Road network in the Mekong Delta is mostly coastal and river routes, then they are often flooded when the floods come in. As a result, the foundation and pavement are destroyed, reduced life expectancy, resulting in unsafety in traffic, cost of maintenance and repairs…. This paper establishes the technical conditions for the calculation on the flexible pavement working in the wet conditions (so flooded) based on the maximum usage of available materials in the provinces in the Mekong Delta. Simultaneously, we propose the flooded flexible pavement under the current climate change conditions.

PURPOSES : One of the main components of road projects funded by the Economic Development Cooperation Fund (EDCF) is the improvement or rehabilitation of existing pavements. The result is that pavement structures are critical to the success of a project. There is, however, no design standard available at present that reflects a region's specific features including climate conditions and quality of pavement materials. For this reason, a comparative study of the major EDCF borrowers' flexible pavement design standards was conducted. This study led to the proposal of a new method for applying flexible pavement designs which can be used for EDCF-funded projects in Asia. METHODS : The method has been produced by adjusting some input data of the "AASHTO Interim Guide for Design of Pavement Structures" in accordance with certain Asian countries' geometrical features, tropical and subtropical weather, and strength of pavement materials. The Philippine regional factors, having five different grades, have been selected after taking into consideration the amount of rainfall, strength of pavement materials, and characteristics of the Asia and Pacific regions. Structural layer coefficients have been prepared for two different regions according to the geometric difference between Southeast and Southwest Asia. The Philippine and Sri Lankan coefficients have been used for Southeast Asia and Southwest Asia, respectively. CONCLUSIONS : Owing to applying this new method, it was verified that the thickness of the pavement was underestimated by between 11 cm and 16 cm compared with the originally designed thickness. Having discovered that the use of the Korean and Americanoriented factors and coefficients is not appropriate for other Asian countries, the new method is expected to enhance the quality of pavement in future projects.

PURPOSES: The objective of this paper is to select the confidential intervals by utilizing the second moment reliability index(Hasofer and Lind; 1974) related to the number of load applications to failure which explains the fatigue failure and rut depth that it indicates the permanent deformation. By using Finite Element Method (FEM) Program, we can easily confirm the rut depth and number of load repetitions without Pavement Design Procedures for generally designing pavement depths. METHODS : In this study, the predictive models for the rut depth and the number of load repetitions to fatigue failure were used for determining the second moment reliability index ( ). From the case study results using KICTPAVE, the results of the rut depth and the number of load repetitions to fatigue failure were deducted by calculating the empirical predictive equations. Also, the confidential intervals for rut depth and number of load repetitions were selected from the results of the predictive models. To determine the second moment reliability index, the spreadsheet method using Excel’s Solver was used. RESULTS : From the case studies about pavement conditions, the results of stress, displacement and strain were different with depth conditions of layers and layer properties. In the clay soil conditions, the values of strain and stresses in the directly loaded sections are relatively greater than other conditions. It indicates that the second moment reliability index is small and confidential intervals for rut depth and the number of load applications are narrow when we apply the clay soil conditions comparing to the applications of other soil conditions. CONCLUSIONS : According to the results of the second moment reliability index and the confidential intervals, the minimum and maximum values of reliability index indicate approximately 1.79 at Case 9 and 2.19 at Case 22. The broadest widths of confidential intervals for rut depth and the number of load repetitions are respectively occurred in Case 9 and Case 7.

이 논문에서는 아스팔트 도로 설계에 필요한 기층골재 재료의 비선형 이방성을 고려한 연결함수를 개발하였다. 기층이 비선형 이방성 거동으로 해석되어졌을 경우, 선형 등방성 거동으로 해석되어질 때 나타나는 기층 하부내의 인장력을 감소시켜 보다 현실적인 응력분포를 보이게 된다. 그러나 현재까지 개발된 연결함수들은 대부분 기층이 선형 등방성 거동으로 해석하여 개발된 것이므로, 비선형 이방성 거동을 근간으로 하는 연결함수의 개발이 현실적인 도로 설계를 위해 필요하다. 이 논문에서 개발된 연결함수를 이용하여 도로를 설계한 결과 AASHTO의 연결함수를 이용하여 설계했을 경우보다, 기층 두께가 25mm 감소되는 결과를 보였으며, 이는 AASHTO 도로 설계가 보수적인 설계라는 것을 입증하였다.

역학적 경험적 포장 설계법을 도입하려는 현재의 연구추세에 발 맞추어 정확한 응력, 변형률, 변형을 기초로 포장구조체를 해석하기 위한 역학적 접근방법이 필요한 시점이다. 기존의 실험결과에 따르면 연성포장 구조의 기층에 이용되는 자갈과 노상층에 이용되는 노상토등의 포장 하부재료는 반복하중 조건하에서 비선형 회복탄성계수의 특징을 따르는 것으로 나타났다. 이 비선형 거동은 재료의 현재 응력에 의한 회복탄성계수 모델로 나타나질 수 있으며 정확한 해를 구할 수 있는 역학적 방법중의 하나인 유한요소 해석 방법에 적용되어 질 수 있다. 이 연구에서는 비선형 해석기법과 효과적인 해 수렴기법이 구현된 재료 모델 부 프로그램을 범용 유한요소 프로그램의 하나인 아바쿠스에 적용시켰다. 이 수치해석 방법에는 더 정확한 해를 찾기 위한 체눈분할에 의해 만들어진 유한요소 모델이 이용되었다. 이런 일련의 방법들에 의한 포장구조체의 해석결과, 2차원과 3차원 비선형 유한요소 해석의 결과가 큰 차이를 보이는 것으로 나타났다. 또한, 사용된 부 프로그램은 미연방 항공국 공항 시험포장에서 측정되어진 결과 값에 의해 비교 검증되었다.

트럭 축하중에 의한 도로포장체의 응력과 변형은 대부분 다층 탄성 이론에 의해 예측된다. 대부분의 다층 탄성 이론에 의한 이론적 계산값이 연성 포장 재료의 점탄성적 거동특성, 동적 트럭 축하중, 비균등 타이어 접지압 및 형상등을 해석에 고려하지 못하므로, 계측값에 비해 매우 작은 값을 예측하므로서 도로 포장 두께설계가 과소 설계될 우려가 크다. 이와 같은 도로 포장체 구조해석시 이용되는 중요한 변동요소를 포장 재료의 물성 모델 측면, 비균등 접지압 및 형상 측면, 동적 유한요소해석 측면에서 분석하여 이용 가능한 모델을 본 논문에서 제안하였다. 경계조건 및 민감도 분석을 수행을 통한 효과적인 3차원 연성포장의 유한요소해석모델을 결정하는 방법론을 제안하였으며, 최적 유한요소모델 분석결과와 현장에서 취득한 결과와의 상호비교를 통하여 모델의 유의성을 검증하였으며, 동적 접지하중조건, 점탄성물성 모델 등을 3차원 유한요소 모델에 접목하고, 최적 경계조건을 결정하였다.

국내의 경우 도로포장설계시 외국의 설계법을 단순히 도입하여 사용하고 있지만 건설재료,기후 및 교통조건 등이 외국과 상이하기 때문에 근본적 인 제한성이 있다. 특히, 국내 포장구조해석에서 아스팔트층 거동특성만을 중요시하는 해석은 포장구조체가 각 층의 영향을 받는 종합적인 거동특성을 보인다는 포장구조체 시스템적인 특성을 고려한다면 많은 문제점을 내포하고 있다. 따라서, 도로포장 설계시 합리적이고 경제적인 설계를 할 수 있도록 포장구조체의 해석 시스템을 구축하여야 한다. 본 연구에서는 비선형성이 포장체에 미치는 영향을 알아보기 위한 수치해석의 기본작업으로 다층구조상태인 포장체의 거동해석에 영향을 미치는 두께와 탄성계수 조합으로 구성된 243개의 표준단면과 하중종류에 따른 영향을 분석하여 응력의 변화분포가 큰 경우를 해석단면으로 결정하였다. 분석결과 탄성계수보다 층 두께의 영향이 더 큼을 알 수 있었다. 또한. 하중의 경우 원형등 분포하중인 정적하중과 FWD 시험하중을 비교한 결과 FWD 시험하중의 응력분포가 더 큼을 알 수 있었다. 결정된 해석단면을 이용하여 포장하부의 재료적 특성을 대변하는 비선형탄성모델을 각 층별로 적용시켜 기존의 선형탄성모델을 이용한 해석결과와 비교 분석한 결과 포장하부시스템 중 보조기층에서는 지반내 응력상태를 반영할 수 있는 비선형모델을 고려해야 하는 것이 보다 합리적임을 알 수 있었다.

국내의 경우 도로포장설계시 외국의 설계법을 단순히 도입하여 사용하고 있지만 건설재료,기후 및 교통조건 등이 외국과 상이하기 때문에 근본적 인 제한성이 있다. 특히, 국내 포장구조해석에서 아스팔트층 거동특성만을 중요시하는 해석은 포장구조체가 각 층의 영향을 받는 종합적인 거동특성을 보인다는 포장구조체 시스템적인 특성을 고려한다면 많은 문제점을 내포하고 있다. 따라서, 도로포장 설계시 합리적이고 경제적인 설계를 할 수 있도록 포장구조체의 해석 시스템을 구축하여야 한다. 본 연구에서는 비선형성이 포장체에 미치는 영향을 알아보기 위한 수치해석의 기본작업으로 다층구조상태인 포장체의 거동해석에 영향을 미치는 두께와 탄성계수 조합으로 구성된 243개의 표준단면과 하중종류에 따른 영향을 분석하여 응력의 변화분포가 큰 경우를 해석단면으로 결정하였다. 분석결과 탄성계수보다 층 두께의 영향이 더 큼을 알 수 있었다. 또한. 하중의 경우 원형등 분포하중인 정적하중과 FWD 시험하중을 비교한 결과 FWD 시험하중의 응력분포가 더 큼을 알 수 있었다. 결정된 해석단면을 이용하여 포장하부의 재료적 특성을 대변하는 비선형탄성모델을 각 층별로 적용시켜 기존의 선형탄성모델을 이용한 해석결과와 비교 분석한 결과 포장하부시스템 중 보조기층에서는 지반내 응력상태를 반영할 수 있는 비선형모델을 고려해야 하는 것이 보다 합리적임을 알 수 있었다.

아스팔트포장층내에 보강용 토목섬유를 설치하여 포장층의 응력-거동특성을 연구한 예는 매우 드물다. 본 연구에서는 유한요소법을 사용하여 지오그리드와 유리섬유로 보강한 층의 응력-변형 특성을 연구하였다. 유리섬유와 지오그리드의 강성이 다른 두가지 종류를 사용하고 설치위치, 포장단면층의 두께 변화를 주어 아스팔트포장층에 미치는 영향을 분석하였다. 포장층내에 발생하는 수직응력, 수직변위, 최대전단응력을 분석한 결과 수직응력, 수직변위 보다 최대전단응력을 크게 감소시키는 경향이 나타났다. 최대전단응력 감소효과가 약 15$\sim$20% 정도 있음을 알 수 있었다. 보강재의 탄성계수가 큰 유리섬유가 가장 효과가 좋으며 깊이 3cm$\sim$5cm에 설치하는 것이 가장 효과가 좋은 것으로 나타났다.

아스팔트포장층내에 보강용 토목섬유를 설치하여 포장층의 응력-거동특성을 연구한 예는 매우 드물다. 본 연구에서는 유한요소법을 사용하여 지오그리드와 유리섬유로 보강한 층의 응력-변형 특성을 연구하였다. 유리섬유와 지오그리드의 강성이 다른 두가지 종류를 사용하고 설치위치, 포장단면층의 두께 변화를 주어 아스팔트포장층에 미치는 영향을 분석하였다. 포장층내에 발생하는 수직응력, 수직변위, 최대전단응력을 분석한 결과 수직응력, 수직변위 보다 최대전단응력을 크게 감소시키는 경향이 나타났다. 최대전단응력 감소효과가 약 15~20% 정도 있음을 알 수 있었다. 보강재의 탄성계수가 큰 유리섬유가 가장 효과가 좋으며 깊이 3cm~5cm에 설치하는 것이 가장 효과가 좋은 것으로 나타났다.

최근 포장도로의 역학적 상태를 평가하는 방법으로 비파괴 시험인 FWD(Falling Weight Deflectometer)와 탄성파시험이 많이 이용되고 있다. 그러나 기존의 방법들은 공용중인 도로에서 차량을 통제시킨 후 시험을 실시해야 하는 제한이 있다. 그러므로 실제 주행하중 통과시 아스팔트 콘크리트 포장구조체의 물성을 추정하여 잔존수명 예측 및 이동하중에 대한 포장체 거동을 분석하는 경우에는 FWD와 같이 표면처짐으로부터 아스팔트 콘크리트 포장구조체 각 층의 물성을 추정하는 방법의 사용이 곤란하다. 이런 경우에 MDD (Multi-Depth Deflectometer)를 통해 얻어진 깊이별 처짐을 사용하여 아스팔트 콘크리트 포장구조체 각 층의 물성을 역산 추정하고자 본 연구에서는 다층 탄성이론의 반복적인 역산과 충격하중의 영향을 고려하여 깊이별 처짐으로부터 아스팔트 콘크리트 포장구조체 각층의 물성을 추정할 수 있는 역산반복기법을 개발한 후 이를 수치검증하였다. 수치모델을 통하여 검증한 결과, 역산추정된 탄성계수와 실제탄성계수 사이의 오차는 최대 0.114%로 신뢰성 있는 결과를 얻었다. 또한 본 연구에서는 주행하중의 속도에 따른 아스팔트 콘크리트 포장구조체의 동적특성을 파악하여 실제적인 포장구조체의 거동을 분석하고자 수도권 외곽 순환고속도로 김포구간에서 실제 트럭주행을 통한 현장시험을 실시하였다. 주행하중에 대한 아스팔트 콘크리트 포장구조체의 거동을 깊이별 처짐 측정장비인 MDD를 이용하여 깊이별 상대처짐을 측정하고, 주행속도에 따라 포장구조체의 거동을 해석하여 차량의 속도와 포장체 거동을 역학적으로 분석하였고, 주행속도별 층별 동적물성을 개발된 역해석 프로그램으로부터 산정하였다. 주행속도별 동적특성 분석결과, 차량의 주행속도가 증가할수록 깊이별 상대처짐은 감소하였고, 실측된 깊이별 처짐으로부터 포장구조체의 층별 물성을 역해석한 결과 속도가 증가할수록 탄성계수가 증가하였다. 따라서 주행속도가 줄어들수록 포장체의 구조적 능력 저하에 크게 영향을 주는 것을 알 수 있었다.

최근 포장도로의 역학적 상태를 평가하는 방법으로 비파괴 시험인 FWD(Falling Weight Deflectometer)와 탄성파시험이 많이 이용되고 있다. 그러나 기존의 방법들은 공용중인 도로에서 차량을 통제시킨 후 시험을 실시해야 하는 제한이 있다. 그러므로 실제 주행하중 통과시 아스팔트 콘크리트 포장구조체의 물성을 추정하여 잔존수명 예측 및 이동하중에 대한 포장체 거동을 분석하는 경우에는 FWD와 같이 표면처짐으로부터 아스팔트 콘크리트 포장구조체 각 층의 물성을 추정하는 방법의 사용이 곤란하다. 이런 경우에 MDD (Multi-Depth Deflectometer)를 통해 얻어진 깊이별 처짐을 사용하여 아스팔트 콘크리트 포장구조체 각 층의 물성을 역산 추정하고자 본 연구에서는 다층 탄성이론의 반복적인 역산과 충격하중의 영향을 고려하여 깊이별 처짐으로부터 아스팔트 콘크리트 포장구조체 각층의 물성을 추정할 수 있는 역산반복기법을 개발한 후 이를 수치검증하였다. 수치모델을 통하여 검증한 결과, 역산추정된 탄성계수와 실제탄성계수 사이의 오차는 최대 0.114%로 신뢰성 있는 결과를 얻었다. 또한 본 연구에서는 주행하중의 속도에 따른 아스팔트 콘크리트 포장구조체의 동적특성을 파악하여 실제적인 포장구조체의 거동을 분석하고자 수도권 외곽 순환고속도로 김포구간에서 실제 트럭주행을 통한 현장시험을 실시하였다. 주행하중에 대한 아스팔트 콘크리트 포장구조체의 거동을 깊이별 처짐 측정장비인 MDD를 이용하여 깊이별 상대처짐을 측정하고, 주행속도에 따라 포장구조체의 거동을 해석하여 차량의 속도와 포장체 거동을 역학적으로 분석하였고, 주행속도별 층별 동적물성을 개발된 역해석 프로그램으로부터 산정하였다. 주행속도별 동적특성 분석결과, 차량의 주행속도가 증가할수록 깊이별 상대처짐은 감소하였고, 실측된 깊이별 처짐으로부터 포장구조체의 층별 물성을 역해석한 결과 속도가 증가할수록 탄성계수가 증가하였다. 따라서 주행속도가 줄어들수록 포장체의 구조적 능력 저하에 크게 영향을 주는 것을 알 수 있었다.