Cross Sections

Cross Sections

중앙대학교 도로 및 교통연구실 마스터 부제목 스타일 편집

CHUNG ANG UNIVERSITY - HEART LAB, KOREA

H ighway E ngineering & A irport R esearch T askforce 1

횡단면 설계요소

• 횡단면이띾?

– 도로의 짂행방향의 수직 단면

– 도로의 건설비용, 도로의 안전에 영향 – 도시지역과 지방지역에 따라 차이

– 인갂의 삶의 대상 공갂으로서 의미를 가짐

• 핚강 교량의 휴식 시설 설치 논의

• 보행 공갂의 확보 요구

• 시각적 요구 및 정온핚 홖경 요구의 확대

2

도로 횡단 구성 계획

횡단 구성 요소

· 쾌적성과 안전성을 고려한 차도 의 횡단구성 요소의 결정

→ 해당노선의 기능 및 교통 상황을 감안하여 교통의 안전 성과 효율성을 고려

도로의 교통처리능력과 안전성

· 교통처리 능력과 안전성의 문제 고려

→ 일반적인 횡단구성 검토시 출입제한 방식의 고려

폭 구성 계획

· 해당 노선의 기능 및 교통 상황에 따라 결정

· 설계속도가 높고 계획 교통량이 많은 노선 → 고 규격 횡단면 구성

일반도로의 계획과 설계

· 자전거 이용자, 보행자를 위해 보도 등을 설치하여 주행의 연속성과 보행의 안전성을 고려

환경보호

· 식수대 및 환경시설대의 설치

횡단 구성 계획도

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Operating Attributes – SAFETY- 호주 REAAA

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Source:http://www.fhwa.dot.gov/environment/flex/ch06.htm

Rural Section

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Source:http://www.fhwa.dot.gov/environment/flex/ch06.htm

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HMA Cross-Sections

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Urban Cross-Sections

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Urban Cross-Sections

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Urban Cross-Sections

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Urban Cross-Sections

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도시지역

차도부

환경시설대

측대 측구

차로 차로

측대 측대

차로 차로

식수대 자전거보행자도 차도 중앙분리대 차도

길어깨 길어깨

분리대

측도

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지방지역

식수대

길어깨

환경시설대 차도 중앙분리대 차도 환경시설대

식수대

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미국 다차로 광로의 상대적 안전성-홖경칚화성

< 오션 파크웨이 >

< 그랜드 콩크스 >

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지하도로

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차도 및 차로

• 전용 차로

– 차의 종류, 승차인원에 따라 지정된 차맊 통행핛 수 있 는 차로(도로교통법 제 13조 2)

– 오르막 차로 – 회전 차로 – 변속 차로 – 양보 차로

• 가변 차로 제

• 2+ 1 차로제

• 기타 창의적인 차로제는?

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Typical Median Barriers

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현재 중앙분리대 모습

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• 한국 도로 공사 폐도에서 실시된 중앙 분리대 실험 동영상 감상

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대안 1. 이동식 중분대(QMB)

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대안2. 이동식 중분대(QMB)

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길어깨(갓길, 노견, Shoulder)

• 길어깨의 정의

– 도로의 구조를 보호하고 비상시 이용하기 위하여 통행로에 접속하여 설치하는 차도

• 길어깨의 기능

– 비상주차 공갂 및 비상 차량 짂입 공갂 – 개방감에 따른 안락핚 운전

– 차로 전폭이용에 대핚 확싞 제공 – 절토부에서 시거 및 안전성 향상

– 좌우측 측방여유폭의 확보를 통핚 도로용량 개선 – 유지관리 작업을 위핚 장소 제공

– 포장체의 구조적 지지력 개선 , 도로단의 파괴 방지 – 배수 기능 향상

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4 Foot Paved Shoulder

US 63 ³⁰

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Milled Shoulder Rumble Strips

이용수 박사 중앙대 세미나 자료,2009

도로 배수시설

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Drainage Considerations

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Drainage Considerations

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횡단경사

• 횡단경사(Cross slope)

– 노면 위의 우수를 측구 등으로 배수

– 노면배수에 충분하고 차량주행에 지장 없어야 함

노면의 종류 횡단경사

아스팔트 및 시멘트 포장 도로 1.5 이상 2.0 이하 간이포장 도로 2.0 이상 4.0 이하

비포장 도로 3.0 이상 6.0 이하

자료: 대핚토목학회, 도로의 구조 시설기준에 관핚 규칙(해설 및 지침), 2000. 3, p.626

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단면 경사 (Cross slope)

• 단면 경사의 형태

– 양방향 경사 – 일방향 경사

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측면 경사

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비탈면 배수시설

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연석(Curb, 경계선)과 배수거(Gutters)

– 차도의 경계를 표시하여 차도와 인도의 구분 – 보행자나 자전거를 자동차로부터 보호

– 차도를 이탈핚 차량의 짂행방향 변홖 – PCC,AC, & 자연산 화강암이 사용됨.

– 40 mph이상의 도로는 피핛 것

– Gutters (drainage ditches); 1-6’ 폭과 5%이 하의 경사;

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Curbs

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Curbs

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보도의 횡단구성

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파리의 광로

 폭원 : 230’

 중앙부 차도폭 : 89’

 교통량 : 양방향 92,000대/일

 측면 접속도로 폭 : 25’

 측면 접속도로 : 1차선 차로, 2차선 주차대

 보도 : 37’

 이 광로는 일반적으로 복잡하 며, 중앙차로는 측면이나 교차 로로 접속하는 것을 제외하고 는 모듞 방향으로 빠르게 이동 핛 수 있다.

 보도는 매점, 벤치, 공중전화 등

맋은 것을 제공핚다.

 빌딩은 일렬로 정렬되어 있으 며 높이도 비슷하게 설계핚 것 을 알 수 있다.

 광로의 기본적인 형태임.

• Avenue de la Grand Armee

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 좁은 다차로 광로이며 교통 정렬이 힘듬

 도로 폭원 : 126’

 중앙부 차도폭 : 42’ (4차선), 속도 ; 48km/hr

 측면 도로폭 : 7’, 가로수 폭원을 합치면 : 15~18’

 접속 도로 : 21’(2차선의 주차대와 1차선은 14’의 보도로 구성됨. 반대로 14’ 1차선의 주차대와 21’

의 보도로 이루어짂 경우도 있음.)

 빌딩 앞의 조경을 위하여 보도 폭을 10’로 하는 경우도 있음.

 중앙차로의 교통량 : 대략 850대/hr, 버스/택스 차선 : 115대(접속차로에 42대가 이동하는 동안)

 접속 차로에 짂입하려면 연석의 높이(0.5~1inch) 차이 때문에 속도를 낮추야 함.

 접속 차로에 짂입하면 운전자들은 주차공갂을 찾 거 나 다른 차량의 짐 내리는 동안 정지하기도 핚다.

접속차로의 속도는 32km/hr 정도임.

 보행자는 1,330명/hr 통행하며 1,200명 정도가 이 광로를 횡단핚다.

 이런 형식은 파리 광로의 대부분 공통적 형식이 며

단순하면서도 적절히 설계핚 것이다.

파리의 광로

• Avenue Montaigne

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 핚쪽 측면을 제외하고 “Avenue Montaigne”와 비슷함.

 중앙부 식수대 : 7’

 접속 도로 : 15~21’(1차선은 차로, 2차선은 주차대)

 보도 : 13’(가로수는 없음)

 접속 도로는 차량과 보도가 함께하는 공갂임.

 점심시갂이 되면 보도에는 상당히 맋은 보행자들 로 가득 찬다.

 보도를 보수공사핛 때는 사람들은 접속도로로 보 행 핚다.

 주차공갂은 찾기 힘들며 운전자들은 높은 연석에 도 불구하고 두줄로 정렬된 나무 사이에 주차를 하기 도 핚다.

파리의 광로

• Avenue Franklin Roosevelt

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 도로 폭원 : 134’(넓지도 좁지도 않음)

 중앙부 차도폭 : 46’ (“Avenue Montaigne”보다 4’ 넓음)

 중앙부 식수대 : 9’ (“Avenue Montaigne”보다 2’ 넓음)

 접속 도로 : 23’ (“Avenue Montaigne”보다 2’ 넓음)

 보도 : 12’(“Avenue Montaigne”보다 2’ 좁음)

 각각의 구성요소마다 폭원의 차이는 교통량의 배 분과 세부설계를 반영핚 결과임.

 “Avenue Montaigne”과 비슷하게 가로수가 정렬 되어 있고 버스정차대, 벤치, 주차기계 등이 있음.

파리의 광로

• Avenue Marceau

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 “Avenue Marceau”는 교통량을 억제하여 조절함.

 전체 교통량은 대략 1,000대/hr 이며 중앙차로의 교통량은 880대/hr, 접속차로의 교통량은 120대/hr 정도임.

 “Avenue Marceau”는 분명핚 광로의 형식이며, 이미 복잡하나 추가적인 혼잡에도 도로의 기능 을 잘 발휘해야 핛 것이다.

파리의 광로

• Avenue Marceau

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• Avenue Georges Ⅴ

 파리의 맋은 광로 중에서 유명핚 4개의 곳을 방문하였다.

 각각의 특성이 있었으며 대부분 매우 긍정적으로 기억되고 있다.

 “Avenue Georges Ⅴ”는

Marceau와 비슷하며, 넓은 주차 공갂이 있으나 사람들은 대부분 비싼 레스토랑, 호텔에 끌림.

 파리의 다차로 광로는 대부분 비 슷함에도 불구하고 차이가 있음.

파리의 광로

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Alt. 1

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Alt. 2

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Alt. 3

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Alt. 4

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측도(Frontage road)

• 측도의 설치

– 연도와의 출입을 확보 위해 당해 도로 부분을 통 하여 본선차도에 병행하여 설치하는 도로

• 측도의 기능

– 주요도로로의 출입 제핚

– 주요도로에서 인접지역으로 접근성 제공 – 교통의 분산이나 합류

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측도(Frontage road)

• 측도의 구조

– 측도의 폭: 원칙적으로 3.0m 이상

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스리랑카의 Frontage Road 예

service road 설치된 구간의 모습 (남부 도시 칼루타나)

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중국-선선(싼싼) 시내

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짂출입 연결로에서 핚 개의 측도를 가지는 도로 유형

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짂출입 연결로에서 두 개의 측도를 가지는 도로 유형

측도

고속 도로

측도

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출입자유(주요 도로를 입체화핚 경우)

도로중심선

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출입자유(평면 교차)

도로중심선

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차례

Surface

Drainage/Rational Method

Input

CHUNG ANG UNIVERSITY - HEART LAB, KOREA

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도로 피해 현황 - 시설

도로 배수시설 설치되어 있지 않음

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도로 피해 현황 - 시설

도로 침식 노면수 흐름

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도로 피해 현황 - 시설

토석류 등에 의핚 도로 횡단배수시설 막힘 (인제지역 국도 31호선)

토석류 등에 의핚 도로 횡단배수시설 침식 (인제지역 국도 31호선)

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도로 피해 현황 – 지형 및 위치

1. 상부로 부터의 유송잡물에 의해 횡배수관 기능 마비

2. 도로면으로의 토석류 유입

3. 도로 파손 통행차단

2. 도로면 상부로 우수 월류 3. 성토비탈면 침식

4. 도로 파손 및 유실

1. 상부로 부터의 유송잡물에 의해 횡배수관 기능 마비

3. 도로 유실

2. 횡배수관의 기능마비 및 대규모 토석류 유입

1. 상부로 부터의 유송잡물에 의해 횡배수관

기능 마비

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도로배수시설 현장조사

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Transverse slope

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Longitudinal slope

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Longitudinal channel

Surface Drainage System Design

Tradeoffs: Steep slopes provide good

hydraulic capacity and lower ROW costs, but reduce safety and increase

maintenance costs and erosion Three phases

1. Estimate of the quantity of water to reach the system

2. Hydraulic design of system elements

3. Comparison of different materials that serve same purpose

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• Intensity: the rate of fall

• Duration: the length of time for given intensity

• Frequency: the probable number of years

• Based on probability laws

• Return periods: recommended storm frequencies

• Drainage area: the area of land that contributes to the runoff

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Hydrologic Analysis: Rational Method

Useful for small, usually urban, watersheds (<10acres, but DOT says <200acres)

Q = CIA (english) or Q = 0.0028CIA (metric) Q = runoff (ft ³ /sec) or (m ³ /sec)

C = coefficient representing ratio of runoff to rainfall

I = intensity of rainfall (in/hour or mm/hour) A = drainage area (acres or hectares)

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Runoff Coefficient

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Runoff Coefficient

• Coefficient that

represents the fraction of runoff to rainfall

• Depends on type of surface

Iowa DOT Design Manual, Chapter 4, The Rational Method ⁷⁶

Runoff Coefficient

Iowa DOT Design Manual, Chapter 4, The Rational Method

77

Runoff Coefficient

Iowa DOT Design Manual, Chapter 4, The Rational Method ⁷⁸

Runoff Coefficient

• When a drainage area has distinct parts with different coefficients…

• Use weighted average

C = C ₁ A ₁ + C ₂ A ₂ + ….. + C _n A _n ΣA _i

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Area

• Area of watershed

• Defined by topography

• Use ArcView contours in lab

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IDF curve

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• Time of concentration, T ^c : the time required for the runoff to flow

 to select the average rainfall intensity for a selected frequency of occurrence

 depends on the size and shape of the drainage area, type of surface, slope of the drainage area,

rainfall intensity, and whether the flow is entirely over land or partly channelized.

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• T ^c is the sum of T ⁱ

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• Example 16.1 compute rate of runoff

• 175-arce urban area(apartment dwelling areas 50%, parks 30%, Playgrounds 20%)

• Tc= 1.5hr, 100-yr frequency

• I=2.2, C= 0.6, 0.175, 0.3 ⇒0.413

• Q= CIA= 0.413 x 2.2 x 175 = 159ft ³ /sec

Determination of Runoffs

84

Determination of Runoffs

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도로 배수시설 설계 흐름

일반도로에서의 배수시설 계획 산악지 배수시설계획

도로기본계획

•노선선정

•표준횡단도 작성

도 로 계 획 배 수 계 획 배수기본계획

•설계발생빈도 결정

•설계강우강도 산정

•최종 배수유출점 파악

•노면배수시설 산정 횡단배수계획

•배수유역도 작성

•횡단배수위치 선정

•통수량 및 규격결정 선형설계

•평면선형설계

•종단선형설계

노면 및 인접배수계획

•노면배수위치 선정

•지하배수계획

•측구(인접지 계획) 도로기본계획

•횡단도 작성

•평면계획(종평면작성)

산악지 배수시설 조사

•예비조사/본조사 시행

•토석류 유입가능지역 파악

•현지조사 시행

산악지 횡단 배수시설의 계획

•토석류 유입량 산정

•토석류 유입을 고려핚 배수계획

•토석류 유입방지시설 계획

산악지 노면배수 및 인접배수계획

•산악지 노면배수계획 수립

•측구 및 산악지 구조물 계획

•토석류에 대핚 구조물규격 변경계획 수립

유역변경시

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도로 배수시설의 분류

도 로 의 배수시설 배수시설의 설 치 위 치

주 요 배수시설

표 면 배 수 지 하 배 수 횡 단 배 수 노면배수

•길어깨

•중앙분리대

비탈면배수

•땅깎기 및 흙쌓기 부의 비탈끝

•비탈면 세로방향

•비탈면 가로방향

측도 및 도로 인접지 배수

•측도(부체도로)

•비탈끝

•비탈어깨

•기 타

횡단배수

•수로횡단

•계곡부횡단

•하천횡단

지하배수

•땅깎기부 지중

•흙쌓기부 지중

•절·성경계부

•중앙분리대지중

•측구(L,U형)

•쌓기부 다이크

•집수정

•배수관

•배수구,맨홀

•측구(산마루측구등)

•도수로

•집수정

•소단배수시설

•집수정

•측 구

•배수관

•배수구, 맨홀

•맹암거

•유공관

•배수층

•배수관

•암 거

•교 량

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강우강도식 결정

도로 건설 지역 인근의 수문관측소 확인 배수시설에 따른 설계빈도 결정

도달시갂(강우지속시갂)을 10분으로 가정 국토해양부 강우강도공식에 대입

설계 강우강도 결정

구 분 발생빈도 적용위치 및 적용방법

교

량

국가하천 주요구간 200년 이상 하 천 기 본 계 획 상 의 계획빈도를 따른다. 단, 하 천 기 본 계 획 이 미수립된 경우에는 하천 관 련 기 관 과 협 의 하 여

결 정 하 거 나

하 천 설 계 기 준 에 따 라 결정한다.

국 가 하 천 100-200년 지 방 1 급 하 천 80-200년 지 방 2 급 하 천 50-200년 도 시 하 천 50-200년 소 하 천 30-100년

암 거 및 배 수 관 25년 50년 노 면 및 비 탈 면 배 수 10년 20년 측도 및 도로 인접지 배수 10년 20년 집수정 등 배수 구조물간

접 속 부 접속하는 시설물 중 빈도가 큰 값 적용

여기서, T : 재현기갂(년) t : 강우지속기갂(분)

a,b,c,d : 지점별로 결정되는 지역상수

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설계홍수량 산정

설계홍수량 산정 방법 결정

유역면적의 크기에 따라 합리식 또는 강우빈 도 해석 방법 결정

도로배수 유역 면적 결정

강우강도 결정

구 분 C 구 분 C

포장면 0.9 도시지역 0.7

가파른산지 및 비탈면 0.8 잡지 0.6

가파른계곡 경작지 0.8 경작하는 평작지 0.5

논 0.8 경작하는 평계곡 0.6

완만한 산지 0.7 수림 0.3

완만한 경작지 0.7 밀림수림과 덤불숲 0.2

자료 수집 단계

강우-유출 모의 단계

설계홍수량 산 정

빈도 해석 단계 홍수량 빈도해석

총수량 자료수 > n 강수량 자료수집 강수량 자료수 > n

강우량 빈도해석 실시 확률강우량 산정 강우의 시갂적 분포

유효우량 산정 유효우량의 유출량 변홖

유역의 계측여부 판단

강우량 지점 빈도해석 강우량 지역 빈도해석

합성단위유량도 적용 단위유량도 적용

설계홍수량 산정 홍수량 자료 수집

유출계수 결정

합리식으로 설계홍수량 산정

YES

YES

NO

NO

YES NO

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통수량 계산

계획 배수시설의 단면 결정 – 표준도 적용

통수단면적, 윤변, 동수반경 계산

Manning 공식으로 통수량 계산

Manning 조도계수, n

수 로 상 태 n 값

양 호 보 통

폐 수 로

콘크리트파이프 0.013 0.015 강 관 0.011 - 콘크리트 수로 0.015 0.017

개 수 로

콘크리트 수 로

바닥에 자갈산재 0.015 0.017 양호한 단면 0.016 0.019 콘크리트

수 로

매 끈 함 0.013 - 거 칠 음 0.016 -

고 속 도 로 수 로

콘크리트 수 로

매끈한 표면처리 0.013 거친표면 처리 0.015 아스팔트

수 로

매끈한 표면처리 0.013 거친표면 처리 0.016 콘크리트

포장수로 미장마감 0.014

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