외국의 포장가속시험기는 대부분 아스팔트포장의 시험을 주된 목적으로 개발되었다. 그러나, 국내의 고속도로는 콘크리트포장과 아스팔트포장이 거의 같은 연장을 유지하고 있는 실정으로 콘크리트포장의 활용이 예상되어 콘크리트 포장의 시험을 위한 독자적인 포장가속시험시설의 개발이 요구되고 있다. 따라서 한국의 실정에 알맞은 콘크리트/아스팔트포장 '시험용 포장가속 시험시설'을 개발하기 위하여 1997년부터 1999년 동안의 3년간 연구를 수행하였다. 1차 연도에서는 포장가속시험시설을 제작하는데 필요한 기본적인 사양과 기본 시스템 설계에 관한 기초연구가 이루어 졌고, 2$\sim$3차 년도에는 KALES의 전체구조, 하중작용, 현가장치 및 구동장치 등에 대한 상세설계를 수행하였다. 실모델을 제작하기 전단계로 모형시험기를 만들어 시험을 수행하여 작동성 및 하중분배기구 등을 검토하였다. 피로해석 검토결과 제안된 KALES 시스템은 내구성이 있으며 실제차량을 잘 모사할 수 있는 시험기로 판명되었다.
외국의 포장가속시험기는 대부분 아스팔트포장의 시험을 주된 목적으로 개발되었다. 그러나, 국내의 고속도로는 콘크리트포장과 아스팔트포장이 거의 같은 연장을 유지하고 있는 실정으로 콘크리트포장의 활용이 예상되어 콘크리트 포장의 시험을 위한 독자적인 포장가속시험시설의 개발이 요구되고 있다. 따라서 한국의 실정에 알맞은 콘크리트/아스팔트포장 '시험용 포장가속 시험시설'을 개발하기 위하여 1997년부터 1999년 동안의 3년간 연구를 수행하였다. 1차 연도에서는 포장가속시험시설을 제작하는데 필요한 기본적인 사양과 기본 시스템 설계에 관한 기초연구가 이루어 졌고, 2$\sim$3차 년도에는 KALES의 전체구조, 하중작용, 현가장치 및 구동장치 등에 대한 상세설계를 수행하였다. 실모델을 제작하기 전단계로 모형시험기를 만들어 시험을 수행하여 작동성 및 하중분배기구 등을 검토하였다. 피로해석 검토결과 제안된 KALES 시스템은 내구성이 있으며 실제차량을 잘 모사할 수 있는 시험기로 판명되었다.
Currently existing Accelerated Pavement Testing (APT) systems developed in several countries have been employed mainly to test the performance of asphalt pavement. Meanwhile, the length of concrete pavement is similar to that of asphalt pavement in expressways of Korea. and is expected to increase d...
Currently existing Accelerated Pavement Testing (APT) systems developed in several countries have been employed mainly to test the performance of asphalt pavement. Meanwhile, the length of concrete pavement is similar to that of asphalt pavement in expressways of Korea. and is expected to increase due to its durability and compatibility to our weather condition. To meet the society's demand of having our own APT system which can examine the long-term performance of concrete pavement, a contract study to develop Korea Accelerated Loading and Environment Simulator (KALES) for concrete pavement has been performed for 3 years from 1997 through 1999. Through the project, a detailed design was Peformed for the KALES system in which the entire structure of KALES, loading mechanism, wandering mechanism, suspension system, driving system were proposed. Also in advance to design a full-scale KALES system, a sample scale model was manufactured and tested for operating motion and force distribution. It is evident that the proposed prototype KALES system will provide higher degree of traffic simulation and durable operation, based on the satisfactory fatigue analysis.
Currently existing Accelerated Pavement Testing (APT) systems developed in several countries have been employed mainly to test the performance of asphalt pavement. Meanwhile, the length of concrete pavement is similar to that of asphalt pavement in expressways of Korea. and is expected to increase due to its durability and compatibility to our weather condition. To meet the society's demand of having our own APT system which can examine the long-term performance of concrete pavement, a contract study to develop Korea Accelerated Loading and Environment Simulator (KALES) for concrete pavement has been performed for 3 years from 1997 through 1999. Through the project, a detailed design was Peformed for the KALES system in which the entire structure of KALES, loading mechanism, wandering mechanism, suspension system, driving system were proposed. Also in advance to design a full-scale KALES system, a sample scale model was manufactured and tested for operating motion and force distribution. It is evident that the proposed prototype KALES system will provide higher degree of traffic simulation and durable operation, based on the satisfactory fatigue analysis.
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문제 정의
본 고에서는 외국의 포장가속시험시설을 살펴 보고 이를 통해 얻어진 한국형 포장가속시험시 설의 개념을 소개한 후, 모형시험기의 구조안전 성 실험결과 분석 및 향후계획과 적용방안을 제 시하고자 한다.(2)
이것은 타원형의 트랙을 만들고 이륜 복축하중 형태의 자체 구동장치를 가지는 Cart을 제작하여 트랙을 따라 회전하도록 하는 방식이다. 본 절에서는 한국형 포장가속시험기의 사양을 소개하고 항목별 결정배경에 관해 기술하였다. Cart의 형상은 Fig.
제안 방법
한국도로공사에서는 1997년부터 1999년까지 3 개년간 국내실정에 알맞은 콘크리트/아스팔트 도로를 시험할 수 있는 포장가속시험시설 개발 연구를 수행하고 있다. 1차 년도에는 기존에 외 국에서 개발된 포장가속시험기에 대한 전반적인 조사를 수행하고 포장가속시험시설의 개발을 위한 기초적인 설계와 제반 문제점을 분석하였고 2~3차 년도에는 1차 년도 연구의 결과를 기초 로 주행형식, 하중, 구동 등에 대한 설계개념을 확정하여 상세설계를 수행하고 모형모델을 제작 하였으며 모형모델의 운전 및 상세설계에 대한 문제점을 파악하여 보완하였다. 모형시험기는 우선적으로 미끄럼저항 증진공법 개발 및 차선 도색 재료의 비교 .
동시에 운행하는 Cart의 수효가 증가할수록 모사시간을 단축할 수 있지만 규정된 트랙 내에 Cart간의 상호충돌 방지를 위한 적절한 운행 속도와 상호거리를 고려하고 경제성을 고려하여 본 시스템에서는 3대를 도입하도록 하였다. 3대의 Cart를 운행하는 경우 20, 000, 000회의 모사효과를 갖기 위한 운전시간은 20km/hr의 속도로 하루 약 20시간씩 6개월이 소요되는 것으로 계산되었다.
모형모델시험은 Cart 2대를 동시에 작동하면서 수행하였으며 최대 10km/hr의 속도로 구동하였다. 차량의 주요 부위에 스트레인 게이지를 부착하여 응력을 측정하였으며 각 부위에 장착된 게이지는 Fig.
Lateral Wandering이란 Cart를 구동하기 전에 바퀴를 횡 방향으로 이동시켜 실제차량이 좌우로 조금씩 이동하면서 주행하는 효과를 모사하기 위한 기능이다. 본 시스템에서는 유압실린더를 사용한 기구를 사용하여 좌, 우로 300nm 정도를 몇 단계로 나누어 시험 요구 사양에 맞추어 선택할 수 있도록 하였다.
빠른 속도 성능은 모사시험기간을 단축시키고 포장의 동적 거동에 대한 고려를 넓은 범위에서 할 수 있는 장점이 있으나 설비공간의 제약과 한정된 구간 내에서 짧은 시간 내에 Cart속력의 가감속이 기술적으로 불가하고 회전 구간에서 원심력 등을 고려하여 적당한 속도로 제한되어야 하므로 본 설계에서는 최대 30km/hr의 속도를 갖도록 구동부를 설계하되 정상운전 속도는 최대 20km/hr를 기준으로 하고 인버터제어를 통해 무단계의 속도를 조정하여 시험할 수 있도록 하였다.
시험설비의 구조를 단순히 하여 내구성을 높이고 포장을 재시공할 때 시공작업을 용이하도록 하기 위하여 하중의 부가는 수동으로 트랙 측면의 정비구간에 설치되는 Over-head Crane 을 사용하도록 하였다. 카트의 총 중량을 16.
시험설비의 구조를 단순히 하여 내구성을 높이고 포장을 재시공할 때 시공작업을 용이하도록 하기 위하여 하중의 부가는 수동으로 트랙 측면의 정비구간에 설치되는 Over-head Crane 을 사용하도록 하였다. 카트의 총 중량을 16.4ton으로 설계하고 3.6ton 분동을 부가하여 축당 10ton이 작용하도록 하였으며, 나머지 중량은 2ton 무게의 분동을 8개 제작하여 하중의 변화가 가능하도록 하였다.
대상 데이터
트랙형 주로 방식은 Cart를 정지시키지 않고 연속적으로 가동할 수 있으며 3대의 Cart 를 동시 운행하여 모사시간의 절약과 두 개의 선형 테스트 구간에서의 시험이 가능하게 된다. 선형구간은 4개의 연속적으로 슬래브를 설치할 수 있는 길이인 24m이고 실제의 테스트가 이루어지는 길이는 양쪽의 3m를 제외한 18m이다. 그러나 시험트랙의 면적제한 조건으로 회전반경 이 작고 직선 시험구간의 거리가 짧으므로 내구성 측면에서 원심력에 의한 타이어의 조기 마모가 예상된다.
프랑스 도로연구센터에 설치된 직경 38m의\원형 포장가속시험기이다. 반죽 윤하중을 사용 하고 단축과 복축으로도 조절이 가능하다.
후속연구
3년간에 걸친 예비설계, 모형제작 및 상세설계를 통해 Full-scale의 제작을 앞두고 있는 한국형 포장가속시험기는 모형시험기의 활용을 통한 계속적인 보완과 운용기술의 습득을 터득할 예정으로 도로기술연구원의 특별실험동 완공을 통한 포장가속시험 시 설로 완성되어 시험 도로와 함께 우리나라 포장공학의 양대 축으로 자리매김할 것으로 사료된다.
모형 포장가속시험기는 우선 미끄럼 저항증진공법 개발, 차선도색재료의 비교평가, 신재료 및 신공법의 개발에 우선적으로 적용할 수 있을 것으로 사료된다. Full-scale 포장가속시험 기가 제작되어 포장가속실험동에 설치되면 온도 및 습도의 영향을 고려할 수 있는 실험동에서의 활용과 시험 도로와의 연계를 통해 기존 설계법에서 일보 진전된 새로운 설계방법을 제시할 수 있으리라 사 료된다.
개발된 모형포장가속시험기는 모형실험동의 건립과 함께 실용화되어 운용할 계획이며 운용 과정에서 발생되는 문제점을 개선하여 2000년부터 Full-scale 포장가속시험기를 제작할 계획이다. 제작된 시험기는 2002년에 완공예정인 도로 기술연구원 내의 포장가속실험동에 설치되어 포장가속시험시설로 운용될 예정이다.
단기적 분야에는 새로운 포장 및 보수재료에 대한 적용성 및 공용성의 평가가 있고 장기적 분야에는 새로운 교통하중의 영향을 분석하고 포장손상이론의 정립을 통한 포장파손 및 잔존수명의 예측이 있다. 모형 포장가속시험기는 우선 미끄럼 저항증진공법 개발, 차선도색재료의 비교평가, 신재료 및 신공법의 개발에 우선적으로 적용할 수 있을 것으로 사료된다. Full-scale 포장가속시험 기가 제작되어 포장가속실험동에 설치되면 온도 및 습도의 영향을 고려할 수 있는 실험동에서의 활용과 시험 도로와의 연계를 통해 기존 설계법에서 일보 진전된 새로운 설계방법을 제시할 수 있으리라 사 료된다.
개발된 모형포장가속시험기는 모형실험동의 건립과 함께 실용화되어 운용할 계획이며 운용 과정에서 발생되는 문제점을 개선하여 2000년부터 Full-scale 포장가속시험기를 제작할 계획이다. 제작된 시험기는 2002년에 완공예정인 도로 기술연구원 내의 포장가속실험동에 설치되어 포장가속시험시설로 운용될 예정이다.
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