요지
역학적-경험적 포장설계 프로그램 중에서, 미국 AASHTO 설계법을 기초로 개발된 MEPDG는 교통량, 기상, 재료물성, 포장구조 등을 입력변수로 하여 기술자가 최적의 대안을 찾도록 한다. 하지만 MEPDG에서 기술적 문제가 발견되고 있기 때문에 이를 해결하여 프로그램을 개선하기 위한 노력이 계속되고 있다. 한편, 국내에서도 KPRP 연구과제에서 역학적- 경험적 포장설계 프로그램이 개발되어 왔다. 이 한국형 포장설계 프로그램을 더욱 합리적으로 개발하고 개선하기 위해서 는 이미 사용되고 있는 MEPDG를 분석하여 서로 비교할 필요가 있다. 콘크리트 포장설계의 경우, 피로균열은 다른 공용 성 인자와는 달리 매우 복잡한 로직을 통해 예측된다. 따라서 본 논문에서는 MEPDG 버전 0.5, 버전 1.0, 그리고 버전 1.1의 피로균열 전이함수를 분석하였다. 그리고 버전별 MEPDG와 KPRP 입력변수들의 누적피로손상에 대한 민감도를 서로 비교하였다.
핵심용어
콘크리트 포장, 누적피로손상, 피로균열, 전이함수, 민감도 분석
역학적-경험적 콘크리트 포장설계 프로그램의 누적피로손상 민감도 비교분석
Comparative Analysis in Sensitivity of Cumulative Fatigue Damage of Mechanistic-Empirical Concrete Pavement Design Programs
ABSTRACT
The MEPDG(Mechanistic-Empirical Pavement Design Guide) developed based on the AASHTO Design Guide helps engineers find optimal alternatives by using traffic volume, climate, material property, and pavement structure as its input parameters. However, because technical problems were found in the MEPDG, efforts to improve the program by settling the problems have been continued. Meanwhile, another mechanistic-empirical design program has been developed by the KPRP(Korea Pavement Research Program) in Korea. To develop and improve the Korean design program reasonably, it is necessary to analyze the MEPDG and then compare programs each other. For concrete pavement, fatigue cracking is predicted by using very complicated logic different from other performance indicators. Therefore, in this paper, transfer functions of the fatigue cracking used in the version of 0.5, 1.0, and 1.1 of the MEPDG were analyzed. Sensitivity of the input parameters to the cumulative fatigue damage was compared to each other by the MEPDG version and KPRP.
KEYWORDS
concrete pavement, cumulative fatigue damage, fatigue cracking, transfer function, sensitivity analysis
박 주 영 Park, Joo Young 정회원·인하대학교 토목공학과 박사과정·공학석사 (E-mail : [email protected])
박 정 우 Park, Jeong Woo 정회원·인하대학교 토목공학과 석사·코오롱건설주식회사 사원 (E-mail : [email protected]) 김 상 호 Kim, Sang Ho 정회원·인하대학교 토목공학과 박사과정·STX건설 기술영업팀장·공학석사 (E-mail : [email protected]) 유 주 호 Liu, Ju Ho 정회원·인하대학교 토목공학과 박사과정·세화종합엔지니어링 사장·공학석사 (E-mail : [email protected]) 정 진 훈 Jeong, Jin Hoon 정회원·인하대학교 토목공학과 부교수·공학박사·교신저자 (E-mail : [email protected])
한국도로학회 논문집 제14권 제3호 2012년 6월
pp. 15 ~ 24
1. 서론
국내에서도 주로 사용되어 온 AASHTO 포장설계법 은 1950년대 수행된 AASHO Road Test의 자료를 기 초로 포장의 공용성이란 개념을 도입하여 개발되었다.
하지만 AASHTO 포장설계법은 다양한 기상조건, 재료 특성, 차량 축하중 등을 한꺼번에 고려하기에 많은 제약 이 있으며, 이를 개선하기 위해 NCHRP 1-37A 과제 (NCHRP, 2004)를 시작으로 역학적-경험적 모형과 함 께 MEPDG(Mechanistic -Empirical Pavement Design Guide) 소프트웨어의 개발이 시작되었다 (Beam, 2003; Hall 등, 2005; NCHRP, 2006a;
NCHRP, 2006b). MEPDG는 기존 AASHTO 포장설 계법이 공용성 회귀모형 내지는 노모그래프로 포장두께 를 결정하던 것과는 달리, 교통량, 기상, 물성, 포장구 조 등을 입력변수로 하여 구조해석을 수행하고 포장의 공용기간 동안 누적되는 피로손상을 계산한다. 그리고 누적피로손상과 현장의 공용성 자료를 연계하는 전이함 수를 통해 설계대상 지역의 공용성을 예측한다.
AASHTO 2002 설계법이라는 명칭으로 처음 선보인 미국의 MEPDG는 수많은 내부 로직의 오류 및 모형의 변화 등에 따라 개선작업이 아직까지도 계속되고 있다.
더구나 MEPDG는 미국 내 특정 지역에 대한 입력변수 에 한하여 개발되었으므로 이를 다른 지역에 적용하려 면 보정 과정을 거쳐야 하는 한계를 가진다.
본 연구에서는 국내에서 확보가 가능한 미국 포장설계 프로그램 MEPDG 버전 0.5와 버전 1.0 그리고 버전 1.1 의 전이함수 변화과정을 살펴보고, MEPDG 프로그램의 버전이 바뀌는 동안 다양한 입력변수들이 누적피로손상 예측에 어떠한 영향을 주었는지에 대한 민감도 분석을 실시하였다. 이와 더불어 국토해양부에서 개발한 KPRP(Korea Pavement Research Program) 설계 프로그램(국토해양부, 2011)과의 비교를 통해 국내 프로 그램의 현황과 개선해야 할 점을 파악하고자 하였다.
2. MEPDG 버전별 누적피로손상 차이
설계 프로그램으로 계산된 누적피로손상과 현장에서 측 정된 균열률을 연결시켜 주는 전이함수는 역학적-경험적 으로 균열률을 예측하기 위한 매우 중요한 요소이다.
NCHRP(2004)와 LTPP 자료를 참고하여 미국 15개 지역 79개소 고속국도에 대한 교통량, 기상, 물성 자료를 얻은 후 이를 MEPDG 프로그램에 직접 입력하여 누적피로손상 을 계산하였다. MEPDG 프로그램 버전별로 계산된 누적
피로손상과 LTPP 자료에서 얻은 실제 균열률을 그림 1과 같이 그래프에 나타냈다. 여기서 균열률은 전체 슬래브 중 횡방향 균열이 발생한 슬래브 수의 백분율로 정의하였다.
그림에서 보듯이 절반 이상의 자료가 균열률 20% 미 만에 분포하였으며, MEPDG 버전 0.5의 경우 모든 자 료가 로그 스케일로 누적피로손상의 0.01~10 사이에 분포하였다. 버전 1.0은 버전 0.5와 비슷한 분포를 나타 냈지만, 누적피로손상의 크기가 전반적으로 작아졌다.
예를 들면, 버전 0.5에서는 로그 스케일로 1~10 사이의 큰 누적피로손상에 해당하는 자료가 다수 있었지만 버 전 1.0에서는 그 수가 확연히 줄어들었다. 이는 과도하 게 예측되었다고 판단된 누적피로손상을 프로그램 업데 이트 시 감소시켰기 때문으로 판단된다. 모든 자료의 누 적피로손상이 동일하게 줄어든 것이 아니라 감소량이 제각기 다른 것도 확인하였다. 이는 프로그램이 업데이 트될 때 입력변수 일부의 누적피로손상에 대한 민감도 가 조정되었고 각 자료마다 영향을 받은 정도가 달랐기 때문으로 보인다. 버전 1.1의 경우, 버전 1.0보다 누적 피로손상이 약간 줄기는 했지만 차이는 거의 없었다.
3. MEPDG 버전별 전이함수 차이
MEPDG에서는 이미 시공된 포장에 대해 누적피로손 상을 계산하고 거기서 측정된 균열률과의 관계를 식 (1) 의 전이함수로 모형화하여 설계대상 지역의 균열률을 예측하는데 사용하고 있다. 식 (1)은 이동평균방법을 사 용하여 개발된 전이함수이며, MEPDG 버전별 전이함 수 상수의 값은 표 1과 같다.
여기서, 은 균열률(%), 는 누적피로손상, 그리고 는 전이함수 상수이다.
그림 1. MEPDG로 계산된 누적피로손상 대 실제 균열률 분포
(1)
그림 2(a)와 2(b)에서 MEPDG 버전별로 계산된 누적 피로손상 대 실제 균열률 분포를 전이함수로 계산된 곡 선과 비교하였다. 앞서 언급했듯이 버전 1.0과 버전 1.1 은 누적피로손상 대 실제 균열률 분포의 차이가 거의 없 고 전이함수의 상수가 동일하므로 그림 2(b)에서 한꺼 번에 비교하였다. 그 결과 전이함수로 계산된 균열률이 실제 균열률을 대표할 수 있을 정도로 전반적으로 서로 일치하는 결과를 나타냈다.
균열률 약 50% 미만에서는 특정한 누적피로손상에 대 해 균열률이 작게 예측되도록, 이와는 반대로 균열률 약 50% 이상에서는 균열률이 크게 예측되도록 프로그램이 업데이트되었음을 그림 3을 통해 알 수 있다. 이는 누적피 로손상의 계산 로직과 전이함수를 동시에 수정 보완하여 균열률을 더욱 정확하게 예측하려는 노력이 진행되었음을 나타낸다. 이 외에도 전이함수 개발에 사용되는 LTPP 자 료도 지속적으로 업데이트되었음을 확인할 수 있었다.
4. MEPDG와 KPRP 입력변수의 민감도 비교
Hall 등(2005)은 2002 AASHTO Design Guide 출시 초기 MEPDG 설계 프로그램의 결과인 단차, 균 열률, 평탄성에 영향을 미치는 여러 입력변수들의 민 감도를 분석하였다. 그 결과, 위 세 가지 공용성 모두 에 민감하게 작용하는 입력변수 6개를 제시하고 민감 도 분석의 필요성을 언급하였다. Kannekanti 등 (2006)은 약 10,000개의 케이스 연구를 실시하여 출 시 초기의 MEPDG 프로그램의 설계 결과가 콘크리트 포장 기본 지식들과 얼마나 일치하는지 살펴보았고, 그 결과로 슬래브가 더 두꺼운 콘크리트 포장의 균열 률이 더 크게 계산되는 등의 문제점을 보고하였다. 본 절에서는 MEPDG에 고려되는 여러 입력변수들의 누 적피로손상 예측에 대한 민감도를 프로그램 버전별로 분석하고, 국내에서 개발된 KPRP 설계 프로그램과도 비교하였다.
4.1. 입력변수의 설정
Guclu 등(2009)은 MEPDG 버전 0.7, 버전 0.9, 그 리고 버전 1.0의 3개 프로그램에서 입력변수의 변화에 따른 단차, 균열, 평탄성 세 가지 공용성의 변화율을 계 산하여 입력변수의 공용성에 대한 민감도를 정성적으로 매우 민감, 민감, 민감하지 않음의 3단계로 표현하였다.
본 논문에서 주요하게 언급되는 균열률의 경우 버전 0.7보다는 버전 0.9와 버전 1.0에서 작게 예측된다고 보고하였다.
Guclu 등(2009)의 논문을 참고하여 누적피로손상에 매우 민감한 변수 6개와 약간 민감한 변수 1개를 선정하 였다. 매우 민감한 변수는 슬래브 두께, 줄눈간격, 콘크 리트 열팽창계수, 콘크리트 28일 휨강도, 콘크리트 열
표 1. MEPDG 버전별 전이함수 상수
버전 0.5 버전 1.0 및 버전 1.1
1 1
-1.68 -1.98
(a) MEPDG 버전 0.5
(b) MEPDG 버전 1.0 및 1.1
그림 2. 실제 균열률 분포와 전이함수 곡선 비교
그림 3. MEPDG 버전별 전이함수 경향 비교
전도율, Built-in 컬링에 대한 유효온도차이이며, 약간 민감한 변수는 교통량이었다. 이들 입력변수에 대해 표 2와 같이 기준값을 중심으로 MEPDG에서 제안하고 있 는 범위에서 상한값과 하한값을 정하고, MEPDG와 KPRP 설계 프로그램을 사용하여 누적피로손상에 대한 이들 입력변수의 민감도를 분석하였다. 다만 KPRP에 서는 열전도율을 고정값으로 정하여 사용하고 있으므로 분석이 불가능했고, MEPDG에서 유효온도차이가 입력 변수인 것과 달리 KPRP에서는 프로그램 내에서 자동 으로 계산되므로 비교가 불가능했다.
표 2에 보인 슬래브 두께의 경우, 국내 고속도로에서 주로 설계 및 시공되고 있는 두께를 기준값으로 정하였 고, 일반적으로 사용되고 있다고 판단되는 범위인 ± 5cm를 상한값과 하한값으로 하였다. 줄눈간격의 경우 MEPDG에서 입력 가능한 상한값이 6m임과 미국에서 사용되는 줄눈간격을 고려하여 기준값과 하한값을 정하 였다. 열팽창계수는 KPRP에서 기준으로 정하고 있는 화강암의 열팽창계수를 기준값으로 하고 석회암과 사암 의 열팽창계수를 각각 하한값, 상한값으로 결정하였다.
휨강도는 콘크리트 포장 슬래브의 일반적인 설계 휨강도 4,500kPa을 기준값으로 하고 ±20%의 범위로 상한값 과 하한값을 정하였다. 유효온도차이는 NCHRP(2004) 의 문헌을 참고하고, 열전도율과 교통량은 Guclu 등 (2009)의 논문을 참고하여 결정하였다. 교통량은 MEPDG 프로그램에서 AADTT 단위로 입력되지만 로 직 내에서 AADT 단위로 자동 환산되므로 KPRP 프로 그램 교통량의 단위와 동일해진다. 두 설계 프로그램의 모든 입력변수의 단위를 SI단위로 일치시켰다. 기상조 건의 경우, 국내는 임의로 대관령 지역을 선택하고 미국 은 대관령 지역과 각 계절의 기간, 연최고 및 연최저 온 도, 강수량이 가장 유사한 미국 Colorado주의 Alamosa 지역의 시간별 기상을 MEPDG 소프트웨어 제공 시스템에서 추출하여 사용하였다. 콘크리트 슬래 브와 린콘크리트 기층의 암종은 화강암, 그리고 노상의
종류는 통일분류법의 SW를 두 프로그램에 동일하게 적 용하였다. 린콘크리트 기층은 0.15m, 노상은 1m 그리 고 노반은 반무한 두께로 설정하였다. 슬래브 콘크리트 와 린콘크리트의 단위중량은 각각 23.84kN/m3와 21.88kN/m3로, 포아송비는 0.15로 결정하였다. 또한, 차로 수는 6차로, 설계속도는 80km/h를 선택하였으며, 그 밖의 조건은 설계 프로그램에서 기본으로 제공하는 값을 사용하였다.
4.2. 누적피로손상에 대한 민감도 분석
표 2에 보인 각 입력변수의 하한값, 기준값, 상한값으 로 계산된 누적피로손상에 대한 민감도 분석 결과를 그 림 4부터 그림 10까지와 같이 입력변수를 x축, 누적피 로손상을 로그 스케일의 y축으로 하여 그래프에 나타냈 다. MEPDG와 KPRP 모두 슬래브의 상향컬링이나 하 향컬링의 각 조건에서 하향균열률과 상향균열률을 각각 계산하고 총균열률로 합산한다, 하지만 MEPDG가 하 향균열률과 상향균열률을 따로 보여주는 반면, KPRP 는 총균열률만 결과로 보여주는 차이점이 있다. 따라서, MEPDG는 총균열률, 상향균열률, 하향균열률로 나누 어 결과를 나타낼 수 있지만 KPRP는 총균열률에 대해 서만 나타낼 수 있었다.
4.2.1. 슬래브 두께의 민감도
그림 4와 같이 슬래브가 얇아질수록 MEPDG와 KPRP 모두 누적피로손상이 비선형으로 증가하였다.
MEPDG의 경우, 하향균열보다는 상향균열에서 누적 피로손상에 대한 슬래브 두께의 민감도가 훨씬 컸고 버전별로도 결과의 차이가 큰 것으로 나타났다. 슬래 브의 두께가 0.23m로 얇을 때는 상향균열의 누적피로 손상이 하향균열의 누적손상보다 컸으나, 슬래브가 두 꺼워지면서 하향균열의 누적피로손상이 훨씬 더 커졌 다. KPRP로 예측된 결과도 MEPDG와 경향이 비슷 했으나 누적피로손상의 전반적인 크기는 상대적으로 작았다.
4.2.2. 줄눈간격의 민감도
그림 5와 같이 MEPDG와 KPRP 모두 줄눈간격이 넓 어질수록 누적피로손상이 증가하는 경향을 보였다.
MEPDG의 경우 상향균열보다는 하향균열의 누적피로 손상이 더 크게 나타났다. 그림 5(b)와 같이 상향균열에 서 버전별 결과의 차이가 컸고, 버전 1.1의 결과가 버전 0.5와 버전 1.0 사이에 위치하였다. KPRP의 누적피로
표 2. 입력변수의 범위
입력변수 하한값 기준값 상한값
슬래브두께(m) 0.23 0.28 0.33
줄눈간격(m) 4 5 6
열팽창계수( /℃) 9.3 10.7 11.0
휨강도(kPa) 3,600 4,500 5,400 열전도율(kcal/m-h-℃) 1.50 1.86 2.16
유효온도차이(℃) -13.88 -5.56 -1.67 교통량(AADTT) 100 6,000 25,000
(a) MEPDG(총균열)
그림 4. 누적피로손상에 대한 슬래브 두께의 민감도
(b) MEPDG(상향균열)
(c) MEPDG(하향균열) (d) KPRP
(a) MEPDG(총균열)
그림 5. 누적피로손상에 대한 줄눈간격의 민감도
(b) MEPDG(상향균열)
(c) MEPDG(하향균열) (d) KPRP
손상에 대한 줄눈간격의 민감도는 MEPDG보다 작은 것으로 분석되었다. 따라서 줄눈간격 4m일 때 MEPDG 와 비슷했던 KPRP의 누적피로손상은 줄눈간격이 넓어 지면서 MEPDG보다 훨씬 작아졌다.
4.2.3. 열팽창계수의 민감도
그림 6과 같이 MEPDG와 KPRP 모두 열팽창계수가 커질수록 누적피로손상이 비선형으로 증가하였다.
MEPDG의 경우, 상향균열에서 버전별 결과의 차이가 큰 것으로 나타났으며, 버전 1.1의 결과가 버전 0.5와 버전 1.0 사이에 위치하였다. 또한 버전 0.5에서는 하향 균열의 누적피로손상이 총균열의 누적피로손상의 약 55%를 차지했지만, 버전 1.0과 버전 1.1에서는 70% 이 상으로 커졌다. KPRP의 경우도 MEPDG와 유사한 경 향을 보였으나 누적피로손상의 전반적인 크기는 MEPDG보다 훨씬 작았다.
4.2.4. 휨강도의 민감도
그림 7에서 보듯이 MEPDG와 KPRP 모두 휨강도가
작아질수록 누적피로손상이 증가하였다. MEPDG의 경 우, 다른 입력변수와 마찬가지로 상향균열에서 버전별 결과의 차이가 크게 발생했고, 버전 1.1의 결과가 버전 0.5와 버전 1.0 사이에 위치하였다. KPRP 분석 결과, 누적피로손상에 미치는 휩강도의 민감도는 MEPDG보 다 작게 나타났다. 그 결과, 휨강도가 3,600kPa일 때 는 MEPDG의 누적피로손상이 훨씬 더 컸으나 휨강도 가 5,400kPa로 커지자 두 프로그램의 누적피로손상이 서로 비슷한 수준으로 감소되었다.
4.2.5. 열전도율의 민감도
KPRP에서는 열전도율이 상수로 정의되어 프로그램 에서 변경이 불가능하므로 MEPDG에 대해서만 민감도 분석이 가능했다. MEPDG 버전 0.5의 경우, 그림 8과 같이 열전도율이 감소함에 따라 누적피로손상이 증가했 으나, 버전 1.0과 1.1에서는 열전도율이 변해도 누적피 로손상은 일정하게 유지되어 영향을 받지 않는 것으로 나타났다. 이는 MEPDG 버전 1.0의 누적피로손상이 열 전도율에 매우 민감하다는 Guclu 등(2009)의 보고와 다르다.
(a) MEPDG(총균열)
그림 6. 누적피로손상에 대한 열팽창계수의 민감도
(b) MEPDG(상향균열)
(c) MEPDG(하향균열) (d) KPRP
(a) MEPDG(총균열)
그림 7. 누적피로손상에 대한 휨강도의 민감도
(b) MEPDG(상향균열)
(c) MEPDG(하향균열) (d) KPRP
(a) MEPDG(총균열)
그림 8. 누적피로손상에 대한 열전도율의 민감도
(b) MEPDG(상향균열)
(c) MEPDG(하향균열)
4.2.6. 유효온도차이의 민감도
그림 9의 슬래브 상하부 간 유효온도차이의 경우, MEPDG는 최종경화 시의 Built-in 온도차이, 부등건 조수축을 환산한 온도차이, 부등크리프를 환산한 온도 차이의 세 가지 온도차이를 합산하여 사용하고 있다. 하 지만 최종경화 시의 Built-in 온도차이는 시공 시의 환 경에 따라 크게 달라지므로 KPRP에서는 이를 제외하 고 부등건조수축을 환산한 온도차이와 부등크리프를 환 산한 온도차이만을 합하여 유효온도차이로 사용하고 있 다. MEPDG가 유효온도차이를 하나의 입력변수로 사
용하는 반면 KPRP는 설계대상 지역의 기상자료를 입 력변수로 하여 월별 및 시간별로 유효온도차이를 프로 그램에서 자동으로 계산하므로 MEPDG에 대해서만 유 효온도차이의 민감도 분석이 가능했다. MEPDG에는 최소 -30℉부터 최대 +10℉까지 입력할 수 있지만 0℉
이상의 값을 입력하면 과대한 누적피로손상이 산출되어 비현실적인 것으로 분석되었다. 따라서 NCHRP(2004) 에서 연속철근 콘크리트 포장의 펀치아웃 예측에 사용 된 대표 유효온도차이인 -13.88℃(-30℉), -5.56℃(- 10℉), 그리고 -1.67℃(-3℉)를 사용하여 민감도 분석 을 실시하였다. 유효온도차이가 양의 방향으로 커짐에 따라 상향균열의 누적피로손상은 증가한 반면 하향균열 의 누적피로손상은 감소하였다. 그 결과로 총균열의 경 우, 그림 9(a)와 같이 -5.56℃를 저점으로 하는 2차 포 물선의 경향이 나타났다.
4.2.7. 교통량의 민감도
그림 10은 교통량과 누적피로손상의 관계를 나타낸 것으로 MEPDG와 KPRP 모두 교통량이 많아질수록 누적피로손상이 비선형으로 증가하는 경향을 보였다.
버전 0.5에서는 하향균열의 누적피로손상이 총균열 누 적피로손상의 약 60%를 차지했지만, 버전 1.0과 버전
(a) MEPDG(총균열)
(b) MEPDG(상향균열)
(c) MEPDG(하향균열)
그림 9. 누적피로손상에 대한 유효온도차이의 민감도
(a) MEPDG(총균열)
(b) MEPDG(상향균열)
<그림 계속>
1.1에서는 70% 이상으로 증가하였다. KPRP 분석결과 도 MEPDG와 유사했지만, 다른 입력변수들의 경우와 마찬가지로 누적피로손상의 크기는 전반적으로 작게 계 산되었다.
5. 결론
본 연구에서는 미국 포장설계 프로그램 MEPDG 버 전 0.5, 버전 1.0 그리고 버전 1.1의 전이함수를 분석하 고, MEPDG와 국내 포장설계 프로그램 KPRP 입력변 수들의 누적피로손상에 대한 민감도를 비교하였다. 연 구결과를 요약하면 다음과 같다.
1. MEPDG 버전별 누적피로손상 대 실제 균열률을 분 석한 결과, 버전이 업데이트되면서 초기에 과도하게 예측된 누적피로손상을 저감시키는 방향으로 연구가 진행된 것으로 판단되었다. MEPDG 전이함수의 상 수가 버전에 따라 변하고 있으므로 누적피로손상 계 산 로직의 수정과 함께 전이함수를 최적으로 개선하 여 균열률을 정확하게 예측하기 위한 노력이 진행되
었음을 알 수 있었다. 이 외에도 LTPP 자료를 계속 업데이트하면서 설계 프로그램 개선에 활용하고 있 었다.
2. MEPDG 버전 0.5의 경우, 휨강도, 유효온도차이, 슬래브 두께, 줄눈 간격, 교통량, 열팽창계수, 열전도 율의 순서로 민감도가 컸으나 버전 1.0과 1.1에서는 유효온도차이, 휨강도, 줄눈 간격, 슬래브 두께, 교통 량, 열팽창계수, 열전도율의 순서로 민감도가 커서 버전에 따라 약간의 변화가 있음을 확인하였다.
KPRP는 슬래브 두께, 휨강도, 교통량, 줄눈 간격, 열팽창계수의 순으로 민감도가 크게 나타나 MEPDG와 차이가 있었다.
3. MEPDG 누적피로손상의 절대적 크기는 KPRP보다 대체로 컸으나 각 입력변수의 누적피로손상에 대한 민감도의 경향은 서로 유사했다. 다만 MEPDG에서 큰 영향을 갖는 유효온도차이의 민감도를 KPRP에서 는 확인할 수 없으므로 향후 이를 확인하여 비교할 필요가 있는 것으로 판단된다. 이 외에도 KPRP에서 고려하지 않는 MEPDG 입력변수들의 적용방안에 대 하여 추가적인 연구가 필요할 수 있다고 판단된다.
감사의 글
본 논문은 국토해양부, 건설교통기술평가원의 국토해양기 술연구개발사업인“저탄소 녹색공항 포장시공 및 유지관리기 법개발”연구와 인하대학교의 교내연구비 지원으로 수행되어 이에 감사드립니다.
참고 문헌
국토해양부(2011). “2011 도로포장 구조 설계 프로그램 사용 자 매뉴얼 ” , 한국형 포장 설계법 최종보고서
Beam, S. (2003). “AASHTO 2002 Pavement Design Guide Design Input Evaluation : JPCP Pavement.”, M.S Thesis, University of Arkansas, Fayetteville, Ark.
Guclu, A., Ceylan, H., Gopalakrishnan, K., and Kim, S. H. (2009)
“Sensitivity Analysis of Rigid Pavement Systems Using the Mechanistic-Empirical Design Guide Software ”,Journal of Transportation Engineering, ASCE, Vol. 135, No. 8, pp. 555- 562.
Hall, K. D., and Beam, S. R. (2005) “Estimation of sensitivity of design input variables for rigid pavement analysis using mechanistic empirical design guide.”, Journal of the Transportation Research Record 1919, Transportation Research Board, Washington, D.C., pp. 65-73.
Kannekanti, V., and Harvey, J. (2006) “Sensitivity analysis of 2002 design guide JPCP distress prediction models ”, Journal of the
(c) MEPDG(하향균열)그림 10. 누적피로손상에 대한 교통량의 민감도
(d) KPRPTransportation Research Record 1947, Transportation Research Board, Washington, D.C., pp. 91-100.
NCHRP (2004). “Guide for mechanistic-empirical design of new and rehabilitated pavement structures.”, Final Report, NCHRP 1-37A, Transportation Research Board, Washington, D.C.
NCHRP (2006a). “Independent review of the mechanistic-empirical pavement design guide and software.”Research results digest,
Vol. 307, Transportation Research Board, Washington, D.C.
NCHRP (2006b). “Changes to the mechanistic-empirical pavement design guide software through version 0.900. ”Research results digest, Vol. 308, Transportation Research Board, Washington, D.C.
( 접수일 : 2011. 12. 26 / 심사일 : 2012. 1. 2 / 심사완료일 : 2012. 5. 3 )
