KDS 설계기준 445005 아스팔트콘크리트 포장설계

2024년 07월 21일 건설엔지니어

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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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