콘크리트포장 설계법

한국형포장설계법과 비교하시기 바랍니다.

 

 

Ⅰ. 개 요

1. 강성포장은 콘크리트를 이용 강성판으로 만드는 포장방법으로 콘크리트 슬래브가 교통하중을 휨저항으로 지지하는 구조형태이며

2. 무근 콘크리트 포장(J.C.P), 철근 콘크리트 포장(J.R.C.P), 연속 철근 콘크리트 포장(C.R.C.P)로 구분된다.

3. 본문에서는 설계방법의 분류 및 특징, 국내 설계방법의 대표적인 AASHTO 설계법을 중심으로 기술하고자 한다.

 

Ⅱ. 설계방법의 분류 및 특징

1. '86 AASHTO 설계법

가. 개 요

AASHTO 도로시험에서 정립된 서비스 능력-공용성 개념을 토대로 얻어진 모델식을 이용하는 설계법

나. 입력변수

1) 교통조건 : 8.2ton 환산교통량 누가통과횟수

2) 노상조건 : 유효 노상반력계수 K75

 

 

3) 콘크리트 특성 : 콘크리트 허용응력 = 콘크리트파괴계수/안전율

4) 하중전달계수 : 노면, 골재의 맞물림, 하중전달장치 고려

5) 배수계수

<'72 AASHTO 와의 차이점>

1. 신뢰도 개념 도입

2. 배수조건 고려

3. 노상지지력 계수를 동탄성계수(MR)로 대체

4. 환경조건 : 수분과 온도사항 포함

5. 노상지지력 손실 여부 고려

다. 포장두께 산정과정

: Nomograph에 의해 Slab 두께를 결정하고, 줄눈 및 철근보강 실시.

라. 특 징

1) 설계변수의 정량화

2) 개량적 수치를 설명

3) 노상반력계수, 하중전달계수, 배수계수를 우리나라 실정에 맞게 선정

 

2. PCA 설계법

가. 개 요

: 교통하중재하에 따른 유발응력과 처짐을 제한하는 피로기준에

Miner법칙을 적용하는 역학적 해석 개념의 설계법

나. 입력변수

1) 교통조건 : 단,복축하중 동시 고려

2) 노상조건 : 노상의 지지력 계수 K95

3) 콘크리트 특성 : σk의 110%를 취함(하중증가 고려)

4) 하중안전율 : 평균축하중에 20% 충격 가산

5) 등가 응력, 응력비

다. 포장두께 산정

: Slab 두께를 가정해 가면서 모든 축하중의 합계 백분율이 100보다 작을 때,

가정된 Slab두께를 설계두께로 결정

라. 특 징 : 국내에서는 거의 사용치 않음

 

 

3. 일본 콘크리트 포장요강 설계법

가. 개 요

: PCA 설계기준 하중재하응력과 온도유발응력에 대한 피로기준에

Miner법칙을 적용하여 일본에서 시험포장의 공용자료를 토대로 설계목표치 제시

 

나. 입력변수

1) 교통조건

L교통(100대 미만), A교통(100～250대), B교통(250～1,000대),

C교통(1,000～3,000대), D교통(3,000대 이상)

2) 노상조건 : 보조기층의 지지력 계수가 20kg/cm2이 되도록 한다.

다. 포장두께 산정

1) 보조기층 두께 : (보조기층 지지력계수/ 노상 지지력계수)비를 토대로 두께결정

2) Slab 두께 : 교통량에 따라 콘크리트 휨강도 45kg/cm2로 한다.

라. 특 징 : 이론적 고찰에 이르지 못함.

 

 

4. 비교 평가

가. 교통량이 많을 경우 : AASHTO 〉 PCA 〉 일본

나. 교통량이 적을 경우 : PCA 〉일본 〉 AASHTO

 

Ⅲ. 결 론

1. 현재까지 국내 포장설계는 AASHTO설계법 및 일본포장설계법을 준용함에 따라,

우리나라 실정에 맞지않는 설계인자의 차이로 설계결과에 대한 신뢰성이 떨어져 있는 실정

2. 이에 따라, 우리나라의 포장 설계법은

합리적이고 경험적인 AASHTO 설계법 적용을 기준으로 하고,

우리나라 실정에 맞는 설계 입력변수들의 적용방안 마련이 바람직하다.

3. 이를 합리적으로 적용하기 위하여는

가. 우리설정에 적합한 설계입력변수값을 마련을 위한 산․학․연 합동연구 필요.

나. 도로 주행시험을 통한 한국형 포장설계 기준 정립 필요

다. 지형, 토질, 환경, 기후, 교통조건 등을 고려한 지역표준값 산정 필요

4. 본 수검자가 고속도로 설계시공 감독 경험에 따르면 다음과 같은 문제점 개선이 필요하다고 사려됨.

1) 확장 설계시

- 단순확장에 따른 기존포장과 신설포장과의 접속시 기존포장의 측대폭 절단을 최소화(50cm →25cm)할 수 있는 방안마련 필요

2) 신설 설계시

- 근래 대대적인 콘크리트포장 적용은 바람직하지 않으며, 시공성, 경제성, 지역특성등을 종합적으로 고려한 포장공법 선택이 필요.