06 포장공

6-1 한 국 형 포 장 설 계 법 적 용 방 안 검 토

6-2 노 면 요 철 포 장 설 계 기 준 개 선

6-3 연 결 로 포 장 두 께 산 정 기 준 검 토

6-4 콘 크 리 트 포 장 최 소 두 께 설 계 기 준 개 선

 

포장공 ❙ 335

포장공

61

포 장 공

한국형 포장설계법 적용방안 검토 설계처-958

(2014.04.14)

1 검 토 배 경

□ 국내 자연조건, 교통환경 및 재료특성 등을 반영한 한국형 도로

포장 설계법 개발

□ 한국형 도로포장 설계법의 문제점 분석 및 설계 적용성 검토를

통한 경제적이고 구조적으로 안정한 포장설계법 적용 필요

2 한국형 포장설계법 개발경위

□ 추진경위

◦ 2001. 10 ~ 2011. 9 : 한국형 포장설계법 연구․개발

- 설계법 개발 및 포장성능 개선방안 연구 (국토해양부, 한국건설기술연구원)

【한국형 포장설계법】

√ 개발배경(기존 포장설계법 문제점)

- 경험적 설계법으로 지역, 재료, 교통 및 환경인자를 적절하게 반영하기 어려움

- 미국 도로시험에 의해 도출된 경험식 및 변수 사용으로 국내특성 반영 미흡

√ 연구내용

- 연구예산 : 223억원(3단계, 10년)

- 연구과제 : 포장설계법 개발 및 포장성능개선 연구(22개 과제 지침수립)

◦ 2011. 11 : 도로포장 구조설계 요령 제정 (국토교통부)

◦ 2012 ~ 2013 : 프로그램 검증 및 오류개선 요구․반영

- 프로그램 개선을 위한 실무자 미팅 및 오류개선요구 10회

- 주요 개선사항 : 총 15건 반영

․ 아스팔트 바인더 등급에 따른 표층두께 오류 개선 등

336 ❙ 포장공

3 포장설계법 비교 분석

1. 포장설계법 분석

구 분 기존 설계법(AASHTO) 한국형 포장설계법(KPRP)

재료물성

∘상대강도계수(ai)

∘미국시험도로재료에근간을두어정의

∘역학적 재료물성 사용

∘탄성계수, 동탄성계수 등

교통하중

∘등가단축하중 개념 ∘차종별축하중분포및통행패턴사용

∘현실적교통하중반영및정확도향상

환경하중

∘환경영향 고려 미비 ∘국내 환경조건(기온, 강수량) 이용

∘포장체 온도 및 함수량 예측

구조해석

∘경험에 근거한 도로포장 설계 ∘역학적개념을이용한포장체거동분석

∘다층탄성이론, 유한요소해석

포장형식

선정

∘정성적인요인과정량적인요인을고려

∘평가위원 심의를 통해 결정

∘대안별 경제성 분석 후 비용차이가

20% 이상인 경우 대안으로 결정

두께산정

∘AASHTO공용방정식을이용하여산출

∘28cm ~ 33cm 적용

∘해석범위(20~35cm) 내에서 결정

줄눈간격

∘6m 적용 ∘전국을 25개 권역으로 나누어

6~8m 까지 제시

[설계절차]

포장공 ❙ 337

포장공

2. 한국형 포장설계법 분석

□ 역학적-경험적 설계법 (M-E Design)

◦ 포장구조체의 역학적 분석 후 거동과 공용성 간의 경험적인 예측

방정식을 통해 공용성을 만족하는 포장단면 설계

입력변수

⇨

역학적 분석

⇨

공용성 해석

⇨

경제성 분석

․재료물성

․환경조건

․교통조건

․가정단면

․다층탄성이론

․유한요소해석

․균열, 영구변형,

스폴링, 평탄성

․생애주기비용

분석(LCCA)

□ 설계절차

□ 고속국도 설계등급 : 도로의 중요도와 교통량에 의해 결정

설계등급

설계차량대수

(AADT)

중차량대수

(5종이상)

설계방법

물성 교통량

1등급 15만대 이상 5만대 이상 실측자료사용 실측자료사용

2등급 15만대 미만 - 예측모형사용 D/B사용

338 ❙ 포장공

□ 주요 입력변수를 국내환경에 맞게 최적화

◦ 환경특성, 재료물성, 차종별 축하중 분포 및 통행패턴 등

- 대기온도, 강수량, 탄성계수, 하중분포별 교통량 등을 입력․산출

◦ 도로의 중요도와 교통량(AADT)에 따라 설계등급 결정 및 입력변수

산정방법 차별화

□ 공용성 해석

◦ 공용성 결과가 설계기준 만족시 대안으로 선정

◦ 공용성 해석 적용기준

구 분

1등급 2등급

아스팔트 콘크리트 아스팔트 콘크리트

피로균열1) 15% 15% 20% 20%

영구변형2) 10mm - 15mm -

평탄성(IRI)3) 3.5m/km 3.5m/km 4.0m/km 4.0m/km

1) 피로균열 : 포장면적중 피로균열 발생면적 백분율

2) 영구변형 : 바퀴자국의 누적변형 깊이

3) 평 탄 성 : 단위거리당 포장표면단차 누적깊이

□ 포장 형식선정을 위한 경제성 분석

◦ 설계기준을 만족시키는 대안단면에 대한 생애주기비용분석 시행

- 분석기간 35년, 할인율 5.5% 적용

- 생애주기비용

항 목 세 부 항 목

초기투자비용 - 기획․설계비, 건설비, 감리비 등

유지관리비용

- 일반관리비용, 유지보수비용, 사용자비용*

* 차량운행비용, 운행지연비용, 교통사고비용

해체․폐기비용 등 - 해체비용, 폐기처리비용, 재활용비용, 잔존가치

포장공 ❙ 339

포장공

4 설계 적용방안 검토

□ 주요 검토사항

(1) 포장두께 산정방안 검토

(2) 포장형식 선정방법 적용방안

(3) 콘크리트 포장 최소두께 검토

(4) 줄눈 설치간격 검토

(5) 연속철근콘크리트 포장 적용성 검토

1) 포장두께 산정방안 검토

◦ 기 설계노선 포장단면과 비교 검토

구 분

AADT

(목표년도)

중차량

비율(%)

아스팔트 콘크리트

AASHTO KPRP AASHTO KPRP

동홍천~양양 5

(2006)

4.8만대

(2030)

28.84

62 57 45 43

(감5) (감2)

냉정~부산 1

(2007)

10.9만대

(2032)

21.73

68 56 48 43

(감12) (감5)

동해~삼척 1

(2008)

1.3만대

(2035년)

11.50

44 42 45 41

(감2) (감4)

충주~제천 1

(2009)

3.7만대

(2030년)

28.95

53 52 45 41

(감1) (감4)

상주~영덕 1

(2010)

1.0만대

(2035년)

25.34

50 50 43 39

( - ) (감4)

부산외곽 1

(2011)

3.2만대

(2035)

22.46

60 57 43 43

(감3) ( - )

* 아스팔트(표층+중간층+기층+보조기층), 콘크리트(슬래브+린콘크리트)

* 설계해석기간은 20년 적용

☞ 한국형 포장설계법을 적용할 경우 기존 설계법에 비해 단면

감소 효과 (→ 경제적 단면설계 가능)

340 ❙ 포장공

 포장형식 선정방법 적용방안

현 포장형식 선정기준 도로포장 구조설계 요령(KPRP)

[1단 :계 ]

특정

조건시

[2단 :계 ]

일반

조건시

포장형식 선정 정량적요인 고려

-경제성 -설계교통량(ESAL)

-주행쾌적성

포장형식 선정 정성적요인 고려

-포장재 수급여건 -골재유용측면 -소음영향측면 -유지보수측면 -유지보수 난이도 -전후구간 포장형식

최종 포장형식 결정

o 한국형 포장설계법은 경제성 분석을 바탕으로 포장형식 선정

- 형식별 대안선정 후 두 형식의 비용을 비교하여 그 차이가

20% 이상시 경제적으로 유리한 공법을 적용

- 비용의 차이가 20% 이내일 경우 설계자의 판단에 의해 결정

o 생애주기비용을 기반으로 하는 경제성 분석방법의 전반적인 신뢰성*이

낮고, 경제성 위주의 포장형식 선정방법으로 인해 상대적으로

저렴한 콘크리트포장 위주의 편향된 공법적용이 예상됨

* 유지보수비는2003년도로포장관리시스템에서제시된개략공사비를2008년가격으로환산

☞ 포장형식은 경제성 외에 포장의 장기공용성에 영향을 미치는

다양한 요소를 종합적으로 고려하여 선정함이 타당

- 기 수립되어 있는 포장형식 선정기준을 유지관리, 기후변화,

경제성, 공용성 등을 고려하여 재정립 추진

특수여건

고려여부

Yes

No

포장공 ❙ 341

포장공

콘크리트 포장 최소두께 검토

o 콘크리트 포장두께는 20∼35cm의 범위(해석범위) 안에서 결정

o 최소단면인 20cm가 공용성을 만족하더라도 품질관리, 시공성을

감안한 최소단면 설정 필요

☞ 린콘크리트 두께의 허용오차(±1.5cm)를 고려하여 22cm로 결정

※ 콘크리트 포장 최소두께 설계기준 (도로교통연구원, 2012. 10)

 줄눈 설치간격 검토

o 최소 두께에 따른 줄눈간격

- 콘크리트 포장 두께 감소에 따라 초기 건조수축, 컬링응력, 하부층과의

마찰 등을 고려하여 줄눈간격을 보다 작게 조정 필요

☞ 콘크리트 슬래브 두께 25cm 이하에서는 5m, 25cm 초과시 6m 적용

※ 콘크리트 포장 최소두께 설계기준 (도로교통연구원, 2012. 10)

※ 국내 포장조건과 유사한 지역의 최소두께 및 줄눈간격(미국)

구 분

슬래브 최소 두께 줄눈간격

in cm ft m

California 8 20.3 12-15 3.7-4.6

Florida 6 15.2 15 4.6

Kansas 8 20.3 15 4.6

Minnesota 7 17.8 13-17 4.0-5.2

Missouri 8 20.3 15 4.6

Pennsylvania 8 20.3 20 6.1

Wisconsin 6 15.2 18 5.5

342 ❙ 포장공

 연속철근콘크리트 포장 적용성 검토

o 공용성 예측을 위한 기준 미정립

- 펀치아웃 포장파손 예측을 위한 전이함수* 개발이 필요하나 국내

공용성 자료 부족으로 국외 연구결과를 바탕으로 전이함수 개발 연구완료

* 역학적분석에의한응력및하중반복횟수와파손의발생빈도를연결시켜주는관계식

☞ 국내 전이함수 개발 등 공용성 예측기준 마련시까지 노선

특성에 따라 적용여부 판단

※ CRCP 관련 세부 설계기준 정립 (CRCP 관련 설계편람 작성중, 도교원)

- 슬래브 두께, 철근배근, 타이바, 단부처리 방안, 제설제 영향검토 등

5 검 토 결 론

□ 콘크리트 포장

o (최소두께) 시방기준상 허용되는 포장하부 린 콘크리트 기층의 시공

오차가 ±15mm인 것을 고려하여 22cm 적용

o (줄눈간격) 슬래브 두께 25cm 이하에서는 5m, 25cm 초과시 6m 적용

o (연속철근콘크리트 포장) 국내 공용성 예측기준 마련시까지 노

선특성에 따른 적용여부 판단 후 적용

□ 아스팔트 콘크리트 포장

o (설계해석기간) 포장의 장수명화 및 유지관리 등을 고려하여 초기

전단면 건설 개념으로 20년 적용

※ 아스팔트 포장 설계기준 검토 (설계처, 2004.12)

포장공 ❙ 343

포장공

□ 기대효과 (경제성 검토)

o 설계중인 노선 적용시 공사비 절감액 : 2,414백만원

- 함양~창녕 등 4개 노선 적용

6 적 용 방 안

□ 설계중인 노선 : 본 방침 적용

□ 공사중인 노선 : 공사주관(시행)부서 판단 후 적용

붙 임 #1. KPRP 프로그램 오류개선 내용

#2. 기 설계노선 한국형 포장설계법 적용 결과 비교

#3. 콘크리트포장 최소두께 검토

344 ❙ 포장공

도로연구실 책 임 연 구 원

공 학 박 사

: 김 형 배

붙 임 #3

한국형 도로포장 설계법을 적용한 콘크리트 포장두께 설계의

최소 단면기준 검토

2012. 10

도로교통연구원

포장공 ❙ 345

포장공

1. 개요

o 동해-삼척 고속도로와 같은 교통량이 적은 노선에서 현행 최소

두께보다 4cm 작은 포장의 두께 적용

o 설계처 “한국형 도로포장 설계법”을 고려하여 최소 필요두께 검

토요구

2. 국외기준

o 미국 28개주의 최소두께 설계기준 현황

- ACPA Database(http://www.pavement.com/)에 의하면,

미국 78%의 주에서 JPCP 최소두께 기준을 21~25cm로 사용

그림 1. 미국 줄눈콘크리트 포장 최소두께 기준

o 국내 포장조건과 유사한 미국지역의 최소두께 기준

- 린 또는 강성기층과 AP길어깨를 사용하는 주만을 별도 분석

하여 보면 두께 21cm 미만으로 보다 얇아지는 경향을 보임

346 ❙ 포장공

구분 미국의 주

슬래브 최소 두께 줄눈간격

in cm ft m

1 California 8 20.3 12-15 3.7-4.6

2 Florida 6 15.2 15 4.6

3 Kansas 8 20.3 15 4.6

4 Minnesota 7 17.8 13-17 4.0-5.2

5 Missouri 8 20.3 15 4.6

6 Pennsylvania 8 20.3 20 6.1

7 Texas 8 20.3 - -

8 Wisconsin 6 15.2 18 5.5

9 West Virginia 8 20.3 - -

표 1. 국내 포장조건과 유사한 지역의 최소두께 및 줄눈간격 기준

3. 포장 두께 산정

o 분석 교통량

- 비교적 교통량이 적은 구간인 삼척-동해선과 상주-영덕선의 차

종별 목표년도별 예측교통량

구간 목표연도 승용차

버스 화물

AADT

소형 대형 소형 중형 대형 특수

남삼척IC

∼

삼척IC

2015년 5,128 570 475 1,090 496 235 150 8,143

2016년 5,168 574 479 1,098 500 236 151 8,207

2017년 5,209 579 483 1,107 504 238 152 8,272

2018년 5,250 583 487 1,116 508 240 153 8,338

2019년 5,292 588 490 1,124 512 242 154 8,404

2020년 5,307 590 492 1,128 514 243 155 8,427

2021년 5,321 591 493 1,131 515 243 155 8,451

2022년 5,336 593 495 1,134 517 244 156 8,474

2023년 5,351 595 496 1,137 518 245 156 8,498

2024년 5,366 596 497 1,140 520 245 157 8,522

2025년 5,372 597 498 1,142 520 246 157 8,532

2026년 5,378 598 499 1,143 521 246 157 8,541

2027년 5,384 598 499 1,144 521 246 157 8,551

표 2. 유지보수 기간 동안 차종별 예측 교통량(대수/2차로/양방향/1일)

포장공 ❙ 347

포장공

구간 목표연도 승용차

버스 화물

AADT

소형 대형 소형 중형 대형 특수

2028년 5,390 599 500 1,145 522 247 157 8,560

2029년 5,396 600 500 1,147 522 247 157 8,570

2030년 5,401 600 501 1,148 523 247 158 8,577

2031년 5,406 601 501 1,149 523 247 158 8,585

2032년 5,410 601 501 1,150 524 248 158 8,592

2033년 5,415 602 502 1,151 524 248 158 8,599

2034년 5,420 602 502 1,152 525 248 158 8,606

청송IC

∼

영덕IC

2015년 3,254 373 272 657 574 434 173 5,737

2016년 3,280 377 274 662 579 438 175 5,785

2017년 3,307 380 277 668 584 442 176 5,834

2018년 3,335 383 279 674 589 445 178 5,883

2019년 3,374 387 282 682 596 451 180 5,952

2020년 3,394 390 284 686 599 453 181 5,987

2021년 3,414 392 285 690 603 456 182 6,022

2022년 3,434 394 287 694 606 459 183 6,057

2023년 3,453 397 289 698 610 461 184 6,092

2024년 3,526 405 295 712 623 471 188 6,220

2025년 3,532 405 295 713 623 471 188 6,227

2026년 3,535 406 295 714 624 472 188 6,234

2027년 3,539 406 296 715 625 472 188 6,241

2028년 3,543 407 296 715 625 473 189 6,248

2029년 3,591 412 300 725 634 479 191 6,332

2030년 3,593 413 300 726 634 480 191 6,337

2031년 3,595 413 301 726 635 480 192 6,342

2032년 3,599 413 301 727 635 480 192 6,347

2033년 3,601 414 301 727 636 481 192 6,352

2034년 3,576 411 299 722 631 477 190 6,306

구 분 승 용 차 버 스

화 물

특 수

소 형 보 통 대 형

콘크리트 0.0001 1.043 0.015 0.795 2.516 2.482

표 3. 등가단축하중 환상계수

자료 : 설계삼 16210-512(’97. 10. 17)

348 ❙ 포장공

구간 연도 승용차 버스

화물

특수

ESALs

합계

*(DTN)

누적

ESALs

소형 중형 대형 *(DTN)

남삼척IC

∼

삼척IC

2015 1 495 16 394 591 372 310,188 310,188

2016 1 500 16 398 594 375 312,257 622,445

2017 1 504 17 401 599 377 314,746 937,191

2018 1 508 17 404 604 380 317,234 1,254,425

2019 1 511 17 407 609 382 319,548 1,573,973

2020 1 513 17 409 611 385 320,997 1,894,970

2021 1 514 17 409 611 385 321,309 2,216,279

2022 1 516 17 411 614 387 322,756 2,539,034

2023 1 517 17 412 616 387 323,485 2,862,520

2024 1 518 17 413 616 390 324,342 3,186,861

2025 1 519 17 413 619 390 324,937 3,511,798

2026 1 520 17 414 619 390 325,244 3,837,043

2027 1 520 17 414 619 390 325,247 4,162,290

2028 1 522 17 415 621 390 325,972 4,488,261

2029 1 522 17 415 621 390 325,977 4,814,238

2030 1 523 17 416 621 392 326,696 5,140,934

2031 1 523 17 416 621 392 326,698 5,467,633

2032 1 523 17 417 624 392 327,250 5,794,883

2033 1 524 17 417 624 392 327,426 6,122,308

2034 1 524 17 417 624 392 327,560 6,449,869

청송IC

∼

영덕IC

2015 0 284 10 456 1,092 429 376,754 376,754

2016 0 286 10 460 1,102 434 380,265 757,019

2017 0 289 10 464 1,112 437 383,539 1,140,558

2018 0 291 10 468 1,120 442 386,635 1,527,193

2019 0 294 10 474 1,135 447 391,425 1,918,618

2020 0 296 10 476 1,140 449 393,423 2,312,041

2021 0 297 10 479 1,147 452 395,797 2,707,838

2022 0 299 10 482 1,155 454 398,213 3,106,051

2023 0 301 10 485 1,160 457 400,343 3,506,394

2024 0 308 11 495 1,185 467 408,950 3,915,344

2025 0 308 11 495 1,185 467 408,953 4,324,297

표 4. 연도별 차종에 따른 등가단축하중 (단위: ESALs)

포장공 ❙ 349

포장공

구간 연도 승용차 버스

화물

특수

ESALs

합계

*(DTN)

누적

ESALs

소형 중형 대형 *(DTN)

2026 0 308 11 496 1,188 467 409,505 4,733,801

2027 0 309 11 497 1,188 467 409,812 5,143,613

2028 0 309 11 504 1,190 469 411,828 5,555,441

2029 0 313 11 504 1,205 474 415,873 5,971,314

2030 0 313 11 505 1,208 474 416,424 6,387,738

2031 0 314 11 505 1,208 477 417,011 6,804,749

2032 0 314 11 506 1,208 477 417,143 7,221,893

2033 0 314 11 502 1,210 477 416,889 7,638,781

2034 0 312 11 502 1,200 472 414,050 8,052,831

*(DTN) = W8,2 × DD ×DL

o 포장 두께산정 방법

- 1993년 AASHTO 설계법 적용

- 합성지지력계수(K)는 ’86 AASHTO에서 제시된 다음과 같은

기초방정식을 이용

logeK∞ = -2.807 + 0.1253 × (logeDSB)2 + 1.062 × logeMR

+ 0.1282× logeDSB × logeESB - 0.4114 × logeDSB

- 0.0581 × logeESB - 0.1317 × logeDSB × logeMR

350 ❙ 포장공

K∞

DSB

ESB

MR

: 반무한 노반으로 가정되는 노반반력의 합성계수(PCI)

: 선택층의 두께(in)

: 선택층의 탄성계수(PSI)

: 노반의 동탄성계수(PSI)

설계인자 값

콘크리트 휨강도(Sc, psi) 640

콘크리트 허용 휨응력(S'c, psi) 480

안전율(C, %) 75

콘크리트 탄성계수(Ec, psi) 4×106

초기 서비스 지수(Pi) 4.2

종료 서비스 지수(Pt) 2.5

하중전달 계수(J) 2.9

노상반력계수(Mr, psi) 5,904

합성지지력계수(Kc, pci) 804

방향계수(DD) 0.568

차로계수(DL) 0.8

표 5. 포장두께산정을 위한 설계인자

- 한국형 포장 설계법 적용

그림 2. 한국형 포장설계법 공용성 분석

포장공 ❙ 351

포장공

4. 줄눈 콘크리트 포장 최소 두께 검토

o AASHTO 설계법

- 예측 교통량이 적은 구간의 콘크리트포장 두께 설계는 삼척-

동해선 20cm, 상주-영덕선 22cm로 산정

구간 W8.2 (2034년) logW8.2 (2034년) 설계두께(cm)

삼척-동해 6,449,869 6.810 19.2

상주-영덕 8,052,831 6.906 20.18

표 6. AASHTO 설계법의 구간별 콘크리트포장 슬래브 두께설계

o 한국형 포장설계법(KPRP)

- 한국형 포장설계법 공용성 평가지수인 피로균열과 평탄성지수

의 한계값은 고속도로 공용성지수(HPCI)의 6등급인 ‘불량’에

서 개량이 진행해야하므로 5등급 이상의 상태인 15%,

3.5m/km로 설정

등 급 HPCI 상 태 대응책

1등급 5.00이하～4.00초과 매우 우수 Do nothing

2등급 4.00이하～3.50초과 우수 예방적 보수

3등급 3.50이하～3.25초과 다소 우수 필요시 수선유지

4등급 3.25이하～3.00초과 보통 수선유지

5등급 3.00이하～2.50초과 다소 불량 필요시 개량

6등급 2.50이하～2.00초과 불량 개량

7등급 2.00이하 매우 불량 우선 개량

표 7. 고속도로 포장상태 평가지수 등급기준

- 예방적 보수 : 점검으로 수선유지 필요성을 판단 및 조치

- 수 선 유 지 : 파손 초기에 소규모 보수로 파손부가 발전되지 않도록 보수

- 개 량 : 준공당시 상태로 기능을 회복시키는 보수․보강

352 ❙ 포장공

구 분 HPCI IRI RD SD(㎡) SD(%)

1등급 4.0이상 1.5이하 4㎜이하 0㎡ 0%

2등급 4.0~3.5 1.5~2.0 4~7㎜ 1.0㎡이하 0.3%

3등급 3.5~3.25 2.0~2.5 7~10㎜ 1.0~18㎡ 0.3~5%

4등급 3.25~3.0 2.5~3.0 10~13㎜ 18~36㎡2 5~10%

5등급 3.0~2.5 3.0~3.5 13~16㎜ 36~52㎡ 10~15%

6등급 2.5~2.0 3.5~4.0 16~20㎜ 52~72㎡ 15~20%

7등급 2.0이하 4.0이상 20㎜이상 72㎡이상 20%이상

표 8. 고속도로 콘크리트 포장상태 평가지수 등급기준

- 20년 후 AADT 8,600대이고 상대적으로 중차량 비율이 적은

(6.5백만ESALs) 삼척-동해선은 KPRP 프로그램의 최소 분석두

께인 20cm에서도 공용기준을 만족

- 20년 후 AADT 6,300대이고 상대적으로 중차량 비율이 큰 (8

백만ESALs) 상주-영덕선은 최소 두께 22cm 산정

그림 3. 포장두께에 따른 피로균열 그림 4. 포장두께에 따른 평탄성

포장공 ❙ 353

포장공

o 최소 두께별 허용 교통량산정(KPRP)

- 실제 고속도로에서 발생 가능한 교통량 변화를 고려한 한국형

포장설계법 적용결과 이론적으로 20cm～22cm 정도가 최소두

께로 적절한 것으로 판단 됨

- 상주～영덕(청송IC∼영덕IC)간 예상 교통량을 바탕으로 설계해

석기간(20년)에 대한 누적교통량 변화(표9 참조)를 주어서 교

통량에 따른 최소두께 변화 검토

- 최소 두께 22cm의 경우, 20년 누적교통량 66,700천대(3천만

ESALs)에서 공용기준을 만족

- 최소 두께 20cm의 경우, 20년 누적교통량 11,100천대(5백만

ESALs)에서 공용기준을 만족

그림 5. 교통량에 따른 피로균열 그림 6. 교통량에 따른 평탄성

o 콘크리트 포장 최소 두께 산정결과

- 실제 고속도로에서 발생 가능한 교통량을 적용한 포장 두께

산정결과 최소 실교통량에 따라 이론적으로 20~22cm 최소두

께 산출

- 그러나, 시방서상에서 허용되는 포장하부 린 콘크리트 기층의

시공오차가 ±15mm인 것을 고려하여, 22cm 정도가 줄눈 콘크

리트 포장의 최소두께로 적절할 것으로 판단 됨

354 ❙ 포장공

- 따라서, 저 교통량 구간에서는 설계결과에 관계없이 22cm 이상

의 콘크리트 포장두께를 적용하는 것이 필요한 것으로 판단 됨

o 최소 두께에 따른 줄눈간격

- 콘크리트 포장 두께 감소에 따라 초기 건조수축 등을 고려하여

기존 포장 두께의 줄눈간격을 보다 적게 조정할 필요가 있음

- 미국 사례에서 일부주(펜실베니아)에서는 두께 감소에 상관없

이 기존 국내포장의 줄눈간격과 유사한 6.0m를 적용하는 경우

도 있으나 대부분은 최소두께 20cm 이상에서 줄눈간격은

5.2m 이하를 적용하는 것으로 조사됨

- 미국 콘크리트 포장협회(ACPA)에서도 4.5m 이상을 일반적인

줄눈 간격으로 소개하고 있는 바 5.0m 정도가 적정한 것으로

판단 됨

o 최소 두께 설계시 고려사항

- 미연방도로청 기준(FHWA, 2007)에서 포장두께가 18cm 이상

인 경우에는 다웰바의 직경을 최소 32mm이상으로 권고하며,

다웰바 제원은 기존과 동일하게 유지

- 안정적인 매설깊이를 유지하기 위해서 DBI(다웰바 자동삽입

기)시공을 권장하며 페이버 바이브레이터 깊이를 5cm이하로

조정하는 것이 바람직 함

- 그림 7과 같이, 1차 줄눈절삭 깊이는 조정 (55mm)하고, 2차

줄눈절삭 깊이는 기존과 동일하게 유지

포장공 ❙ 355

포장공

그림 7. 최소 포장두께 줄눈 표준도 (단위 : mm)

ESALs 1종 2종 3종 4종 5종 6종 7종 8종 9종 10종 11종 12종 합계

50백만 70,290,094 5,270,162 9,465,996 3,265,642 4,730,110 6,392,900 8,409,746 590,517 13,748 2,458,307 33,388 255,323 111,175,934

40백만 56,234,528 4,215,896 7,572,862 2,612,536 3,784,212 5,114,488 6,727,826 472,409 10,998 1,966,624 26,710 204,257 88,943,346

30백만 42,179,400 3,161,776 5,679,945 1,959,505 2,838,190 3,835,908 5,046,052 354,274 8,248 1,474,834 20,031 153,178 66,711,342

20백만 28,125,732 2,107,948 3,787,245 1,306,549 1,892,417 2,557,663 3,364,132 236,140 5,498 983,044 13,352 102,100 44,481,820

10백만 14,067,684 1,053,828 1,893,894 653,368 946,332 1,279,000 1,683,380 117,851 2,744 490,612 6,663 50,956 22,246,312

7백만 9,851,934 737,738 1,326,171 457,511 662,656 895,602 1,177,782 82,555 1,922 343,675 4,668 35,695 15,577,908

6백만 8,447,998 632,180 1,136,966 392,238 568,035 767,719 1,009,590 70,773 1,648 294,624 4,002 30,600 13,356,372

5백만 7,040,704 526,914 947,435 326,853 473,415 639,835 841,398 58,939 1,372 245,359 3,332 25,483 11,131,040

4백만 5,635,892 421,502 758,339 261,617 378,856 512,036 673,206 47,130 1,097 196,202 2,665 20,378 8,908,920

표 9. 차종별 20년간 누적교통량 산정(대/차로/일방향/20years)