[학위논문]CIP공법을 개량한 지하 영구벽체 무근콘크리트 단면의 전단성능 평가 On shear performance evaluation of plain concrete cross section in permanent basement wall improving CIP method원문보기
지반굴착 시 공사현장 주변의 토사나 지하수의 유입을 막으며 토압과 같은 지중 측압에 저항하는 구조물을 흙막이 구조물 이라고 한다. 이러한 흙막이 구조물 중 콘크리트 내에 H형강 및 철근과 같은 보강재를 사용하여 구조물을 형성하는 CIP공법이 있다. 이 공법은 보강재의 사용으로 인해 측압에 대한 강성이 충분함에도 불구하고, 각 말뚝의 독립시공으로 인한 수직도 오차 및 말뚝 간 연속성 불량 등의 문제점 등으로 인해 가설벽체로만 사용되고 있다. 이에 따라 CIP공법을 영구벽체로 활용하기 위해 개발된 CBS공법 및 CWS공법이 있으나, 이러한 공법 역시 각 말뚝의 독립 시공으로 인한 CIP공법의 연속성 문제를 해결하지 못하고 합성벽체 또는 지하외벽의 추가시공으로 인한 CIP공법의 부분적인 구조성능 만을 활용하고 있다. 따라서 개별 말뚝 간 일체화 및 수직도 유지와 같은 CIP공법의 근본적인 문제를 해결하여 영구벽체로 활용하기 위한 신공법의 개발의 요구된다. 현재 이와 유사한 개념으로 개발되어 지중차수벽으로 사용중인 일체형 주열식 벽체(Uni-wall)공법이 있다. 이에 본 연구에서는 Uni-wall공법을 도입한 지하 영구벽체 공법(Permanent Uni-wall System, PUS)을 개발하고자 한다. 이때 PUS는 횡 방향 철근이 배근되지 않음에 따라 이들 접합부에서의 내력검토가 요구된다. 따라서 본 논문은 말뚝 간 접합부의 가장 큰 문제점인 전단력에 대한 검토를 중심으로 진행하였고, 이를 총 6장으로 구성하여 진행하였다. 제 1장은 서론, 제 2장은 CIP공법을 활용한 지하벽체, 제 3장은 CIP공법을 활용한 지하 영구벽체 공법 개발, 제 4장은 PUS 단면설계, 제 5장은 PUS무근콘크리트 단면 전단 성능평가, 제 6장은 결론으로 기술하였으며, 각 장의 내용을 요약하면 다음과 같다. 제 1장에서는 연구의 배경 및 목적과 그에 따른 연구내용 및 범위를 명시하여 연구의 방향을 제시하였다. 제 2장에서는 CIP공법을 활용하여 영구벽체로 사용하기 위해 개발된 기존의 대표적인 두 가지 공법을 소개하였으며, 이 공법들의 일관된 문제점을 제시하였다. 제 3장에서는 CIP공법의 문제점이 개선된 Uni-wall공법에 대해 설명하고, 이를 적용하여 개발하고자 하는 지하 영구벽체 공법(PUS)에 대해 기술하였다. 제 4장에서는 현행 구조설계기준에서 PUS를 설계하기 위한 방법 및 기준식을 제시하였다. 제 5장에서는 횡 방향 철근이 배근되지 않는 PUS의 가장 큰 문제점인 말뚝 간 접합부 무근콘크리트 단면에 발생하는 전단력을 평가하였다. 이때 Prototype 구조물을 설계하여 PUS 해석에 적용하였으며, 해석결과를 그래프와 표로 일반화시킴으로써 추후 PUS 무근콘크리트 단면의 전단설계에 적용할 수 있는 평가지표로 제시하였다. 마지막 절에서는 평가지표와 ...
지반굴착 시 공사현장 주변의 토사나 지하수의 유입을 막으며 토압과 같은 지중 측압에 저항하는 구조물을 흙막이 구조물 이라고 한다. 이러한 흙막이 구조물 중 콘크리트 내에 H형강 및 철근과 같은 보강재를 사용하여 구조물을 형성하는 CIP공법이 있다. 이 공법은 보강재의 사용으로 인해 측압에 대한 강성이 충분함에도 불구하고, 각 말뚝의 독립시공으로 인한 수직도 오차 및 말뚝 간 연속성 불량 등의 문제점 등으로 인해 가설벽체로만 사용되고 있다. 이에 따라 CIP공법을 영구벽체로 활용하기 위해 개발된 CBS공법 및 CWS공법이 있으나, 이러한 공법 역시 각 말뚝의 독립 시공으로 인한 CIP공법의 연속성 문제를 해결하지 못하고 합성벽체 또는 지하외벽의 추가시공으로 인한 CIP공법의 부분적인 구조성능 만을 활용하고 있다. 따라서 개별 말뚝 간 일체화 및 수직도 유지와 같은 CIP공법의 근본적인 문제를 해결하여 영구벽체로 활용하기 위한 신공법의 개발의 요구된다. 현재 이와 유사한 개념으로 개발되어 지중차수벽으로 사용중인 일체형 주열식 벽체(Uni-wall)공법이 있다. 이에 본 연구에서는 Uni-wall공법을 도입한 지하 영구벽체 공법(Permanent Uni-wall System, PUS)을 개발하고자 한다. 이때 PUS는 횡 방향 철근이 배근되지 않음에 따라 이들 접합부에서의 내력검토가 요구된다. 따라서 본 논문은 말뚝 간 접합부의 가장 큰 문제점인 전단력에 대한 검토를 중심으로 진행하였고, 이를 총 6장으로 구성하여 진행하였다. 제 1장은 서론, 제 2장은 CIP공법을 활용한 지하벽체, 제 3장은 CIP공법을 활용한 지하 영구벽체 공법 개발, 제 4장은 PUS 단면설계, 제 5장은 PUS무근콘크리트 단면 전단 성능평가, 제 6장은 결론으로 기술하였으며, 각 장의 내용을 요약하면 다음과 같다. 제 1장에서는 연구의 배경 및 목적과 그에 따른 연구내용 및 범위를 명시하여 연구의 방향을 제시하였다. 제 2장에서는 CIP공법을 활용하여 영구벽체로 사용하기 위해 개발된 기존의 대표적인 두 가지 공법을 소개하였으며, 이 공법들의 일관된 문제점을 제시하였다. 제 3장에서는 CIP공법의 문제점이 개선된 Uni-wall공법에 대해 설명하고, 이를 적용하여 개발하고자 하는 지하 영구벽체 공법(PUS)에 대해 기술하였다. 제 4장에서는 현행 구조설계기준에서 PUS를 설계하기 위한 방법 및 기준식을 제시하였다. 제 5장에서는 횡 방향 철근이 배근되지 않는 PUS의 가장 큰 문제점인 말뚝 간 접합부 무근콘크리트 단면에 발생하는 전단력을 평가하였다. 이때 Prototype 구조물을 설계하여 PUS 해석에 적용하였으며, 해석결과를 그래프와 표로 일반화시킴으로써 추후 PUS 무근콘크리트 단면의 전단설계에 적용할 수 있는 평가지표로 제시하였다. 마지막 절에서는 평가지표와 유한요소해석을 통한 결과를 비교함으로써 연구결과의 타당성을 나타냈다. 제 6장에서는 연구결과를 정리하고, 이러한 결과를 통한 향후 연구방향에 대해 제시하였다. 본 연구내용의 결론을 제시하면 아래와 같다. 1) PUS는 원형케이싱과 특수케이싱이 사용된 각각의 말뚝 단면에 대하여 강구조설계기준, 콘크리트설계기준을 적용함으로써 현행 구조설계기준으로 설계가 가능하다. 2) 말뚝 간 접합부 무근콘크리트에 발생하는 전단력의 허용기준으로 건축구조기준의 구조용 무근콘크리트 전단강도를 사용하중에 대하여 적용하는 것이 타당한 것으로 판단된다. 3) PUS단면을 RC단면, SRC단면 및 무근콘크리트 단면으로 구분하여 수행한 상세 해석결과를 통하여 최대 전단력의 발생 위치를 찾았으며, 이를 하중조건에 따른 변수가 고려된 그래프와 표로 도식화 하였다. 4) 무근콘크리트에 발생하는 최대 전단력 그래프를 Prototype 구조물의 PUS 전단검토에 적용하였으며, 이는 상세해석의 결과와 약 1%의 오차범위 이내에서 잘 일치함을 보였다. 이 외에 본 Prototype 구조물의 장변방향의 경우와 같이 좌, 우측 하중 간 간격이 일정할 경우 그림 10의 그래프와 표 2는 약 2% 내외의 오차범위에서 상세해석 결과와 잘 일치되는 결과가 나온다. 반면 좌, 우측 하중 간 간격이 다를 경우 그래프와 표에 의한 전단력이 상세해석에 의한 최대값보다 약 15%정도 더 과대평가하는 결과가 발생하는 경우도 있다. 하지만 이때의 오차는 안전 측으로써 고려하여 허용 가능한 범위라고 판단된다. 5) 본 연구에서 수직하중에 대해 분석된 그래프는 지하층의 깊이 및 층수, 말뚝강성이 변할 경우를 새로운 변수로써 고려하여 보완해야 할 것이라고 판단된다. 6) 상기 연구결과를 바탕으로 PUS를 적용한 지하층 설계 시, 상세해석 없이 분석된 그래프를 활용하여 효율적으로 구조시스템을 결정할 수 있을 것으로 판단된다. 7) 추후 계획되어 있는 PUS 무근콘크리트 단면의 전단성능에 대한 실험을 수행하여 본 연구결과와의 비교, 분석을 통해 현장적용에 관한 근거가 제시되어야 한다. 또한 건조수축에 의해 PUS 무근콘크리트 단면에 발생할 수 있는 균열의 평가 및 제어방안이 마련되어야 한다.
지반굴착 시 공사현장 주변의 토사나 지하수의 유입을 막으며 토압과 같은 지중 측압에 저항하는 구조물을 흙막이 구조물 이라고 한다. 이러한 흙막이 구조물 중 콘크리트 내에 H형강 및 철근과 같은 보강재를 사용하여 구조물을 형성하는 CIP공법이 있다. 이 공법은 보강재의 사용으로 인해 측압에 대한 강성이 충분함에도 불구하고, 각 말뚝의 독립시공으로 인한 수직도 오차 및 말뚝 간 연속성 불량 등의 문제점 등으로 인해 가설벽체로만 사용되고 있다. 이에 따라 CIP공법을 영구벽체로 활용하기 위해 개발된 CBS공법 및 CWS공법이 있으나, 이러한 공법 역시 각 말뚝의 독립 시공으로 인한 CIP공법의 연속성 문제를 해결하지 못하고 합성벽체 또는 지하외벽의 추가시공으로 인한 CIP공법의 부분적인 구조성능 만을 활용하고 있다. 따라서 개별 말뚝 간 일체화 및 수직도 유지와 같은 CIP공법의 근본적인 문제를 해결하여 영구벽체로 활용하기 위한 신공법의 개발의 요구된다. 현재 이와 유사한 개념으로 개발되어 지중차수벽으로 사용중인 일체형 주열식 벽체(Uni-wall)공법이 있다. 이에 본 연구에서는 Uni-wall공법을 도입한 지하 영구벽체 공법(Permanent Uni-wall System, PUS)을 개발하고자 한다. 이때 PUS는 횡 방향 철근이 배근되지 않음에 따라 이들 접합부에서의 내력검토가 요구된다. 따라서 본 논문은 말뚝 간 접합부의 가장 큰 문제점인 전단력에 대한 검토를 중심으로 진행하였고, 이를 총 6장으로 구성하여 진행하였다. 제 1장은 서론, 제 2장은 CIP공법을 활용한 지하벽체, 제 3장은 CIP공법을 활용한 지하 영구벽체 공법 개발, 제 4장은 PUS 단면설계, 제 5장은 PUS무근콘크리트 단면 전단 성능평가, 제 6장은 결론으로 기술하였으며, 각 장의 내용을 요약하면 다음과 같다. 제 1장에서는 연구의 배경 및 목적과 그에 따른 연구내용 및 범위를 명시하여 연구의 방향을 제시하였다. 제 2장에서는 CIP공법을 활용하여 영구벽체로 사용하기 위해 개발된 기존의 대표적인 두 가지 공법을 소개하였으며, 이 공법들의 일관된 문제점을 제시하였다. 제 3장에서는 CIP공법의 문제점이 개선된 Uni-wall공법에 대해 설명하고, 이를 적용하여 개발하고자 하는 지하 영구벽체 공법(PUS)에 대해 기술하였다. 제 4장에서는 현행 구조설계기준에서 PUS를 설계하기 위한 방법 및 기준식을 제시하였다. 제 5장에서는 횡 방향 철근이 배근되지 않는 PUS의 가장 큰 문제점인 말뚝 간 접합부 무근콘크리트 단면에 발생하는 전단력을 평가하였다. 이때 Prototype 구조물을 설계하여 PUS 해석에 적용하였으며, 해석결과를 그래프와 표로 일반화시킴으로써 추후 PUS 무근콘크리트 단면의 전단설계에 적용할 수 있는 평가지표로 제시하였다. 마지막 절에서는 평가지표와 유한요소해석을 통한 결과를 비교함으로써 연구결과의 타당성을 나타냈다. 제 6장에서는 연구결과를 정리하고, 이러한 결과를 통한 향후 연구방향에 대해 제시하였다. 본 연구내용의 결론을 제시하면 아래와 같다. 1) PUS는 원형케이싱과 특수케이싱이 사용된 각각의 말뚝 단면에 대하여 강구조설계기준, 콘크리트설계기준을 적용함으로써 현행 구조설계기준으로 설계가 가능하다. 2) 말뚝 간 접합부 무근콘크리트에 발생하는 전단력의 허용기준으로 건축구조기준의 구조용 무근콘크리트 전단강도를 사용하중에 대하여 적용하는 것이 타당한 것으로 판단된다. 3) PUS단면을 RC단면, SRC단면 및 무근콘크리트 단면으로 구분하여 수행한 상세 해석결과를 통하여 최대 전단력의 발생 위치를 찾았으며, 이를 하중조건에 따른 변수가 고려된 그래프와 표로 도식화 하였다. 4) 무근콘크리트에 발생하는 최대 전단력 그래프를 Prototype 구조물의 PUS 전단검토에 적용하였으며, 이는 상세해석의 결과와 약 1%의 오차범위 이내에서 잘 일치함을 보였다. 이 외에 본 Prototype 구조물의 장변방향의 경우와 같이 좌, 우측 하중 간 간격이 일정할 경우 그림 10의 그래프와 표 2는 약 2% 내외의 오차범위에서 상세해석 결과와 잘 일치되는 결과가 나온다. 반면 좌, 우측 하중 간 간격이 다를 경우 그래프와 표에 의한 전단력이 상세해석에 의한 최대값보다 약 15%정도 더 과대평가하는 결과가 발생하는 경우도 있다. 하지만 이때의 오차는 안전 측으로써 고려하여 허용 가능한 범위라고 판단된다. 5) 본 연구에서 수직하중에 대해 분석된 그래프는 지하층의 깊이 및 층수, 말뚝강성이 변할 경우를 새로운 변수로써 고려하여 보완해야 할 것이라고 판단된다. 6) 상기 연구결과를 바탕으로 PUS를 적용한 지하층 설계 시, 상세해석 없이 분석된 그래프를 활용하여 효율적으로 구조시스템을 결정할 수 있을 것으로 판단된다. 7) 추후 계획되어 있는 PUS 무근콘크리트 단면의 전단성능에 대한 실험을 수행하여 본 연구결과와의 비교, 분석을 통해 현장적용에 관한 근거가 제시되어야 한다. 또한 건조수축에 의해 PUS 무근콘크리트 단면에 발생할 수 있는 균열의 평가 및 제어방안이 마련되어야 한다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.