도로 포장 강성포장(CRCP) 설계 (설계조건, 설계조건 분석, 콘크리트 슬래브 두께 계산 , 철근량 계산, 경제성 분석, 배근도)

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도로 포장 강성포장(CRCP) 설계 (설계조건, 설계조건 분석, 콘크리트 슬래브 두께 계산 , 철근량 계산, 경제성 분석, 배근도)에 대한 보고서 자료입니다.

목차

▣ 강성포장(CRCP)

1. 설계조건 ............................................................. 1
2. 설계조건 분석 ................................................. 3
3. 콘크리트 슬래브 두께 계산 ...................... 11
4. 철근량 계산 ...................................................... 22
5. 경제성 분석 ...................................................... 37
6. 배근도 .................................................................. 39

본문내용

10.5) = 0.584%
③ 철근 간격 : 12 × 12/19 = 7.58 in
⇒ 시공성과 피복두께를 고려해 7.0 in로 배근
④ 철근의 피복두께 고려
5.5 in로 25개의 No.6의 철근이 배근이 된다면, 한 차로의 폭이 12ft이기 때문에
in이다.
5.5 in > 최소피복두께(약 1.57 in)를 만족한다.
2) CRCP의 횡방향 철근량설계
- CRCP의 횡방향 철근량을 설계에 필요한 그래프
CRCP의 횡방향 철근은 JRCP의 종,횡방향 철근량 설계에 사용되는 다음과 같은 그래프를
이용하여 설계한다. 다음의 그림을 이용해서 철근량을 구한 후에 다음의 식을 이용해서
철근의 간격을 구한다.
※ 도로공학 및 설계 교재 chapter.5 그림5.23) 참조
여기서, Y = 횡방향 철근 간격(in)
= 횡방향 철근의 단면적(in²)
= 횡방향 철근비(%)
D = 슬래브 두께(in)
① 마찰계수 : F = 1.5
온도차에 의한 슬래브의 팽창과 수축이 슬래브 하부와 골재층의 마찰을 야기 시킨다. 이 때의 마찰 저항은 골재층의 종류에 따라 달라진다. 본 설계에서는 골재층을 쇄석 골재로 사용하였으므로 표15)에 따라 마찰 계수를 1.5로 해석 한다.
Type of Material Beneath Slab
Friction Factor (F)
Surface treatment
2.2
Line stabilization
1.8
Asphalt stabilization
1.8
Cement stabilization
1.8
River gravel
1.5
Crushed stone
1.5
Sand stone
1.2
Natural subgrade
0.9
※ 도로공학 및 설계 교재 chapter.5 그림5.14) 참조
② 철근의 허용응력 : = 45,000 psi
※ 철근의 극한인장강도를 이용하여 허용응력을 구할 수 있다. 철근의 허용응력은 극한인장강도의 75%이므로
60ksi의 75%인 45ksi를 철근의 허용응력으로 사용한다.
③ 슬래브 길이 : L = 12 feet (1차선 폭)
※ 도로공학 강의노트 chapter.3 도로의 기하구조 p.6 의 표3.5 차로의 폭을 본 설계에 적용.
도시지역 고속도로의 1차선 차로 폭 3.5m = 11.483ft 12ft 사용
④ 철근비
철근비는 도로공학 및 설계교재의 그림5.23에 나와 있는 수식을 이용하면 구할 수 있다.
⑤ 철근간격
CRCP의 횡방향 철근설계는 철근량을 구한 후에 도로공학 및 설계교재의 식(5.34)를 적용 하면 구할 수 있다.
- No.5 Bar
→ 시공성을 고려하여 100 in로 배치한다. 이때, in²
- No.6 Bar
→ 시공성을 고려하여 140 in로 배치한다.
이때, in²
3) 타이바의 설치간격
CRCP의 종방향 줄눈에 적용하는 타이바는 이형철근을 사용하며, 설치간격은 사용 철근의 직경에 따라 달라진다. 타이바의 설치간격을 결정하기 위해서는 마찰계수, 자유단까지의 최단거리, 슬래브의 두께를 필요로 한다. 본 설계에 적용되는 철근은 No.5 이형철근이며, 마찰계수는 1.5이다. 다음의 그림12)는 자유단까지의 최단거리를 나타낸 것이다.
※ 도로공학 강의노트 chapter.3 도로의 기하구조 p.10 의 표3.7 길어깨의 최소폭을 참조하여 길어깨의 최소폭인 2m보다 1m여유를 둔 3m = 9.84ft 10ft를 설계에 이용하였다. 그 이유는 장래의 차로 폭 확장 공사에서 길어깨를 이용하여 공사비를 절감할 수 있고, 길어깨에 여유를 둠으로써 유사시의 넓은 폭의 대피차로를 확보하기 위함이다.
(1) joint에서 가장 가까운 자유단까지의 거리
① joint1 = 12ft ()
② joint2 = 10ft ()
(2) 타이바의 설치 간격
① Joint #1의 간격 : 42inches
② Joint #2의 간격 : 48inches
5. 경제성 분석
조건을 모두 충족시키면서 가장 저렴한 재료를 이용하여 설계 하는 것이 가장 경제적이다. 본 설계에서는 철근의 배근까지 요구 되므로 공기 동안의 건설장비 이용, 인력, 철근 이외의 재료 등에 의해 발생되는 비용은 고려하지 않는다.
1) 종방향 철근
종방향 철근은 도로 한차로의 길이에 영향을 받기 때문에 그에 따른 철근의 개수가 제한적이다. 따라서, 단위 폭당 사용되는 철근의 중량을 구해서 가격을 비교하였다. 비교하는 과정은 아래의 표16)과 같다.
규격
단위중량
[kg/m]
철근 개수
단위m당 총 필요한 중량(kg)
No.5 (D16)
1.56
27
No.6 (D19)
2.25
20
규격
품명
최저가
[원/t]
단위m당 총 가격(원)
No.5 (D16)
보통철근(일반)
695,000
No.6 (D19)
보통철근(일반)
695,000
※ No.5 철근을 사용한 설계가 No.6 철근을 사용한 설계보다 경제적이므로 No.5 철근을
사용한다.
2) 횡방향 철근
CRCP는 횡방향 철근의 개수가 제한되지 않는다. 따라서 가격을 비교하기 위해서는 동일한 길이당 사용되는 철근의 수를 이용하여 계산하여 비교해 볼 수밖에 없다. 비교하는 과정은 아래의 표17)과 같다.
규격
단위중량
[kg/m]
철근간격
10m당 총 필요한 철근 개수
10m당 총 필요한 중량(kg)
No.5 (D16)
1.56
2.54m(=100in)
3.937
No.6 (D19)
2.25
3.56m(=140in)
2.809
규격
품명
최저가
[원/t]
단위m당 총 가격(원)
No.5 (D16)
보통철근(일반)
695,000
No.6 (D19)
보통철근(일반)
695,000
※ No.5 철근을 사용한 설계가 No.6 철근을 사용한 설계보다 경제적이므로 횡방향 철근도 역시 No.5 철근을 사용한다.
6. 배근도
본 설계를 수행하여 얻은 값들 중에 도면 설계에 필요한 종·횡방향의 철근 간격, 피복 두께, 차로 폭, 타이바의 간격을 일 방향에 대해 도시화 하였다.
1) 일 방향의 대략적인 배근도
2) 2차로의 종·횡방향 철근 배근도
위의 그림을 보면 2차로의 양옆에 타이바가 설치되는 것을 확인 할 수 있다. 2차로를 확대하면 아래의 그림과 같이 종·횡방향 철근의 배근과 joint의 간격을 확인 할 수 있다.
(다음 장 참조)

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