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문제 정의
- 본 연구에서는 DCP의 현장적용성을 평가하기 위해, 총 4개 현장의 노상층과 보조기층에서 DCP.평판재하시험 .
가설 설정
- 1' 을 이용하여 탄성계수를 추정하였다.역산해석시 노상층 두께는 3m로, 프아송비는 노 상층, 보조기층 모두 0.35로 가정하였다.
제안 방법
- 평판재하시험 .현장 CBR 시험 FWD(Falling Weight Deflectometer)시험을 동시에 수행하였으며, DCP와 다른 실험들간에 데이터 변동성을 분석하였다. 또한 각각의 실험 데이터들간에 상관관계 분석을 통해, DCP와의 상관성 여부를 평가하였다.
- 현장 CBR 시험 FWD(Falling Weight Deflectometer)시험을 동시에 수행하였으며, DCP와 다른 실험들간에 데이터 변동성을 분석하였다. 또한 각각의 실험 데이터들간에 상관관계 분석을 통해, DCP와의 상관성 여부를 평가하였다.
- 875mm, 콘의 각도는 30°, 관입깊이는 762mm로 하여 시험을 수행하였다.Scala는 그의 연구에서 DCPI(Dynamic Cone Penetrometer Index, DCP지수)와 CBR과의 상관관계를 도출하였다.
- 포장하부구조의 현장지지력을 평가하기 위해 평판재하시험 (Plate Bearing Test), 현장 CBR시험 (California Bearing Ratio Test), 동적 콘 관입 시험 (Dynamic Cone Penetration Test, DCP), FWD(Falling Weight Deflectometer) 시험을 수행하였다.
- 일반적으로 그래프의 기울기 형상이 변하면 층이 다른 것을 나타내는 것인데, 본 그래프에서는 기울기에 일정한 것으로 보아 동일한 층임을 알 수 있다. 우측의 그래프는 깊이별DCPI (Dynamic Cone Penetration Index) 를 나타낸 것으로 본 연구에서는 층 깊이 30cm까지 측정된 DCPI의 평균값을 산정하였다.
- 6은 FWD 시험 제원 및 시험결과 예를 보여주고있다. FWD 시험에서는 한 지점에서 l, 250kgf, 2, 500kgf 두 개의 하중이 적용되었으며, FWD 시험을 통해 측정된 처짐량 데이터는 역산해석프로그램'Modulus 5.1' 을 이용하여 탄성계수를 추정하였다.역산해석시 노상층 두께는 3m로, 프아송비는 노 상층, 보조기층 모두 0.
- A구간의 경우, 연속적으로 측정할 수 있는 긴 구간이 확보되지 않아서, 5km 정도 떨어진 두 개의 현장에서 각각 시험을 수행하였으며, 데이터를 나누어서 통계수치를 계산하였다.
- 본 표에서는 각각의 지지력 시험에 대한 변동 정도를 파악하기 위해 변동계수를 산정하였다. 물론 각각의 시험위치마다 지지력 차이로 인한 시험값의 차이가 발생하지만, 각각의 시험법의 변동정도를 비교.
- 파악하기 위해 변동계수를 산정하였다. 물론 각각의 시험위치마다 지지력 차이로 인한 시험값의 차이가 발생하지만, 각각의 시험법의 변동정도를 비교.분석한다면 좀 더 실험적 오차가 적게 발생하는 시험법을 알 수 있을 것으로 판단하였다.
- 회귀분석에서는 총 6가지의 모형을 사용하였는데 , 본 결과를 볼 때 DCPI-Mfwd 사이 에는 상관성이 있음을 알 수 있다. 이 모형 중 결정계수가 가장 큰 값을 나타내고 있는 것이 역함수 모형이며, 이에 본 연구에서는 DCPI-Mfwd 관계식을 다음과 제안하였다.
- 4. 본 연구에서는 DCPI-Mpwd, DCPI-PBT_K30 관계식을 다음과 같이 제안하였다.
대상 데이터
- Scala는 9kg의 낙하해머 (drop hammer)를 사용하였으며, 낙하거리는 508mme 다. 로드(rod)의 직경은 15.875mm, 콘의 각도는 30°, 관입깊이는 762mm로 하여 시험을 수행하였다.Scala는 그의 연구에서 DCPI(Dynamic Cone Penetrometer Index, DCP지수)와 CBR과의 상관관계를 도출하였다.
- 본 연구에서 수행된 현장지지력 실험은 국내에서 건설 중인 LTPP 시험구간에서 이루어졌다. 본 실험은 총 4개 현장에서 노상과 보조기층에 25m~50m간격으로 수행되었으며, 각각의 구간 길이는 약500m 정도이다.
- LTPP 시험구간에서 이루어졌다. 본 실험은 총 4개 현장에서 노상과 보조기층에 25m~50m간격으로 수행되었으며, 각각의 구간 길이는 약500m 정도이다.
이론/모형
- CBR-DCPI 관계를 토대로 CBR과 탄성계수의관계를 분석하는 연구가 일부 진행되었다.Heukelom and Komp(1962) 가 제안한 관계 식이 대표적인데 이 식은 '1993 AASHTO Guide for Design of Pavement Structures °1| 채택되어 적용되었다. 하지만 이 관계식은 실내 CBR값 10 이하의 잔골재에서만 적용이 가능하다.
- 69를 나타내어 魄°과 Mfwd는 상관관계가 존재함을 알 수 있다. 이에 본 연구에서는 Ksq-Wwd 관계식을 다음과 같이 제안하였다.
성능/효과
- C구간 . D구간의 변동계수를 비교하여 보면, DCP는 노상층에서 약22%~32% 정도, 보조기층에서 약 12%~20% 정도의 변동정도를 나타내었다. 일반적으로 DCP는 노상 층보다 입상재료층에서 더 큰 오차를 유발하는 것으로 보고되고 있는데, 본 시험 결과는 약간의 다른 결과를 나타내었다.
- 일반적으로 DCP는 노상 층보다 입상재료층에서 더 큰 오차를 유발하는 것으로 보고되고 있는데, 본 시험 결과는 약간의 다른 결과를 나타내었다. 하지만 C구간의 데이터를 보면, 일반적으로 변동계수가 작다고 알려진 Mfwd의 경우도 노상에서 21.93% 정도의 큰 변동성을 나타내었다. 이는 실제 현장에서 위치별 노상재료의 품질이 일정하지 않았다는 것을 의미한다.
- 것이다. 회귀분석에서는 총 6가지의 모형을 사용하였는데 , 본 결과를 볼 때 DCPI-Mfwd 사이 에는 상관성이 있음을 알 수 있다. 이 모형 중 결정계수가 가장 큰 값을 나타내고 있는 것이 역함수 모형이며, 이에 본 연구에서는 DCPI-Mfwd 관계식을 다음과 제안하였다.
- 비교한 것이다. 본 시험결과를 보면, DCPI가약 8mm/blow 이하에서는 곡선의 기울기가 크며, 8mm/blow 이상에서는 곡선의 기울기가 완만한 것을 알 수 있다. 또한 기울기가 완만한 부분에서 데이터의 편차가 크게 나타남을 알 수 있다.
- 본 그림에서는Abu-Farsakh et al과 Chen et al이 제안한 식과 비교하였는데, DCPI 10~60mm/blow 범위 내에서 적용이 가능한 Chen et al 관계식은 본 연구에서 제안한 식 과 상당히 유사함을 알 수 있다. 또한 Abu- Farsakh et al 관계식은 본 연구에서 제안한 식과약간의 차이를 나타내고 있으나, 전반적으로 유사한 형태의 곡선을 나타내고 있음을 알 수 있다.
- 그림에서 나타낸 것과 같이 K30 이 약 20~40k#cm3 범위에서 데이터가 약간 넓게분포하고 있으나, 전반적으로 선형관계를 나타내고 있다. 본 회귀분석 결과, 결정계수 4가0.69를 나타내어 魄°과 Mfwd는 상관관계가 존재함을 알 수 있다. 이에 본 연구에서는 Ksq-Wwd 관계식을 다음과 같이 제안하였다.
- 그림 9와 그림 10은 CBR-<wd, CBR-DCPI 관계를 분석한 것이다. 본 연구에서는 CBR과 Mfwd, DCPI와의 상관관계가 매우 낮음을 알 수 있다. 기존연구자들에 의해 제안된 연구내용을 보면, CBR- Mfwd, CBR-DCPI 사이에 충분한 상관관계가 있음 .
- 분석결과 결정계수가 0.48정도로 낮은 수치를 나타내었으나, 전반적으로 일정한 경향을 나타냄을 알 수 있다. 추후 샘플수를 늘리고 실험의 변동성을 줄여나간다면 충분한 상관관계를 유도할 수있다고 판단된다.
- 이와 같은 분석결과는 기존 콘크리트 포장설계법의 입력변수인 지지력계수를 추정하는데 있어 DCP 시험이 충분히 활용될 수 있으며, 또한 DCP 실험이 시공 현장에서 품질관리에도 적용될 수 있다는 것을 보여주는 것이다.
- 1. 총 4가지 종류의 현장지지력시험을 수행한 결과, 현장 CBR 시험이 다른 시험에 비해 데이터의 변동성이 가장 크게 나타났으며, FWD 시험의 경우 데이터의 변동성이 가장 작게 나타났다.
- 2. 현장지지력 시험 데이터를 상호 비교한 결과, DCPI, Mfwd, PBT_K3oe 일정한 상관관계가 존재함을 알 수 있었으나, CBRe 다른 결과값들과 비교한 결과 상관관계가 매우 낮은 것으로 나타났다.
- 3. 현장 CBR 시험이 데이터의 변동성이 크고 다른 시험들과의 상관성이 나타나지 않은 것은 현장 CBR 시험만이 상대적으로 실험위치 표면과 내부에 골재의 크기 및 존재여부에 큰 영향을 받기 때문인 것으로 판단된다. 하지만 이와 같은 연구내용은 기존 연구내용과는 전혀 상반된 것이어서, 추가적인 연구가 수행되어야 할 것으로 판단된다.
- 5. 본 연구결과 DCP는 현장에서 포장하부구조의 강성 .강도를 측정하는데 활용이 가능할 것으로 판단된다.
- 또한 기울기가 완만한 부분에서 데이터의 편차가 크게 나타남을 알 수 있다. 본 그림에서는Abu-Farsakh et al과 Chen et al이 제안한 식과 비교하였는데, DCPI 10~60mm/blow 범위 내에서 적용이 가능한 Chen et al 관계식은 본 연구에서 제안한 식 과 상당히 유사함을 알 수 있다. 또한 Abu- Farsakh et al 관계식은 본 연구에서 제안한 식과약간의 차이를 나타내고 있으나, 전반적으로 유사한 형태의 곡선을 나타내고 있음을 알 수 있다.
후속연구
- 물론 각각의 시험위치마다 지지력 차이로 인한 시험값의 차이가 발생하지만, 각각의 시험법의 변동정도를 비교.분석한다면 좀 더 실험적 오차가 적게 발생하는 시험법을 알 수 있을 것으로 판단하였다.
- 이와 같은 상관성을 통해 추후 역학적-경험적 포장설계법의 도입시 포장하부구조의 탄성계수를 DCP 를 통해 추정할 수 있으며, 시공품질관리 측면에서 DCP의 활용이 크게 확대될 수 있는 가능성을 보여주는 것이다.
- 이와 같이 현장 CBR 시험 만이 상대적으로 골재의 크기 및 존재여부에 큰 영향을 받으며, 이는 실제 현장적용에 있어 큰 오차를 유발할 수 있는 가능성이 있다는 것을 나타낸다. 이와 같은 내용은 충분히 검증된 것이 아니기에 추후 이를 검증할 수 있는 추가적인 연구가 수행되어야 할 것으로 판단된다.
- 48정도로 낮은 수치를 나타내었으나, 전반적으로 일정한 경향을 나타냄을 알 수 있다. 추후 샘플수를 늘리고 실험의 변동성을 줄여나간다면 충분한 상관관계를 유도할 수있다고 판단된다.
- 현장 CBR 시험이 데이터의 변동성이 크고 다른 시험들과의 상관성이 나타나지 않은 것은 현장 CBR 시험만이 상대적으로 실험위치 표면과 내부에 골재의 크기 및 존재여부에 큰 영향을 받기 때문인 것으로 판단된다. 하지만 이와 같은 연구내용은 기존 연구내용과는 전혀 상반된 것이어서, 추가적인 연구가 수행되어야 할 것으로 판단된다.
- 본 연구결과 DCP는 현장에서 포장하부구조의 강성 .강도를 측정하는데 활용이 가능할 것으로 판단된다. 특히 DCP는 실험방법이 간편하고 빠른 시간 내에 수행이 가능하여 시공구간의 전체 이력을 빠르게 파악할 수 있어 시공품질관리 측면에서 활용도가 높을 것으로 판단된다.
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