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Ⅰ. 공용기간(Performance Period)

1. 개요

공용기간이란 초기포장 포설후 전반적인 보수 또는 덧씌우기 등이 필요한 시기까지의 기간을 말한다. 즉 최종 서비스지수(Pt)에 도달할 때 까지의 기간을 의미한다.

설계 누적 교통량 산출의 기본이 되는 기간으로서 최소 5년, 최대 20년을 기본으로 한다.

2. 일반적으로 권장하는 공용기간

공용기간과 해석기간

Ⅱ. 해석기간(Analysis Period)

1. 개요

해석기간이란 공용기간을 포함하여 경제성 검토, 포장형식 결정등의 장기정책을 평가하기 위한 기간으로 1회의 보수 또는 덧씌우기를 포함하여 단계건설을 고려한 전체 포장수명 기간을 말한다.

2. 일반적인 해석기간

1) 고속도로의 경우 30년

2) 그 밖의 도로에서는 20년을 기준으로 한다.

3. AASHTO의 해석기간 추천 값

Ⅲ. 결론

1. 국내에서는 공용기간과 해석기간에 대한 구분을 두지 않고 일괄적으로 설계기간을 아스팔트 10년, 콘크리트 20년으로 하지만 향후에는 구분이 필요

2. 유한요소해석(FEM)에 의한 포장구조해석으로 잔존수명예측과 설계교통량등을 예상하여 공용기간 및 해석기간을 산정하는 것이 바람직.

Ⅰ. 개 요

설계포장두께지수(SN)는 포장구조의 각층에서 사용되는 재료의 형태에 따른 적합한 상대강도 계수를 사용하여 가요성 포장층의 두께를 환산하기 위하여 교통해석, 노반토의 상태, 환경조건으로부터 유도된 지수이다.

Ⅱ. 설계 포장두께 지수의 산정

1. 포장 두께지수

설계도표에서 노상지지력 계수와 8.2TON 등가 단축하중 교통량을 직선으로 연결해서 포장두께지수 산정

2. 설계 포장 두께지수

1) 설계 도표에 의한 산정

포장 두께지수(SN)로부터 지역계수(R)를 고려하여 설계도표에서 수정된 설계 포장두께지수 산정

2) 기본식에 의한 산정

Ⅲ. 포장두께 산정

1. 시공과 유지보수를 고려한 각층의 최소두께와 설계포장 두께지수의 상관 관계에서 층분석개념으로 각층의 두께와 총두께를 결정한다.

2. 일반식 : SN = a1 D1 + a2D2 + a3D3

도로및공항 기술사 문제로는 더이상 출제되지 않을듯 하오니 참고만 하시기 바랍니다. 

Ⅰ. 개 요

1. 상대강도 계수는 포장을 구성하는 재료의 기능적 능력을 상대적으로 나타내는 계수로서 포장두께 지수와 총두께의 경험적인 관계를 나타낸다.

2. 상대 강도계수는 각층의 재료 특성을 나타내는 강도지수인 CBR, R값 등으로부터 관계 도표를 이용하여 산정해야 한다.

Ⅱ. 포장두께지수와 상대 강도계수의 관계식

1. 포장두께지수(SN)는 층별 상대 강도계수와 층두께의 함수로 표시된다.

2. 일반식

SN = a1D1 + a2D2 + a3D3

Ⅲ. 상대강도계수의 적용

1. 현재 우리 나라는 건설교통부에서 재료의 종류에 따라 다음과 같이 상대 강도계수를 적용하고 있다.

2. 상대강도계수(ai) 적용상의 문제점

1) 미 AASHTO 제시값 이용, 국내 여건과 비슷한 4개주(오하이오, 유타, 일리노이, 와이오밍주) 평균값으로 적용(‘86AASHTO에서는 직접시험을 실시하여 사용토록 권장)

2) 국내 여건에 맞는 계수도출을 위하여 포장재료에 대한 역학적 거동의 실험과 연구개발이 필요하다.

Ⅳ. 결 론 (문제점 및 대책)

가. 국내 재료조건에 맞는 상대강도계수가 필요함

나. 현재 개질아스팔트 적용시 상대강도계수가 없으므로 일반아스팔트의 상대강도계수 적용으로 비경제적․비합리적 포장구조계산 이용

다. 포장구조설계시 동상방지층에 대한 역학적 기능을 무시하여 상대강도계수가 없으며, 비경제적․비합리적 포장구조계산을 하는 실정이므로 이에 대한 연구 및 대책이 필요

라. 상대강도계수 적용치는 AASHTO 잠정지침에서 제시한 값중에서, 우리나라 환경과 유사한 미국 4개주에서 사용하는 상대강도계수의 평균값을 사용함.

마. 각층 재료에 대한 역학적 시험에 대한 제한이나, 시험결과에 대한 고려없이 단지 상대적 선택에 의해서 사용되고 있는 실정이며, 연관되어 이용될 수 있는 시험결과 또한 전무한 상태임.

바. 따라서 우리나라 고유의 포장설계기법을 조속히 개발하여 적용하기 이전까지, 우리나라에 적합하도록 보완, 수정하여 실무에 잠정적으로 사용하여야 함.

도로및공항 기술사 문제로는 나오지 않으나 참고만 하시기 바랍니다. 

Ⅰ. 개 요

1. 지역계수는 ‘72AASHTO잠정 지침에서 포장설계 기본식의 입력변수로서 포장층이 설치되는 지역의 기후조건을 반영하기 위한 척도로서, AASHO 도로시험과 다른 기후적, 환경적 조건을 포장설계에 고려하기 위해 제시

2. 노상토의 온도와 함수량의 연간 변화를 고려하는 가중 평균 값으로써 0～5사이의 계수로 정의된다.

3. 지역계수(Rf)값은, 설계 공용기간 동안의 8.2t 단축하중 누가 통과횟수와 역함수관계를 갖음.

Ⅱ. 지역 계수의 적용

1. 지역계수는 년간 노상지지력의 변화를 나타내는 계수로서 다음과 같은 가중치를 고려하여 년간의 평균 값을 취한다.

1) 노상이 13.0cm 이상 동결지역 : 0.2～1.0

2) 여름과 겨울에 노상 흙 함수비 변화가 없는 지역 : 0.3～1.5

3) 봄철 해빙기 노상이 젖어있는 지역 : 4.0～5.0

2. 국내 실무적용 기준값

1) 대전 이남지역 : 1.5

2) 서울북부지역 및 표고 500m이상지역 : 2.5

3) 기타지역 : 2.0

Ⅲ. 결 론

가. 단지 가중치 개념이며, 외국의 전역에 걸친 검증을 통한 값이므로, 적용시에는 우리나라 실정에 맞게 보완되어 사용되어야 함.

나. Rf값의 산정이 관용적, 주관적인 면이 많다.

다. 배수불량에 대한 대처방안 미흡한 단점 보유.

라. 우리나라 기후 및 계절특성에 부합되는 세분화된 새로운 계수의 개발이 요구됨.

마. 지구 온난화 현상으로 평균온도가 예년에 비해서 높아짐에 따라 지역계수의 분류를 대전을 기준으로 한 우리나라의 현 실정은 연구 및 검토가 요구됨.

Ⅰ. 개 요

1. ESAL(Equivalent Single Axle Load)은 AASHTO 도로시험에 의해 도출된 계수로서

2. 혼합교통의 다양한 영향인자를 일원화하기 위해 표준화한 기준 축하중을 말하며

3. 등가단축하중(ESAL)이란 설계기간 동안의 혼합교통량을 설계 교통량으로 환산하기 위하여 8.2TON 단축하중 교통량으로 환산한 하중이다.

Ⅱ. 등가단축하중계수(ESALF : Equivalent Single Axle Load Factor)

1. ESAL 산정

m : 축하중군수

Fi : 임의 축하중군 ESALF

Ni : 설계기간동안 축하중군 통과수

2. ESALF의 산출순서

1) 조사 지점 선정 : 시간적, 공간적 대표성을 갖도록 통계적 표본 추출

2) 차종구분 및 조사 지점에서의 차종별 표본 크기 결정

3) 현장 조사를 통한 자료 수집

① 조사 장비 : 고정식, 이동식, 휴대식, 축중기 사용

② 축 배 열 : 단축, 복축, 삼축

4) 조사 결과에 대한 통계적 신뢰성 검증

5) ESALF의 산정

①

② 차종별 ESALF의 산정

- 축하중 : 단축, 복축, 삼축

- 등가계수 : Pt, SN. D

- 8.2TON ESAL = 등가계수 ×축수

- 하중계수 K차종 = 8.2 TON ESAL총계 / 조사 차량대수

Ⅲ. 설계 차로에 대한 누가 8.2TON ESAL교통량 산정

W8.2 = DD × DL × W

여기서, DD : 방향분포계수

DL : 차로분포계수

W : 양방향 누가 8.2ton ESAL 교통량

Ⅳ. 문제점 및 대책

1. 포장설계에서 교통량 또한 중요한 요소중의 하나이다. 설계를 위해서는 차로의 설계기간 동안에 통과하는 전체 혼합교통량을 8.2ton 등가하중 교통량으로 환산하여 적용한다. 8.2ton 등가 단축하중계수는 적용하는 기준에 따라 환산교통량의 차이가 많아 설계에 적용하기 어려운 실정이다.

2. 8.2ton 등가 단축하중계수는 건설부에서 1988년에 발생한 “도로포장 설계지침서 작성 및 축하중 조사 연구” 보고서에서 산정된 결과를 이용하고 있는 실정이나, 각각의 기준이 상이하고 지역마다 차이가 많으므로, 각 기준에 적용된 환산계수의 통일화가 필요함.

3. 우리나라 실정에 맞는 차로 및 방향별 분배계수 도출을 위해 각 지역별, 도로의 등급별 조사를 지속적으로 실시하여 설계에 반영해야 함.

4. 도로설계시 교통하중에 의한 도로의 파손정도를 나타내는 ESALF는 조사자료 부족 및 시기적으로 오래된 자료의 사용으로 설계의 신뢰성이 많이 떨어지고 있는 것이 사실이다.

5. 이러한 문제점을 개선하기 위해서는 다음과 같은 개선이 요구됨

가. 현재의 교통량 조사체계와 더불어 자동차 축하중에 대한 상시조사체계를 갖출 것

나. 설계차종 10종으로 통일되었으나 주5일 근무제에 따른 R/V차량 증가 및 대형차량 증가로 차종 세분화 요구됨

다. 현재의 정적인 조사보다는 차량의 주행상태에서의 동적인 조사가 바람직함.

: WIN(Weight-In Motion)장치 사용

라. DD, DL 도출을 위하여 각 지역별, 도로등급별 조사를 지속적으로 실시

마. 교통량 증가, 차량 중량화, 교통구성 특성 변화에 따라 체계적으로 자동차 축하중조사 필요

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.

Ⅰ. 개 요

1. AASHTO도로시험에서 창안된 개념으로 포장의 서비스능력과 공용성을 나타내는 지수

2. 포장의 공용성과 서비스능력은 측정서비스지수(PSI)로 나타낸다.

Ⅱ. 포장의 공용성

1. 개념

1) 포장체가 가지고 있는 물리적 능력을 수치화한 것

2) 공용성의 구분

(1) 기능적 공용성 : 포장체가 이용자에게 쾌적성, 승차감 제공

(2) 구조적 공용성 : 포장체의 물리적상태에 단차, 팻칭 등

(3) 안전적 공용성 : 포장과 타이어의 접속에 따른 마찰계수에 관계

Ⅲ. 측정 서비스 지수

1. PSI의 크기는 0～5의 값으로서 정의된다.

2. 초기 서비스 지수(Initial Seviceability Index:Po) : 도로이용자 관점에서 추정되는 시공 완료직후 PSI값으로 AASHO도로시험결과 아스팔트포장에 대해서는 4.2이고 콘크리트포장에 대해서는 4.5이다.

3. 최종 서비스 지수(Terminal Serviceability Index : Pt) : 특정 도로의 포장면을 재포장하거나, 재시공이 요구되는 시점의 PSI값, 중요도로인 경우 2.5 또는 3.0, 중요치 않은 도로의 경우 2.0을 적용한다.

* △PSI(서비스 능력 손실) = Po - Pt

* 서비스 능력 손실의 영향인자 : 교통, 포장연령, 환경(동결, 융해)

교통에 의한 손실 동결 융해에 의한 손실 총 손실

Ⅳ. 결 론 및 의 견

1. 서비스지수는 AASHTO 도로시험이기는 하나 우리나라 포장수준에 조건에 맞추어 신뢰할 수 있는 기준으로 변경하지 않고 단순 도입하여 사용하고 있는 실정

2. 교통, 동결 융해에 의한 손실정도가 우리나라 실정에 적용하기 위한 연구 필요

=> 한국형포장설계법에서는 AASHTO 방법을 그대로 적용할 것으로 앞으로 개선이 필요함.

참고자료입니다...앞으로 문제로는 안나옵니다. 

Ⅰ. 개 요

1. AASHTO는 미국 각주 도로 및 교통행정관 협회의 명칭이다

2. AASHTO는 1914년에 도로에 관한 각종연구와 기술기준을 작성할 목적으로 미국 각주와 연방정부의 도로국에 의해서 설립 되었으며 이때는 AASHO라 칭하였다. 그후 도로교통전반을 취급 하게되어 1973년에 AASHTO로 개조하였다.

3. AASHTO는 도로용 재료와 시험법에 관한 표준 규격을 갖고 있다.

Ⅱ. AASHO 도로시험

1. AASHO에 의해서 1956년에서 1960년에 걸쳐 일리노이주의 오타와 근교에서 주로 포장 구조에 관한 대규모 도로시험이다.

2. 계획에서 보고까지에 10년이 넘는 기간과 300억원 정도의 거액이 투입되었으며 그성과는 포장기술의 역사적인 발달을 가져왔다.

3. 도로시험규모

1) 시험도로는 6개의 환상으로 배치하고 폭은 7.2m의 2차로 도로

2) 여기에 두께나 공종이 다른 시험구간을 468개 설치

3) 주행시험은 5개 환상도로에서 실시

4) 차로마다 축하중이 다른 단축 또는 탄뎀축의 10종류의 시험차량이 40～56km/hr의 속도로 주행하여 전 차축 통과 횟수는 1,114,000회였다.

4. 도로시험의 주요성과

1) 포장의 공용성 평가를 위한 공용성지수가 도입되어 포장 노면의 양부를 객관적으로 평가

2) 포장구조 또는 포장구성 재료의 강도를 나타내는 포장두께지수 및 등가환산 계수가 도입되어 아스팔트 포장의 구조설계가 합리화되었다.

3) 교통차량 중량과 포장의 공용성과의 관계 포장구조 및 하중과의 관계등이 명확하게 되었다.