선형설계시 고려사항 2004. 3. 27. 도 로 2 팀 박 원 재

C O N T E N T S 차 례 Ⅰ. 개 요 Ⅱ. 평 면 선 형 Ⅲ. 종 단 선 형 Ⅳ. 선형조합시 피해야 할 사항 Ⅰ. 개 요 Ⅱ. 평 면 선 형 평면선형의 구성요소 평면선형 설계시 고려사항 Ⅲ. 종 단 선 형 종단선형의 구성요소 종단선형 설계시 고려사항 Ⅳ. 선형조합시 피해야 할 사항 Ⅴ. 결 론

선 형 설 계 시 고 려 사 항 Ⅰ 개 요 구 분 내 용 도로설계의 기준이 되는 기하학적인 선이 평면적·종단적으로 그리는 형태 선 형 설 계 시 고 려 사 항 Ⅰ 개 요 구 분 내 용 1. 정 의 도로설계의 기준이 되는 기하학적인 선이 평면적·종단적으로 그리는 형태 2. 조 합 평면선형+종단선형 = 입체선형(3차원) 3. 고려사항 자동차주행에 충분한 안전성, 쾌적성 유지 지형, 지물, 경관 등의 주변환경과 조화 기술적, 사회적, 환경적, 경제적으로 타당 운전자의 시각이나 심리적인 면에서 양호하게

Ⅱ 평 면 선 형 1. 평면선형의 구성요소 : 직선, 원곡선, 완화곡선 1) 직 선 직선의 적용구간 평지, 넓은 골짜기 평 면 선 형 1. 평면선형의 구성요소 : 직선, 원곡선, 완화곡선 1) 직 선 평지, 넓은 골짜기 시가지 도시계획으로 가로망 구성시 장대교, 긴고가구간 터널구간 직선의 적용구간 최대길이 = 설계속도(V) x 20 최소길이 = 설계속도(V) x 6 (같은 방향) = 설계속도(V) x 2 (반대 방향) 직선의 한계길이(설계자의 판단이 중요 : 독일 RAL 규정

2) 원 곡 선 기 하 구 조 외선장(접선길이 : TL = R tan 곡선길이(CL) = RI = = 0.001745RI 외할(E) = SL = R(sec -1) 중앙종거(M) = R(1-cos ) 현길이(L) = 2R sin 기 하 구 조 I 2 πRI 180˚ I 2 I 2 I 2

가급적 크게 취함이 바람직하나 운전자가 직선과 원곡선의 구분이 가능하여야 함. 적 용 단원곡선(Simple Curve) 종 류

종 류 복합곡선(Compound Curve) 반경이 서로 다른 곡선연결 배향곡선(Reverse Curve) 적 용 : 평면교차로 입체교차로(Ramp) 산지도로 배향곡선(Reverse Curve) 종 류 T1, T2 : 복합곡선의 접선 R1, R2 : 원곡선 반경 △1, △2 : 교각(도)

횡방향 미끄럼을 일으키지 않을 조건 R ≥ R : 최소곡선반경(m) V : 설계속도(km/hr) ⅰ: 최대편경사(0.06) f : 횡방향 마찰계수(0.1~0.16) 횡방향 마찰계수의 적용 바람직한 곡선반경 안전성 및 쾌적성을 고려 (f=0.05 적용) 가급적 최소곡선반경의 1.5배 이상 최소 곡선반경 V2 127(i+f) 안전성 : 고려 쾌적성 : 미고려 설계속도 120 110 100 90 80 70 60 50 40 마찰계수 0.10 0.11 0.12 0.13 0.14 0.15 0.16

곡선의 길이가 실제보다 작게보여 도로가 급하게 꺽여져 있는 것으로 착각 L = N L : 곡선장 N : 외선장(접선길이) 핸들조작이 원활하게 L = × t t : 4초 도로교각이 작은 경우 (5˚미만) 곡선의 길이가 실제보다 작게보여 도로가 급하게 꺽여져 있는 것으로 착각 L = N L : 곡선장 N : 외선장(접선길이) Q : 교각 최소 곡선길이 V 3.6 688 Q

정의 : 원심력에 의해 곡선 바깥쪽으로 이탈하려는 차량의 움직임에 대항하여 마찰계수를 증가하지 않고 도로의 외측부를 높여주는 것 최대치 규정 곡선부의 편경사 적용 구 분 최대편경사 지 방 지 역 적설한냉지역 6% 기 타 지 역 8% 도 시 지 역 연 결 로 (Ramp)

3) 완화곡선 (Transition Curve) 차량의 주행안정성, 쾌적성 및 시각적 원활성을 확보하기 위해 설치 직선과 곡선사이, 곡선과 곡선사이에 적용 개 요 클로소이드 (clothoid) 램니스케이트 (lemniscate) 맥콘넬 (mc Conell) 대수나선 곡선 완화곡선의 종류

L = V·t = · t L : 완화곡선 길이(m) t : 주행길이(2초) V : 설계속도(km/hr) 완화곡선의 길이 V 3.6 이정량 S = · R = 0.064V2의 3배 이상 완화곡선의 생략 1 24 L2 R 설계속도 (km/hr) 120 100 80 70 60 50 40 적 용 치 (m) 3,000 2,000 1,500 1,000 800 500 300

기본형 R ≤ 1,500 R/2 ≤ A ≤ R R ＞ 1,500 R/3 ≤ A ≤ R L = A1 : R : A2 = 1 : 2 : 1 클로소이드(clothoid) 곡선의 적용

S형 A2 : A3 = 1 : 2 이하 R1 : R2 = 1 : 1.5 이하 클로소이드(clothoid) 곡선의 적용

난형(Ramp에 적용) 같은 방향으로 꺽이는 R1과 R2 사이에 적용 클로소이드(clothoid) 곡선의 적용 R1 R2

2. 평면선형 설계시 고려사항 1) 지형과 조화 2) 연속성 3) 충분한 곡선길이 확보 4) 고성토 연속구간의 곡선반경 가능한 크게 5) 클로소이드 적용 - R ≥ 1,500 R/3 ≤ A ≤ R - R ＜ 1,500 R/2 ≤ A ≤ R 6) 직선과 원곡선 사이의 완화곡선 삽입 7) 배향곡선 적용시 원곡선 반경비 = 1:2 이하 8) S-Curve 적용시 직선의 길이(2V 이상) L ≤ 9) 같은 방향 Curve 적용시 직선의 길이(6V 이상) A1 + A2 40

Ⅲ 종 단 선 형 1. 종단선형의 구성요소 : 종단경사, 종단곡선 1) 종단경사 종단경사의 규정 종 단 선 형 1. 종단선형의 구성요소 : 종단경사, 종단곡선 1) 종단경사 오르막구간에서 가장 영향을 많이받는 트럭의 오르막 능력을 감안하여 결정 도로의 구분 및 주변여건 고려 평지와 산지로 구분하며 경제적측면 고려 종단경사의 규정

종단경사 기준 『도로의 구조·시설기준에 관한 규칙』 최 대 종 단 경 사 (퍼센트) 최 대 종 단 경 사 (퍼센트) 설계속도 (km/시간) 고속도로 간선도로 집산도로 및 연결로 국지도로 평지 산지 120 3 4 110 5 100 6 90 80 7 9 70 10 60 8 13 50 14 40 11 15 30 12 16 20

설치기준 오르막 구간에서 대형차의 혼입률이 커 교통용량감소가 예상될 때 대형차가 허용된 최저속도 이상으로 주행키 위해 설치 오르막 성능 검토하여 필요한 경우 설치 검토시 유의사항 교통용량 : V/C비, 고속차량과 저속차량비 경 제 성 : 종단경사완화 및 오르막차로 설치 비교 교통안전 : 교통사고감소에 의한 사고비용 절감 오르막 차로

2) 종단곡선 두개의 다른 종단경사가 접속되는 지점에 차량의 운동량 변화에 따른 충격완화와 시거를 확보할 수 있도록 두 종단경사를 적당한 변화율로 접속하는 것 구분 : 볼록곡선, 오목곡선 적 용 Y = × x2 종단곡선상 계획고 계산 I i2- i1 I 200L i1, i2 : 종단경사(%) L : 종단곡선 길이(m) X2 : 임의 지점까지의 수평거리

정 의 : 접속되는 두 종단경사의 대수차가 1% 변화하는데 필요한 수평거리 정 의 : 접속되는 두 종단경사의 대수차가 1% 변화하는데 필요한 수평거리 산정식 : K = = K : 종단곡선 변화비율(m/%) L : 종단곡선 길이(m) I : 종단경사의 대수차 I i2-i1 I 종단곡선 변화비율(k) L I 1 I i2- i1 I

3) 종단곡선의 길이 산정 구 분 볼 록 형 오 목 형 충격완화를 위한 종단곡선의 길이 L = · △I L = · △I 구 분 볼 록 형 오 목 형 충격완화를 위한 종단곡선의 길이 L = · △I L = · △I 정지시거 확보를 위한 종단곡선의 길이(L>S) L = V2 360 V2 360 I · S2 385 I · S2 (120+3.5S) 상기의 기준값과 『도로의 구조·시설 기준에 관한 규칙』중 큰 값 적용 실제 적용 : 규정치의 1.5~2배 이상 (안전성, 쾌적성 확보) 주의 사항 : 종단곡선의 길이 적용시 선형만 생각하지 말고 배수성 고려 종단곡선의 적용기준

2. 종단선형 설계시 고려사항 1) 지형과 조화 2) 앞과 뒤만 보이고 중간이 푹파여 보이는 선형은 피한다 3) 가능한 큰 종단곡선 적용 4) 최소 종단경사 0.5% 이상 적용(최소치 0.3%) : 배수고려 5) 절토부 및 교량부에는 오목부(Seg)를 피한다.

Ⅳ 선형조합시 피해야 할 사항 종단곡선의 정부 및 저부에 급한 평면선형 삽입을 피한다. 종단곡선의 정부 및 저부에 배향곡선의 변곡점은 피한다. 긴직선구간에 반복적인 종단변화는 피한다. 하나의 평면곡선상에 종단곡선의 반복은 피한다.

Ⅴ 결 론 선형설계는 차량의 고속화, 대형화 추세와 부합되게 안전성, 쾌적성, 연속성 측면 고려하여 적용 결 론 선형설계는 차량의 고속화, 대형화 추세와 부합되게 안전성, 쾌적성, 연속성 측면 고려하여 적용 도로설계시 경제적, 사회적, 기술적, 환경적인 면을 종합검토후 선형결정 설계기준에 정해진 최소치에 구애말고 지형조건 및 설계조건이 허용하는 한 바람직한 값 이상 적용 평면 및 종단선형의 개별적 검토에서 탈피하여 입체적인 선형검토가 필요