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문제 정의
- al, 2000a, 2000b). 따라서 본 논문에서는 콘 크리트 암거에 대한 현장시험시공 측정 결과를 중심으로 뒷채욱 다짐시에 발생하는 동적 다짐토압을 중심으로 고찰하였다. 이를 위하여, 현장 다짐시공시의 뒷채움 다짐재료 및 다짐방법에 의한 토압의 발생특성을 분석하였다.
- 본 연구에서는 정밀한 다짐에 의한 역학적 특성 증가 를 도모하기 위하여 대형진동장비를 이용하여 강한 다 짐을 실시하고, 효과적인 다짐을 위해 구조물부에 근접 하여 다지는 것이 필요하다고 고려하였다. 그러나, 이와 같은 다짐 시공방법은 과도한 충격흐}중 발생으로 구조 물의 벽체균열 발생등의 위해한 영향을 줄 가능성이 크 다(Roh et.
제안 방법
- 시험시공구간의 시공도를 그림 1과 그림 2에 나타내었다. Site A의 경우 암거의 시점측은 선택층재를 사용 하고, 종점부측은 노상토급의 토사로 시험시공을 실시하였다. 한편 Site B는 시점부에 횡배수관이 암거에 근 접하여 시공되어 있어 횡배수관의 상부까지 잡석치환을 실시하였으며, 종점부는 암거 기초면의 상부에서 원 지반 면까지 굴착하여 잡석 치환하였다.
- 각 시험 시공지에 대한 계측기 매설(그림 1, 그림 2) 은 다짐 에 의해 발생하는 동적 하중을 실시간으로 측정 하기 위하여 전기식 동적토압계를 사용하였다. 총중량 11 ~ 12 톤 진동 다짐롤러를 사용하여 암거의 반대쪽에서 계측센서가 매설된 방향으로 벽체로부터 0.
- 고속도로 건설시 노상토 재료를 뒷채움재료로서 적 용할 경우, 콘크리트 구조물에 대한 균열 등의 구조적 손상을 보호하기 위한 충격완화재 사용에 의한 동적토 압에 미치는 영향을 현장계측을 중심으로 분석하였다. 본 연구의 주요결과를 요약하면 다음과 같다.
- 따라서 본 논문에서는 콘 크리트 암거에 대한 현장시험시공 측정 결과를 중심으로 뒷채욱 다짐시에 발생하는 동적 다짐토압을 중심으로 고찰하였다. 이를 위하여, 현장 다짐시공시의 뒷채움 다짐재료 및 다짐방법에 의한 토압의 발생특성을 분석하였다.
- 각 시험 시공지에 대한 계측기 매설(그림 1, 그림 2) 은 다짐 에 의해 발생하는 동적 하중을 실시간으로 측정 하기 위하여 전기식 동적토압계를 사용하였다. 총중량 11 ~ 12 톤 진동 다짐롤러를 사용하여 암거의 반대쪽에서 계측센서가 매설된 방향으로 벽체로부터 0.5m, 1.0m 이격하여 왕복주행하면서 현장계측을 수행하였다(그림 5). 진동롤러는 진동철륜이 선행하는 형태로 2000- 2500rpm으로 재하하였다.
- Site A의 경우 암거의 시점측은 선택층재를 사용 하고, 종점부측은 노상토급의 토사로 시험시공을 실시하였다. 한편 Site B는 시점부에 횡배수관이 암거에 근 접하여 시공되어 있어 횡배수관의 상부까지 잡석치환을 실시하였으며, 종점부는 암거 기초면의 상부에서 원 지반 면까지 굴착하여 잡석 치환하였다. Site 日의 시점 측에는 고무계 충격완화재 A(t=5cm)를, 종점측에는 EPS 충격완화재 B(t=10cm)를 부착하였다.
- 진동롤러는 진동철륜이 선행하는 형태로 2000- 2500rpm으로 재하하였다. 현장계측시에는 통상의 진동 다짐장비의 고주파수가 2, 400rpm(40Hz)이므로 다짐시 에 유발되는 피크하중을 얻고자 Kyowa의 EDX-1500을 사용하여 고주파수인 50Hz 또는 1000Hz로 데이터를 획 득하였다.
대상 데이터
- 그림 10과 그림 11은 다짐장비로서 11톤 총중량의 최대 가진 주파수가 2000rpm 인 장비를 사용하여 충격완 화재별 성능 비교 분석을 위하여 실시한 다짐시험 결과 이다. 각 계측 결과는 1000Hz의 주기로 데이터를 획득 하였다.
- 각 시 험개소의 개요와 현장 계측목적을 표 1에 나타내었다. 기존 뒷채움 시공방법을 사용하는 선택층 재료 구간의 경우는 충격완화재를 사용하지 않았으며, 대체재료를 사용하는 경우에는 충격완화재 2종(Type A: 고무계 Type B: EPS)을 사용하였다.
- 뒷채움시의 구조물 보호를 위하여 Type A(고무재)와 Type B(EPS재) 2종의 충격완화재를 사용하였다(표 3, 표 4). 충격완화재의 동적성질을 구하기 위해 단면적이 Aa: 98.
- 유한요소해석에 의한 충격완화재 재료 물성이 수평 토압에 미치는 영향에 관한 분석 결과로부터 동일 뒷채 움재를 사용할 경우 충격완화재의 강성이 작을 수록 재 료 감쇠비가 클 수록 다짐시 구조물 벽체에 발생하는 동 적 수평토압의 크기가 감소하게 된다(노한성외, 2001). 따라서 실내시험 결과와 현장에서 사용하기 위해서는 충격완화재가 일정 폭을 가지는 것이 필요하므로 사용 성과 품질관리 측면을 고려하여 본 연구에서는 충격완 화재의 물성 에 따라 Type A 인 고무재는 5cm, Type B 인 EPS재는: 10cm을 적용하였다.
- 본 논문에서는 현장다짐시 발생 토압을 고찰하기 위하여 통로인 콘크리트 박스 2개소를 선정하였다. 각 시 험개소의 개요와 현장 계측목적을 표 1에 나타내었다.
성능/효과
- (1) 현장관리시험으로 현장밀도, 급속함수량, 평판재하 시험을 실시한 결과, 현장밀도는 최대건조다짐밀도 의 95~ 100%사이이고, 지지력 은 15kg/cm3 이상 을 나타내고 있으며, 이 때의 현장 함수량은 최적함 수비보다 약 2% 작은 값을 나타내고 있다. 이것으로 시공성이 불량한 뒷채움부 시공시에 충격완화재를 사용함에 의해 충분히 노상토의 관리기준을 확보 할 수 있음을 확인할 수 있었다.
- (2) 대형 진동다짐 장비(총중량 11~12톤)를 사용하여 강진(2000~2400 rpm)으로 뒷채움 다짐작업을 실시 할 경우의 콘크리트 암거 뒷채움부의 발생 동적토압 을 계측한 결과, 다짐하중에 의한 동적 수직토압과 수평토압의 크기는 다짐재료, 다짐깊이, 다짐장비의 이격거리 등에 의존하고 있었다.
- (3) 동적 수직토압의 증분은 피토고가 증가함에 따라 수 직 전달응력도 작아져 다짐에 의해 발생하는 동적하 중의 분산효과를 확인할 수 있었다. 또한 다짐후 증가하는 정적 수직토압의 증분은 단위체적 중량을 고려한 정적인 증가량에 비해 약 2배의 값을 나타내고 있어 동적 다짐에 의한 토압 증가분의 일부가 다짐 후에 잔류하고 있는 영향으로 판단된다.
- (4) 충격완화재 Type A(고무재, t=5cm)와 Type B(EPS 재, t=10cm)의 성능 비교를 위한 계측결과 동적수평 토압의 경우 Type A는 약 1/3 ~ 1/5로 감소하였으며, Type 日의 경우는 4/5 정도로 감소하는 효과를 나타내고 있어 Type A의 경우가 구조물에 작용하는 동 적 수평토압의 경감효과가 탁월하였다. 이는 두 재 료 자체의 경우는 탄성체로 고려할 수 있으나 고무 계의 경우 고무조각내 간극의 존재로 인한 감쇠특성이 큰 영향으로 판단된다.
- (5) 수평, 수직토압의 피크 발생위치와 전단응력의 피크 사이에 1초 이상의 시간지체가 발생하고 있음을 알 수 있으며, 전단파의 진행속도가 재하하중 벡터의 방향성에 의해 더 빠르게 전달된 것으로 판단된다.
- 4-6% 이내이다. Site B의 뒷채움 토사의 토질 분류는 SC에 해당하며, 최대건조밀도 2.0g/cm3, 최적함수비는 9.0%로 자연함수비 7.8%보다 높은 것으로 나타났다.
- 9cm인 시편에 대하여 시마쯔(Shimazu)사의 재하 장치로 반복재하한 결과를 그림 4에 나타내었다. 시험 결과는 재하하중이 10kg 이고 5Hz의 주기를 갖는 반정 현 하중을 응력제어 방법으로 20초동안 연속적으로 가한 197~200회 재하에 해당하는 결과이다. 시험결과 본 조 건에서의 탄성계수, E如은 충격완화재 Type A가 1400 kN/n?이고 Type B의 경우는 9387 kN/n?로 Type B의 경우가 약 7배 큰 것을 알 수 있으며, Type A의 재료감쇠가 Type B의 재료감쇠 보다 큰 것을 알 수 있었다.
- 이상 을 나타내고 있으며, 이 때의 현장 함수량은 최적함 수비보다 약 2% 작은 값을 나타내고 있다. 이것으로 시공성이 불량한 뒷채움부 시공시에 충격완화재를 사용함에 의해 충분히 노상토의 관리기준을 확보 할 수 있음을 확인할 수 있었다.
- 또한 뒷채움부의 높이가 증가함에 따라 수직 전달응력도 작 아져 피토고 100cm인 그림 8(d)에서 증분 토압은 정적 인 증분을 포함하여 150kN/m2 정도의 값을 나타내고 있다. 이것으로부터 피토고가 증가함에 따라 다짐에 의해 발생하는 동적하중의 분산효과를 확인할 수 있었다. 이때 증가하는 정적토압의 증분은 22~27kN/m2의 범위에 있으나, 단위체적 중량을 고려하면 정적인 증가량은 약 12~ 13kN/m3의 범위에 있어 약 2배의 값을 나타내고 있다.
- 여기서 Ko는 정지토압계수 이며, ■는 벽체 고정조건의 동 적토압계수이다. 한편, 충격완화재 Type A의 동적 수평 토압 감소효과는 충격완화재가 없는 경우에 비하여 약 70%(=(30-9)/30)로 Type B 보다 현저하게 감소됨을 알 수 있다.
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