험소에서 연구를 시행하였으나, CBR과는 상당한 차이가 있고, 검증결과를 거치지 않아 불확실함.

Ⅳ. 개선방안

가. 가장 합리적인 관계식은 없으며,

나. AASHTO의 CBR-SSV관계 도표의 사용은 CBR시험시 다짐방법의 차이로 불합리하므로 KSF 2320 다짐시험에 의한 SSV 결정 필요.

다. 또한 노상토지지력계수(SSV) 산정은, CBR값, R값, 군지수, 동타성 계수(MR)와 같은 강도 정수와 상관시켜서 결정해야 함.

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. 노상지지력계수(SSV)는 ‘72 AASHTO 잠정지침에서 포장설계 기본식의 입력변수로서 포장층이 설치되는 노상의 지지력을 나타내는 계수

2. 노상지지력계수 산정은 노상토의 지지강도를 나타내는 CBR, R값, 동탄성계수(MR), 군지수 등을 이용하여 측정되는 지지력을 S치란 Scale을 도입하여 적용범위를 일반화한 환산도표가 이용된다.

Ⅱ. 노상 지지력 계수의 산정

1. AASHTO 도로시험의 가정조건

1) 노상토의 평균 CBR2.89, 다짐밀도 80%의 노상조건, 아스콘두께 11.25cm, Pt = 2.0일 때 8.2TON 단축하중을 2.5회/일 통과시킬수 있는 지지용량을 가질 때 SSV=3.0으로 지정하여 평가 기준점으로 함

2) 상당한 두께의 쇄석기층을 가지고 SN=1.89, Pt=2.0일 때 8.2TON 단축하중을 1,000회/일 통과시킬수 있는 지지용량을 가질 때 SSV = 10으로 가정

3) 노상 지지력 계수는 위의 3.0과 10.0사이에서 직선 관계가 성립한다고 가정하고 산정

2. 노상지지력 계수의 산정식

1) 노상의 지지조건과 다른지지 조건에 대한 8.2TON ESAL통과 횟수의 보정식

log10(W8.2) = log10(W8.2) + 0.372(SSV - 3.0)

여기서, W8.2 : AASHO 시험의 8.2ton ESAL 통과 횟수

SSV : 노상 지지력 계수

2) 노상지지력 계수와 CBR의 관계

SSV : 3.8log10 CBR + 1.3

3) 노상지지력 계수의 산정은 노상토의 강도를 나타내는 CBR, R값, 군지수, 동탄성 계수와 같은 강도 정수와 상관 시켜서 결정해야 한다.

Ⅲ. 노상지지력계수 적용상 문제점

1. 노상지지력계수(SSV) 산정은 CBR, 군지수, 회복탄성계수(MR) 등을 이용하여 구하나

2. 현재 우리나라는 Utah주의 CBR 시험방법에 의한 노상지지력계수 환산도표를 이용하고 있음.

3. Utah주의 CBR 시험방법과 KS 규정의 CBR 시험방법의 에너지가 다르므로

4. 여러 상관관계를 연구하여 실증적인 S값을 구하는 것이 연구과제임.

5. Utah주의 CBR시험방법과 KS규정 CBR시험방법

Ⅳ. 노상지지력계수를 동탄성계수(MR)로 대체한 이유

1. AASHTO '72 잠정지침의 노상지지력계수 → ‘86 AASHTO 설계법 MR로 대체

2. 재료의 특성을 합리적으로 규정하기 위함.

3. 환경영향이 필수적이므로 수분과 온도에 관한 사항 포함

Ⅳ. 결 론

1. AASHTO '72 잠정지침 : SSV-CBR 값이나 R치, 군지수로부터 환산표 이용

2. 우리나라 CBR 측정과 적용도표 작성시 CBR 측정에 있어서 이용된 다짐 방법상 이에 대한 연구가 국립건설시험소에서 수행하였으나, CBR과 상당한 차이가 있고 검증과정을 거치지 않아서 불확실함

3. 앞으로 검증결과를 토대로 역학적 해석기법을 적용하여 KSF232에 의한 CBR과 SSV관계를 설정하여 적용하는 것이 바람직함.

4.노상지지력치 산정을 위한 CBR 시험 및 다짐시험 개정

=> 한국형포장설계법 AASHTO CBR = 0.7223 KS CBR 제시

5. 우리나라에서 가장 합리적 관계식은 없으며 연구되어야 할 과제임.