아스팔트 콘크리트 포장 설계 기준
1. 일반 사항
1.1 목적
- 본 기준은 아스팔트 콘크리트 포장 설계 기준을 제시하며, 설계 개념, 환경 조건, 교통 조건, 재료 물성, 포장 층 두께, 공용 기간, 설계 등급, 공용성 기준, 포장 층별 최소 두께 등을 포함한다.
1.2 적용 범위
- 내용 없음
1.3 참고 기준
- 내용 없음
1.4 용어의 정의
- 내용 없음
1.5 기호의 정의
- 내용 없음
1.6 해석과 설계 원칙
- 포장 설계는 역학적-경험적 개념에 기반한 도로 포장 설계 프로그램을 활용한다.
- 정확한 설계를 위해 각 포장 설계 조건에 적합한 설계 자료를 적용한다.
- 설계 자료는 설계 등급, 환경 조건, 교통 조건, 재료 물성, 포장 층 두께, 공용 기간, 공용성 기준 등으로 구분된다.
- 일반 본선 구간에 대한 아스팔트 콘크리트 포장 구조의 전체적인 설계 과정은 그림 1.1-1과 같다.
2. 조사 및 계획
- 내용 없음
3. 재료
- 내용 없음
4. 설계
4.1 아스팔트 콘크리트 포장 구조의 설계
4.1.1 설계 개념
- 아스팔트 콘크리트 포장의 구조 설계는 입력 변수를 이용하여 구조 해석 및 공용성 해석을 수행한다.
- 포장의 공용성 지표(균열, 영구 변형, IRI)가 목표 공용 기간 동안 공용 기준을 만족하는지 검토한다.
4.1.2 환경 조건
- 대상 도로의 위치와 근접한 1개 이상의 기상 관측소의 기상 정보(최저 온도, 최고 온도, 강수량 등)를 평균하여 적용한다.
- 이는 기상 조건에 따른 재료 물성의 변화 파악 및 동상 방지층 설계에 적용된다.
4.1.3 교통 조건
- 대상 도로의 설계 기간 동안 설계 차로를 통과하는 전체 혼합 교통량(설계 교통량)을 의미한다.
- 월별 또는 시간대별 차종 분포 및 축 하중 분포를 고려하여 적용한다.
- 설계 차로에 대한 설계 교통량은 식 (4.1-1)을 적용하여 결정한다.
DD : 방향별 분배 계수 (표 4.1-1 참조)
DL : 차로별 분배 계수 (표 4.1-1 참조)
AADT : 해석 기간 동안의 양방향 누가 교통량
-
표 4.1-1은 방향 및 차로 분배 계수 범위 값을 나타낸다.
-
표 4.1-2는 AADT의 교통량 분류에 사용되는 12종 차종의 구성 및 정의를 나타낸다.
4.1.4 재료 물성
-
포장에 사용되는 각 재료의 특성을 반영할 수 있는 재료의 동탄성 계수, 탄성 계수, CBR, 골재 종류 및 골재의 입도 분포 등을 설계 등급에 맞게 적절하게 적용한다.
-
아스팔트 콘크리트 재료의 동탄성 계수는 시간의 함수로 동탄성 계수 실험을 통해 식 (4.1-2)와 같이 나타낼 수 있다.
α, β, γ, δ : 모형 계수
tr : 온도를 고려한 시간
- 쇄석 기층 및 보조 기층 입상 재료의 탄성 계수는 식 (4.1-3)을 이용하여 결정할 수 있다.
E : 탄성 계수 (MPa)
θ : 체적 응력 (kPa)
k1,k2 : 구성 모델의 모델 계수
- 노상 입상 재료의 회복 탄성 계수는 식 (4.1-4)를 이용하여 결정할 수 있다.
MR : 회복 탄성 계수 (MPa)
θ : 체적 응력 (kPa)
σd : 축차 응력 (kPa)
k1,k2,k3 : 구성 모델의 모델 계수
- CBR을 이용하여 노상의 탄성 계수를 결정하는 경우에는 식 (4.1-5)를 이용한다.
MR = 17.6 × CBR0.64
4.1.5 포장 층의 두께
- 각 층에 사용되는 골재의 입경 및 시공성을 고려하여 mm 단위로 적용한다.
4.1.6 공용 기간
- 포장의 구조적인 성능에 영향을 미치지 않는 보수를 고려하여 목표한 포장의 수명이다.
- 포장의 용도, 종류, 등급에 따라 다르게 적용할 수 있다.
4.1.7 설계 등급
- 포장의 중요도 또는 설계 교통량 및 도로의 종류(고속 국도, 일반 국도, 지방도 등)에 따라 결정된다.
- 표 4.1-3은 연평균 일교통량(AADT)에 따른 설계 등급 구분을 나타낸다.
4.1.8 공용성 기준
-
포장의 구조적 수명을 결정짓는 기준으로, 아스팔트 콘크리트 포장에서는 피로 균열율(%), 영구 변형(cm), IRI(m/km)를 적용한다.
-
식 (4.1-6)은 아스팔트 콘크리트 포장의 IRI와 공용 수명, 영구 변형량 및 균열과의 관계를 나타낸다.
IRI0 : 초기 평탄성
AGE : 공용 수명 (년)
RUT : 영구 변형량 (cm)
CRACK : 균열률 (%)
- 식 (4.1-7)은 아스팔트 콘크리트 포장층의 영구 변형률과 탄성 변형률, 교통량, 온도 및 공극률과의 관계를 나타낸다.
ε : 탄성 변형률
KRut : 깊이 조정 함수
N : 교통량
T : 온도 (℃)
V : 공극률 (%)
A, B, C, D : 모형 계수
- 식 (4.1-8)은 아스팔트 콘크리트 포장층의 총 균열 모형을 나타낸다.
BU(%) : 상향 균열률
TD(%) : 하향 균열률
4.1.9 포장 층별 최소 두께
-
일정 두께보다 얇은 표층, 기층 또는 보조 기층을 포설하는 것은 비실용적이고 비경제적일 수 있으므로 교통 하중 및 기타 환경 조건과 상관없이 각 포장 층은 표 4.1-4에 제시한 값 이상으로 하여야 한다.
-
표 4.1-4는 포장 층별 최소 두께 (mm)를 나타낸다.
표 4.1-4 포장 층별 최소 두께 (mm)
| 종류 | 최소 두께 (mm) | |—|—| | 아스팔트 콘크리트 표층 | 50 | | 아스팔트 콘크리트 안정 처리 기층 | 50 | | 빈배합 시멘트 콘크리트 보조 기층 | 150 | | 아스팔트 콘크리트 보조 기층 | 100 | | 입상 재료 기층 | 150 | | 쇄석 보조 기층 | 150 | | – 모래·자갈 선택 층 위에 부설되는 경우 | 200 | | – 모래 선택 층 위에 부설되는 경우 | 200 | | 비선별 모래·자갈 보조 기층 | 200 | | 슬래그 보조 기층 | 200 | | 시멘트 또는 안정 처리 보조 기층 | 200 |
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