포스트텐션 콘크리트 포장(PTCP: Post-Tensioned Concrete Pavement)을 한방향 4차로로 타설 시 2 차로 선타설 이후 나머지 2차로를 후타설하게 된다. 선타설된 슬래브는 후타설을 수행하기까지 긴장력 도입과 건조수축에 의한 변형이 발생하게 되며, 선타설 슬래브의 변형이 일정정도 진행된 이후 후타설 슬래브가 타설된다. 후타설 슬래브는 긴장력과 건조수축에 의한 변형이 발생한 선타설 슬래브와 맞추어 시공 되기 때문에 후타설 슬래브가 긴장력과 건조수축에 의해 슬래브가 수축하게 되면 타이바로 연결된 선타설 슬래브와 후타설 슬래브는 상호간의 수축차로 인해 추가적인 인장·압축응력이 발생하게 된다. 그림 1(a) 는 선타설 이후 약 21일 후 후타설 슬래브를 타설하였을 경우에 대하여 건조수축과 긴장력을 도입하였을 경우의 응력분포와 변형을 나타낸 것으로 긴장력이 도입되었음에도 일정부분에서는 인장응력이 발생하는 것을 알 수 있다. 그림 1(b)는 철근깊이에서의 종방향길이에 따른 종방향응력을 나타낸 것으로 타이바와 콘크리트 접촉부에는 매우 큰 인장응력이 발생하여 슬래브의 파손 가능성이 큰 것으로 나타났다. 타이바에 의한 긴장응력 억제를 완화하기 위하여 본 연구에서는 두 가지 대안에 대하여 분석하였다. 첫 번째 방안으로는 타이바의 유동공간을 확보하여 긴장과 건조수축 시 타이바와 콘크리트 접촉부의 응력을 완화하는 방법으로 유동공간을 크게 할수록 접촉부에서의 인장응력은 작게 발생하지만 타이바에 의한 손실이 여전히 큰 것으로 나타났다. 두 번째 방법은 긴장부에서의 타이바 제거를 통해 타이바에서의 변형량이 작아지도록 하는 방법으로 120m PTCP에서 양단 20m 부분의 타이바를 제거하는 방안이다. 이 방안 또한 슬래브에 발생하는 응력은 작아지지만 여전히 슬래브의 파손이 우려되는 응력이 발생하는 것으로 나타났다. PTCP를 포함하여 다른 포장형식 또한 한방향 4차로 포장의 경우 타설 시기 차이로 인한 건조수축 등의 거동으로 인해 타이바에 따른 응력이 발생할 수 있으며 이에 대한 추가적인 연구가 필요하다.

본 연구는 특수 구간의 도로 포장에 포스트텐션 콘크리트 포장(PTCP: Post-Tensioned Concrete Pavement) 공법을 적용하기 위한 설계 방안을 제시하기 위하여 수행되었다. 본 연구에서 고려한 특수 구간으로는 기존의 포장에서 많은 문제점이 발생하는 도심지 버스전용차로 정류소 구간과 고속도로 암거 설치 구간을 선정하였다. 이러한 특수 구간의 PTCP 설계는 응력 기준 설계와 피로파손 기준 설계로 이루어지며 두 설계 결과 중에서 보수적인 결과를 설계에 적용한다. 응력 기준 설계에서는 유한요소해석을 통해 극한의 하중조건을 고려하여 발생할 수 있는 최대 인장응력을 산정한 뒤 이를 감소시켜서 최대 인장응력이 허용휨강도 이하가 되도록 텐던의 개수와 긴장 간격을 산정하였다. 피로파손 기준 설계에서는 AASHTO 피로파손 공식을 기반으로 긴장 설계를 수행하였다. 연구결과, 버스전용차로 정류소 구간과 암거 설치 구간에 PTCP 공법을 적용할 수 있는 설계 방안을 수립하였다.

본 논문에서는 포스트텐션 콘크리트 포장(PTCP: Post-Tensioned Concrete Pavement)과 줄눈 콘크리트 포장(JCP: Jointed Concrete Pavement)이 접속되는 터미널 조인트의 시공시 초기 줄눈 폭 설계에 대하여 연구하였다. PTCP와 JCP 사이의 줄눈 폭은 소음과 승차감에 직접 영향을 미치는 요소이다. 초기 설계 줄눈 폭이 지나치게 크면 소음과 승차감을 저하시키고, 줄눈 폭이 지나치게 작게 되면 온도 상승시 슬래브의 팽창과 블로우업 발생으로 압축응력이 과도하게 작용하여 줄눈부 파손을 야기할 수 있기 때문이다. 본 연구는 온도변화에 따른 터미널조인트의 줄눈 폭의 연구를 위하여 PTCP와 JCP가 시공된 동해고속도로 주문진현장에서 2010년 8월과 11월에 줄눈 폭 데이터를 측정하고 분석하여 최적의 줄눈 폭 설계방안을 제시하였다.

포스트텐션 콘크리트 포장(PTCP: Post-Tensioned Concrete Pavement)에서 강선의 긴장 간격 설계와 더불어 주요 설계 인자로서 줄눈의 초기 설계 폭을 들 수 있다. 줄눈 폭의 결정은 소음과 승차감에 직접 영향을 미치며 초기 폭이 과도하게 크면 소음과 승차감에 악영향을 미치게 되며, 초기 폭이 지나치게 작게 되면 하절기 온도상승으로 블로우업 현상이 발생할 수 있으며 또한 과도한 압축응력에 의해 줄눈부의 파손이 발생할 수 있다. 따라서 본 연구는 PTCP의 초기 줄눈 폭 설계를 최적화하고 온도변화에 따른 줄눈 폭의 거동을 분석하기 위하여 수행되었다. 시공 후 1년이 경과한 PTCP 슬래브를 대상으로 줄눈 폭에 대한 실험을 수행하였다. 콘크리트의 온도는 PTCP 슬래브에 온도측정 센서를 깊이별로 설치하여 측정하였고, 줄눈 폭의 측정은 버어니어캘리퍼스를 이용하여 하루 중 다양한 시간대에 측정하여 온도와 줄눈 폭과의 연관성을 분석하였다. 본 연구를 통해 시공초기 최적화된 줄눈 폭 설계방안을 제시하였다.

본 연구는 포스트텐션 콘크리트 포장(PTCP: Post-Tensioned Concrete Pavement)에 고속축중계(WIM: Weigh-in-Motion)를 설치한 포장 시스템의 거동을 분석하기 위하여 수행되었다. PTCP는 일차로 폭으로 기존의 아스팔트 포장을 절삭하여 제거한 후에 시공되었다. PTCP는 슬래브의 연장이 길기 때문에 긴장을 통해 프리스트레스를 적절히 작용시키기 위해서는 슬래브와 하부층과의 마찰이 적어야 하며 이러한 영향을 시험시공을 통해 우선적으로 분석하였으며, 환경하중에 따른 슬래브의 종방향 거동도 분석하였다. 시험시공을 통해 얻은 결과를 바탕으로 공용중인 도로에 WIM 센서를 설치한 PTCP를 시공하였으며 이러한 포장체가 환경하중을 받을 때의 컬링 거동을 측정하여 특성을 분석하였다. 연구결과 PTCP 슬래브 상부의 일부를 절삭하여 WIM 센서를 설치하더라도 PTCP의 거동은 이에 영향을 받지 않는 것을 알 수 있었으며, WIM 센서의 정밀 측정에 부합되는 PTCP 시스템을 시공할 수 있는 기반을 마련하였다.

본 연구는 포스트텐션 콘크리트 포장(PTCP: Post-Tensioned Concrete Pavement) 공법의 Gap Slab 설계 방안을 구축하기 위하여 수행되었다. Gap Slab은 특징에 따라 Unbonded, Half Bonded, Bonded 방식으로 구분하여 고려하였다. 먼저 각 Gap Slab 방식에 따라 환경하중이 작용할 때 슬래브의 컬링에 의해 발생하는 인장응력을 산정하였으며, 차륜하중에 의한 응력은 단축과 복축 하중을 모두 고려하여 산정하였다. 환경 및 차륜하중에 의해 발생하는 혼합 최대 인장응력을 구하여 허용인장응력과의 비교를 통하여 Gap Slab에 도입하는 긴장량을 산정하는 방법을 제시하였다. Unbonded 방식은 Gap Slab 만을 고려하여 응력 분포를 분석함으로써 긴장량을 설계할 수 있으나, Half Bonded 및 Bonded 방식은 PTCP의 전체 슬래브의 거동을 분석함으로써 적절한 설계가 가능하며 이에 대한 방법론을 제시하였다.

본 연구는 포스트텐션 콘크리트 포장(PTCP: Post-Tensioned Concrete Pavement)의 슬래브 두께가 긴장 설계에 미치는 영향을 분석하여 PTCP에서 최적의 슬래브 두께를 선정하기 위하여 수행되었다. 먼저 슬래브 두께에 따른 차륜과 환경하중에 의한 인장응력을 유한요소해석 모델을 이용하여 구하였으며 허용 휨강도를 선정하여 긴장 응력을 산출하였다. 슬래브의 컬링을 야기하는 환경하중은 두께에 따라 동일한 온도구배 및 동일한 상하부 온도차의 두 가지 가정을 모두 고려하였다. 그리고 프리스트레싱을 위한 강선 긴장 시 긴장량의 손실을 고려하여 슬래브 두께 별로 긴장 설계를 수행하였다. 이러한 설계 결과를 비교 분석해 보면 일반적으로 슬래브 두께가 증가하면 강선의 개수도 따라서 증가되기 때문에 콘크리트와 강재 비용 모두가 증가하게 되어 비경제적인 설계가 된다. 환경하중의 영향이 미약하여 두께가 증가할 때 강선의 개수가 줄어드는 경우에도 두께 증가에 의한 비용이 강재 절감에 따른 비용보다 더 커지므로 두께가 증가할수록 경제적이지 못하다. 따라서 일반적으로 PTCP에서 슬래브 두께는 시공이 가능한 정도에서 최소로 유지하는 것이 타당하다고 할 수 있다.