EPS(Espanded Poly Styrene) 공법 설계 예

1. 경량성토공법 설계예 

(1) 흐름도

<그림1> 연약성토 설계 작업 흐름도

(2) 계산예

① 설계조건
 · 성토 형상 및 토층구조, 지하수위는 <그림21>과 같다.
 · 사용 E.P.S는 3호로 단위중량 = 20㎏/㎥, 설계기준강도 qa = 4ton/㎥
 · 연약층의 압밀특성은 <그림21>과 같다.
 · 허용 침하량 : 10㎝
 · 부력 및 활동에 대한 안전계수 = 1.2
 · 성토 두께에 대한 교통하중 영향 w = 2.0ton/㎥으로 한다.
 · 차륜 최대하중은 DB18ton으로 하며
 · 후륜 하중 -7.2ton, 후륜 접지폭 = 0.5m, 후륜 접지장 = 0.2m
 · 포장구조 결정은, C.B.R = 8%, C교통량 기준이며 이때 포장구조는 다음과 같다.

구 분	단위중량(ton/㎥)	성토고(m)
포 장 층	r1 = 2.2	h1 = 0.5
보 호 층	r2 = 2.4	h = 0.1
하 중 분 포 층	r3 = 2.1	-

<그림2> 구조물 단면 및 지반의 압밀특성


② EPS 응력도 검사
P = P1 + P2
P : E.P.S상면에 전달되는 응력 
P1 : 사하중 
P2 : 윤하중에 대한 영향응력 

P1 = 11h1 + 12h2 = 2.2 x 0.5 + 2.4 x 0.1 = 1.34ton/㎥

∴ P = P1 + P2  = 1.34 + 3.93 = 5.27 〉4(NG)

여기서

q : 차륜 최대하중 (ton) 
I : 충격하중계수 (0.3적용) 
B : 접지폭 
L : 접지장 
H : h1 + h2따라서 보조기층 밑에 10㎝의 하중분포층을 넣어 하중을 분산시킨다.




③ 치환두께 결정

치환 깊이는 치환 저면에서의 성토에 의한 응력 증가가 없는 깊이까지 계산한다. 임의의 깊이 D까지 치환할 때
Q1 = W + p1 + 1e(He+D) 
Q2 = rs x D 
교통하중 및 성토하중에 의한 응력 증가량이 △δ= 0 이 되려면 Q1 = Q2


여기서,

Q1 : 치환 깊이까지의 상재하중 
Q2 : 치환된 흙의 무게 
W : 교통하중 
P1 : 포장 구조물 하중 
re : E.P.S단위 중량 
He : H - 포장두께 = 3 - 0.9 = 2.1m 
D : 치환의 깊이 
r : 흙의 단위 무게


④ 부력에 대한 안정검토적용수위는 설계시 최고 수위를 적용하며, 교통하중과 E.P.S의 자중, 지반내의 마찰력은 안전측을 고려 무시

Fs ≤	P
	u

이어야 하며,

P : 상재하중 
u : 부 력 
Hw : 지하수위 밑의 E.P.S 두께

P = P1 = 1.97 u = rw·Hw = 1 x (2.79 - 0.2) = 2.59 
∴ P/U = 1.97/2.59 = 0.76〈 1.2(NG) 

따라서 Fs ≥1.2 되도록 E.P.S의 두께 감소
P/U = 1.97/1(D - 0.2) = 1.2 
∴ D = 1.84 ≒ 1.8(m)

⑤ 침하에 대한 검토 성토에 따른 응력증가 
△δ = δ1 - δ2 에서 
δ1 = 2.0 + 1.97 + 0.1 x (2.1 + 0.2) = 4.20 
δ2 = 1.6 x 1.8 = 2.88 
∴△δ = 4.20 - 2.88 = 1.32ton/㎡
압밀층의 두께 = 4 - 1.8 = 2.2m 
점토층 중앙부의 유효응력
P0 = 1.6 x 0.2 + (16-1) x 2.7 = 1.94ton/㎡
상재하중을 포함한 유효응력
P1 = P0 + △δ = 1.94 + 1.32 = 3.26ton/㎡ 에서 
E0, E1은 <그림21>(b)에서 P0,P1에 해당하는 값으로 E0 = 3.01, E1 ≒ 2.90


∴ 침하량 = 3.2cm〈 10cm(OK)

<그림3> E.P.S 설치 단면도

2. 지하구조물에 적용 
설계법의 순서는 경량성토공법의 <그림20>과 동일하다. 그러나 경량성토공법과 설계시 차이점은 다음과 같다.
 · 부력에 대한 대책 : 구조물 저판에 Key를 두어 부력에 대한 저항성을 높인다. 
 · E.P.S 블록내의 하중분포는 1:2 분포법으로 한다.

설계구조 
 · 구조물 단면은 <그림4,5>과 같다. 
 · 구성채의 단위중량은 다음과 같다.

구 분	단위중량(ton/㎡)
포 장 흙 철근콘크리트 무근콘크리트	r1 = 2.2 r2 = 1.6 r3 = 2.4 r4 = 2.3

사용 EPS(1호)
단위중량 = 30㎏/㎥
설계기준강도 = 0.8㎏/㎠

<그림4> 구조물 단면도 

<그림5> EPS 설치 단면도

공동구 중량
Wc = A3 x r3 + A4 x r4  = ((2.0 + 1.6) x 2 x 0.2 + 0.152) x 2.4 + 0.1 x 2 x 2.3  = 3.97ton
E.P.S 접지압
Q = q + r1 x H1 + r2 x H2 + Wc/B = 2.9 + 2.2 x 0.5 + 1.6 x 0.5 + 3.97/1.8 = 7〈 8(ton/㎥) O.K
치환깊이 결정
Q1 = Q + 0.1D 
Q2 = 1.6 x (3.3 + D) 
Q1 : 구조물의 하중 
Q2 : 치환된 흙무게

구조물에 의한 응력의 증가가 없으려면

Q1 = Q2 7 x B/(B + 2 x D x 0.5)+ 0.1D = 1.6 x 3.3 + 1.5D 
7 x 1.8/(1.8 + 2 x D x 0.5) = 5.28 + 1.5D 
∴ D = 0.36 따라서 치환깊이 40cm로 결정
부력에 대한 검토 
Fx = P/U = (7 - 2.9)/(3.1 + 1.4)
1.17 〈 1.2 NG
P : 교통하중을 제외한 사하중 
U : 기초저면의 간극수압
기초 저판에 B'폭의 Key를 설치 상재하중을 증가 
(7 - 2.9) x 1.8 + 1.6 x 3.2 x B' ≥ 1.2 x (3.1 + 0.1) x 1.8 + B'x 3.1 
B' ≥ 0.09(m) 
Key를 양측에 10cm씩 설치 O.K
유효응력의 증가가 없으므로 침하에 대한 검토 생략

3. 옹벽에 적용

(1) 설계조건
 · 점성토의 표준관입 시험치 N = 4
 · 파일은 N ≥50인 풍화암 상단까지 관입
 · 사용파일은 ф406, t = 9mm 강관파일로 토압은 파일 직경폭만큼 작용
 · 상怯의 앵커역할은 무시
 · E.P.S 배면경사는 흙의 내부 마찰각으로 토압 무시
 · 지하수위 없음
 · 구조물의 단면은 <그림25>참조

<그림6> 구조물 단면도

<그림7> 토압분포

(2) 토압
P1 = q x Ka x B = 1 x 0.271 x 2 = 0.54 ton/m 
P2 = P1 + r1 x H1 x ka x B = 0.54 + 2.2 x 0.65 x 0.274 x 2 = 1.32ton/m 
P3 = (q + r x H1 + r2 x H2) x B/10 = (1 + 2.2 x 0.65 x 2.3 x 0.15) x 2/10 = 0.57ton/m ton/㎡ 
P4 = P3 + r3 x H3 x B/10 = 0.56 + 0.02 x 2.2 x 2/10 = 0.57ton/m
- 지표면의 하중 q' = q + r1 x H1 + r2 x H2 + r3 x H3
                            = 1+ 2.2 x 0.65 + 2.3 x 0.15 + 0.02 x 2.2 = 2.82ton/㎡
- 지중파일에 작용하는 토압 
δa = (q' + + r x D) x Ka - 2 x C 
δp = r x D Kp + 2 x C 
P5 = (rp - ra) x B' = (4 x C -q') x B' = (4 x 4 - 2.82) x 0.4 = 5.27ton/㎡
※ Ka = Kp =1
- 바닥에 작용하는 토압 
δa = r1 x D x Ka - 2 x C 
δp = (q'+r x D) Kp + 2 x C 
P6 = (δp - δa) x B' = (4 x C x q') x B' = (4x 4 + 2.82) x 0.4 = 7.53ton/㎡  

출처 : civileng7.tistory.com by 찬늘봄 님의 블로그
        찬늘봄님의 블로그..정말 좋은 정보가 많은 블로그입니다. 항상 감사드립니다.

아스팔트콘크리트포장 파손 종류

■ 아스팔트콘크리트포장의 파손 종류

 1. 포장 파손의 종류

  1) 균열(Cracking)

     일반적으로 균열의 폭이 5mm 정도의 것까지를 말하며 미세균열, 선상균열, 세로방향균열, 가로방향균열, 시공조인트균열등이있다.

  2) 소성변형(Rutting)

     여름철의 이상고온, 초과하중 등과 같은 외부적요인과 함께 아스팔트 및 아스팔트 혼합물과 관련된 여러 내부적 인자의 조합에 의하여 발생한다. 일반적으로 바퀴가 접촉하는 양쪽 측면이 밀려 올라와 종방향으로 포장이 손상되는 형태로 나타난다.

  3) 라벨링(Ravelling)

     세립골재가 떨어져나가고, 점차로 마마자국과 같은 현상이 발생되며, 진전될수록 큰 골재들이 떨어져 나가 포장체의 표면이 거칠어진 상태를 말한다.

  4) 플러싱(Flushing)

     포장표면이 마모작용으로 평탄하게 닳아 미끄럽게 된 상태를 말한다.

 2. 파손의 종류별 보수방법

<표 2> 아스팔트콘크리트포장의 보수방법

종류	결함개요	파손(손상) 원인	보수 방법
균 열 (Cracking)	가로방향균열	• 온도강하에 의한 수축 • 노상, 보조기층 지지력 불균일 • 반사균열 • 동경융해	• 실런트 주입 • 소파보수
	거북등균열	• 포장두께의 부족 • 노상, 보조기층 지지력 부족 • 큰 교통하중 • 지하수, 배수불량	• 소파보수 • 소파보수 후 덧씌우기 • 재시공
	세로방향 시공줄눈균열	• 시공 불량 • 온도 강하	• 실런트 주입 • 심한 경우 소파보수
	바퀴자국을 따라 발생한 균열	• 큰 교통하중(특히 해빙기) • 아스콘 표층이 약한 경우	• 실런트 주입 • 심한 경우 소파보수
소성변형 (Rutting)		• 큰 교통하중 • 혼합물의 품질불량 • 아스팔트함량 과다	• 절삭처리 • 국부적으로 심한 경우 소파보수 • 절삭 덧씌우기
라벨링 (Ravelling)		• 아스콘 혼합물 중 골재에  흙이나 이물질 포함 • 아스팔트 함량 부족 • 다짐 및 양생 불량	• 심한곳은 부분단면보수 또는 덧씌우기
플러싱 (Flushing)		• 아스팔트 함량 과다 • 플러싱이 있던 포장 위에  아스콘 덧씌우기 한 경우	• 결함이 심한 경우에는 Seal-coat  또는 덧씌우기

■ 유지보수공법

 1. 개요

    포장의 유지보수는 포장평가에 의해 파손의 종류 및 등급에 따라 보수공법이 정해진다. 현재 국내에서는 각 보수공법별 보수기준 즉, 보수재료의 선정, 구체적인 보수절차 그리고 보수공법에 대한 평가절차 등이 규정이 정립되어 있지 않아 보수공법에 대한 일반적인 소개와 보수절차를 설명하고자 한다.

 2. 아스팔트포장의 유지보수공법

  1) 소파보수

     포트홀(Pot-hole) 또는 적은 거북등균열 등과 같이 국부적으로 발생된 파손에 대하여 표층 또는 기층을 제거하고 새로운 아스팔트콘크리트 재료를 채우는 것으로, 온도관리, 다짐관리 그리고 양생관리가 매우 중요하다.

  2) 균열실링보수

     포장체 표면에 발생하는 균열에 실런트를 주입하는 방법으로 실링주입전 균열부의 청소 및 건조상태가 매우 중요하며, 실링 후 양생이 완료된 후에 교통량을 개방해야 한다. 균열은 가능하면 파손이 발생된 후 바로 수행하는 것이 가장 경제적이다.

  3) 슬러리 시일(Slurry-Seal)

     유화아스팔트, 잔골재, 석분 그리고 적당량의 물을 가한 혼합물을 6∼12mm 정도로 포장면에 얇게 포설하는 공법으로 교통량이 많지 않고 표면결

합의 정도가 심하지 않은 구간에 수행하는 것이 적정하다.

  4) 덧씌우기(Overlay)

     포장체의 구조적 지지력이 저하된 경우 보강을 위하여 수행되는 공법으로 덧씌우기 실시 전 기존 포장체에 발생한 파손을 보수한 후 덧씌우기를 수행하는 것이 타당하다.

  5) 절삭 덧씌우기

     소성변형이 표층에서만 발생한 경우 또는 주변 구조물로 인해 포장체의 계획고를 높일 수 없는 경우에 수행하는 공법으로 시공시 배수의 영향을 고려해야 한다.