현재 터널설계에 있어서 주 지보재인 숏크리트, 강지보, 록볼트는 장기 지반이완하중을 받는 콘크리트라이닝이 타설되기 전까지 시공 시에만 지지하는 임시 지보재로 설계하고 있다. 또한 장기 지반이완하중의 과다한 평가로 인하여 콘크리트 라이닝의 설계가 보수적으로 이루어 지고 있다. 일반적으로 NATM 터널의 콘크리트라이닝 설계시 숏크리트, ...
현재 터널설계에 있어서 주 지보재인 숏크리트, 강지보, 록볼트는 장기 지반이완하중을 받는 콘크리트라이닝이 타설되기 전까지 시공 시에만 지지하는 임시 지보재로 설계하고 있다. 또한 장기 지반이완하중의 과다한 평가로 인하여 콘크리트 라이닝의 설계가 보수적으로 이루어 지고 있다. 일반적으로 NATM 터널의 콘크리트라이닝 설계시 숏크리트, 강지보재 및 록볼트 등의 주지보재는 장기적으로 기능을 상실하는 것으로 간주하고 장기적인 지반이완하중은 콘크리트라이닝이 모두 지지하는 것으로 설계한다. 숏크리트의 열화 및 장기 내구성에 대한 연구가 활발히 이루어 졌으나 굴착중 초기강도 발현이후 장기적인 지보재 역할로써는 아직 열화에 대하여 불확실한 것으로 나타났다. 최근 설계시 영구지보재로써의 숏크리트는 고강도 숏크리트를 적용하는 것으로 제시하고 있으므로 일반적인 터널 보강시 사용되는 일반 숏크리트를 영구지보재로써 장기 지반이완하중을 지지하는 것으로 적용하기에는 부적절 할 것으로 판단하였다. 강지보재의 장기 내구성에 직접적으로 지배하고 있는 것은 강재의 부식에 의한 강도저하이다. 지반 강관 말뚝 및 항만 구조용 강재에서는 부식대 공제값 또는 부식속도를 사용년수에 따라 산정하여 강구조물의 사용수명까지 기능적 역할을 다 할 수 있도록 부식을 고려한 설계를 수행하고 있다. 게다가 터널의 강지보재는 숏크리트로 충분히 피복되어 있으며 부식에 강하며 장기적으로 지반하중을 지지할 수 있는 영구지보재로써의 설계적용이 가능할 것으로 판단하였다. 따라서, 본 연구에서는 주지보재의 장기 내구성이 우수한 강지보재의 지보압을 고려하였을 경우의 콘크리트라이닝의 부재력 감소효과를 수치해석을 통하여 비교·분석하였으며, 실제 보강철근량을 산출하여 경제성을 검토하였다. 단면크기에 따른 강지보재의 지보압을 이론식 및 수치해석방법(MIDAS Civil)으로 산정하고 비교한 결과 단면적이 가장 적은 경전철 터널에서 가장 큰 지보효과가 나타났다. 또한 경전철 터널에서 패턴별 강지보재의 지보압을 고려하여 콘크리트라이닝 설계를 수행한 결과 지반조건이 가장 불량한 구간의 지보패턴에서 강지보 지보압의 능력이 가장 크게 나타났으며, 저감된 이완하중으로 발생된 콘크리트라이닝의 발생응력 및 철근량 또한 감소하는 것으로 나타났다. 본 연구에서는 빔-스프링 모델을 통하여 강지보재가 허용응력에 도달하였을 때의 지보압을 산정하여 지반이완하중을 저감하는 것으로 콘크리트라이닝 설계를 수행하여 기존설계와 비교를 하였다. 그러나 추후 강지보재의 지보압 산정시 숏크리트와 강지보재의 부착정도, 강지보재 재품 품질 등을 고려하여 공제값 또는 안전율 적용에 대한 추가적인 연구가 더 필요할 것으로 판단된다.
현재 터널설계에 있어서 주 지보재인 숏크리트, 강지보, 록볼트는 장기 지반이완하중을 받는 콘크리트라이닝이 타설되기 전까지 시공 시에만 지지하는 임시 지보재로 설계하고 있다. 또한 장기 지반이완하중의 과다한 평가로 인하여 콘크리트 라이닝의 설계가 보수적으로 이루어 지고 있다. 일반적으로 NATM 터널의 콘크리트라이닝 설계시 숏크리트, 강지보재 및 록볼트 등의 주지보재는 장기적으로 기능을 상실하는 것으로 간주하고 장기적인 지반이완하중은 콘크리트라이닝이 모두 지지하는 것으로 설계한다. 숏크리트의 열화 및 장기 내구성에 대한 연구가 활발히 이루어 졌으나 굴착중 초기강도 발현이후 장기적인 지보재 역할로써는 아직 열화에 대하여 불확실한 것으로 나타났다. 최근 설계시 영구지보재로써의 숏크리트는 고강도 숏크리트를 적용하는 것으로 제시하고 있으므로 일반적인 터널 보강시 사용되는 일반 숏크리트를 영구지보재로써 장기 지반이완하중을 지지하는 것으로 적용하기에는 부적절 할 것으로 판단하였다. 강지보재의 장기 내구성에 직접적으로 지배하고 있는 것은 강재의 부식에 의한 강도저하이다. 지반 강관 말뚝 및 항만 구조용 강재에서는 부식대 공제값 또는 부식속도를 사용년수에 따라 산정하여 강구조물의 사용수명까지 기능적 역할을 다 할 수 있도록 부식을 고려한 설계를 수행하고 있다. 게다가 터널의 강지보재는 숏크리트로 충분히 피복되어 있으며 부식에 강하며 장기적으로 지반하중을 지지할 수 있는 영구지보재로써의 설계적용이 가능할 것으로 판단하였다. 따라서, 본 연구에서는 주지보재의 장기 내구성이 우수한 강지보재의 지보압을 고려하였을 경우의 콘크리트라이닝의 부재력 감소효과를 수치해석을 통하여 비교·분석하였으며, 실제 보강철근량을 산출하여 경제성을 검토하였다. 단면크기에 따른 강지보재의 지보압을 이론식 및 수치해석방법(MIDAS Civil)으로 산정하고 비교한 결과 단면적이 가장 적은 경전철 터널에서 가장 큰 지보효과가 나타났다. 또한 경전철 터널에서 패턴별 강지보재의 지보압을 고려하여 콘크리트라이닝 설계를 수행한 결과 지반조건이 가장 불량한 구간의 지보패턴에서 강지보 지보압의 능력이 가장 크게 나타났으며, 저감된 이완하중으로 발생된 콘크리트라이닝의 발생응력 및 철근량 또한 감소하는 것으로 나타났다. 본 연구에서는 빔-스프링 모델을 통하여 강지보재가 허용응력에 도달하였을 때의 지보압을 산정하여 지반이완하중을 저감하는 것으로 콘크리트라이닝 설계를 수행하여 기존설계와 비교를 하였다. 그러나 추후 강지보재의 지보압 산정시 숏크리트와 강지보재의 부착정도, 강지보재 재품 품질 등을 고려하여 공제값 또는 안전율 적용에 대한 추가적인 연구가 더 필요할 것으로 판단된다.
The purpose of this paper is to determine the reduction effects of the member forces of the concrete lining considering the steel rib supports in design. Since member forces of the steel rib supports were usually ignored, quantitative investigation on the reduction of member forces on the steel rib ...
The purpose of this paper is to determine the reduction effects of the member forces of the concrete lining considering the steel rib supports in design. Since member forces of the steel rib supports were usually ignored, quantitative investigation on the reduction of member forces on the steel rib is reguired. In this study, member forces of steel rib supports have been calculated for various size of tunnel cross section. The results show that the tunnel with small cross section for light train exhibits largest support pressure. In addition, the member force is highest when the ground condition is poor. Under such condition, bending capacity of concrete liner and steel reinforcement are reduced about 40%, and 43%, respectively. In consequence reduction of construction cost is possible.
The purpose of this paper is to determine the reduction effects of the member forces of the concrete lining considering the steel rib supports in design. Since member forces of the steel rib supports were usually ignored, quantitative investigation on the reduction of member forces on the steel rib is reguired. In this study, member forces of steel rib supports have been calculated for various size of tunnel cross section. The results show that the tunnel with small cross section for light train exhibits largest support pressure. In addition, the member force is highest when the ground condition is poor. Under such condition, bending capacity of concrete liner and steel reinforcement are reduced about 40%, and 43%, respectively. In consequence reduction of construction cost is possible.
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