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. 개 요

1. 가열 아스팔트 혼합물의 배합설계는 쇄석, 모래, 채움재, 스트레이트 아스팔트를 Plant에서 가열 혼합하여 소요품질을 확보하는 것으로

2. 혼합물의 아스팔트 함량 결정법에는

1) 경험에 의한 방법

2) 골재의 입도추정에 의한 방법

3) Marshall Test

4) Hubbard - Field 방법

5) Hveem방법 등이 있으나 우리나라에서는 Marshall방법이 가장 널리 쓰이고 있다.

 

. Marshall방법에 의한 배합설계의 순서

1. 혼합물의 합성입도를 결정 및 혼합물 종류 선정

2. 골재원 및 재료원 결정과 선정시험 실시

3. 골재배합비 결정

4. 아스팔트와 골재비중 측정과 공시체 제작

5. 공시체 밀도 측정, 안정도, Flow값 측정

6. 각 공시체의 공극율 계산과 VMA 계산

7. 설계 Asphalt량 결정과 현장배합 결정

 

 

. 아스팔트 혼합물 선정

1. 혼합물이 갖출 성질

1) 통행 차량이 안전하고 쾌적하게 주행 가능할 것

2) 혼합물 포설후 공용성이 길 것

2. 아스팔트 혼합물의 종류

3. 기상조건, 지역조건, 교통량, 차선수, 시공성등을 고려해서 선정

 

. 재료선정

1. 일반적으로 침입도 80100인 컷백아스팔트 사용

2. Rutting 방지 위해 침입도 6070인 컷백아스팔트 하용

3. 한랭지역에서는 균열 및 시공성 고려 침입도 80100 사용

. 골재 배합비 결정

1. 골재 배합비 결정방법

1) Rothfuchs

2) Faurry

3) Dutron

4) Rothfuchs-Faurry

 

 

2. Rothfuchs-Faurry

1) 골재입도 결정

2) 사용예정 골재의 입도 구한다.

3) 입도 Graph 작도 및 배합비 결정

4) 합성입도 계산과 보정

5) 골재배합비 결정

 

. 설계 아스팔트량 결정

1. Marshall시험용 공시체 제작

2. 각 공시체의 안정도 및 flow값 측정

3. graph 작도 및 asphalt량의 범위 결정

4. 중앙값을 설계 아스팔트량으로 결정

 

. 결 론

1. 소성변형(Rutting)이 클 것으로 예상되는 지역은 중앙값보다 약간 적은값을 마모등의 문제지역은 약간 큰 값을 택해도 된다.

2. 최근 중교통도로의 아스팔트 포장에서는 Marshall Test를 보완하기 위해 Wheel Tracking 시험과 Ravelling시험등을 실시하고 있다.

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. 개 요

1. con'c 포장은 내구성 및 소성 변형에 대한 저항성이 강하기 때문에 어떤 원인에 의한 피로 파괴까지 사용할 수 있으나 다음과 같은 요인에 의하여 파손되며, 가장 큰 요인은 줄눈부에 관한 요인이다.

con'c 경화 수축 교통에 의한 마모

부적절한 재료의 사용 줄눈부의 원인(가장 큰원인)

노상 및 보조기층의 지지력 약화

2. 콘크리트 포장의 파손은 심각한 교통소통에 영향을 주며, 장기간의 보수가 필요하기 때문에 적절한 유지보수로 원활한 도로 기능을 할 수 있도록 하여야 한다.

 

. 포장의 파손원인 및 대책

1. 무근콘크리트

1) 무근콘크리트 포장손상의 주 요인은 줄눈이며, 줄눈은 슬라브 균열방지 역할을 하는 목적으로 설치되나, 그 자체가 포장판 손상의 원인이 된다.

2) 파손종류 및 원인과 형태

파 손 종 류

원 인

형 태

균 열

(Cracking)

1) 가로균열

 

 

 

 

- 온도 변화, 건조수축

- 줄눈간격이 너무 긴 경우

- 지지력 부족, 줄눈 시공 불량

- 노상토의 Swelling, 건조수축

 

2) 세로균열

 

 

- Warping(온도, 습도 변화)

- 성토의 부등 침하

- 세로줄눈 시공 불량, 간격 부적당

3) 우각부 균열

 

 

 

- 과적, 비틀림 응력 발생

- 지지력 부족, 다짐 부족

 

파 손 종 류

원 인

형 태

균 열

(Cracking)

 

 

 

4) D형 균열

 

 

 

- 동결, 융해

- 알카리 골재, 반응

 

5) Ravelling

 

 

- 줄눈의 형성시기, Cutting 시기가

빨라서 발생

 

6) Spalling

 

 

 

 

 

- 이물질 침입에 의한 압축 파괴

- 하중에 의한 처짐->모서리 깨짐

- Warping 현상

- Dowel Bar 정렬 불량

- 철근 부식

 

7) 경화시 균열

침하균열

Plastic 균열

- 철망, 철근 매설깊이 부적당하여

- 직사광선, 온도의 급격저하, 강풍,

양생불량

 

8) 구속 균열

 

 

 

- 비압축성 입자의 침입

 

 

파괴현상

1) Blow- up

 

 

 

 

- 온도 및 습도의 상승

- 줄눈 또는 균열부에 이물질 침투

- Dowel Bar con'c에 붙은 경우

- 팽창줄눈이 없거나 제대로 기능 저하

 

2) 압축파괴

(Shattering)

 

 

 

 

 

- 다짐 불충분

- 줄눈에 침입한 염분

- 동결 융해

- Blow up과 같은 원인

 

단차현상

1) Faulting

 

 

 

- Pumping

- 노상지지력 부족

- 동상, 절성경계면

- Dowel Bar가 없는 줄눈

 

마모 및

Scaling

1) 마모

 

- 교통, 사용재료 불량

- Tire Chain (한냉지)

 

2) Scaling

- 동결방지재(염화칼슘, 식염) 살포

 

2. 연속철근 콘크리트포장의 파손원인과 형태

파손형태

명 칭

정 의

원 인

형 태

 

 

 

 

 

 

가로균열

 

 

 

 

 

 

연속철근 콘크리트포장에서 가로균열은 설계시에 발생을 고려하기 때문에 이미 예견되는 균열

 

 

초기양생시 수분증발로 인한 콘크리트의 건조수축

차량하중 및 슬래브와 지반이 마찰력등과 같은 외력이 콘크리트의 피로강도를 초과할 때 발생

 

 

세로균열

 

 

 

 

 

 

 

 

세로방향 균열은 가로방향 균열과 달리 설계시에 고려하지 않으므로 발생을 허용하지않는 세로방향으로 발생한 균열이며 파손으로 간주한다

 

 

세로방향의 응력완화 줄눈을 설치하지 않은 경우

줄눈 절단시기가 늦었거나 절단깊이가 얕을 때

프라스틱 분리판이 잘못 놓였거나 없는 경우

포장두께에 비하여 폭이 좁은 분리판을 사용한 경우

노상토의 지지력 완화

D 균열

 

 

 

 

 

 

연속철근 콘크리트 포장에서 D균열은 주로 슬래브 모서리 부위에서 줄눈이나 균열에 평행하게 또는 모서리부분에서 곡선으로 많은 미세한 균열

동결융해작용에 따른 콘크리트 내구성의 저하

알카리 골재 반응

사용골재불량과 배수시설의 불량

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

블로우 엎

 

 

 

 

 

가로방향 균열이나 가로줄눈에서 발생하는 상향의 좌굴과 으스러는 현상

 

 

온도, 습도의 상승 또는 알칼리 골재반응 등에 의한 슬래브의 팽창

팽창줄눈이나 균열사이에 침투한 비압축성 물질

콘크리트 화학반응

 

시공 줄눈부

파손

 

 

연속철근 콘크리트포장 작업시 발생된 줄눈부에서의 콘크리트 붕괴 및 철근 파손 현상

콘크리트 다짐 불량

부적절한 철근 배치

 

 

 

세로방향 줄눈재 파손

 

세로방향 줄눈에서 줄눈재의 이탈 및 파손 현상

줄눈재의 내구성 부족

줄눈 접착제의 불량

 

 

펀치 아웃

 

 

 

 

포장면에서 가로, 세로균열 및 포장단부로 둘러쌓인 한 곳에 차량하중에 의해 집중된 구조적 파손 현상

중차량 하중하에서 지반 지지력 손실

펌핑에 의한 보조기층재의 유실

가로, 세로 균열의 상호작용

 

 

세로방향 스폴링

 

 

 

세로방향 줄눈으로부터 0.6m 이내의 거리에서 발생한 슬래브 끝부분의 파손 현상

비압축성 이물질의 침입

펌 핑

 

 

 

. 시멘트 콘크리트포장 파손방지 대책

1. 설계시 고려사항

1) 노상 지지력의 정확한 적용

2) 추정 교통량의 정확한 예측

3) 적절한 배수처리 계획 제시

4) 줄눈의 설계 철저

2. 시공시 고려 사항

1) 줄눈 부위의 정확한 시공

2) 최적 함수비에서 충분한 다짐

3) 양생 철저히 하여 내구성 증가

4) 배수 철저히 하여 Pumping 현상 방지

 

. 시멘트 콘크리트포장 유지 보수

- 기적인 조사를 실시하여 파손 발생시 원인 분석하여 대책수립 일상적인 보수와 정기적인 보수로 구분

1. 일상적인 보수

- 줄눈부, 우각부 등 노면 균열 손상같은 소규모 보수

1) 줄눈부 손상

줄눈재 파손 : 파손 줄눈재 제거프라이머를 바른다백업재, 줄눈주입

팽창줄눈부 손상 : 압축 파괴 팽창줄눈 유간 넓혀 재시공

Blow-up 팽창줄눈 1개소 더 설치

눈모서리 부위의 con'c손상 : 소요면적 절단후 Cement Mortar, Grouting

눈모서리 부위의 과도한 손상 : 절단후 Tie-Bar 삽입con'c 타설

2) 노면 균열

미세균열(균열폭 0.5이하) : 청소후 Resin Morter 충전, Cut Sealing

중간균열(0.51.5) : Tie-Bar 삽입 Rasin Morter 충전

대균열(1.5이상) : 보수 부위 철거 Dowel Bar con'c 타설

3) 표면 박리

- Cement Paste, Epoxy 수지로 채움

 

 

4) 단차 및 결손부

- con'c Ascon으로 채움

2. 정기적인 보수(대규모 보수)

1) 주입공법 : Slab 아래 Pumping 등으로 동공발생, AsphaltCement로 주입

2) Overlay : 설계하중증가, 기존 포장 표면상태 개선, 균열로 우수침투 방지

비접착식 : 기존포장, Sand A/P, Tack Coat, 포장

부분 접착식 : 부분 접착

접착식 : 완전 일체

3) 재포장

- 손이 심하고 다른 보수 방법으로는 평탄한 노면유지 및 강도 유지가 곤란할 때

3. 유지 보수 관리기법

1) 자료수집 노면관찰 노면조사 노면평가

2) 공용성 지수(PSI)에 의한 방법 :

0-1 : 재포장, 1.1-2 : overlay, 2.1-3 : 표면처리

3) 유지관리지수(MCI)에 의한 방법 :

3이하 : 보수시급, 4이하 : 보수필요, 5이하 : 관리수준

 

. 결론

1. IT 기술을 접목한 도로포장의 품질관리시스템 구축하여 CALS와 병행하여 포장 data의 구축과 공유 활용

2. 포장파손 예측모형을 개발하여 feedback하여 포장설계법에 적용

3. 시멘트콘크리트 포장파손의 가장 큰 원인은 줄눈의 설치에 관계되는 경우가 가장 크다. 따라서 건조수축, 온도변화 및 2차응력에 의한 부등침하등을 방지하기 위한 줄눈의 설계, 시공에 철저를 기하여야 한다.

4. 시멘트콘크리트 포장에 파손부가 발생시는 즉시 원인조사를 실시하여 균열발생초기에 보수, 보강을 실시하며 지지력부족등 근본적인 원인으로 인한 균열 발생시는 재포장등을 검토하여야 한다.

 

 

결론

1. 설계단계시 고려사항

- 교통량 예측을 정확히

- 노반지지력을 정확히 산출하여 포장두께 산출

- 배수조건을 고려한 설계

- 줄눈설계의 철저

2. 시공단계

- 줄눈을 정확히 시공

- 재료 및 시공의 품질관리 철저

- 노상 및 선택층, 보조기층의 다짐 철저 - 지지력 및 평탄성 확보

- Con'c Slab 양생 철저

- 지하배수시설 설치로 배수처리 철저

3. 유지보수 단계

- 과적차량 통제

- P.M.S 기법에 의한 유지관리 철저 - 예방적 유지보수 관리

- 유지보수 대책 공법의 개발

4. 정책적 방안

- 과적차량 운행 제한

- 유지보수 예산의 적절한 배정 등

 

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. 개 요

1. 아스팔트 포장은 일정기간동안 충분한 내구성과 공용성을 발휘하도록 교통여건, 자연여견 및 사용재료를 기준으로 하여 설계되며, 충분히 관리되어도 반복 교통하중 및 기상변화를 받아서 포장도로의 교통개방과 함께 파손이 동시에 진행된다.

2. 포장의 파손은 노상토의 지지력, 교통량, 포장두께의 세가지의 균형이 깨짐으로서 일어난다.

3. 아스팔트포장을 유지관리하는데 있어서 포장의 파손현상과 그 원인을 잘 이해하는 것은 중요한 일이다.

 

. 아스팔트포장의 파손의 분류와 원인

1. 노면성상에 관한 파손

- 공용성에만 관한 것으로 노면의 주행성과 교통 안전, 쾌적성, 포장에 기인하는 연도환경을 직접적으로 저해하며, 종국에는 포장의 내구성과 구조기능을 해치는 것을 말한다.

파손의 분류

주된 원인

국부적인 균열

미세균열

- 혼합물의 품질불량, 다짐온도의 부적당에 의한 다짐초기의 균열

선상균열

- 시공불량, 절성경계의 부등침하, 기층의 균열

종방향균열 및 횡방향균열

- 노상, 보조기층의 지지력 불균열

시공조인트의 균열

- 다짐불량

단차

구조물 부근의 요철

- 노상, 보조기층, 혼합물 등의 다짐부족, 지반의 부등침하 등에 의한 요철

변형

소성변형

·- 과대한 대형차교통, 혼합물의 품질불량

종단방향의 요철

- 혼합물의 품질불량, 노상, 보조기층의 지지력 불균일

코루게이숀,침하,범프

- 프라임코우트, 택코우트의 시공불량

플러쉬

- 프라임코우트, 택코우트의 시공불량, 혼합물의 품질불량

마모

라벨링

- 제설후 타이어체인, 스파이크타이어의 사용

폴리싱

- 혼합물의 골재품질, 혼합물의 품질불량

스케일링

- 혼합물의 품질불량, 다짐부족

붕괴

포트홀

- 혼합물의 품질불량, 다짐부족

박리

- 골재와 아스팔트의 친화력 부족, 혼합물에 침투한 수분

노화

- 혼합물중 아스팔트의 열화

2. 구조에 관한 파손

 

 

- 포장내구성과 구조를 직접 저해하고,공용성의 저하, 연도환경의 저해에 연결되는 것으로 전면적인 거북등 모양의 균열등이 여기에 해당된다.

파손의 분류

주된 원인

전면적인 균열

거북등 균열

- 포장두께의 부족, 혼합물, 보조기층, 노상의 부적당, 계획 이상의 교통량통과, 지하수

기타

분니, 동상

- 포장두께, 동상억제층 두께의 부족, 지하수

 

. 아스팔트 포장의 보수공법

1. 보수공법의 분류

구 분

공 법

긴급을 요하는 경우

단차 보수

시기를 잃지 않아야 할 경우

표면처리, 노면절삭, 소성변형처리, 침하처리

장기적인 면에서 조치경우

overly, 절삭 overlay, 재포장, surface recycling

 

2. 보수공법의 특징

 

 

1) 팻칭

포트홀, 단차, 부분적인 침하시 포장재료로 채우는 방법

기존 포장재료와 같은 재료 사용

2) 표면 처리

분적인 균열, 변형, 마모, 박리, 노화시 2.5이하로 Sealing층 시공

방법

- Seal Coat, Armor Coat

- Carpet Coat

- Fog Seal

- Slurry Seal

- 수지계 표면처리

3) 부분재포장

파손이 심한 경우 다른 공법으로 보수불가시

표층, 기층까지 부분적으로 재포장

4) 덧씌우기

기존 포장강도 부족 보강, 평탄성 개량 및 우수 침투 방지

공사비 소요가 많고, 시가지 노면상승에 따른 검토 필요

5) 절삭 overlay

노면상승, 배수시설 고려시 절삭 overlay 실시

균열, 소성변형이 심한 경우

6) 재포장

기층, 보조기층까지 재시공하는 방법

포장원인 조사후 경제성, 기술적인면 등을 종합 판단

7) 기타

절삭(milling)공법

Surface Recycling 공법

- Reshape : 가열긁어 일으킴정형전압

- Repave : 가열긁어 일으킴밭갈이정형신재혼합물공급 (씌운다) 포설전압

- Remix : 가열긁어 일으킴밭갈이신재혼합포설전압

충진공법

 

 

. 파손방지 대책

: 본 수검자가 고속도로 설계시공 감독 경험에 따르면, 포장파손을 최소화하기 위해다음과 같은 사항을 고려하여야 할 것으로 사려됨.

1. 설계시 고려사항

. 정확한 교통량 추정

. 배수, 기온, 환경적 요소를 고려한 적절한 두께 산정

. 환경, 교통조건 고려 적절한 유지보수 시기 결정

2. 시공시 고려사항

. 다짐철저 : 토질별 최적장비 및 최적함수비 설정

. 품질관리 철저 : AP배합기준, 포설온도 관리

. 배수 철저 : 포장 및 지하 배수시설 노상지지력 감소방지

3. 유지관리상

: 유지보수계획수립정기적조사대책수립예방적 유지보수실시, 과적통제

4. 정책상 : 차량형식규제, 유지보수예산 적기배정

 

. 결 론

1. IT 기술을 접목한 도로포장의 품질관리시스템 구축하여 CALS와 병행하여 포장 data의 구축과 공유 활용

2. 포장파손 예측모형을 개발하여 feedback하여 포장설계법에 적용

3. 적절한 시기에 유지 보수를 실시하는 것이 효과적이며 포장 유지 관리 체계 확립으로 도로 파손을 조기에 예방해야 한다.

4. 조사 및 관찰기록을 철저히 하고 환경적 측면의 재생공법 적극 활용하는 것이 바람직하다.

5. 효율적이고 체계적인 유지보수를 위한 PMS 도입이 시급한 과제임.

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. 개 요

1. PMS(Pavement management System:포장관리체계)

- 이미 건설된 막대한 양의 포장도로를 과학적이고, 체계적으로 관리하기 위한 일종의 의사결정 체계로서

- 도로포장에 투입되는 많은 비용이 설계, 시공, 유지, 보수 등 각 분야에 효율적으로 사용될 수 있도록 결정하는 의사결정 System이다.

 

. 포장유지관리시스템(PMS)의 기본기능

1. Network Level

1) 전체 도로망(Network) 차원에서 어느 구간을 먼저 보수보강 할 것인가를 결정하는 단계

2) 포장상태 평가 : HPCI, PSI, MCI

 

 

2. Project Level

1) 보수보강 대상구간에 대해 구체적으로 어떤 공법을 적용할지를 판단하는 단계

2) 수대상 구간에 대해 상세조사 또는 현장실사를 통해 구체적인 보수계획 수립

3. Research Level

1) Database에 장기간 축적된 포장상태 조사결과를 이용하여 포장의 공용성을 평가하고 설계시공보수공법 등의 문제점 도출 및 개선방향을 제시하는 단계

 

. PMS의 주요 구성요소

- PMS의 구성요소는 포장평가, Database, 보수우선순위 및 공법결정 논리, 현황조회기능 등으로 크게 나눌 수 있다.

1. 포장평가

. 포장평가는 다음 4가지 사항을 기본요소로 한다.

1) 노면 평탄성(승차감)

- 노면의 종방향 굴곡을 말하며 도로의 기능적 측면에서 운전자에게 가장 민감한 요소이다.

- 노면 평탄성을 나타내는 지수로는 SV(Slope Variance), PI(Profile Index), QI(Quarter-Car Index), RCI(Riding Comfort Index) 등 다양하나 IRI(International Roughness Index)로 통일하는 방향으로 가는것이 추세

 

 

2) 표면결함

- 균열, 소성변형, Pothole 등 포장표면에 발생되는 결함의 총칭으로서 유지보수 실무자들에게 가장 관심사가 되는 요소이다.

- 면결함은 공항포장평가에서 주로 사용되는 PCI(Pavement Condition Index)와 같이 하나의 합성지수로 나타내기도 하나 대부분 균열율, 소성변형 깊이 등과 같이 각각의 결함정도를 별도로 표시하는 것이 일반적이다.

3) 구조적 지지력

- 하중재하에 따른 포장체의 처짐량으로 표현되며 Project Level에서 덧씌우기 두께 결정 또는 기층보조기층의 재시공여부 등을 판단하는데 사용된다.

- 포장체의 처짐량은 FWD, Deflectograph, Benkelman Beam 등으로 측정되며 그 결과는 역산(Backcalculation)과정을 통해 포장체 각층의 탄성계수를 추정하는데 사용된다.

4) 노면 마찰력(주행안전)

- 포장면의 마찰계수를 측정하는 것으로서 습윤시 노면의 미끄러운 정도를 판단하는데 사용된다.

- 조사장비로는 PFT(Pavement Friction Tester)BPT(British Pendulum Tester) 등이 많이 사용되며 조사결과는 SN(Skid Number), BPN(British Pendulum Nember) 값으로 각각 표현된다.

 

2. DATABASE

. PMS의 기본기능들이 효율적으로 운영되도록 하기 위해 DatabasePMS의 전체적인 지식기반으로서 정보제공자의 역할을 한다.

. PMS의 핵심기능으로서 Database의 역할

 

3. 보수 우선순위 및 공법결정논리

. 매년의 보수보강계획을 수립하는 필수적인 요소

. 보수 우선순위 결정은 Network LevelPMS로서 포장상태에 의한 방법(Condition Rating), 편익 비용비에 의한 방법(Benefit Cost Ratio), 수명주기 비용분석에 의한 방법(Life Cycle Cost Analysis) 등 다양하다. 이중 포장상태에 의한 방법이 가장 선호되고 있다.

4. 현황조회기능

. 현황조회기능은 PMS의 주기능은 아니나 도로관리자의 입장에서 어무의 효율성을 높여주는 편리한 도구가 되었다.

 

 

. 결론

1. 도로포장을 정기적으로 조사, 파손을 조기에 발견, 정확한 원인 분석, 적절한 보수시기 및 보수방법을 선정, 보수대책 강구함으로써 최소의 비용으로 장기간 유지토록함이 최소화 방안으로 판단됨

2. PMS기법에 의한 객관적이고 합리적인 유지보수로

1) 도로예산의 효율적 운용

2) 포장의 적정 수준 유지

3) 적기 유지보수에 의한 포장수명의 연장등의 효과를 기대할 수 있다.

3. 특히 국도의 PMS의 경우 Project LevelPMS만 시행된다.

Network Level의 적용등 보완이 필요한 실정이다.

4. 조속한 시일내에 고속도로, 국도, 지방도 뿐만 아니라 지자체에서도 관리 운영하는 도로에 대해서도 적절한 PMS를 도입하여 합리적이고 체계적이 포장관리가 이루어져야 하겠다.

5. 각종 도로들에 대한 PMS 자료의 수집 및 분석을 통한 연구 기능을 활성화하여 포장설계, 시공, 유지관리의 기술 발전을 도모하여야겠다.

 

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. 개 요

1. 하중전달계수(J)AASHTO 콘크리트 포장의 설계인자로서 줄눈, 균열 또는 길어깨 사이 등 콘크리트 포장 슬래브의 불연속 지점에서 하중전달능력을 나타냄.

2. 하중전달계수(J)는 콘크리트 응력에 비례하므로 J값이 클수록 슬래브 두께가 커짐.

 

. 포장의 유형별 하중전달계수값(AASHTO 기준)

구 분

아스팔트 길어깨

콘크리트 길어깨

(타이바로 연결)

JCP 또는JRCP

다우웰바 사용

3.2

2.53.1

다우웰바가 없을 경우

3.84.4

3.64.2

CRCP

2.93.2

2.32.9

 

 

. 하중전달계수의 적용

1. 하중전달계수는 주어진 하중에서 콘크리트에 발생하는 응력에 비례한다.

2. 따라서 하중 전달계수값이 클수록 콘크리트 응력도 크며 결과적으로 설계될 슬래브두께는 커진다. CRCP의 경우 하중전달계수값이 JCPJRCP의 경우보다 작으므로 같은 조건에서 슬래브두께를 약간 줄일수 있음을 알 수 있다.

3. 온도변화가 클수록 큰값 사용

 

. 하중전달계수의 특징

1. 하중전달계수의 영향요소

1) 포장형식(JCP > JRCP > CRCP)

2) 다웰바 사용 유무 (다웰바 미사용 > 다웰바 사용)

3) 길어깨 포장 형식 (아스팔트포장 > 콘크리트포장)

 

. 문제점 및 향후 연구과제

1. 현재 AASHTO 값 그대로 사용 => 국내 계절, 환경영향 맞게 재정립 요구

2. 장기적 온도 data 습득 => 계절별 온도보정모형 개발

3. 설계요소와 J값의 상관관계 연구 요구됨

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. 개 요

1. 노상반력계수는 AASHTO의 설계인자로 강성 포장구조를 설계하기 위하여 노상의 포장슬래브에 대한 지지력의 정도를 산정해야 한다.

2. 이것은 유효노상 반력계수로 표시되며 보조기층의 형태와 두께, 강성기초의 깊이, 지지력감소등의 복합적인 영향에 따라 변화된다.

 

. 유효노상반력계수(K)의 산정

1. 유효노상반력계수에 대한 영향요소 결정

1) 유효노상반력계수는 노반토의 ()탄성계수 뿐만 아니라 여러 가지 다른 요소들에 의해 달라지므로 우선 고려해야할 복합요소들을 산정해야 한다.

2) K값에 영향을 주는 요소

보조기층의 두께 및 탄성계수

국부적인 지지력 손실

기반암의 깊이

2. 노반동탄성계수 설정

계절적인 노반동탄성계수치를 산정한다.

3. 보조기층의 탄성계수 설정

1) 유효 K값을 산정하는 세번째 단계로 각 계절별 보조기층 탄성계수(ESB)를 구한다.

2) 이 탄성계수는 노반동탄성계수를 결정하기 위하여 사용한 계절구분에 대응되어야 한다.

4. 합성노상반력계수 산정

 

 

1) 반무한 깊이, 즉 기반암의 깊이가 3.0m이상인 노상으로 가정한 각 계절별 노상반력계수를 구한다.

2) 포장슬래브를 보조기층이 없어 노상에 바로 설치할 경우 k = MR / 49.3

5. 강성기초의 효과를 고려한 노상반력계수 산정

산정된 합성노상반력계수에 대해 강성기초의 효과를 고려하여 수정

6. 상대손상 산정

필요한 슬래브의 두께를 산정하는 단계로서 각 계절별 상대손상 Ur을 결정한다.

7. 평균상대손상 결정

Ur값을 구분한 계절수로 나누어 평균상대손상을 결정한다.

8. 지지력손실에 대한 수정 유효노상반력계수 산정

보조기층침식에 의해 야기되는 잠재적인 지지력손실을 고려하여 유효노상반력계수를 수정한다.

 

 

. 결론

1. 콘크리트 슬래브를 지지하는 지지력은 노반토의 지지력 뿐만 아니라 보조기층, 강성기초의 깊이 및 지지력손실 등 여러 가지 요소들을 고려하여 결정한다.

2. 포장슬래브의 두께를 결정하는 설계도표를 이용하기 위해서는 이러한 여러 가지 요소들이 고려된 설계 유효노상반력계수(k)를 구하여야 한다.

3. 도로환경(배수, 동상, 수분변화) 미반영

4. 실제포장체의 동적하중 미반영으로 신뢰성 낮음

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. 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

 

. Mr 결정시 고려사항

1. 재료의 종류, 포화도, 밀도로 인한 영향을 충분히 고려

2. 계절별 환경인자의 변화를 고려하여 결정

 

. 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

 

 

. 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

 

 

. 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.

 

. 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.

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. 신뢰도

1. 신뢰도 설계인자는 예상교통량(w8.2)과 예상공용성(W8.2)의 편차를 고려한 것으로써 포장구간이 유지할 수 있는 확실성의 수준을 예측한 것이다.신뢰도 개념을 적용하기 위하여 도로기능에 따른 적정신뢰도(R)을 선정하고 현장조건을 대표하는 전체표준편차(So)를 선택

2. 신뢰도는 포장설계에 있어서 일종의 안전율(Safety Factor)의 개념으로서, 설계에 고려되지 않은 요소나 고려되었더라도 불확실하게 산정된 변수등을 고려 해 준다.

3. 신뢰도는 다음 그림에서 빗금친 부분의 면적(분포의 총면적이 1.0일때)을 퍼센트로 나타낸 것이며 포장의 실제수명이 설계수명을 넘을 확률을 나타낸다.

신뢰도의 개념

4. 중요한 도로일수록 높은 신뢰도를 요구하며, 신뢰도가 높을수록 안전한 설계가 되므로 콘크리트 슬래브의 두께도 두꺼워 진다.앞의 그림에서 실제 공용성의 분포는 정규분포로 가정하며 그 표준편자(So)는 신뢰도와 함께 중요한 입력변수중의 하나이다. 신뢰도는 도로의 기능에 따라 다음 표의 값을 사용한다.

도로기능분류

신 뢰 도(%)

도 시 부

지 방 부

고속도로

85 99.9

80 99.9

주요간선도로

80 90

75 95

연결로

80 95

75 95

국지도로

50 80

50 80

 

 

. 표준편차

1. 현장조건을 대표하는 표준편차(So)를 선택한다.

2. 공용성 분포의 표준편차는 일반적으로 0.30.4의 값을 사용하는데 장래 교통량의 불확실성을 고려하여 설계교통량을 충분히 잡은 경우는 0.34를 사용하고 장래교통량의 불확실성을 고려하지 않은 경우는 약간 큰 값인 0.39를 사용한다.

3. AASHTO 도로시험에서 얻어낸 So값은 교통오차가 포함되지 않았지만 도로시험에서 얻어낸 공용 예상오차는 강성포장에서는 0.25, 가요성포장에서는 0.35이다. 이 오차는 강성과 가요성포장에서 각각 0.350.45인 교통전체표준편차에 상응한다.

 

. 결론

1. 근본적으로 신뢰도란 설계에 있어서 다양한 설계대안들이 해석기간에 걸쳐 확보할 수 있는 확실성의 정도를 구체화한 것이다.

2. 신뢰도 설계인자는 예상교통량(w8.2)과 예상공용성(W8.2)의 편차를 나타낸 것으로써 포장구간이 설계된 기간동안 유지할 수 잇는 확실성의 수준을 예측한 것이다.

3. 일반적으로 교통량, 교통량 전환의 어려움, 공공 효용 기대치등이 커지기 때문에 이러한 기대를 따르지 못할 위험도를 최소로 해야 한다. 이는 신뢰도를 높게 선택하므로써 해결할 수 있다. 이용량이 많은 도로에서는 높은 신뢰도가 적용되며 반면에 50%의 최저 신뢰도는 이용량이 적은 국지도로에 적용된다.

 

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