최근 국내외적으로 국제물류의 교역은 높은 관심이 대상이 되고 있으며 국내의 경우 1970년대 이후 수 출입물동량이 급격히 증가 하였으며 수출입 의존도가 높아 국제교역화물의 99.7%가 항만을 통해 수송되 고 있으며 경제구조상 항만은 국가경제발전의 필수 기반시설이다. 국내뿐만 아니라 중국항만의 광범위한 개발계획에 따른 물동량 급증에 힘입어 지난 20세기 후반 이후 동남아시아 내의 신흥잠재시장인 인도, 말 레이시아, 베트남 등 개발도상국들의 교역규모와 물동량의 증가세가 지속되고 있다. 이에 수많은 항만이 개발되어 있고 장래의 발전에 대비하여 계속하여 새로운 항만이 개발되고 있다. 항만시설의 발전과 환경 변화에 따른 컨테이너 항만 효율성을 평가한 결과 대부분의 국내 항은 매우 낮은 효율성을 보이고 있어 추가 시설투자보다는 효율적인 운영시스템의 고도화가 요구되는 시점이다. 포장형식의 선정이 적정하지 않으면 포장에 손상이 발생하고 하역시스템의 기능저하를 가져올 뿐 아니라 고가의 유지보수비가 소요되 고 항만 시스템 운영에 큰 지장을 초래하게 된다. 국가 간 수출입의 증가에 따라 차량이나 컨테이너를 취 급하는 하중에 오랜 기간 견딜 수 있도록 효율적인 포장구조가 필요한 것이다. 현재 국내 항만포장 설계 의 경우 AASHTO 86과 Ta 설계법을 혼용하여 항만의 물동량을 설계교통량으로 환산하여 포장의 구조두 께를 취하고 있다. 항만포장은 도로포장이면서도 도로의 설계기준을 적용받지 않고 있으며, 뚜렷한 표준 시방서도 갖추어져 있지 않으며, 과 설계 되고 있는 것이 현실이다. 이는 미국과 일본의 설계기준을 그대 로 수용하여 적용하고 있는 것으로 서로 다른 개념에서 개발된 설계법을 혼용하는 과정에서 문제점이 생 길 소지가 있으며 설계단면의 편차가 크게 나타난다. 국내 항만포장 설계 시 설계에 필요한 여러 설계 변 수들이 이론적인 검토 없이 일반 도로에 적용되는 값과 동일하게 적용되고 있으므로 항만에 적합한 교통 량 패턴이나 지형적 조건을 알맞게 적용하지 않고 있는 현실이다. 예를 들어, 컨테이너를 운반할 때 동적 인 충격이 가해지며 컨테이너, 트랙터 등 하역장비에 대한 하중 산정방법이 명확하지 않다. 또한 포장구 조의 설계방법 선정은 교통특성 및 구조특성이 적절히 반영되고 있지 않으며 하역작업을 주목적으로 하는 중 차량의 저속주행에 의한 소성변형을 감안할 수 있어야 한다. 이에 최근 항만 건설 분야의 시설물 안전 및 공사시행의 적정성과 품질 확보를 위해 표준적인 시공기준인 Heavy Duty Pavement Design Guide(John Knapton, 2007)의 사용이 증가하는 추세이다. 따라서 본 연구에서는 항만포장설계법과 일 반도로 포장설계법의 개념적인 차이를 규명하기 위해 Heavy Duty Pavement Design Guide를 사용한 베 트남 호치민 근교 Cai Mep International Terminal의 Main Road에 대한 설계조건을 동일하게 하여 AASHTO86 설계법에 의한 단면설계를 실시하여 비교 분석하였다. 분석 결과 표층 두께를 동일하게 고정 하였을 경우 AASHTO 86 단면설계의 전체포장구조의 감소가 이루어졌으며 기층두께는 75mm, 보조기층 두께는 45mm 감소하였다. 이는 항만포장의 표층은 마모층의 개념으로 사용되기 때문에 구조적인 기능을 수행하는 기층설계를 실시하며 AASHTO 86 단면설계는 전체 교통하중을 지지하는 포장구조 형식으로 설 계되었기 때문이다.

2014년 온실가스 배출 최소화를 위한 포장도로 연구 중 친환경 저비용 에코아스팔트 도로포장 기술 개 발에서 저비용 상온 재활용 포장 공법 개발에 대해서 연구를 하고 있으며, 기존의 상온 재활용 포장의 배 합설계인자 영향분석을 바탕으로 본 연구에서는 기층 배합설계 검증 및 예비 시험포장에 대한 문제점과 해결방안에 대해 제시하였다. 본 연구진의 선행연구를 바탕으로 본 연구에서는 배합설계의 목적을 도로포장통합지침의 중교통량 품 질기준을 만족하기 위해 국내외 배합설계법의 자료 분석하여 배합설계법을 결정하였다. 배합설계법 선정 을 위해 입도기준을 기층의 역할목적을 감안하여 본 연구진의 선행연구에 제시된 기층의 입도상하한선 및 연구결과를 적용하였다. 결정된 배합설계 절차를 이용하여 저교통량과 중교통량 기층의 배합설계를 실시 하여, 실험실에서 결정된 입도설계를 바탕으로 혼합물 제작 후 마샬다짐기를 이용한 공시체를 만들어 실 내시험을 진행하였다. 실험 결과 공극율과 마샬안정도를 이용한 수침안정도 등이 기준에 부합하는 것을 확인하였으며, 예비 시험포장을 위한 배합설계를 진행 후 플랜트에서 생산된 시험포장 혼합물을 이용, 실 내시험을 통하여 배합설계를 검증하였다. 생산 플랜트 내 일부구간에서 예비시험포장을 진행하였다. 배합설계 검증 결과로 생산된 혼합물의 입 도분포가 상한선을 초과하였다. 예비 시험포장을 진행할시 혼합물 생산이 소규모로 이루어지다보니 보통 1배치 생산당 2~3분이 소요하지만, 예비 시험포장 당일 1배치당 45분의 생산시간을 소요하여 혼합물의 경화가 발생하였으며, 포설당시에는 생산된 혼합물의 기층 색깔 및 포설과정은 좋았으나 양생과정에서 에 코 채움재의 경화특성에 의한 조기경화가 발생하였다. 또한 생산 과정의 개질재 투입시 고형분의 분리가 발생하여 고형분이 침전이 되어 있었고, 개질 유화특성에 따른 혼합과정에 대한 개선이 필요함을 알 수 있었다. 인장강도비 개선을 위한 소석회의 경우 혼합과정과 다짐방법의 미비로 인한 포장표면으로 포장체 수분과 분리되어 블리딩 현상처럼 올라오는 등의 현상이 발생하였다. 본 연구진의 선행 연구 중 배합설계인자의 영향을 바탕으로 중교통량 대비 최적 배합설계를 제안하였 고, 최적입도설정 및 배합설계 결과로 석회석분 채움재에 비해 에코 채움재가 약 4%이상 공극율이 작아 지는 것을 확인할 수 있었다. 본 연구 결과를 토대로 예비 시험포장을 실시한 결과 플랜트 생산체계의 개 선안을 제안하였다. 개선된 CCPR(Cold Central Plant Recycled) 시스템 하에서 생산된 혼합물의 실내시 험을 통한 결과와 추후 본 시험포장을 통한 현장 적용성을 검증할 것이다.

미국의 인적자원의 이동, 물류의 이동에서 도로가 차지하는 역할은 압도적이다. 이중에서 대부분의 도 로가 아스팔트로 시공되어 왔으면, 콘크리트의 포장의 경우에도, 아스팔트 콘크리트로 덧씌우기 포장을 하여 그 수명을 연장하고 있다. 미국 내에서 아스팔트 포장의 시공품질 평가를 위해서 여러 가지 방법이 연구 ․ 적용되어 왔다. 워런티 (Warranty), 레시피 타입의 설계시공법, 성능설계 등의 시도가 있어왔다. 이중 현재 적용되는 방법은 시 공후 아스팔트 콘크리트의 다짐도, 즉 공극률의 기준을 적용한다. 여기에는 공극률이 아스팔트 포장의 공 용성과 관련이 있다는 가정에서 출발한다. 그러나, 공극률뿐만이 아니라 다양한 인자가 아스팔트 포장의 공용성에 영향을 미친다. 이에 포장의 공용성 성능에 근거하여 다짐후의 아스팔트 포장의 품질을 평가를 기준으로 시공자에게 적절하게 대금을 지금하는 방법이 꾸준히 연구되고 있다. 성능설계는 설계와 시공법을 시공업체가 자유롭게 선택하도록 하여, 아스팔트 포장의 품질 향상과 동 시에 건설비용을 저감할 수 있을 것으로 기대되어, 궁극적인 아스팔트 포장법으로 여겨진다. 하지만, 시 공후 아스팔트 포장의 장기 공용성 평가의 정확성을 확보가 절실히 필요하다. 이를 위해서 Westrack project가 1990년대에 시작되었다. Westrack의 가속시험결과를 바탕으로 아스팔트 공용성 모델, 피로균열 모델과 영구변형 모델이 제안되었지만, 제한된 실험결과를 바탕으로 하여 일 반적인 적용에는 무리가 있다. 그렇지만 성능기반설계의 구체적인 개념과 적용방법을 제시하였다. 공용성 에 기반하여, 유지보수 계획을 수립하고, 이에 따른 생애주기비용(LCC)을 계산하여 설계안과 비교하여, 상/벌계수를 산정하여, 시공자에게 대금을 지불하도록 계획하였다. 이후 아스팔트 설계 프로그램인 MEPDG가 개발되어, MEPDG의 수많은 시뮬레이션 결과를 이용하여 NCHRP 9-22 프로젝트에서 closed-form solutions을 제안하여 엑셀쉬트를 이용하여 공용성 예측을 할 수 있도록 제안하였다. 동탄성계수가 영구변형과 피로균열의 대표한다는 가정에서 출발하여, 여전히 공용 성평가에 대한 의문이 제기되고 있다. 그렇지만, 시공후 현장 코어로 동탄성계수 및 기본 물성을 획득하 여, 공용성 평가의 정확도를 높이고자 하였다. 생애주기비용 대신에 내구연한을 산정하여 상/벌계수를 산 정하도록 하였다. 위에서 살펴본 바와 같이 공용성 예측 모델이 성능기반설계의 핵심이다. 이에 노스캐롤라이나주립대학 의 아스팔트 연구팀은 점탄성이론에 손상이론을 접목하여 피로균열 모델을, 중첩의 원리를 이용하여 영구 변형모델을 개발하였다. 이를 바탕으로 성능기반설계법을 개발하는 프로젝트를 수행하고 있다.

서울시 도로포장은 대부분 30년 이상 노후화된 포장으로서 이미 구조적 손상이 많이 진행된 상태이고, 설계당시의 포장 단면 두께가 현재의 교통량을 반영하지 않아 상당히 부족한 상태이다. 또한 기후변화로 인한 강수량 증가 등 환경적 요인으로 인해 포장 파손이 최근 급격히 증가하고 있다. 현재 서울시 도로포 장의 아스팔트 덧씌우기 평균수명은 평균 6.6년으로서 국도 및 고속도로의 10년에 비해 상당히 짧은 수준 이고 재포장 후 5년 이내에 다시 보수를 해야 하는 조기파손 구간도 전체 구간에서 45%를 차지하고 있다. 덧씌우기 재포장구간의 내구수명을 증대시키고, 조기파손을 억제하기 위해서는 조기파손을 유발하는 원 인에 대한 분석이 필요하다. 이를 통해 단면두께 부족 또는 기층부 손상으로 인해 조기 파손이 유발되는 경우에는 전단면 재포장 및 단면두께 보강을 실시해야 한다. 전단면 재포장 또는 덧씌우기를 시행하기 위 해서는 서울시 자체의 포장단면 설계 기준이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 서울시 도심도로의 교통 및, 재료, 환경 특성 등을 고려하고, 시공여건 등을 감안한 서울형 아스팔트 포장 단면두께 설계기준을 개 발하고자 하며, 아스팔트 포장의 신설과 유지보수 업무에 적용하고자 한다. 이를 통해 아스팔트 포장도로 의 전반적인 공용수명을 연장하고 조기파손의 발생을 최소화하는데 본 연구의 목적이 있다. 본 설계기준은 신설과 재포장을 모두 포함하는 것으로 계획하였으며, 신설포장의 경우 미국에서 최근 개발되어 사용되고 있는 역학적-경험적 설계법을 사용하여 다양한 교통량, 재료특성 및 환경특성 하에 단면설계를 수행하고 이를 통해 교통량 조건 별 표준 설계단면을 개발하였다. 이를 바탕으로 재포장 설계 의 경우에는 기존 포장층의 파손(균열 깊이 및 강성)을 고려하여 재포장 단면두께를 산정할 수 있는 간편 한 설계식을 개발하여 제시하였다. 본 연구를 통해 개발된 설계기준을 검증하기 위하여 다양한 포장단면 에 대한 시험시공을 실시하였고, 향후 지속적인 추적조사를 통한 단면설계 기준을 수정 보완할 계획이다.

PURPOSES : The hydrated lime-modified asphalt, which improves moisture resistance, is normally used for pavements to reduce the number of potholes. However, the method of applying the material properties of the lime-modified asphalt mixture for use in pavements is not covered in the Korean Pavement Research Program (KPRP). The objective of this research is to find a method for the design application of lime-modified asphalt’s material properties to the KPRP. METHODS: The section for test design is selected in some conditions which are related to the level of design regarding Annual Average Daily Traffic (AADT). To define the application methods of hydrated lime in the KPRP, the models of fatigue, rut and international roughness index (IRI) are determined based on the M-EPDG test results from some earlier research results. Moreover, it is well known that dynamic moduli of the unmodified mixture are not different from those of the lime-modified mixture. RESULTS: The performance results of hydrated lime-modified asphalt pavement were not very much different from those of the unmodified pavement, which meant the limited design regulations regarding fatigue failure, rutting deformation and IRI. CONCLUSIONS: The KPRP uses the weather model from the data for previous 10 years. It implies that the KPRP cannot predict abnormal climate changes accurately. Hence, the predictive weather data regarding the abnormal climate changes are unreliable. Secondly, the KPRP cannot apply the moisture resistance of asphalt mixtures. Therefore, a second level of design study will have to be performed to reflect the influence of moisture. It means that the influence on pavement performance can be changed by the application of hydrated lime in asphalt mixture design.

최근 공항 콘크리트 포장의 설계법은 경험적 설계법에서 역학적 설계법으로 변하고 있다. 하지만 다양 한 환경조건과 파손의 불확실한 예측 등의 이유 때문에 완벽한 역학적 설계방법은 개발되지 못하였고, 축 적된 경험에 공학적 개념을 결합한 역학적-경험적 설계방법이 개발되고 있다. 최근 미연방항공청(FAA) 에서는 역학적-경험적 설계방법인 FAA-6E를 제시하였지만 이는 각종 항공기의 제원 및 다양한 포장층 의 물성 등 많은 입력 변수가 필요하여 편리성이 떨어지며 환경하중을 고려하지 못하는 치명적인 단점이 있다(FAA, 2009). 따라서 최근 환경하중을 고려하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있으며 특히 국내에서 는 박주영 외(2014)가 국내 기후 조건을 지역별로 고려하여 콘크리트 포장의 환경하중을 정량화하였다. 본 연구에서는 지역별 환경하중과 D (Dual) 기어에 의한 교통하중에 의한 공항 콘크리트 포장의 응력 회귀모형 및 설계방법을 개발하였다. 먼저, 환경하중과 D기어가 동시에 재하 될 때 슬래브에 발생하는 최 대인장응력의 위치와 크기를 확인하기 위해 유한요소해석 프로그램인 FEAFAA 2.0을 사용하여 해석을 실시하였으며, 그 결과 기존 교통하중만으로 해석하였을 때와 큰 차이가 있음을 확인하였다. 응력회귀모 형의 독립변수를 선정하기 위해 가능한 변수에 대한 민감도 분석을 실시하고 통계프로그램인 SPSS를 사 용하여 다중회귀분석을 실시하여 응력회귀모형을 개발하였다. 개발된 응력회귀모형은 환경하중을 고려하 여 응력을 계산하기 때문에 기존의 항공기 하중만으로 계산된 응력과 큰 차이가 있었다. 이러한 차이로 인해 기존의 피로모형을 그대로 이용할 경우 매우 다른 설계수명이 예측되었다. 따라서 미연방항공청 (FAA)에서 최근 개발된 FAA AC 150/5320-6E 설계법 피로모형의 응력보정계수를 Brill(2010)이 제시한 최소제곱법으로 보정한 수정 FAA AC 150/5320-6E 피로모형을 개발하였다. 기존에 FAA AC 150/5320-6D 방법으로 설계된 여수공항의 콘크리트 포장은 본 연구의 결과를 적용할 경우 동일한 줄눈 간격에서는 두께가 감소하고 동일한 두께에서는 줄눈간격이 증가하였다. D 기어로 설계된 외국 콘 크리트 포장의 자료를 추가하여 피로모형을 보정할 경우 더욱 합리적인 설계가 될 것으로 예상된다.

국내의 회전교차로는 2010년 도입되어 교통지체, 교통사고가 많은 교차로에 설치되어 현재 전국 지방 지역 364개소에 설치·운영 중에 있다. 회전교차로는 차량이 진행함에 따라 원심력이 발생하게 되어 외측 차륜에 과도한 윤하중이 실리게 된다. 이는 아스팔트 포장의 응력 증가를 의미하며 궁극적으로 소성변형 (Rutting), 밀림(Shoving), 라벨링(Raveling) 그리고 지지력 부족으로 인한 균열을 초래하게 된다. 따라 서 유럽의 많은 국가들은 회전교차로의 포장을 JCP, CRCP와 같은 콘크리트를 사용한 포장을 권장하고 있다. 국내의 경우 2015년부터 회전교차로를 일반국도에서 확대 설치를 계획하고 있지만 콘크리트 회전 교차로는 설계 및 거동에 대한 이해가 부족하여 바로 적용하기에는 어려운 실정이다. 본 연구에서는 CRCP의 형태를 갖는 연속철근 콘크리트 회전교차로 포장(CRCR: Continuously Reinforced Concrete Roundabout)의 설계법 개발을 위한 기초 연구를 수행하였다. 우선 그림 1과 같이 내경의 크기에 따른 원형구조물에 대한 분석을 수행하여 CRCR의 거동 특성을 분석하였으며, 이를 토대 로 그림 2와 같은 CRCR 해석 모델을 개발하였다. 개발된 해석 모델을 이용하여 CRCR의 균열 진전, 응력 의 분포 등을 분석하였다.

현재 국내에서 개발된 콘크리트 포장의 설계프로그램은 도로포장에 관련된 한국형 포장설계프로그램 (KPRP)로 교통하중과 지역별 환경조건을 복합적으로 고려하여 포장 설계를 실시한다. 하지만 공항 콘크 리트포장 설계프로그램은 국내 환경조건을 고려할 수 있는 프로그램은 전무하고 미연방항공청(FAA)에서 개발된 FAAFIELD프로그램이 존재하나 항공기 기어하중과 온도하중만을 고려하고 습도하중을 고려하지 못해 합리적인 설계를 못하는 실정이다. 따라서 항공기 기어하중과 환경하중을 복합적으로 고려하는 공항 설계 프로그램 개발이 필요하다. 본 연구에서 개발된 프로그램개발은 국내 공항 콘크리트 포장 응력해석 및 설계 프로그램이다. 선행연 구에서 유한요소해석과 다중회귀분석을 통해 개발된 국내공항의 설계항공기에 따라 각 기어별 환경하중 과 기어하중을 동시에 고려한 응력 회귀모형과 이에 적합한 합리적인 설계 수명을 산출을 위해 응력보정 계수를 보정한 수정 FAA AC 150/5320-6E 피로모형을 적용하였다. 프로그램은 비주얼베이직을 기반으 로 개발되었으며 입력부와 출력부로 구분된다. 입력부에 입력변수로는 설계 교통 특성, 포장구조 특성, 환경 특성으로 구분되며 설계 교통 특성에는 기어의 종류, 설계항공기하중, 설계교통량을 입력한다. 포장 구조 특성에는 설계의 응력검토를 위해 슬래브 두께, 줄눈간격, 복합지지력을 입력하며 환경하중을 고려 하기 위해 환경조건이 내장되어있는 17개의 지역을 선택할 수 있다. 이 외의 지역에 설계는 일교차와 상 대습도를 입력하여 환경조건을 고려한다. 본 프로그램은 사용자 중심으로 단순화된 인터페이스로 구성되어 있어 공항포장 실무자들의 편의성을 고려하였으며 기어의 종류, 설계항공기하중, 설계교통량, 지역설정 등을 통해 줄눈간격에 따른 적정 슬래 브 두께가 산출된다. 향후 콘크리트 포장 뿐만 아니라 아스팔트 포장관련 추가 연구를 통해 개발된다면 국내 공항 포장의 보완을 통해 정확한 설계가 가능할 것으로 기대한다.

현재 서울시의 아스팔트 포장도로의 수명은 20~30년이다. 기존 포장의 지지력에 기반을 둔 덧씌우기 포장의 수명은 이보다 더 짧다. 이에 따른 본 연구는 MEPDG를 활용한 아스팔트 포장 카탈로그 설계법 개발로서 서울형 설계법을 총 3가지 카탈로그(버스전용차로(Ⅰ), 버스전용차로가 운영되는 도로의 일반차 로(Ⅱ), 버스전용차로가 운영되지 않은 도로의 일반차로(Ⅲ))로 분류하여 연구를 진행하였다. 서울시의 각 도로의 종류에 따른 포장 두께는 다음과 같다. 일반차로 약 100mm~260mm를 보이며 130, 160, 180mm가 가장 일반적인 두께로 조사되었다. 반면, 버스전용차로는 약 140mm~290mm를 보 이며 170, 200, 220mm가 가장 일반적인 두께로 조사되었다. 이를 기반으로 본 연구에서는 영국의 포장 설계 카탈로그에 나온 각 도로별 포장두께를 비교하였다. 이를 조사한 결과 현재 한국의 버스전용차로의 아스팔트 포장 두께는 89mm가 부족하고, 일반차로의 아스팔트 포장두께는 84mm가 부족하였다. 덧씌우기 포장의 수명은 서울시의 경우 6.6년이다. 이는 일반국도의 수명인 10년에 비해 3.4년이 짧다. 전체 도로 중 45%가 조시파손이 생기며 이는 4~5년 이내에 발생한다. 조기파손을 구조적인 측면에서 조 사한 결과, 단기 공용성(덧씌우기 수명 5년 미만)의 10개 구간 중 5개의 구간에서 Crack Depth Ratio(CDR)이 1로 조사되었다. 이중 구조적으로 아스팔트 두께가 최대 145mm가 필요한 구간도 있었다. 반면 장기 공용성(덧씌우기 수명 10년 이상)중 가장 큰 CDR 값이 0.6이며 이 중 아스팔트 두께가 최대 95mm가 필요한 구간이 있다. 본 설계법은 도로의 다양한 교통 특색(연간 일일 평균 교통량, 차종별 분포 율 등), 노상층의 상태, 신규재료의 물성값을 MEPDG 프로그램에 활용하여 정립하였다.

PURPOSES : This research describes how to predict the life cycles of fatigue cracking based on NCHRP Report 704 as well as modified harmony search (MHS) algorithm. METHODS : The fatigue cracking regression model of NCHRP Report 704 was used in order to calculate the ESAL (Equivalent Single Axle Load) numbers up to pavement failure, based on using material parameters, composite modulus, and surface pavement thickness. Furthermore, the MHS algorithm was implemented to find appropriate material parameters and other structural conditions given the number of ESALs, which is related to pavement service life. RESULTS: The case studies show that the material and structural parameters can be obtained, resulting in satisfying the failure endurance of asphalt concrete structure, given the number of ESALs. For example, the required ESALs such as one or two millions are targeted to satisfy the service performance of asphalt concrete pavements in this study. CONCLUSIONS : According to the case studies, It can be concluded that the MHS algorithm provides a good tool of optimization problems in terms of minimizing the difference between the required service cycles, which is a given value, and the calculated service cycles, which is obtained from the fatigue cracking regression model.

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.

PURPOSES: Analysis and design of asphalt concrete (AC) and continuously reinforced concrete (CRC) composite pavements. METHODS: In this study, the service life of the AC/CRC composite pavements was determined based on the probabilistic method in the mechanistic-empirical pavement design guide(MEPDG). Typical pavement design was provided with respect to heavy truck traffic volume of highways. RESULTS: The service life of the composite pavements based on IRI was shorter than that based on rutting at lower traffic volume, but this trend was switched at higher traffic volume. CONCLUSIONS : It is concluded that the main distress affecting the service life of the composite pavements was longitudinal roughness and rutting. Roughness became lower, but rut depth became greater as the stiffness of the CRC increased.

공항 콘크리트 포장 설계법은 경험적설계법에서 역학적설계법으로 변하고 있다. 하지만 다양한 환경조 건과 파손의 불확실한 예측 등의 이유로 완벽한 역학적 설계방법은 아직 개발되지 않았으며 현재는 기존 에 축적된 경험과 공학적 개념을 도입한 역학적-경험적 설계방법이 사용되고 있다. 따라서 미연방항공청 (FAA)에서는 역학적-경험적 설계방법인 FAA-6E를 제시하였지만 이는 각 항공기 제원 및 포장층의 물 성 등 많은 입력 변수가 필요하기 때문에 편리성이 떨어지며 환경하중을 고려하지 못하는 단점이 있다 (FAA, 2009). 따라서 최근 국․내외에서는 환경하중을 고려하기 위한 연구가 활발히 진행되었으며 박주영 외(2014)는 국내 지역의 기후 특성을 고려하여 국내의 지역별 콘크리트 포장의 환경하중을 정량화하였다. 또한 김연태(2014)는 DDT (Double Duals in Tandem) 기어에 의해 설계된 공항 콘크리트 포장의 교통응 력과 환경응력을 고려한 응력회귀식을 개발하였고 산출된 총 응력은 환경하중의 영향이 고려되기 때문에 기존의 경우와 비교하였을 때 응력과 차이가 크게 나타난다. 이러한 차이로 인해 기존의 피로모형을 이용 하여 설계 수명을 예측할 경우 상이한 결과가 도출된다. 따라서 교통 및 환경하중을 적용했을 때 합리적 인 공항 콘크리트 포장의 구조적 수명 예측하기 위해서 적절한 피로모형이 선정이 필요하다.

PURPOSES: The objective of this study is to evaluate construction issues and design for transverse steel in continuously reinforced concrete pavement(CRCP). METHODS : The first continuously reinforced concrete pavement(CRCP) design procedure appeared in the 1972 edition of the“ AASHTO Interim Guide for Design of Pavement Structures,”which was published in 1981 with Chapter 3 “Guide for the Design of Rigid Pavement” revised. A theory that was accepted at that time for the analysis of steel stress in concrete pavement, called subgrade drag theory(SGDT), was utilized for the design of reinforcement of CRCP - tie bar design and transverse steel design - in the aforementioned AASHTO Interim Guide. However SGDT has severe limitations due to simple assumptions made in the development of the theory. As a result, any design procedures for reinforcement utilizing SGDT may have intrinsic flaws and limitations. In this paper, CRCP design procedure for transverse steel was introduced and the limitations of assumptions for SGDT were evaluated based on various field testing. RESULTS: Various field tests were conducted to evaluate whether the assumptions of SGDT are reasonable or not. Test results show that 1) temperature variations exist along the concrete slab depth, 2) very little stress in transverse steel, and 3) warping and curling in concrete slab from the field test results. As a result, it is clearly revealed out that the assumptions of SGDT are not valid, and transverse steel and tie bar designs should be based on more reasonable theories. CONCLUSIONS : Since longitudinal joint is provided at 4.1-m spacing in Korea, as long as joint saw-cut is made in accordance with specification requirements, the probability of full-depth longitudinal cracking is extremely small. Hence, for transverse steel, the design should be based on the premise that its function is to keep the longitudinal steel at the correct locations. If longitudinal steel can be placed at the correct locations within tolerance limits, transverse steel is no longer needed.

PURPOSES : This paper numerically evaluates the contribution of transverse steel to the structural behavior of continuously reinforced concrete pavements to understand the role of transverse steel. METHODS: Two-lane continuously reinforced concrete pavements with and without transverse steel were analyzed through finite element analysis with the aid of commercial finite element analysis program DIANA; the difference in their structural behavior such as deflection, joint opening, and stress distribution was then evaluated. Twenty-node brick elements and three-node beam elements were used to model concrete and steel, respectively. Sub-layers were modeled with horizontal and vertical tensionless spring elements. The interactions between steel and surrounding concrete were considered by connecting their nodes with three orthogonal spring elements. Both wheel loading and environmental loading in addition to self-weight were considered. RESULTS : The use of transverse steel in continuously reinforced concrete pavements does not have significant effects on the structural behavior. The surface deflections change very little with the use of transverse steel. The joint opening decreases when transverse steel is used but the reduction is quite small. The transverse concrete stress, rather, increases when transverse steel is used due to the restraint exerted by the steel but the increase is quite small as well. CONCLUSIONS : The main role of transverse steel in continuously reinforced concrete pavements is supporting longitudinal steel and/or controlling unexpected longitudinal cracks rather than enhancing the structural capacity.

포장 설계 및 해석 분야에서 기본이 되는 요소인 교통 관련 변수는 포장의 주요 파손에 원인 인자로 사 용되어 진다. 최근 사용되고 있는 역학적 경험적 포장 설계에서는 교통 관련 변수를 크게 교통량과 교통 하중 관련 변수로 나누어 적용하고 있다. 적용되는 교통량 관련 변수에는 설계교통량, 교통량의 차종별 비율, 방향 및 차로 분배 계수, 시간적 변동 계수를 사용하며, 교통하중 관련 변수로 차종별 축하중 분포 를 사용하고 있다. 교통량 관련 변수의 국내 자료는 1985년부터 전국 규모의 교통량 조사를 상시적으로 수행하고 있고, 매년 조사결과를 교통량 정보제공 시스템에서 제공하고 있어, 포장 설계나 포장 해석에서 관련 교통량 관련 변수의 다양한 시나리오를 적용할 수 있다. 그러나 국내 축하중 분포의 자료는 교통량 조사와 같이 매년 축하중에 대한 조사 및 제공을 하고 있지 않고, 하중에 대한 기준 분포만을 제시하고 있어 포장설계시 하중 분포 변화에 대한 영향을 파악하기 어렵다. 따라서, 본 연구에서는 국내외 조사된 축하중 분포모형을 기준으로, 가상의 특정 시나리오 하에서 하중분포 변화가 포장 설계에 어떻게 미치는가를 분석하였다. 국내외적으로 개발된 하중 분포 모형을 살펴보면, 확률밀도함수을 이용하여 혼합분포 모형으로 개발되는 경우와 누적밀도함수 형태로 곡선 모형으로 개발하여 사용하는 경우로 나눌 수 있다. 본 연구에서는 축하중 분포 모형 설명에 있어 좀 직관적인 혼합 분포 모형을 사용하였다. 사용된 혼합 분포 모형의 기본 식은 다음과 같다. 상기 사용된 분포 모형은 일반적으로 공차 또는 만적 상태의 쌍봉 형태로 나타나는 하중 분포 특성을 평균과 분산 형태로 설명하는 특징을 가지고 있다. 따라서, 이러한 특징을 이용하여 축하중 분포 모형의 가상화 시나리오를 작성하였다. 분석에 사용된 축하중 분포 모형의 가상 시나리오는 과거 제시된 국내외 모형 분포를 기준으로 산업도로와 같이 화물 적재량이 많이 운행되는 경우, 인근 지역 특정 공사로 인한 하중 제한 임계 상태의 공사 차량 운행 되는 경우 등에 대해서 작성하였으며, 이러한 하중 운행 상태하에서 포장 설계에 대한 영향을 비교 분석하였다.