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KDS_시멘트콘크리트 포장설계
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시멘트 콘크리트 포장 설계 기준
1. 일반사항
1.1 목적
- 본 기준은 시멘트 콘크리트 포장 설계 기준을 제시하며, 설계 개념, 환경 조건, 교통 조건, 재료 물성, 포장층 두께, 공용 기간, 설계 등급, 공용성 기준, 분리막 설계, 줄눈 설계 등을 다룬다.
1.2 적용범위
1.3 참고 기준
1.4 용어의 정의
1.5 기호의 정의
1.6 해석과 설계 원칙
- 포장 설계는 역학적-경험적 개념에 근거한 도로 포장 설계 프로그램을 활용한다.
- 설계 자료는 설계 등급, 환경 조건, 교통 조건, 재료 물성, 포장층 두께, 공용 기간, 공용성 기준 등을 고려하여 적용한다.
2. 조사 및 계획
3. 재료
4. 설계
4.1 시멘트 콘크리트 포장 구조의 설계
4.1.1 설계 개념
- 시멘트 콘크리트 포장의 구조 설계는 입력된 변수를 이용하여 구조 해석 및 공용성 해석을 수행한다.
- 목표 공용 기간 동안 공용 기준(피로 균열, IRI)을 만족하는지 검토한다.
4.1.2 환경 조건
- 대상 도로의 위치와 근접한 기상 관측소의 기상 정보(최저 온도, 최고 온도, 강수량 등)를 평균하여 적용한다.
- 기상 조건에 따른 재료 물성 변화 파악 및 동상 방지층 설계에 활용한다.
4.1.3 교통 조건
- 설계 기간 동안 설계 차로를 통과하는 전체 혼합 교통량(설계 교통량)을 의미하며, 월별 또는 시간대별 차종 분포 및 축 하중 분포를 고려한다.
- 설계 차로에 대한 설계 교통량은 식 (4.1-1)을 적용하여 결정한다.
- 설계 교통량은 방향별 분배 계수, 차로별 분배 계수, 해석 기간 동안의 양방향 누가 교통량(AADT)를 고려한다.
- 표 4.1-1은 방향 및 차로 분배 계수 범위를 나타낸다.
- 표 4.1-2는 AADT의 교통량 분류에 사용되는 12종 차종의 구성 및 정의를 나타낸다.
4.1.4 재료 물성
- 포장에 사용되는 각 재료의 특성(탄성 계수, 허용 응력, CBR, 골재 종류 및 입도 분포 등)을 설계 등급에 맞게 적용한다.
- 시멘트 콘크리트 재료 탄성 계수 및 휨 강도는 28일 압축 강도 시험 및 28일 휨 강도 시험으로 결정하며, 식 (4.1-2)를 이용하여 재령과 강도 및 탄성 계수 사이의 관계를 계산한다.
- 표 4.1-3은 골재별 시멘트 콘크리트 슬래브의 강도 및 탄성 계수 예측 상수를 제공한다.
- 쇄석 기층 및 보조 기층 입상 재료의 회복 탄성 계수(MR)는 식 (4.1-3)을 이용하여 결정하며, 구성 모델의 모델 계수를 적용한다.
- 노상 입상 재료의 탄성 계수는 식 (4.1-4)를 이용하여 결정하며, 체적 응력, 축차 응력, 구성 모델의 모델 계수를 적용한다.
- CBR을 이용하여 노상의 탄성 계수를 결정하는 경우 식 (4.1-5)를 사용한다.
4.1.5 포장층의 두께
- 각 층에 사용되는 골재의 입경 및 시공성을 고려하여 mm 단위로 적용한다.
4.1.6 공용 기간
- 포장의 구조적 성능에 영향을 미치지 않는 보수를 고려하여 목표한 포장 수명으로 설정한다.
- 포장의 용도, 종류, 등급에 따라 달리 적용할 수 있다.
4.1.7 설계 등급
- 포장의 중요도 또는 설계 교통량 및 도로의 종류(고속 국도, 일반 국도, 지방도 등)에 따라 결정한다.
- 표 4.1-4는 연평균 일교통량(AADT)에 따른 설계 등급 구분을 나타낸다.
4.1.8 공용성 기준
- 포장의 구조적 수명을 결정하는 기준으로서, 시멘트 콘크리트 포장에서는 피로 균열률(%), IRI(m/km)를 적용한다.
- 식 (4.1-6)은 시멘트 콘크리트 포장의 IRI와 공용 수명, 스폴링, 균열, 기층 재료와의 관계를 나타낸다.
4.1.9 분리막 설계
- 무근 시멘트 콘크리트 포장과 철근 시멘트 콘크리트 포장에서 슬래브 바닥과 보조 기층과의 마찰 저항을 감소시키기 위해 설치한다.
- 빈배합 시멘트 콘크리트와 연속 철근 시멘트 콘크리트를 설계할 때는 분리막을 설치하지 않는다.
4.1.10 줄눈의 설계
- 포장의 팽창과 수축을 수용하여 온도 및 습윤 등 환경 변화, 마찰, 시공에 의하여 발생하는 응력을 완화시키거나 균열을 일정한 장소로 유도시키기 위해 수축 줄눈, 팽창 줄눈, 시공 줄눈을 설치한다.
- 줄눈의 구조는 줄눈 간격, 배치, 규격을 고려하여 설계하며, 최소화하고 강한 구조로 설계하여 공용성 및 주행성을 향상시킨다.
- 세로 줄눈 간격은 일반적으로 차로를 구분하는 위치에 설치하지만 시공법도 고려하여 결정한다.
- 가로 수축 줄눈 간격은 슬래브 두께, 보강 여부, 시멘트 콘크리트 열팽창 계수, 경화 시 온도, 보조 기층면 마찰 저항 등을 고려하여 결정한다.
- 가로 팽창 줄눈은 교량 접속부, 포장 구조 변경 위치, 교차 접속부 등에 설치하며, 온도 등의 영향에 의한 시멘트 콘크리트 팽창을 수용할 수 있도록 설치 간격, 폭 등을 고려한다.
- 팽창 줄눈 폭은 일반 토공부 시멘트 콘크리트 포장에서는 30mm, 구조물 접속부 구간은 50mm를 적용한다. 현장 조건에 따라 공사 감독자의 승인을 받아 조정할 수 있다.
- 시공 줄눈 간격은 현장 포설 작업 및 장비 능력에 따라 좌우되며, 일일 포설 작업 완료 시 또는 장비 고장, 기후 변화로 인한 작업 중단 시 설치한다.
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