선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 본 연구에서는 도로경계석 시공 시의 문제를 보완하기 위해서 기존 시공법에서 나타나고 있는 문제점을 살펴보았고 도로경계석과 측구의 일체형 시공법으로써 거푸집 레일과 지그를 이용하는 새로운 시공법을 제안하였다. 또한 재래식 공법과 새로 개발된 공법과의 성능차이를 검토하기 위하여 횡방향 재하시험, 인발 시험, 휨 시험의 정적 시험을 실시하였고, 펜들럼 시험 및 실물차량 충돌 시험과 같은 동적 시험을 통한 성능평가를 실시하였다.
제안 방법
- 본 연구에서는 도로경계석 시공 시의 문제를 보완하기 위해서 기존 시공법에서 나타나고 있는 문제점을 살펴보았고 도로경계석과 측구의 일체형 시공법으로써 거푸집 레일과 지그를 이용하는 새로운 시공법을 제안하였다. 또한 재래식 공법과 새로 개발된 공법과의 성능차이를 검토하기 위하여 횡방향 재하시험, 인발 시험, 휨 시험의 정적 시험을 실시하였고, 펜들럼 시험 및 실물차량 충돌 시험과 같은 동적 시험을 통한 성능평가를 실시하였다.
- 재래식 공법의 문제점을 해결하기 위해서는 경계석과 측구 콘크리트를 시간차 없이 일괄 타설하는 새로운 방안이 필요하며, 새로 제안하는 시공법은 그림 7~그림 9에 나타낸 바와 같이 거푸집 레일과 지그를 이용하여 도로경계석과 측구를 동시에 설치하는 방법이다.
- 재래식 공법 및 신공법에 의해 시공된 경계석이 도로환경에 노출되었을 경우 공법에 따른 강도 차이를 확인하기 위해 경계석의 횡 방향 재하시험, 인발시험, 경계석 기초의 휨시험과 같은 정하중 시험을 실시하였고, 펜들럼 시험을 통한 동하중 시험을 실시하였다. 정하중 시험 및 동하중 시험을 통해 확인된 신공법이 실제 도로환경에서 차량이 충돌하는 경우에 대해 검증하기 위하여 실물차량 충돌시험을 통해 재래식 공법과 비교하였다.
- 재래식 공법 및 신공법에 의해 시공된 경계석이 도로환경에 노출되었을 경우 공법에 따른 강도 차이를 확인하기 위해 경계석의 횡 방향 재하시험, 인발시험, 경계석 기초의 휨시험과 같은 정하중 시험을 실시하였고, 펜들럼 시험을 통한 동하중 시험을 실시하였다. 정하중 시험 및 동하중 시험을 통해 확인된 신공법이 실제 도로환경에서 차량이 충돌하는 경우에 대해 검증하기 위하여 실물차량 충돌시험을 통해 재래식 공법과 비교하였다.
- 7 MPa의 압축강도를 보였다. 충돌 시험 시 시험체는 별도로 시공하였으며 재래식 공법의 압축강도는 평균 15.5 MPa, 신공법의 경우 12.1 MPa의 강도로 시험을 실시하였고, 강도시험 결과는 표 1과 같다.
- 경계석은 차량의 충돌 및 토압 등의 횡 방향 하중을 받는 구조물이다. 시공방법에 따른 횡 방향 저항력을 비교하기 위하여 그림 12와 같이 경계석 상단을 수평으로 가력하여 저항력 및 변위를 측정하였으며 유압잭은 13.1 ton 굴삭기의 도자 블레이드를 반력벽으로 사용하였다. 계측은 표 2와 같이 로드셀 및 LVDT를 사용하여 하중 및 변위를 측정하였으며, 데이터 로거는 MT-16A를 사용하였고 재하판의 폭은 200 mm로 하였다.
- 펜들럼은 경계석에 수직방향으로 가격하며, 경계석 상단에 충돌하도록 하였고 펜들럼 추의 전면에는 목재(90 mm×90 mm×200 mm)를 부착하여 완충작용을 하도록 하였다.
- 펜들럼은 경계석에 수직방향으로 가격하며, 경계석 상단에 충돌하도록 하였고 펜들럼 추의 전면에는 목재(90 mm×90 mm×200 mm)를 부착하여 완충작용을 하도록 하였다. 펜들럼 충돌에 의한 충격력을 측정하기 위하여 펜들럼 추의 중앙에 가속도계를 설치하였으며, Sampling Rate 10,000 Hz로 측정하였다. 충돌 중 거동을 면밀히 관찰하기 위하여 초고속 카메라 촬영을 실시하였으며 1,000 Frame/sec로 기록하였다.
- 펜들럼 충돌에 의한 충격력을 측정하기 위하여 펜들럼 추의 중앙에 가속도계를 설치하였으며, Sampling Rate 10,000 Hz로 측정하였다. 충돌 중 거동을 면밀히 관찰하기 위하여 초고속 카메라 촬영을 실시하였으며 1,000 Frame/sec로 기록하였다. 계측장비의 제원은 표 6과 같다.
- 계측된 가속도 데이터는 수치적분을 통해 펜들럼의 속도 및 변위를 구할 수 있고, 뉴턴의 제2법칙에 의해 펜들럼의 중량과 가속도의 곱으로 충돌하중을 구할 수 있게 된다. 이렇게 구한 하중-변위 관계로부터 경계석의 충돌하중에 대한 저항력을 평가하였다.
- 차량의 충돌조건은 승용차(1.37 ton)가 10도의 충돌각도로 충돌하며 충돌속도는 20 km/h 및 40 km/h의 조건으로 시험을 실시하였다.
- 재래식 공법 및 신공법에 의해 시공된 도로경계석의 강도 평가를 위해 정·동적 시험을 실시하였으며, 결과는 다음과 같다.
- 참고적으로 도로안전시설의 평가(건설교통부, 2001)에 사용하는 탑승자 안전도를 표 9와 같이 비교하였으며, 탑승자에게 상해를 줄만한 거동을 보이지 않음을 확인하였다.
- 경계석의 인발 저항력을 비교하기 위하여 그림 18과 같이 경계석 측면에 홈을 두고 인발용 지그를 직경 8 mm 와이어 4줄을 연결하여 인발하는 방식으로 하중 및 변위를 측정하였다. 계측은 횡 방향 재하시험과 동일한 장비를 사용하였다.
- 시험은 재래식 공법 및 신공법에 대해 외측 경계석과 내측 경계석에 대해 각각 실시하였다.
대상 데이터
- 평가에 사용된 경계석은 그림 11과 같은 보도용 연직형으로 콘크리트(폭:750 mm, 깊이:200 mm) 기초 위에 경계석을 설치하였다. 경계석 전면의 측구는 4%의 경사가 있으며 경계석의 높이는 200 mm이다.
- 1 ton 굴삭기의 도자 블레이드를 반력벽으로 사용하였다. 계측은 표 2와 같이 로드셀 및 LVDT를 사용하여 하중 및 변위를 측정하였으며, 데이터 로거는 MT-16A를 사용하였고 재하판의 폭은 200 mm로 하였다.
- 경계석 기초의 휨 시험은 경계석 기초하면과 측구와의 일체화 정도를 판단하기 위한 시험으로 그림 22와 같이 현장에 설치된 측구를 절단하여 시편을 채취하였으며, 연마작업을 통해 그림 23과 같이 폭 130 mm, 높이 130 mm, 길이 420 mm 크기의 휨강도 시험용 시편을 제작하였다. 휨 시험은 그림 24와 같이 UTM을 사용하여 하중 및 변위를 측정 하였다.
- 경계석은 보도용 연직형으로 콘크리트(폭 : 750 mm, 깊이: 200 mm) 측구위에 경계석을 설치하였다. 경계석 전면의 측구는 4%의 경사가 있으며 경계석의 높이는 200 mm이다.
이론/모형
- 경계석의 실차 충돌 시 거동을 확인하기 위해 충돌시험을 실시하였으며, 도로안전시설 설치 및 관리지침(건설교통부, 2001) 및 차량방호 안전시설 실물충돌시험 업무편람(건설교통부, 2001)에 따라 한국도로공사 도로교통연구원에서 실시하였다.
성능/효과
- 횡 방향 재하시험, 인발시험 및 펜들럼 시험 시 현장 타설한 콘크리트의 강도를 확인하기 위하여 압축강도 시험을 실시하였으며, 평균 18.7 MPa의 압축강도를 보였다. 충돌 시험 시 시험체는 별도로 시공하였으며 재래식 공법의 압축강도는 평균 15.
- 인발력 측정 결과는 표 4 및 그림 21에 나타내었으며, 외측 경계석의 인발력의 경우 재래식 공법이 3.3 kN의 인발력을 보인 반면 신공법의 경우 16.8 kN으로 나타나 5배의 강도증가를 보였으며, 이는 시공 시 발생하는 종 방향 시공이음부가 재래식 공법에 비해 신공법이 보다 품질 높은 시공이 가능함을 보여준다. 내측에 설치된 경계석의 경우 재래식 공법이 27.
- 8 kN으로 나타나 5배의 강도증가를 보였으며, 이는 시공 시 발생하는 종 방향 시공이음부가 재래식 공법에 비해 신공법이 보다 품질 높은 시공이 가능함을 보여준다. 내측에 설치된 경계석의 경우 재래식 공법이 27.6 kN, 신공법이 35.4 kN으로 1.3배의 강도 증가를 보였으나, 신공법의 경우 경계석이 인발되지 않고 측구의 휨 파괴가 발생하여 최대 인발 강도는 확인할 수 없음을 고려할 때 측구가 기초 바닥에 완전히 고정된 상태라면 강도증가가 보다 크게 나타났을 것으로 판단된다.
- 경계석 기초의 휨 시험 결과 그림 25 및 표 5와 같이 재래식 공법에 의해 시공된 경계석 기초의 휨강도는 2.9 MPa이며, 신공법의 경우 5.4 MPa로 신공법의 휨강도가 1.9배 크게 나타났다. 재래식 공법의 시편중 하나는 시험초기에 파괴되어 데이터를 획득하지 못하였다.
- 재래식 공법의 시편중 하나는 시험초기에 파괴되어 데이터를 획득하지 못하였다. 시험 결과로부터 재래식 공법은 콘크리트의 분할 타설로 인해 시공 이음부의 부착강도가 저하되어 휨강도를 발휘하지 못하는 것으로 판단된다.
- 펜들럼 시험 결과인 하중-변위 관계를 비교하여 그림 27에 나타내었으며, 최대하중을 표 7에 비교하였다. 재래식 공법의 경우 최대하중 45.7 kN으로 나타났으며, 신공법의 경우 최대하중 59.5 kN으로 나타나 신공법이 재래식 공법에 비해 최대하중이 1.3배 증가하여 차량 충돌에 대한 저항력이 크게 나타났다. 펜들럼 시험과 같은 동적시험의 경우 시험체의 관성력에 의한 영향을 받으며 경계석 자중에 의한 관성력을 배제하였을 경우 강도차이는 더 크게 나타날 것으로 판단되다.
- 4. 실제 도로환경에서 차량 충돌에 따른 경계석의 거동을 관찰하기 위하여 실물차량 충돌시험을 실시하였으며, 시험결과 재래식공법은 1.37 ton의 승용차가 충돌각도 10° 및 속도 20.7 km/h로의 충돌 시 경계석과 측구가 분리되었으나, 신공법의 경우 21.7 km/h 및 42.1 km/h의 충돌속도에 대해 경계석과 측구의 분리는 발생하지 않아 신공법의 우수성을 증명하였다.
- 1 km/h 충돌 시험에 재사용하였다. 두 가지 충돌 조건에 대해 그림 35와 같이 경계석 및 기초의 파괴는 관찰되지 않았으며, 충돌 중 차량의 거동은 21.7 km/h 충돌 시 그림 36과 같이 충돌측 전면바퀴의 부분적인 승월이 관찰되었으나, 42.1 km/h 충돌조건에서는 그림 37과 같이 차량은 연석을 타고 넘지 않고 방향을 선회하여 이탈하여 도로안전시설 설치 및 관리지침(국토해양부, 2001)에서 타고 넘을 수 없는 형식에 대한 조건을 만족하였다. 이와 같이 경계석이 도로환경에서 적절한 강도를 확보하지 못한 경우 차선을 이탈한 차량이 경계석을 타고 넘어 보행자에게 피해를 유발할 수 있으므로 신공법이 실제 도로환경에서 재래식 공법보다 유리하다고 판단된다.
- 1. 정적 시험인 횡 방향 재하시험 결과 신공법이 재래식 공법에 비해 4배의 강도를 나타냈으며, 인발 시험을 통하여 외측의 경우 5배, 내측의 경우 1.3배의 강도증가를 확인 하였다. 이때 인발 시험에서 신공법의 경우는 재래식 공법과 달리 경계석과 기초콘크리트가 분리되지 않고 측구가 파괴되었다.
- 2. 경계석의 기초콘크리트에 대한 강도평가를 위하여 현장에 시공된 기초콘크리트를 절단하여 실시한 휨 시험에서는 신공법의 경우 재래식 공법에 비해 휨강도가 1.9배 크게 나타났다.
- 3. 동적 시험인 펜들럼 시험에서는 신공법이 재래식공법에 비해 충격 저항력을 1.3배 증가시키는 것으로 나타났다.
- 재래식 공법 및 신공법으로 시공된 경계석에 대한 횡 방향 재하시험 결과를 비교하여 표 3과 그림 13에 정리하였으며, 재래식 공법의 경우 평균 9.0 kN의 저항력을 갖는 반면 신공법의 경우 35.8 kN의 저항력을 발휘하여 신공법이 재래식 공법에 비해 4배의 횡방향 저항력을 갖는 것으로 나타났다
- 경계석 및 측구의 파괴형태를 살펴보면, 재래식 공법에 의해 시공된 경계석의 파괴형태는 그림 14와 같이 재하되지 않은 인근 경계석 후면 보강콘크리트까지 균열을 발생시켰고, 파괴면의 형태는 그림 15와 같이 재래식 공법의 취약부분인 시공 이음면 부근의 후면 보강콘크리트가 수평에 가까운 각도로 파괴되었다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.