포장의 평탄성은 자동차 주행시의 승차감 안전성 및 포장파손의 직접적인 영향인자로서, 도로 이용자 입장에서 도로상태를 평가하는 가장 중요한 사항이다. 이러한 포장의 평탄성은 포장 공용성 평가요소 중 가장 중요한 사항으로서 포장의 품질관리나 유지관리시에 중요하게 다루어져야 하나, 국가별로 각기 고유의 측정장비나 계산방법이 사용됨으로 인해 국제적으로 통일된 관리기준이 확립되어 있지 않은 실정이다. 국내의 경우 신설포장에 대해 포장평탄성의 관리기준을 적용하고 있으며, 관리 기준값은 7.6m CP 장비를 이용한 PrI를 사용하고 있는 실정이다. 그러나 이 장비는 수동식으로서 현장조사시 교통차단이 불가피하며, 측정 및 계산을 인력에 의존하고 있기 때문에 시간이 많이 소요되고 개인오차가 발생하는 문제점이 있다. 따라서 80km의 속도로 평탄성을 측정할 수 있는 자동식 평탄성 장비인 APL에서 IRI 값을 도입하여 수동식 장비의 문제점을 해결코자 하고 있다. 본 연구에서는 기존의 PrI 관리기준을 이용하여 IRI 관리기준을 정립하기 위해, 7.6m CP에 의한 PrI와 APL에 의한 IRI의 상관관계를 시험을 통해 규명하였다. 시험결과 분석에 따르면 아스팔트 및 시멘트 콘크리트 포장 모두는 신뢰 할 만한 상관관계가 나타남을 알 수 있었다.
포장의 평탄성은 자동차 주행시의 승차감 안전성 및 포장파손의 직접적인 영향인자로서, 도로 이용자 입장에서 도로상태를 평가하는 가장 중요한 사항이다. 이러한 포장의 평탄성은 포장 공용성 평가요소 중 가장 중요한 사항으로서 포장의 품질관리나 유지관리시에 중요하게 다루어져야 하나, 국가별로 각기 고유의 측정장비나 계산방법이 사용됨으로 인해 국제적으로 통일된 관리기준이 확립되어 있지 않은 실정이다. 국내의 경우 신설포장에 대해 포장평탄성의 관리기준을 적용하고 있으며, 관리 기준값은 7.6m CP 장비를 이용한 PrI를 사용하고 있는 실정이다. 그러나 이 장비는 수동식으로서 현장조사시 교통차단이 불가피하며, 측정 및 계산을 인력에 의존하고 있기 때문에 시간이 많이 소요되고 개인오차가 발생하는 문제점이 있다. 따라서 80km의 속도로 평탄성을 측정할 수 있는 자동식 평탄성 장비인 APL에서 IRI 값을 도입하여 수동식 장비의 문제점을 해결코자 하고 있다. 본 연구에서는 기존의 PrI 관리기준을 이용하여 IRI 관리기준을 정립하기 위해, 7.6m CP에 의한 PrI와 APL에 의한 IRI의 상관관계를 시험을 통해 규명하였다. 시험결과 분석에 따르면 아스팔트 및 시멘트 콘크리트 포장 모두는 신뢰 할 만한 상관관계가 나타남을 알 수 있었다.
Road roughness, as the key factor influencing not only drivers' ride quality and safety but also pavement deterioration, is one of the most important pavement performance indicator to be evaluated by users' subjective assessment. For this reason, a specific number of the pavement roughness has been ...
Road roughness, as the key factor influencing not only drivers' ride quality and safety but also pavement deterioration, is one of the most important pavement performance indicator to be evaluated by users' subjective assessment. For this reason, a specific number of the pavement roughness has been adopted to monitor the condition of a road for pavement management systems and to evaluate the quality of newly constructed sections, however, none of the unified methodology was internationally accepted. In Korea highway network, road roughness has been used mainly to evaluate newly placed pavement by using 7.6m CP (California Profile meter) to calculate PrI (Profile Index). But this instrument is manually operated to measure road profiles by traffic closure and their interpretation depends on personal bias. Therefore, problems arisen from the manually operated instrument will be overcome by using the APL (Longitudinal Profile Analyzer) which can be operated in the speed of 80km per hour. A study was conducted to correlate the relation from both concrete and asphalt pavement between IRI (measured by APL) and PrI (measured by 7.6m CP). Test results showed that there was a good correlation between IRI and PrI.
Road roughness, as the key factor influencing not only drivers' ride quality and safety but also pavement deterioration, is one of the most important pavement performance indicator to be evaluated by users' subjective assessment. For this reason, a specific number of the pavement roughness has been adopted to monitor the condition of a road for pavement management systems and to evaluate the quality of newly constructed sections, however, none of the unified methodology was internationally accepted. In Korea highway network, road roughness has been used mainly to evaluate newly placed pavement by using 7.6m CP (California Profile meter) to calculate PrI (Profile Index). But this instrument is manually operated to measure road profiles by traffic closure and their interpretation depends on personal bias. Therefore, problems arisen from the manually operated instrument will be overcome by using the APL (Longitudinal Profile Analyzer) which can be operated in the speed of 80km per hour. A study was conducted to correlate the relation from both concrete and asphalt pavement between IRI (measured by APL) and PrI (measured by 7.6m CP). Test results showed that there was a good correlation between IRI and PrI.
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문제 정의
시멘트 콘크리트 포장의 경우 IRI를 계산하기 위해 2회~6회까지 시험을 실시하였다. 이와 같이 동일구간의 시험을 여러 차례 실시하는 첫째 목적은 측정값을 정확히 구하기 위한 것이며, 둘째 목적으로 이들 시험법의 측정오차를 검토하기 위한 것이다.
제안 방법
또한 주행 방향으로의 거리오차를 없애기 위해 100m 간격으로 정밀측량을 실시한 후 APL장비의 주행시에 각 위치를 표시하여 주었다. APL장비의 측정속도는 평탄성 측정 권장속도인 80km로 주행하였으며, 7.6m CP장비는 진동을 최소로 하기 위해 보속 이하로 실시하였다.
PrI와 IRI의 상관관계 분석을 위해 남해고속도로 확장공사 구간의 시멘트 콘크리트 포장과 호남고속도로 아스팔트 덧씌우기 공사구간에서 실험을 실시하였으며, 아스팔트 및 시멘트 콘크리트 포장 모두 신설 포장에 대하여 실험을 실시하였다. 평탄성 조사구간에 대한 개요는 표 1과 같으며, 아스팔트 포장의 총조사길이는 20.
PrI와 IRI의 상관관계를 정확히 분석하기 위해 CP장비와 APL장비는 동일선상에서 측정이 되어야 하므로 차량진행방향의 오른쪽 차선에서 80cm 떨어진 위치에서 평탄성을 측정하였다. 또한 주행 방향으로의 거리오차를 없애기 위해 100m 간격으로 정밀측량을 실시한 후 APL장비의 주행시에 각 위치를 표시하여 주었다.
위치에서 평탄성을 측정하였다. 또한 주행 방향으로의 거리오차를 없애기 위해 100m 간격으로 정밀측량을 실시한 후 APL장비의 주행시에 각 위치를 표시하여 주었다. APL장비의 측정속도는 평탄성 측정 권장속도인 80km로 주행하였으며, 7.
아스팔트 포장의 경우 IRI를 계산하기 위해 표 1에서 알 수 있듯이 구간에 따라 2회에서 20회까지 시험을 실시하였고, Prl 시험은 2회 실시하였다. 시멘트 콘크리트 포장의 경우 IRI를 계산하기 위해 2회~6회까지 시험을 실시하였다. 이와 같이 동일구간의 시험을 여러 차례 실시하는 첫째 목적은 측정값을 정확히 구하기 위한 것이며, 둘째 목적으로 이들 시험법의 측정오차를 검토하기 위한 것이다.
회귀분석을 실시하였다. 아스팔트 포장의 경우 IRI를 계산하기 위해 표 1에서 알 수 있듯이 구간에 따라 2회에서 20회까지 시험을 실시하였고, Prl 시험은 2회 실시하였다. 시멘트 콘크리트 포장의 경우 IRI를 계산하기 위해 2회~6회까지 시험을 실시하였다.
1982). 여기에서 국제 평탄성 지수(IRI, International Roughness Index)라는 통일된 평탄성 계산방법을 정립하였고, 각국에서 생산되는 자동식 평탄성측정장비에서 IRI를 계산할 수 있도록 하였다.
6m CP장비는 수동식 동적 측정 방법에 속하며 , 기존에 사용하던 전후 2륜형 측정기의 측정오차인 바퀴에서의 노면요철 영향을 최소화하기 위해 다륜형 측정기의 형상을 가진다. 즉 그림 1과 같이 측정기 바퀴를 힌지가 달린 여러 개의 바퀴로 만들어 노면상의 요철이 힌지에 의해 흡수될 수 있도록 하였다.
트레일러의 구성은 그림 2와 같으며, 구성원리는 차량의 진동을 힌지(L)로 일단 흡수한 후 트레일러 쇼바와 코일스프링을 이용하여 트레일러 골조 (M)가 매우 유연하게 움직일 수 있도록 설계되었다. 따라서 트레일러바퀴(R)의 움직임에도 상관없이 트레일러 골조(M)에는 진동이 거의 발생하지 않도록 제작되었다.
데이터처리
IRI 및 Prl의 측정을 정확히 하기 위해 동일 구간의 측정을 여러 차례 실시하여 이들의 평균값을 이용하여 회귀분석을 실시하였다. 아스팔트 포장의 경우 IRI를 계산하기 위해 표 1에서 알 수 있듯이 구간에 따라 2회에서 20회까지 시험을 실시하였고, Prl 시험은 2회 실시하였다.
그림 8(b)의 측정오차 분포가 톱니바퀴와 같은 파형을 보이는 이유는 PrI 측정오차로 인한 것이다. 또한 시멘트 콘크리트 포장 13.9km 구간에서 실시한 PrI와 IRI의 측정결과를 이용하여 회귀분석을 그림 9와 같이 실시하여 IRI를 이용한 PrI를 예측할 수 있는 상관식을 구하였다. 그림 9(a)에서 알 수 있듯이 시멘트 콘크리트 포장에서의 상관식에 의한 예측값과 실측값의 상관계수(7)는 0.
아스팔트 포장 20.3km 구간에서 실시한 PrI와 IRI의 측정결과를 이용하여 회귀분석을 그림 8과 같이 실시하여 IRI를 이용한 PrI를 예측할 수 있는 상관 식을 구하였다. 그림 8(a)에서 처럼 아스팔트 포장에서의 상관식에 의한 예측값과 실측값의 상관계수(7)는 0.
성능/효과
그림 9(a)에서 알 수 있듯이 시멘트 콘크리트 포장에서의 상관식에 의한 예측값과 실측값의 상관계수(7)는 0.89로 아스팔트 포장보다는 다소 정확도가 떨어지는 것으로 나타났고, 그림 9(b)의 측정오차 분포의 톱니바퀴 형상도 아스팔트 포장보다 훨씬 복잡함을 알 수 있었다. 이는 시멘트 콘크리트 포장의 PrI 측정오차가 아스팔트 포장 보다 큰 것을 의미한다.
그리고 본 연구에서 구한 상관식에 일정한 IRI 값을 이용하여 PrI를 산정한 결과 아스팔트 포장의 PrI 산정값이 시멘트 콘크리트 포장보다 큰 것을 알 수 있었다. 이와 같은 이유는 포장종류에 따라 요철의 파형이 다르며 PrI와 IRI의 계산원리가 다르기 때문이다.
그림 8 및 그림 9, 표 2를 통해 포장종류에 따라 PrI와 IRI의 상관관계를 분석해본 결과 아스팔트 포장과 시멘트 콘크리트 포장 모두에서 비교적 높은 정확도의 상관관계식을 식 6 및 식 7과 같이 구할 수 있었으나, 시멘트 콘크리트 포장의 PrI 산정 오차가 아스팔트 포장보다 훨씬 큰 것을 알 수 있었다. 그리고 본 연구에서 구한 상관식에 일정한 IRI 값을 이용하여 PrI를 산정한 결과 아스팔트 포장의 PrI 산정값이 시멘트 콘크리트 포장보다 큰 것을 알 수 있었다.
따라서 평탄성의 측정오차는 포장의 종류에 영향을 받기보다는 측정장비의 종류에 크게 영향을 받음을 알 수 있었다. 둘째로, 포장종류에 따라 PrI와 IRI의 상관관계를 분석해본 결과 아스팔트 포장과 시멘트 콘크리트 포장 모두에서 비교적 높은 정확도의 상관관계식을 구할 수 있었으나, 시멘트 콘크리트 포장의 PrI 산정오차가 아스팔트 포장보다 훨씬 큰 것을 알 수 있었다.
그러나 포장의 종류에 따른 IRI 의 측정오차를 분석해 보면, 시멘트 콘크리트 포장이나 아스팔트 포장에 대한 측정오차는 비슷함을 알 수 있었다. 따라서 평탄성의 측정오차는 포장의 종류에 영향을 받기보다는 측정장비의 종류에 크게 영향을 받음을 알 수 있었다.
첫째로, IRI 및 PrI의 측정오차 분석결과를 통해 알 수 있는 것은 포장의 종류에 상관없이 IRI의 측정오차가 PrI 의 측정오차보다 훨씬 작음을 알 수 있었다. 이는 IRI의 측정 및 계산과정이 자동식인 반면 PrI의 경우 모든 과정이 수동으로 실시되기 때문인 것으로 판단된다.
시멘트 콘크리트 포장에서 IRI 측정오차에 대한 분석결과는 그림 7과 같으며, 그림 7(b)의 측정오차 분포도는 아스팔트 포장 IRI의 측정결과와 마찬가지로 정규분포로 나타났다. 표준편차도 0.126m/kin로 본 시험의 시멘트 콘크리트 포장 IRI 평균값인 L95m/km의 6.4%정도에 불과한 매우 작은 값을 보였다.
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