2. 도로 동상방지층 단면설계

 

 

 

2. 도로 동상방지층 단면설계

 

2.1 일반 사항

     동상방지층이 필요한 경우에는 설계동결깊이와 구조설계된 포장 두께와의

     차이만큼 동상방지층을 설계한다.

 

【해 설】

동상방지층을 설치할 경우에는 설계동결깊이가 구조 설계된 포장 두께보다 클 경우 그

차이만큼 동상방지층을 설치한다. 설계동결깊이는 도로 동상방지층 연구단과

한국건설기술연구원에서 계측한 동결깊이 자료를 근거로 개발된 한국형 동결깊이 예측식을

이용하여 본 지침 2.3에 따라 산정한다.

 

시멘트 콘크리트 포장에서 설계동결깊이보다 구조설계된 포장단면이 클 경우 동상방지층을

생략하여야 하나, 배수 및 시공성 등을 고려하여 설계동결깊이와 상관없이 필터층을 일정

두께로 설치하여야 한다. 이때 SB-1 재료 사용 시 15cm, SB-2 재료 사용 시 10cm를

설치하며, 재료별 경제성 검토 후 적용한다.

 

2.2 설계동결지수

     설계동결지수의 산정은 20년간의 기상자료에서 추위가 가장 심하였던 2년간(즉

     동결지수의 최대 2년치)의 평균동결지수로 정한다. 만일 20년간의 기상자료가

     없으면 최근 10년간의 최대동결지수를 동결지수로 산정한다.

 

【해 설】

동결지수는 포장내의 동결깊이를 산정하기 위한 대표적 척도로서, 포장 구조와 노상토를

동결시키는 대기온도의 강도와 지속기간의 누가영향으로 표시된다. 동결지수의 단위는

온도․일(℃․일)이며, 동결 계절 동안의 누가 온도․일에 대한 시간 곡선상의 최고점과 최저점의

차이로 나타낸다.

 

설계 구간의 설계동결지수 산정은 대상 지역 인근 측후소에서 관측한 월 평균 대기온도의

크기와 지속기간에 대한 20년간의 기상자료에서 추위가 가장 심하였던 2년간(즉 동결지수의

최대 2년치)의 평균동결지수로 정한다. 만일 20년간의 기상자료가 없으면 최근 10년간의

최대동결지수를 설계동결지수로 산정한다.

 

설계구간에 표 2.1의 측후소가 있을 경우 표 2.1의 동결지수 및 동결기간을 이용하여

설계동결지수를 산정하며, 설계구간에 측후소가 존재하지 않으면 표 2.2의 좌표별 동결지수를

이용하고 동결기간은 가까운 측후소 3개의 평균값 또는 가장 가까운 측후소의 값을 이용하여

설계동결지수를 산정한다.

 

표 2.1에서 얻어지는 동결지수 값은 측후소 위치에서 관측한 값을 토대로 한 것이며, 표

2.2의 동결지수는 지반고 100m 기준의 값이므로 설계노선의 위치 및 표고에 대한 보정은 (식

2.1) 을 이용하여 계산한다.

 

수정동결지수℃·일  동결지수  표 및표    × 동결기간×

표고차

(식 2.1)

 

표고차 = 설계노선 포장계획면 최고표고(m) - 측후소 지반고(m)

 

 

2. 도로 동상방지층 단면설계

 

 

표 2.1 20년 동결지수

 

 

 

 

그림 2.1 20년 동결지수선도

 

 

 

 

표 2.2 좌표별 동결지수

 

 

 

 

표 2.2 좌표별 동결지수(계속)

 

 

2.3 설계동결깊이

     최대동결깊이는 다음 한국형 동결깊이 예측식에 의해 산정한다.

 

   

Z : 최대동결깊이(mm)

F : 설계동결지수(℃․일)

C : 동결지수에 따른 보정상수

 

설계동결깊이는 노상동결관입허용법에 따라 최대동결깊이의 75%를 사용한다.

 

【해 설】

한국형 동결깊이 예측식은 도로 동상방지층 연구단과 한국건설기술연구원에서 계측한

동결깊이 자료를 근거로 개발된 식이다.

 

도로포장에서 동상방지층을 설치하는 경우에는 완전방지법, 노상 동결관입 허용법, 감소

노상강도법 등 3가지 방법을 사용한다. 완전방지법은 동결작용 방지를 위해 충분한 두께의

비동결층을 설치하는 것으로 노상의 동결을 일부 허용하는 노상동결관입허용법 및 감소

노상강도법에 비해 비경제적이므로 특수한 경우에만 사용한다. 노상동결관입허용법은

노상상태가 수평방향으로 심하게 변하지 않거나 흙이 균질한 경우에 적용되는 설계방법으로

동결깊이가 노상으로 얼마쯤 관입된다 하더라도, 동상으로 인한 융기량이 포장파괴를 일으킬

만한 양이 아니라면 노상의 동결을 어느 정도 허용하는 것이 경제적이라는 개념이다. 따라서

본 지침에서는 설계동결깊이 산정은 노상동결관입허용법으로 결정한다.

 

포장 설계에서 최대동결깊이 산정은 (식 2.2)를 사용한다. 포장설계에서 설계동결깊이는

(식 2.2)로 구한 최대동결깊이의 75%로 한다.

 

    (식 2.2)

 

(1) 최대 동결관입 깊이 (Z) : 식(2.2)에서 Z는 도로 표면으로부터 최대동결깊이를 나타내며

    단위는 mm이다.

(2) 설계동결지수 (F) : 식(2.2)에서 F는 설계동결지수이며 단위는 ℃․일 이다.

(3) 동결지수에 따른 보정상수(C) : 식(2.2)에서 C는 동결지수에 따른 보정상수로 C값은 표

    2.3과 같다.

 

 

 

 

표 2.3 동결지수에 따른 보정상수(C) 값