암반구간 포장설계

암반구간 포장설계 개요

이번에는 노상이 암반일 때의 포장설계를 본다.

땅이 단단한 암반이면 포장을 얇게 해도 된다. 연약한 토사 위에서는 두껍게 깔아야 한다.

포장은 교통하중을 넓게 나눠 노상으로 전달하므로, 노상의 지지력이 두께를 정한다.

노상 지지력 지표

노상 지지력은 현장 시험, 실내 시험, 개략 추정으로 나눠 본다.

대표 지표는 CBR, 평판재하시험, 회복탄성계수다. 시험 방식에 따라 값이 다르다.

암반 노상에서는 CBR 값이 의미가 작아서, 현장 탄성계수나 FWD 역산 값을 쓴다.

FWD 역해석으로 얻은 탄성계수가 암반 상면 강성 입력의 대표 방법이다.

설계법 비교

기존 경험적 설계법은 교통량과 노상 CBR로 구조수 SN을 구하는 방식이다.

역학적-경험적 설계법은 응력과 변형률을 해석해 파손을 예측하고 현장 경험으로 보정한다.

암반처럼 지지력 특성이 극단적인 구간에는 기반 강성을 직접 반영하는 방식이 유리하다.

경험적 방식은 빠른 예비 설계에 쓰는 것이 적절하다.

구성요소와 원리

암반 구간 포장은 표층, 기층, 보조기층을 암반 위에 올린다.

기층은 하중을 분산하는 주 구조 강도를 맡고, 보조기층은 하중 분산과 배수를 돕는다.

암반은 변형이 거의 없으므로 노상 CBR 대신 암반 상면 강성을 탄성계수로 입력한다.

암반 구간은 지지력보다 배수와 경계부 부등침하 억제가 설계의 핵심이다.

설계 절차

설계는 지반조사로 암반 상면 깊이, 풍화도, 절리 방향을 파악하면서 시작한다.

다음으로 노상 설계 입력값을 정하고, 역학 해석이나 경험식으로 포장 두께를 산정한다.

역학적 해석에서는 다층 탄성 이론으로 최대 인장 변형률을 구해 피로 한계와 비교한다.

마지막으로 손상도가 기준을 만족하는지 검토한다.

정답 확인과 흔한 실수

정답은 입력값 설정이다. 기준 미달이면 노상 입력값부터 다시 잡는다.

시험에서 가장 흔한 실수는 암반이라는 이유만으로 두께를 줄이는 답안이다.

CBR만으로 지지력을 판단하는 것도 실수다. 답안에는 회복탄성계수를 함께 쓴다.

교통하중을 ESAL 하나로만 쓰는 것도 피한다. 차종별 축하중을 직접 적용한다.

정리

암반구간은 지지력이 크지만, 풍화대와 불연속면에서 국부 약화가 생긴다.

구간을 나눠 입력 물성을 달리 쓰고, 회복탄성계수를 현장 시험과 연계한다.

기존 설계는 SN값으로 두께를 정하고, 역학적-경험적 설계는 손상도를 검토한다.

배수 대책은 펌핑과 균열을 막는 핵심이다. 구간별 설계와 현장 시험을 함께 본다.