22

Ⅰ편. 아스팔트 콘크리트 포장 구조 설계

2. 사전 설계절차

2.1 적용 범위

(1) 도로포장의 설계구간 연장 결정에 적용한다.

(2) 도로포장의 형식 결정에 적용한다.

(3) 아스팔트 콘크리트 포장 구조 설계등급 결정에 적용한다.

(4) 아스팔트 콘크리트 포장 구조 설계대안 단면결정에 적용한다.

2.2 설계구간 연장 결정

(1) 설계구간 연장은 교통량을 우선으로 결정, 동일 교통량 구간 내에는 노상재료

의 탄성계수에 기초하여 결정한다.

(2) 최소 포장설계구간 연장은 750m로 한다. 최소 포장설계구간은 성토부를 기준

으로 한다. 단, 절토부는 성토부의 포장단면을 적용하는 것을 원칙으로 한다.

(3) 포장설계구간 연장 결정을 위해서는 포장두께 결정이 선행되어야 하며, 포장

두께 결정은 설계등급에 따라 이루어진다.

【해 설】

일정두께의 포장단면을 유지하는데 필요한 포장설계구간 연장을 결정한다. 포장단면

은 교통량 또는 하부구조의 탄성계수가 급격히 변하지 않는 한 동일단면을 유지한다.

포장단면을 짧은 구간에서 여러 번 변화시키는 것은 시공을 번잡하게 하고 시공단가를

상승시키며 시공불량을 초래할 수 있다. 포장설계구간 연장은 교통량을 우선으로 결정

하며, 동일 교통량 구간 내에서는 설계입력물성치인 노상재료의 탄성계수에 기초하여

결정한다. 입상 보조기층 및 입도조정 쇄석기층 재료는 선별된 재료원으로부터 획득함

으로 동일 생산된 재료의 탄성계수 차이가 크지 않다.

단면두께를 일정하게 유지하는 최소 포장설계구간 연장(기본구간)은 750m로 한다.

최소 포장설계구간은 성토부를 기준으로 하며, 절토부는 성토부의 포장단면을 적용하

는 것을 원칙으로 한다.

23

2. 사전 설계절차

도로포장 구조 설계 요령

포장설계구간 연장 결정을 위해서는 포장두께 결정을 위한 절차가 선행되어야 한다.

포장두께 결정은 설계 입력 값으로서 노상과 입상보조기층 및 입도조정 쇄석재료에 대

한 탄성계수 결정(설계등급 1 및 설계등급 2만 해당)을 통해 이루어진다. 여기에서 노

상의 탄성계수 결정을 위해 예상 도로선형 통과구간 지역 또는 토취장에서 노상재료로

사용할 수 있는 흙 시료를 필요한 수량만큼 채취하여야 한다. 노상재료를 사용하여 탄

성계수를 결정하기 위해서는 시험굴(Test Pit)조사를 통해 충분한 양의 교란된 흙 시

료를 확보하고, 탄성계수 결정에 필요한 시험을 부록 3.「포장 하부구조 재료의 설계입

력변수 평가 시험법」에 따라 계획적으로 실시하여야 한다. 시험굴 조사는 예정 토취

장에서 최소 5개소 또는 예상 도로선형 통과구간 지역의 절토부에서 250m 간격으로

실시한다.

설계등급 1에서는 시험굴 당 최소 6개의 삼축압축시험을 위한 시편을 제작할 수 있

는 양의 흙 시료를 확보하여야 하며, 설계등급 2에서는 탄성계수 결정을 위한 기초물

성시험에 사용할 충분한 양의 흙 시료를 채취하여야 한다. 충분한 양의 흙 시료를 확

보하지 못할 경우 시편수의 감소에 따라 단면의 증가를 초래하여 비경제적인 도로설계

를 초래할 수 있음에 유의하여야 한다. 시험용 흙 재료로부터 시험굴 당 1개씩의 평균

설계 탄성계수(Eavg)가 확보되면 서로 인접한 시험굴 위치에서의 평균 설계 탄성계수를

비교하여 단면변화 여부를 결정한다.

설계등급 1에서는 아래의 절차에 따라 포장설계 단면과 포장단면 연장을 결정한다.

1) 하부구조 설계입력 물성 평가

① 설계대상 구간에서 선정 채취된 노상토 및 예상 재료원으로부터 획득된 입상 보조

기층, 입도조정기층인 쇄석기층 재료에 대하여 삼축압축시험을 실시한다.

② 삼축압축시험 결과를 이용하여 하부구조 구성재료의 탄성계수를 결정한다.

2) 포장설계구간 연장 결정

① 노상토와 입상 보조기층 및 입도조정 쇄석기층 재료의 대표 탄성계수를 이용하

여 해당 기본구간(750m)에서의 포장단면을 결정한다.

② 노상토와 입상 보조기층 및 입도조정 쇄석기층 재료의 탄성계수 변화를 검토하

여 하나의 포장단면으로 설계하는 구간 연장을 아래의 순서에 따라 결정한다.

- 연접 설계구간과 해당 설계구간 사이 노상의 평균 탄성계수비가 세 배 미만이

면 탄성계수가 작은 구간의 포장 단면을 연접구간까지 적용한다.

24

Ⅰ편. 아스팔트 콘크리트 포장 구조 설계

- 만일 연접 두 구간에서의 평균 탄성계수가 세 배 이상 차이가 발생하면 두

구간의 평균 탄성계수를 이용하여 포장단면을 각각 달리 설계한다.

- 평균 탄성계수가 세 배 이상 차이가 발생하는 경우라도 하나의 구간 연장이

750m 이하이면 별도의 설계구간으로 구분하지 않는다.

③ 예외조항

- 구조물과 토공 구간의 접속부 또는 흙쌓기와 흙깎기 경계 구간 등은 시공성을

고려하여 단면두께를 달리할 수 있다.

- 불연속구간에 대한 포장단면 결정은 별도로 규정한다 (「노면 불연속구간 설

계지침」 참조).

- 터널구간의 포장단면 결정은 별도로 규정한다(「터널내 포장설계지침」참조).

설계등급 2에서는 아래의 절차를 이용하여 포장설계 단면과 포장단면 연장을 결정한다.

1) 하부구조 설계입력 물성 평가

① 설계대상 구간에서 선정 채취된 노상토 및 예상 재료원으로부터 획득된 입상 보조

기층, 입도조정 쇄석기층 재료에 대하여 다짐시험과 체가름 시험 등 기초 물성시

험을 수행한다.

② 기초 물성시험 결과를 이용하여 하부구조의 모델계수 k1, k2, k3를 결정한다.

③ 하부구조 모델계수와 20개의 응력조합(부록 3. 「포장 하부구조 재료의 설계입력

변수 평가 시험법」 참조)을 이용하여 평균 설계 탄성계수를 결정한다.

2) 포장단면 연장 결정

① 노상토와 입상 보조기층 및 입도조정 쇄석기층 재료의 평균 설계 탄성계수를

이용하여 해당 기본 구간(750m)에서의 포장단면을 결정한다.

② 노상토와 입상 보조기층 및 입도조정 쇄석기층 재료의 탄성계수 변화를 검토하

여 하나의 포장단면으로 설계하는 구간 연장을 아래의 순서에 따라 결정한다.

- 연접 설계구간과 해당 설계구간 사이의 평균 탄성계수비가 세 배 미만이면 탄

성계수가 작은 구간의 포장단면을 연접구간까지 적용한다.

- 만일 연접 두 구간에서의 평균 탄성계수가 세 배 이상 차이가 발생하면 두

구간의 대표 탄성계수를 이용하여 포장단면을 각각 달리 설계한다.

- 평균 탄성계수가 세 배 이상 차이가 발생하는 경우라도 하나의 구간 연장이

25

2. 사전 설계절차

도로포장 구조 설계 요령

750m 이하이면 별도의 설계구간으로 구분하지 않는다.

③ 예외조항

- 구조물과 토공 구간의 접속부 또는 흙쌓기와 흙깎기 경계 구간 등은 시공성을

고려하여 단면두께를 달리할 수 있다.

- 불연속구간에 대한 포장단면 결정은 별도로 규정한다 (「노면 불연속구간 설

계지침」참조)

- 터널구간의 포장단면 결정은 별도로 규정한다(「터널내 포장설계지침」참조).

<그림 2.1> 포장설계구간 연장 결정 절차

26

Ⅰ편. 아스팔트 콘크리트 포장 구조 설계

2.3 포장형식 결정

도로포장 구조 설계 초기에 적합한 포장 형식(아스팔트 콘크리트 포장 또는 시멘

트 콘크리트 포장)을 선정하도록 한다. 포장 형식 선정을 위해 공용성을 고려한

생애주기비용분석을 통해 비용 효율적인 포장형식을 결정한다.

【해 설】

2.3.1 포장 종류

도로의 포장 형식은 크게 아스팔트 포장, 콘크리트 포장 및 기타 포장 형식으로 구

분할 수 있다. 이 중 아스팔트 및 콘크리트 포장의 특성을 정리한 것이 <그림 2.2>와

<표 2.1>이다.

표층

기층

보조기층

노상

길바탕 흙

1

표층

린기층

골재보조기층

노상

길바탕 흙

2

<그림 2.2> 국내 포장 대표 단면 및 응력 분포도

27

2. 사전 설계절차

도로포장 구조 설계 요령

구분 콘크리트 포장 아스팔트 포장

장점

⦁ 긴 공용 수명

⦁ 높은 미끄럼 저항성

⦁ 유지보수 미미

⦁ 야간 시인성이 우수

⦁ 소음/진동이 적고 평탄성 양호.

⦁ 짧은 양생 기간으로 인해 조기

교통개방 가능

⦁ 유지보수 간편

단점

⦁ 소음/진동 발생

⦁ 양생 기간 및 초기 균열 발생

가능성

⦁ 보수 작업의 두려움

⦁ 수명이 짧고 잦은 유지보수가 필

요

⦁ 낮은 미끄럼 저항성

⦁ 낮은 야간 시인성

비고

최근에는 두 포장 형식간의 단점을 극복하려는 노력이 진행되어 장·단점

구분의 경계가 희미해짐

<표 2.1> 포장 형식간의 장단점 비교

2.3.2 아스팔트 콘크리트 포장

아스팔트 콘크리트 포장은 <그림 2.1>의 좌측 그림과 같이 표층을 골재와 아스팔트

바인더(Asphalt Binder)로 결합하여 만든 것으로 일반적으로 표층, 기층 및 보조기층

으로 이루어진다. 아스팔트 포장은 차량 하중에 의해 발생하는 응력이 포장을 구성하

는 각 층으로 전달되어 하부층으로 갈수록 점차 넓은 면적에 적게 작용하는 포장이다

( 1 2 l > l ). 아스팔트 포장 각 층의 구성과 두께는 교통 하중에 의해 발생한 응력에

충분히 견딜 수 있어야 한다. 아스팔트 포장의 구분은 다음과 같다.

(1) 아스팔트 시멘트(Asphalt Cement)

원유에 포함된 혼합물들은 끓는점이 서로 달라 증류를 하고 난 후 맨 마지막에 남는

갈색의 점탄성 재료를 아스팔트 시멘트라고 한다. 수천종 이상의 고분자 탄화수소(90

% 이상)로 구성되어 있으며, 아직까지 정확한 화학적 구조가 규명되지 않았다. 아스팔

트 생산 시 온도를 높이거나 진공 조건이 변할 경우, 포화 탄화수소는 그대로 있지만,

수지나 방향족 성분은 아스팔텐으로 변하며, 아스팔텐 함량이 높을수록 딱딱한 재료가

된다. 재료의 특성을 정의하기 위해서 침입도(Penetration) 특성, 점도(Viscosity) 특

28

Ⅰ편. 아스팔트 콘크리트 포장 구조 설계

성, PG(Performance Grade) 등급의 기준을 적용하여 구분하고 있다.

(2) 웜믹스 아스팔트(Warm Mix Asphalt)

최근 핫믹스 아스팔트 포장의 생산 및 시공시 많은 에너지 소비와 함께 대량의 탄소

배출로 인해 환경 문제의 주범으로 인식되었다. 중온화 재료를 첨가하여 핫믹스 아스

팔트보다 약 30~50 ℃ 정도 낮은 온도에서 생산 및 시공함으로써 에너지 절감 및 유

해가스 배출 저감 등의 효과를 목적으로 하고 있다.

(3) 콜드믹스 아스팔트(Cold Mix Asphalt)

콜드믹스 아스팔트는 일반적으로 대규모의 포장 건설에 사용하지 않고 소규모 소파

보수나 포장 표면 보수 재료로 사용한다. 예를 들어, 아스팔트 포장에 포트홀(Pothole)

과 같은 파손이 발생할 때 긴급 보수재료 사용하거나 실코트(Seal Coat), 슬러리씰

(Surry Seal), 포그씰(Fog Seal)과 같은 표면 보수용 재료로 이용한다.

개질아스팔트는 포장용 석유아스팔트의 성질을 포장의 내구성 향상을 목적으로 개선

한 것이다. 이들에는 아스팔트에 고무, 수지 등의 고분자재료를 첨가해서 성능을 개선

시킨 아스팔트 및 촉매제를 이용한 개질아스팔트가 있다. 아스팔트를 개질하는 방법은

여러 가지가 있으며 사용하는 개질재의 종류와 개질방식에 따라 개질아스팔트의 특성

변화가 매우 크다. 개질아스팔트 종류에는 개질방식에 따라 고분자 개질 아스팔트와

화학적 개질 아스팔트, 그리고 산화 아스팔트로 크게 구분할 수 있으며, 생산방식에

따라서도 사전배합(Pre-Mix) 생산형태와 현장배합(Plant-Mix)생산형태로 구분할 수

있다.

가. 고분자 개질아스팔트(PMA ; Polymer Modified Asphalt)

기존 아스팔트에 SBS, PE, EVA 등의 고분자를 혼합하여 성능을 향상시킨 제품으로

전 세계적으로 가장 널리 사용되고 있는 개질아스팔트이며 개질재료에 의해 두 가지로

분류될 수 있다. 그 중의 하나는 개질재료로서 고무계의 고분자재료를 첨가한 개질아

스팔트 I형은 아스팔트의 감온성 및 저온시의 취성의 개량을 위해 유동 및 마모에 대

29

2. 사전 설계절차

도로포장 구조 설계 요령

한 저항성을 높인 재료이다. 다른 하나는 열가소성 수지와 고무를 병용한 것, 혹은 열

가소성 수지를 단독으로 사용한 고분자 재료인 개질아스팔트 II형으로 유동저항성이 높

다.

나. 화학적 개질아스팔트

금속원소가 함유된 촉매제를 사용하여 아스팔트를 화학적으로 산화시키거나 또는 시

공 후 대기와의 산화를 촉진시키는 형태이다. 아스팔트의 경화를 급속히 진전시키는

개질방식으로 영구변형에 대한 저항성은 우수하나 균열에 취약한 특성과 사용시에 악

취 발생 등의 문제점을 갖고 있어 현재에는 제한적인 용도에서만 사용되고 있다.

다. 산화 아스팔트

아스팔트를 고온에서 공기와 접촉시킴으로써 재료의 스티프니스(Stiffness)가 증가시

켜 영구변형에 대한 저항성을 향상시킨 재료로써 세미블로운 아스팔트라고도 한다. 상

대적으로 딱딱하기 때문에 연약지반상의 포장 등 기층의 국부적인 변형이 예상되는 장

소에 적용하면 균열발생이 쉽다. 생산 시 점도가 높기 때문에 다짐작업을 할 때 온도

관리에 특히 주의하고 충분히 다져야 한다.

2.3.3 시멘트 콘크리트 포장

시멘트 콘크리트 포장은 시멘트 콘크리트 슬래브가 교통 하중으로 인한 전단이나 휨

에 저항하여 하중을 하부층의 지지력 이하로 약화시킴으로써 구조적 안정성을 유지하

는 포장형식이다. 일반적으로 표층 및 보조기층으로 구성되어 있는데, 보조기층의 역

할은 슬래브에 균등한 지지력을 주고 펌핑(Pumping) 등의 파손을 사전에 방지하며,

콘크리트 슬래브를 타설하기 위한 안전한 작업 지반을 조성해 준다. 시멘트 콘크리트

포장 종류는 일반적으로 철근 보강 및 줄눈 간격에 따라 무근 줄눈 콘크리트 포장(JPC

P : Jointed Plain Concrete Pavement), 줄눈 철근 콘크리트 포장(JRCP :　Jointed

Reinforced Concrete Pavement), 연속철근 콘크리트포장(CRCP : Continuously Rei

nforced Concrete Pavement), 포스트 텐션 콘크리트 포장(PTCP : Post-Tensioned

Concrete Pavement) 등이 있다.

30

Ⅰ편. 아스팔트 콘크리트 포장 구조 설계

(1) 무근 줄눈 콘크리트 포장

무근 줄눈 콘크리트 포장은 다월바나 타이바를 제외하고는 일체의 철근 보강이 없는

포장형태로서, 일정한 간격의 줄눈을 설치함으로써 균열의 발생 위치를 인위적으로 조

절하고, 필요에 따라 줄눈부에 다월바를 사용하여 하중전달을 돕기도 한다. 국내는 6

m, 미국의 텍사스는 4.5 m 간격으로 줄눈을 시공한다. 무근 콘크리트 포장에서는 줄눈

이외의 부분에서는 철근 보강이 없으므로 줄눈부 외에 발생한 균열이 과대하게 벌어지

는 것을 막을 수가 없기 때문에 균열 발생을 허용하지 않는다. 따라서 적절한 시기에

줄눈을 일정한 깊이로 시공하여야 줄눈부 이외에서 균열이 발생하는 것을 예방할 수

있다. 줄눈 콘크리트 슬래브와 보조기층 사이에 분리막을 설치하는데, 이는 마찰력을

줄임으로써 온도변화 및 건조수축에 의한 콘크리트 슬래브의 움직임을 억제하는 구속

력을 감소시킨다. 구속력이 줄어들면 콘크리트에 발생되는 응력도 줄어들고 따라서 균

열의 발생도 줄일 수 있다.

31

2. 사전 설계절차

도로포장 구조 설계 요령

(a) 무근 줄눈 콘크리트 포장 (b) 줄눈 철근 콘크리트 포장

(c) 연속 철근 콘크리트 포장

<그림 2.3> 콘크리트 포장의 종류 및 특성

(2) 줄눈 철근 콘크리트 포장

무근 줄눈 콘크리트 포장의 구조적 취약부는 줄눈부이다. 시간이 경과함에 따라 줄

눈부위의 파손(단차, 우각부 균열, 펌핑 등)으로 승차감의 저하를 초래할 수 있기 때문

에 시멘트 콘크리트 슬래브 하부에 일정량의 종방향 철근을 설치하는 형태가 줄눈 철

근 콘크리트 포장이다. 종방향 철근은 슬래브의 하부의 인장력에 의해 발생하는 균열

이 과대하게 벌어지는 것을 구속하는 역할을 한다. 이 때문에 줄눈 간격을 무근 줄눈

콘크리트보다 더 길게 할 수 있으며, 미국의 경우 약 9~18 m 마다 줄눈을 설치한다.

32

Ⅰ편. 아스팔트 콘크리트 포장 구조 설계

하지만 철근 콘크리트 포장의 경우 무근 콘크리트 포장에 비해 줄눈간격이 길어지지

만, 줄눈부 및 횡방향 균열부에서 구조적 파손들이 발생하는 문제점들은 여전히 안고

있다.

(3) 연속철근 콘크리트 포장

연속철근 콘크리트 포장은 종방향 철근은 줄눈 철근 콘크리트 보다 더 많은 양을 설

치하여 횡방향 줄눈을 완전히 제거한 포장의 형태이다. 일반적으로 종방향 철근량은

콘크리트 단면적의 0.6～0.85% 정도까지 사용한다. 철근의 위치는 각 나라, 각 지역에

따라 다르며, 미국의 일리노이에서는 슬래브 표면에서 약 1/3 위치에 설치하고, 텍사스

는 슬래브의 중앙에 설치한다. 연속철근 콘크리트 포장은 가능한 한 온도변화 및 건조

수축에 의한 콘크리트 슬래브의 움직임을 막아야 하므로 콘크리트 슬래브와 보조기층

사이에 분리막을 사용하지 않는다. 하지만 일부의 경우 얇은 아스팔트층(Bond

Breaker)을 시공하여 층을 분리하는 경우도 있다. 연속철근 콘크리트 포장은 줄눈이

없으므로 승차감이 좋고, 많은 중차량 교통량 하에서도 포장 수명이 다른 포장형태보

다 길기 때문에 세계적으로 각광을 받고 있다.

(4) 포스트 텐션 콘크리트 포장

외부 하중에 의해 콘크리트 슬래브의 하부에 발생하는 인장응력은 콘크리트 포장의

균열 및 잠재적 파손이 원인이 된다. 포스트 텐션 콘크리트 포장의 개념은 슬래브 하

부의 인장응력을 상쇄시킬 압축력을 재하하여 슬래브에서 균열이 발생 가능성을 사전

에 차단하는 것이다. 이로써 줄눈 간격을 90~100 m 간격으로 늘릴 수 있을 뿐만 아

니라 콘크리트 슬래브의 두께를 감소시키는 효과가 있다. 크리트 타설 후 슬래브에 압

축력을 가하기 쉽게 하기 위해 콘크리트 슬래브와 보조기층 사이에는 비닐막을 설치하

여 층을 분리시킨다. 이 공법은 비교적 최근에 소개된 공법으로써 미국 텍사스의 경우

1985년에 처음 시공되었으며, 국내에도 현재 일부 구간에 시공되었다.

33

2. 사전 설계절차

도로포장 구조 설계 요령

(a) 연속철근 콘크리트 포장 시공 (b) 포스트 텐션 콘크리트 포장 시공

<그림 2.4> 콘크리트 포장의 종류 및 특성

2.3.4 도로 포장 형식 선정 방법

도로 포장의 형식을 결정하는 것은 포장을 설계하는 것과 더불어 매우 중요한 사안

이다. 앞서 설명한 바와 같이 설계 대상 구간에 적합한 포장 형식을 선정하기 못한다

며 공용 수명의 단축, 국가 예산의 낭비 및 도로 이용자들의 불만을 야기할 수 있다.

때문에 도로 포장 형식이 설계 최고 책임자의 단독 혹은 일반적인 결정 과정에 준하여

결정된다면 많은 경제적 또는 구조적 문제점을 야기하게 된다. 따라서, 포장 형식결정

은 이성적이고 비용효율적인 절차를 따라 결정해야한다.

최근 건설 분야에서 생애주기비용 등과 같은 경제성 분석의 중요성이 대두되면서 포

장분야에도 활발하게 활용되고 있다. 이는 경제적이고 공학적인 측면에도 가장 우수한

포장 형식을 결정하기 위한 유용한 도구이다. 하지만, 경제성 분석이 내재하고 있는 필

수 불가결한 미래에 대한 가정, 즉 할인율, 분석기간, 유지보수 방법 등이 보다 신뢰성

있는 결정을 방해하는 요인이다. 포장형식결정은 기술적인, 경제적, 혹은 기타 요인들

을 고려해야하는 매우 복잡한 절차를 필요로 한다. 도로포장 구조 설계자들에게 사업

자 비용, 사용자비용, 포장 공용성 등이 포장형식 결정에 중요한 역할을 담당한다.

경제성 분석(생애주기비용 비교)을 바탕으로 합리적인 포장형식을 선정한다. 포장형식

별 초기공사비, 유지보수비 및 공용성 관련비용을 포함한 생애주기비용 분석을 기반으

로 하며, 아스팔트 콘크리트 포장과 시멘트 콘크리트 포장의 공용성 관련 비용은 포장

34

Ⅰ편. 아스팔트 콘크리트 포장 구조 설계

의 강성 및 평탄성에 따른 소음도 및 주행 쾌적성으로 결정한다. 생애주기비용 분석의

특성상 동일한 비용은 제외한다. 전반적인 포장 형식 선정과정은 <그림 2.5>에 나타

나 있고, 자세한 절차는 아래와 같다.

설계하는 대상 구간의 입력변수에 따라 각 형식별 대안을 선정한다. 이 때, 설계수명

을 만족하며 2년 이하의 수명 오차를 나타내는 설계대안을 선정한다.

생애주기비용 방법을 이용하여 각 대안의 유지보수 및 공용성을 고려한 비용을 산정

한다. 유지보수비용의 경우는 각 형식별 연간 평균 유지보수 비용을 이용하여 산정하

고 재료 및 시공비는 설계 시점의 비용을 사용한다.

두 형식의 비용을 비교하여 그 차이가 일정수준 이하일 경우는 설계자의 판단에 의

하여 선정하고 그 이상일 경우는 비용 우위에 있는 형식으로 결정한다. 이 때 판단에

사용되는 비용차이 비율은 20% 이내(열위 포장 비용/우위 포장 비용)로 한다.

<그림 2.5> 포장형식 선정 절차

35

2. 사전 설계절차

도로포장 구조 설계 요령

2.4 설계등급 결정

(1) 도로포장 구조 설계등급은 도로의 중요도와 교통량 등에 따라 결정한다.

(2) 설계등급은 설계등급 1, 설계등급 2 및 설계등급 3으로 구분하여 각각의 설계

등급에 따라 재료물성 및 교통량을 결정한다.

(3) 필요에 따라 설계입력변수 중 일부를 상위등급의 방법으로 결정하여 사용할

수 있다.

【해 설】

본 요령에서는 도로의 중요도와 교통량 등을 감안하여 도로포장의 설계등급을 <표

2.2>와 같이 세 등급으로 구분한다. 설계등급 1의 경우 고속국도 및 일반국도와 같이

교통량 및 중차량이 많은 도로의 포장설계에 적용되며, 교통량 조사자료를 바탕으로

해당 설계구간의 AADT 혹은 AADT 중 5종 이상의 중차량 대수를 통하여 <표 2.2>와

같이 구분한다.

설계

등급 도로등급 설계차량대수 비고

1

고속국도 150,000대 이상 5종 이상의 중차량 대수가 50,000대 이

상일 경우에도 설계등급 1로 설계

일반국도 35,000대 이상 5종 이상의 중차량 대수가 12,000대

이상일 경우에도 설계등급 1로 설계

2

고속국도 150,000대 미만 -

일반국도 7,000대 이상

35,000대 미만 -

지방도 및 기타

도로 7,000대 이상

기타 도로는 도로법에 명시된 특별시

도, 광역시도, 시도, 군도 및 구도를

의미함

3

일반국도,

지방도 및

기타 도로

7,000대 미만

기타 도로는 도로법에 명시된 특별시

도, 광역시도, 시도, 군도 및 구도를

의미함

<표 2.2> 설계등급

36

Ⅰ편. 아스팔트 콘크리트 포장 구조 설계

설계등급별 설계는 기본적으로 동일한 개념에 의해 수행하지만 도로의 중요도에 따

라 설계에 필요한 설계입력변수(교통, 환경 및 재료물성)를 결정하는 방식에 차이가

있다. 도로의 중요도가 상대적으로 낮은 경우에는 재료물성 시험이나 교통량 정보수

집 등에 있어 상대적으로 간편하게 입력변수를 결정하게 되고, 도로의 중요도가 높을

수록 보다 많은 실내시험과 교통 특성에 대한 세밀한 정보를 필요로 한다.

<표 2.3>은 설계등급별 포장 재료의 물성 및 교통량 정량화, 설계방법을 정리한 것

이다. 설계등급 1과 2에서는 설계 해석 프로그램을 사용하며, 설계등급 3에서는 국내

의 대표적인 포장 재료와 교통 특성에 따른 표준 설계단면을 사용한다. 단 설계등급

1의 경우 포장 재료의 물성 결정 시 실내시험을 원칙으로 하나, 실내 시험기 구축 및

포장 전문 인력의 공급이 부족한 국내 여건 등을 감안하여, 설계 요령에 제시되어 있

는 포장 재료에 한하여 동일한 조건의 경우라면 데이터베이스(DB, Data Base)화 되

어 있는 제안값 및 예측방정식을 사용할 수 있다.

설계

등급 물성 측정 교통량 측정 설계방법

1 실내시험을 통한 재료의

물성 측정

차종별 교통량 분포 및

축하중 분포 측정 설계 해석 프로그램 사용

2

간단한 실내실험 또는

물성 데이터베이스 및

예측방정식을 사용

데이터베이스화된 축하

중별 교통량 분포 사용 설계 해석 프로그램 사용

3 포장재료의 일반적인

물성 사용

데이터베이스화된 축하

중별 교통량 분포 사용 표준 설계단면 사용

<표 2.3> 설계등급에 따른 포장 구조 설계

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2. 사전 설계절차

도로포장 구조 설계 요령

2.5 설계대안 단면 결정

(1) 포장형식 선정 후 각 포장의 기본설계 단면으로부터 설계대안 단면을 최소 3

개 이상 결정한다.

(2) 기본설계 단면은 고속국도, 일반국도, 지방도로 구분하여 <그림 2.6>과 같이

적용한다.

(3) 아스팔트 콘크리트 포장의 표층 재료는 아스팔트 혼합물을 사용하며, 아스팔

트 콘크리트 포장에 사용되는 재료는 국토교통부의「도로공사표준시방서」의

기준을 만족해야한다.

(4) 설계대안 단면은 "설계기간 동안 유지보수 없이 공용기준을 만족하는 단면"

또는 "설계기간 동안 1회 이상의 유지보수를 포함하여 공용성 기준을 만족하

는 단면"을 포함해야 한다.

(5) 설계입력변수는 "제3장", 설계대안 단면에 대한 구조해석은 "제4장", 공용성

해석은 "제5장", 설계대안 단면들의 경제성 분석은 "제6장"을 통해 기준에 적

합한 설계대안 단면들을 선정한다.

【해 설】

고속국도, 일반국도 및 지방도에 대한 아스팔트 콘크리트 포장의 기본 설계 단면은

<그림 2.6>과 같다.

설계대안 중 표층 재료는 아스팔트 혼합물을 사용한다. 표층에 사용되는 아스팔트

혼합물용 골재는 밀입도 13mm, 밀입도 19mm 또는 SMA 13mm를 사용할 수 있으며,

아스팔트의 경우 PG 58-22, PG 64-22 또는 PG 76-22를 사용할 수 있다.

또한 기층 재료는 아스팔트 혼합물 및 입도조정쇄석을 사용한다. 기층에 사용되는

아스팔트 혼합물용 골재는 40mm 이하를 사용할 수 있으며, 아스팔트의 경우 PG

58-22, PG 64-22 또는 PG 76-22를 사용할 수 있다. 기층에 사용되는 입도조정쇄

석은 국토교통부의「도로공사표준시방서」의 기준에 적합한 재료를 사용한다. 보조기

층 재료는 국토교통부의「도로공사표준시방서」의 기준에 적합한 재료를 사용한다.

설계대안 단면은 최소 3개 이상 선정하고, 경제성 분석을 통해 최적의 단면을 결정

한다. 설계대안 단면은 설계기간 동안 유지보수 없이 균열, 영구변형, 평탄성 기준을

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Ⅰ편. 아스팔트 콘크리트 포장 구조 설계

만족하는 설계단면과 설계기간 동안 적어도 1회 이상의 유지보수를 포함하여 균열, 영

구변형, 평탄성과 같은 공용성 기준을 만족하는 설계단면을 포함해야 한다.

지방도 일반국도 고속국도

표층

5cm

(아스팔트 혼합물)

10cm

(아스팔트 혼합물)

12cm

(아스팔트 혼합물)

기층

10cm

(아스팔트 혼합물)

20cm

(아스팔트 혼합물) 25cm

(아스팔트 혼합물)

보조기층

20cm

(입상재료)

30cm

(입상재료)

노상층

40cm

(입상재료)

<그림 2.6> 아스팔트 콘크리트 포장의 기본 설계 단면