스마트koo조
프로젝트 개요
기술개발 과제
고속도로 차선별 하중의 차이가 설계에 미치는 영향 분석.
과제 팀명
스마트 Koo
지도교수
문영일 교수님
개발기간
2019년 9월 ~ 2019년 12월 (총 4개월)
구성원 소개
서울시립대학교 토목공학과 20168600** 양**(팀장)
서울시립대학교 토목공학과 20158600** 이**
서울시립대학교 토목공학과 20148600** 구**
서울시립대학교 토목공학과 20148600** 김**
서울시립대학교 토목공학과 20148600** 이**
서론
개발 과제의 개요
개발 과제 요약
현재 지정차로 규정에 따라 노선마다 하중이 달리 가해지기 때문에 비행장 활주로와 마찬가지로 도로 특성에 따라 다른 설계 필요함. 고속도로 유지·보수비용이 증가함에 따라 고속도로 초기 시공시 효율적으로 설계필요. 고속도로는 비행장 포장과 마찬가지로 구역별 포장두께 변화 및 차선별 시공을 적용함으로써 효율적이고도 경제적인 시공계획이 되도록 함.
개발 과제의 배경
도로교통공단에 따르면 ‘편도 2차로 이상의 모든 고속도로에는 1차로를 앞지르기 차로로 지정하고 있습니다. 편도 3차로의 고속도로라면 1차로가 앞지르기 차로, 2차로는 승용과 승합차량의 주행차로이며 3차로는 모든 자동차의 주행할 수 있습니다.’ 와 같이 규정하고 있습니다. 이에 따라 차선에 가해지는 피로 하중의 차이가 발생.
개발 과제의 목표 및 내용
차선마다 설계의 차이를 둬 경제적이고 효과적인 설계 방법 제시하고 차선마다 포장두께 차이를 둬 설계. 공항포장은 하중이 많이 통과하는 구간은 포장층의 두께가 두꺼우며, 그렇지 못한 지역은 포장층의 두께가 얇기 때문에 포장 구조를 A, B, C, D 교통 구역으로 나누어 설계한다. 반면, 도로 포장에서도 공항 활주로 포장과 마찬가지로 적용한다.
관련 기술의 현황
관련 기술의 현황 및 분석(State of art)
- 전 세계적인 기술현황
국내 고속도로포장의 경우, 일반적으로 최초 건설이후 아주 양호하나 상태에서 보통의 상태까지 나빠지는데 걸리는 기간이 상당히 지속되지만 포장상태가 보통이하로 떨어지면 짧은 기간(전체수명의 12%)에 매우 불량까지 급속히 나빠지는 경향이 있음. 그러나 현재 예산이 부족해 유지보수를 진행하지 못하는 실정임. 캐나다의 경우 고속도로에 비상착륙하는 경우가 있는데, 이 경우에 설계 단면부터 활주에 대한 고려가 들어감.
개발과제의 기대효과
경제적, 사회적 기대 및 파급효과
기존 고속도로와 비교하여 유지·보수비 절감 효과를 얻을 수 있다. 기존 고속도로와 비교하여 보수비용 측면에서 중·장기적인 효과를 얻을 수 있다.
기술개발 일정 및 추진체계
개발 일정
9월 현재 도로의 문제점 조사 9월~10월 중반 현재 도로 설계 방법 조사 9월~10월 현재 도로의 설계 방법 조사 9월~11월 새로운 설계 방법 연구 9월~12월 새로운 도로 설계 방안 제시
구성원 및 추진체계
구법모 현재 도로의 실태 조사, 현재 도로의 문제점 조사 김지유 현재 도로의 실태 조사, 현재 도로의 문제점 조사 이진호 현재 도로의 설계 방법 조사, 새로운 설계 방법 연구, 새로운 도로 설계 방안 제시 이승준 현재 도로의 설계 방법 조사, 새로운 설계 방법 연구, 새로운 도로 설계 방안 제시 양가윤 현재 도로의 설계 방법 조사, 새로운 설계 방법 연구, 새로운 도로 설계 방안 제시 구법모, 김지유 -> 이론 학습 및 분석 이진호, 이승준, 양가윤 -> 설계 구현
설계
==개념설계안/상세설계 내용
1. 국토교통부에서 제시한 알고리즘에 따라 교통수요 예측.
2. 지정차로규정에 따른 차선마다 가해지는 하중차이를 고려하기 위해 차선 간 이동이 없음을 가정. 차종에 따른 임의의 교통량을
산정.
1차선 2차선 3차선 4차선 1종 1·3종 1·3·4종 2·5·6·7·8·10·11·12종 15000 5000·2500 945·926·2464 1011·644·428·315·129·18·465·18·72
3. 국토해양부에서 개발한 도로포장설계 프로그램(KPRP)를 이용하여 8차선도로의 구역별 포장두께 변화에 따른 도로의 상태를 예측.
4. 도로 예비단면 설계시 차선별 표층을 일정하게 두고 중간층의 차이(0.05~0.19m)를 두어 설계.
5. 국토교통부 도로설계 기준에 따라 차로 폭 (3.60m) , 길어깨 폭 (1.5m)을 지정하여 횡단설정.
6. 8차선 고속도로인 경인고속도로를 기준으로하여 기상관측소, 기상자료분석, 포장층 온도분석을 설정.
7. 앞선 가정에 따라 교통량 입력.
8. 교통량 입력값에 따른 차종·시간별 교통량 분석.
9. 재료물성입력.
10. 설계공용성 및 신뢰도 입력.
이론적 계산 및 시뮬레이션
설계한 고속도로와 기존 고속도로(중간층 : 0.1m)를 차선별로 비교한 후 공용성 분석.
표면 손상(균열, 평탄성) → 보수작업을 수행하여 다시 초기상태로 성능 향상. 구조적 성능(영구변형) → 계속저하. ∴ 전체적인 공용성능은 초기상태로 복귀하지 못한다. 다음 보수가 필요할 때까지 걸리는 시간은 점점 짧아지게 되어 결국 재포장보다 보수작업으로 인한 경제적인 효과가 떨어지게 되므로 재포장 필요하게 된다. 데이터를 통해 균열, 평탄성의 차이가 있음을 보이며, 보수작업 Cycle을 늘릴 수 있으며 수명기간 내 보수작업 횟수를 줄이게 된다. 따라서 데이터상으로 수명기간내 보수작업이 필요없게 됨.
기존 고속도로와 비교하여 경제적 측면에서 중·장기적인 효과를 얻을 수 있다.
결과 및 평가
완료 작품의 소개
프로토타입 사진 혹은 작동 장면
설계도
모형
포스터
