한국형 포장 설계프로그램(KPRP)

한 줄 정의

한국형 포장 설계프로그램은 KPRP라고 줄여 부른다.

교통하중, 기후, 재료 자료를 입력해 포장의 역학적 응답과 손상을 예측한다.

그 결과로 포장 구조와 두께를 정하는 역학-경험적 설계 체계다.

설계 반복 절차

설계는 입력자료에서 시작해 구조응답 해석, 손상 예측, 기준 판정 순으로 진행한다.

층상 탄성 해석으로 층별 응력과 변형률을 구하고, 이를 성능예측모형에 넣는다.

예측된 피로균열과 소성변형이 허용기준을 넘으면 두께와 재료를 바꿔 다시 계산한다.

기준을 만족하는 대안은 경제성을 비교해 최종 단면으로 정한다.

아스팔트 두 가지 손상

아스팔트 포장에서는 두 위치의 변형률이 손상과 직접 연결된다.

표층 하부의 인장변형률은 피로균열을, 노상 상부의 압축변형률은 소성변형을 일으킨다.

피로수명 Nf는 인장변형률과 표층 탄성계수 E로 나타내며, 계수는 실험과 현장 자료로 보정한다.

두 값은 각각 성능예측모형에 대입해 손상 누적을 본다.

AASHTO와 비교

KPRP는 경험식 중심의 AASHTO 1993과 설계 철학이 다르다.

AASHTO 1993은 교통량을 누적 등가단축하중으로 묶어 구조수(SN)를 산정한다.

KPRP는 차종별 축하중과 재료, 기후를 입력하고 층별 응력과 손상량을 결과로 얻는다.

비교의 핵심은 설계 철학보다 입력 수준과 보정 자료의 차이다.

누적 축수 계산

누적 설계 축수는 연간 축수에 설계 기간과 차로 분배 계수를 곱해 구한다.

예제는 연간 축수 7.3×10⁶축, 설계 기간 20년, 차로 분배 계수 0.5로 가정한다.

이 누적 축수는 축종별 등가 환산을 거쳐 피로균열과 소성변형 모형의 입력이 된다.

실제 설계에서는 차종별 축하중 분포를 함께 사용한다.

시험 포인트

시험에서는 KPRP를 단순 경험식으로 설명하면 감점이 된다.

역학적 해석과 성능예측을 함께 쓰고, 해석 결과를 두께 결정까지 연결한다.

AASHTO 1993은 경험식 중심이고, 후속 MEPDG는 역학-경험적 방법이다.

정리

정리하면 KPRP는 역학적 해석과 국내 보정 성능모형을 결합한 설계 체계다.

입력은 설계기간, 축하중 분포, 기후, 재료 물성, 노상 특성을 포함한다.

허용기준을 만족할 때까지 두께와 재료를 바꿔 반복 계산한다.