/ 제 6 장 /

아스팔트 덧씌우기

포장설계

6.1 일반사항 ·········································································· 103

6.2 설계입력변수 ··································································· 107

6.3 기존 아스팔트 콘크리트 포장의 재료물성 평가 ············ 107

6.4 구조해석 및 공용성 해석 ··············································· 108

 

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6.1 일반사항

(1) 기존 아스팔트 콘크리트 포장에 신규 아스팔트 콘크리트 포장을 덧씌우기 설계하는

경우에 적용한다.

(2) 설계방법은 기존 포장 상태에 따라 설계한다.

(3) 설계절차는 7단계로 구성되며, <그림 6-1>을 따른다.

【해 설】

기존 아스팔트 포장위에 아스팔트 덧씌우기 포장 구조 설계 절차는 총 7단계로 <그림

6-1>과 같이 구성되어 있다.

<그림 6-1> 아스팔트 포장 상부 아스팔트 덧씌우기 포장설계 절차

제6장 아스팔트 덧씌우기 포장설계

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1단계: 아스팔트 덧씌우기 설계에 필요한 정보 수집

기존 공용중인 도로포장의 형식에 상관없이 아스팔트 덧씌우기 포장을 수행하기 위해서

는 다음과 같은 기본 정보가 필요하다.

l 일반정보

- 공사이름 및 설명

- 설계 수명

- 기존 포장의 준공일

- 덧씌우기 포장 시공일

- 교통 개방 날짜

- 유지보수 이력

l 위치 및 공사구간 정보

- 공사 위치 및 구간별 정보

- 도로등급

l 분석에 필요한 정보

- 초기 평탄성

- 설계 공용성 기준 (피로균열, 소성변형, IRI)

l 교통량

- 차종별 축별 축하중 분포 (신설 포장과 동일)

l 환경인자

- 온도, 함수량 분포 (신설 포장과 동일)

l 배수 특성

- 포장의 횡구배

- 배수로의 길이

l 포장 구조 및 재료 물성

- 포장층의 개수, 재료종류, 및 두께

- 포장층간 상태

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2단계: 기존포장의 상태 평가 수행

덧씌우기 포장 설계시 가장 중요한 영향을 미치는 인자는 기존 포장 구조의 상태이다.

아스팔트 덧씌우기 설계시에는 공용중인 아스팔트 포장체의 구조적/기능적 상태를 정확히

평가해야 한다. 공용중인 기존 포장의 기능적 상태는 포장층별 영구변형량과 피로균열량

및 평탄성을 측정하여 평가한다. 구조적 상태 평가를 위해서는 공용중인 기존 포장층의 탄

성계수를 예측하고 초기조건 (현재 영구변형량 등) 정량화 하여야 한다. 구조적 상태 평가

를 위하여 비파괴 시험을 수행하고 포장체 표면의 처짐값을 측정한다.

3단계: 아스팔트 덧씌우기 시범 단면 선정

기존 포장의 상태, 향후 예측 교통량, 덧씌우기 전 유지보수를 고려하여 설계자는 시범

덧씌우기 포장 재료 및 단면을 선정한다. 덧씌우기 포장에 사용될 아스팔트 재료의 물성

산정방법은 신설포장의 방법에 준한다. <그림 6-2>는 아스팔트 덧씌우기 설계 시범 단면

의 예를 나타내고 있다.

<그림 6-2> 아스팔트 덧씌우기 설계 단면의 예

4단계: 아스팔트 포장체 구조해석 수행

기존 포장의 상태 평가를 통해 계산된 각 포장층의 탄성계수와 아스팔트 덧씌우기 두께

및 재료 물성을 이용하여 구조해석을 수행한다. 구조해석을 통하여 포장체 내부의 주요지

점에서의 변형률 값을 산정한다. 원칙적으로 아스팔트 덧씌우기 포장에서 사용되는 구조해

석 기법은 신설포장과 동일하다. <그림 6-3>은 아스팔트 덧씌우기 포장의 일반적 단면과

구조해석을 통해 결정되어야 하는 변형률을 나타내고 있다.

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<그림 6-3> 아스팔트 덧씌우기 포장 구조해석

5단계: 아스팔트 덧씌우기 포장의 공용성 예측

아스팔트 덧씌우기 포장 구조 설계에서는 피로균열과 소성변형을 고려하여 포장체의 공

용성을 예측한다. 4단계에서 구조해석을 통해 계산된 아스팔트 덧씌우기층 하부의 인장변

형률과 포장각층 중앙부의 압축변형률은 피로수명와 소성변형량 계산에 각각 사용된다. 아

스팔트 덧씌우기층 하부의 피로수명과 중앙의 소성변형량은 신설포장 구조설계에서 제시한

예측 모형들을 통해 계산된다. 보조기층과 노상층의 소성변형량도 마찬가지로 신설포장 구

조 설계에서 제시한 방법에 따라 계산된다.

6단계: 아스팔트 덧씌우기 설계 평가 및 수정

아스팔트 덧씌우기 포장의 공용성 평가는 정해진 설계기간동안 예측 파손량과 사용자가

제시한 설계 공용성 기준과의 비교를 통해 이루어진다. 예를 들어, 설계기간동안 예측된 파

손량이 주어진 기준을 초과할 경우, 설계자는 반드시 덧씌우기 포장층 두께 및 재료를 수정

하여 정해진 기준을 만족하여야 한다. 아스팔트 덧씌우기 포장 구조 설계를 완료하기 위하

여는 피로균열과 소성변형, 그리고 평탄성에 대한 기준을 동시에 만족시켜야 한다. 본 절차

를 통해 기준을 만족시킨 후보단면들은 경제성 분석을 수행하여 생애주기 비용을 산정한다.

7단계: 최종 아스팔트 덧씌우기 설계 선정

공용성 평가 결과와 경제성 분석 결과를 근거로 하여 최종 아스팔트 덧씌우기 설계를

선정하게 된다.

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6.2 설계입력변수

(1) 설계입력변수는 본 요령 「Ⅱ편 아스팔트 콘크리트 포장 구조 설계의 제1장」과 같이

설계등급 1, 설계등급 2로 구분하여 적용한다.

(2) 교통조건 및 환경조건, 덧씌우기 층의 신규 아스팔트 재료물성을 위한 설계입력 변수는

본 요령 「Ⅱ편 아스팔트 콘크리트 포장 구조 설계의 제1장」과 동일하게 적용한다.

(3) 기존 아스팔트 층과 하부구조의 재료물성은 기존 포장층에 대하여 실시한 비파괴시험

결과로부터 역산하여 추정된 값을 적용한다.

(4) 동상방지층에 대한 물성기준은 본 요령 「Ⅱ편 아스팔트 콘크리트 포장 구조 설계의

제1장 1.2.3에 (4)항」과 동일하게 적용한다.

【해 설】

기존 아스팔트 콘크리트 포장에 신규 아스팔트 콘크리트 포장을 덧씌우기 하는 경우, 기

존 포장의 재료물성을 제외하고 신설 아스팔트 포장의 설계에 적용된 설계듭급 1과 설계

등급 2에 따른 설계입력변수를 결정하여 적용한다. 기존 아스팔트 층과 하부구조의 재료물

성은 현재 공용중인 기존 아스팔트 콘크리트 포장에 대해 비파괴시험을 실시하여 다음의

8.3에서와 같이 역산과정을 통해 추정된 값을 적용한다.

6.3 기존 아스팔트 콘크리트 포장의 재료물성 평가

(1) 덧씌우기 설계를 실시하기 전 기존 아스팔트 콘크리트 포장의 재료물성을 추정하기 위해

비파괴시험을 실시한다.

(2) 기존 아스팔트 층의 재료물성은 역산된 결과를 이용하여 해설에서와 같은 절차를 거쳐

보정하여 적용한다.

(3) 보조기층과 노상층에 대한 재료물성은 비파괴시험을 통해 역산된 탄성계수를 그대로

적용한다.

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【해 설】

기존 아스팔트 콘크리트 포장층의 탄성계수 추정을 위하여 일반적으로 비파괴 시험인

FWD(Falling Weight Deflectometer) 장비를 사용한다. 다음과 같은 절차를 통하여 포

장체의 구조적 상태 평가 척도인 포장층의 탄성계수를 계산한다.

6.4 구조해석 및 공용성 해석

(1) 덧씌우기 설계에서의 구조해석은 본 요령 「Ⅱ편 아스팔트 콘크리트 포장 구조 설계의

제2장 구조해석」과 동일하게 적용한다.

(2) 덧씌우기 설계에서의 공용성 해석 방법은 본 요령 「Ⅱ편 아스팔트 콘크리트 포장구조

설계의 제3장 공용성 해석」과 동일하게 적용한다.

【해 설】

아스팔트 콘크리트 포장 위의 아스팔트 덧씌우기 포장 구조 설계의 절차는 신설 아스팔

트 콘크리트 포장 구조 설계와 유사하다. 덧씌우기 포장 구조 설계를 위해서는 먼저 기존

포장의 향후 필요로 하는 잔존수명을 가정한다. 여기서 잔존수명은 덧씌우기 포장 후부터

① 포장체 표면의 처짐값 측정 : 충격하중을 재하하여 센서위치별 처짐값 측정

② 포장체 각층 두께 조사 : 시험구간에서 코어채취를 통한 포장층 두께 조사

③ 초기 탄성계수 값과 포아송비 결정: 역산 프로그램에서 최초 처짐량을 계산하기 위

해 이용될 초기값 결정

④ 탄성계수 범위의 조정 : 역산 프로그램에서 비합리적인 탄성계수 값이 선택되거나

계산되는 것을 방지하기 위해서 포장재료별 탄성계수의 최대/최소값의 범위 결정

⑤ 처짐량 계산 : 다층탄성 구조해석프로그램을 이용하여 처짐량 계산

⑥ 오차분석 : 측정된 처짐량과 계산된 처짐량의 비교를 통한 오차 분석

⑦ 새로운 탄성계수 결정 : ⑥의 과정에서 계산된 오차가 허용오차범위를 벗어날 경우

각 층의 새로운 탄성계수 결정

⑧ 포장층 최종 탄성계수 결정: 계산오차가 허용오차 범위안에 수렴할 경우

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포장 파괴까지의 시간을 의미한다. 그리고 기존 포장의 파손정도에 따라 표면 절삭을 시행

할 것인지 결정하게 된다. 표면절삭을 시행하고자 할 경우에는 기존 아스팔트 층 두께에서

표면절삭 두께를 차감하여 설계에 적용한다. 아스팔트 덧씌우기 포장 두께는 가정하여 적

용하며 포장두께가 필요한 잔존수명에 미치지 못하면 두께를 수정하여 다시 설계를 수행하

여야 한다.

아스팔트 덧씌우기 포장 두께 및 동탄성계수, 기존 아스팔트층의 추정 동탄성계수, 하부

층(보조기층 및 노상)의 탄성계수 등을 이용하여 신설포장과 동일한 구조해석을 수행한다.

구조해석7을 통하여 산정된 변형율과 포장 파손 예측 모형을 이용하여 시간 및 교통량에

따른 영구변형, 균열, 및 평탄성의 변화를 추정하게 된다. 공용기간동안 산정한 누적피로균

열, 누적영구변형 및 평탄성을 예측하여 설계기준보다 작을 때까지 덧씌우기 층의 재료물

성이나 포장단면을 변화하여 반복 설계를 수행한다.