포장단면 설계
동상방지를 고려한 조경포장단면 설게
(동결깊이 & 동상방지층 반영)
01. 용어정의
동상방지층 : 노상토에 동상우려가 있는 경우, 보조기층에서 노상의 동결깊이까지 동상에 민감하지 않은 재료로 치환하여 노상의 동결을 막고자 시공하는 층을 말한다.
동결깊이 : 노면에서 지중의 얼음이 결정되는 가장 깊은 곳까지의 깊이이다.
최대동결깊이 : 설계기간 동안 어느 장소에 대하여 연중 도로의 노면에서 지중의 얼음이 결정되는 가장 깊은 곳까지의 최대 깊이이다.
설계동결깊이 : 설계에 사용하는 동결깊이다.
동결지수 : 동결 계절 동안의 누가 온도.일에 대한 시간 곡선상의 최고점과 최저점의 차이를 나타낸다.
설계동결지수 : 설계시 사용되는 동결지수이다.
노상 : 포장을 지지하고 있는 지반중에서 포장의 밑면으로부터 약 1m깊이부분을 말하며, 노체 위에 축조되는 것으로 노면의 교통하중을 널리 분산시켜 노체에 하중의 영향을 작게 하고, 안전하게 전달하는 역할을 한다.
02. 적용방식
02-1. 설계동결지수 산정 ▷> 수정동결지수 산출
설계동결지수 (˚C.일)
설계동결지수 산정은 20년간의 기상자료에서 추위가 가장 심하였던 2년간(즉, 동결지수의 최대 2년치)의 평균 동결지수로 정한다. 만약 20년간의 기상자료가 없으면 최근 10년간의 최대동결지수로 산정한다. (표2.1 동결지수_ 적용)
→ 설계구간에 측후소가 있을 경우는, 해당 측후소의 동결지수 및 동결기간을 이용하여 설계동결지수를 산정하고,
설계구간에 측후소가 존재하지 않으면, 좌표별 동결지수를 이용하고 동결기간은 가까운 측후소 3개의 평균값 또는 가장 가까운 측후소의 값을 이용하여 설계동결지수를 산정한다.
수정동결지수 (˚C.일)
동결지수 값은 측후소 위치에서 관측한 값을 토대로 한 것이며, 설계노선의 위치 및 표고에 맞게끔 보정한 것을 수정동결지수라 한다.
수정동결지수(˚C.일) = 동결지수(표2.1 산출값) + 0.5 X 동결기간 X 표고차(m)/100
표고차 = 설계노선 포장계획면 최고표고(m) - 측후소 지반고(m)
02-2. 설계동결깊이 산정
최대 동결깊이 : 한국형 동결깊이 예측식에 의해 산정
Z = C √ (F)
Z : 최대동결깊이 (mm)
F : 설계동결지수 (˚C.일) → 수정동결지수를 적용한다.
C : 동결지수에 따른 보정 상수
→ 포장설계에서 설계동결깊이 산정은 노상 동결관입 허용법으로 결정하며, 설계동결깊이는 최대동결깊이의 75%로 한다. (도로 동상방지층 설계지침,2012.8.국토해양부.p15)
(참고로, 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 감소노상강도법에 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 일으킬만한 양이 아니라면, 노상의 동결을 어느 정도 허용하는 것이 경제적이라는 관점이다. 따라서, 조경구간은 설계동결깊이 산정에서 노상동결관입허용으로 결정함이 타당하다.)
C : 동결지수에 따른 보정 상수값
03. 실제 사례 적용
(조경포장구간내 동결깊이 산정)
03-1.
장 소 : 서울
사업지구내 포장구간의 최고표고 20.0m
03-2.
설계동결지수 → 수정동결지수 산정
계산식) 수정동결지수(˚C.일) = 동결지수(표2.1 산출값) + 0.5 X 동결기간 X 표고차(m)/100
표고차 = 설계노선 포장계획면 최고표고(m) - 측후소 지반고(m)
동결지수 278.9 (˚C.일) / 동결기간 68.0 (일) / 측후소 지반고 85.5m → 표 2.1에서 찾음
∴ 수정동결지수 = 278.9 + 0.5 x 68.0 x (20.0 - 85.5)/100 = 256.3 (˚C.일)
03-3.
최대동결깊이 → 설계동결깊이
계산식) 최대동결깊이 Z = C √ (F)
C는 표2.3에서 산출 (F=256.3 이므로 → 35.6 적용)
∴ 최대동결깊이 Z = C √ (F) = 35.6 √ (256.3) = 570.3mm
설계동결깊이 = 570.3mm * 75% = 427.73 mm
03-4.
해석 :
설계지역의 설계동결깊이는 약 43cm이다.
따라서, 포장의 두께(포장마감+잡석층)가 43cm 이상이 되도록 하는 것이 동상에 의한 파손(하자)를 예방할 수 있다.
(블럭류의 포장은 덜 하지만, 하드한 포장의 경우는 고민해야 하는 사항임)
04. 동상방지층 생략이 가능한 경우
흙쌓기 높이 2m이상의 구간에 설치하는 경우
노상토가 암반인 경우에는 동상방지층을 생략
노상토의 0.08mm체 통과율이 8%이하인 경우에는 동상방지층을 생략
(근거 : 동상방지층 설계지침)
도로_동상방지층_설계지침.pdf
동결심도 검토사례.hwp
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