1990년대 후반부터는 시공의 간편성과 유연한 벽면 형상이 가능한 블럭식 보강토 옹벽의 시공사례가 급격히 증가하고 있는 추세이다. 그러나, 기존의 연구자료와 비교해 볼 때 블럭의 형태, 보강재, 보강재와 블록의 연결형태, 뒤채움재에 따라 상이한 거동을 할 개연성이 있다. 따라서, 이 연구는 블럭식 보강토 옹벽의 거동을 수평 수직 토압계, 경사계, 침하판, 스트레인 게이지, 변형핀 등의 계측기를 설치하여 시공중과 시공후의 보강토 옹벽의 거동을 평가하였다. 또한, 현장에 적용된 보강토 옹벽의 설계 프로그램인 SRWall에 의해 산정된 안전율과 이론에 의해 도출된 안전율을 상호 비교함으로써 현장 계측결과와 설계프로그램에 의한 안전성을 검증하였다. 9개월 동안의 현장계측을 통한 연구 결과를 종합해보면, 블럭식 보강토 옹벽은 양호한 다짐관리와 시공기간의 장기화로 인한 변위는 매우 미미한 것으로 판명되었다. SRWall을 활용하여 도출한 안전율과 보강토 옹벽의 안전율을 평가한 결과 이론에 의해 도출한 안전율과 유사한 것으로 판명되었다.
1990년대 후반부터는 시공의 간편성과 유연한 벽면 형상이 가능한 블럭식 보강토 옹벽의 시공사례가 급격히 증가하고 있는 추세이다. 그러나, 기존의 연구자료와 비교해 볼 때 블럭의 형태, 보강재, 보강재와 블록의 연결형태, 뒤채움재에 따라 상이한 거동을 할 개연성이 있다. 따라서, 이 연구는 블럭식 보강토 옹벽의 거동을 수평 수직 토압계, 경사계, 침하판, 스트레인 게이지, 변형핀 등의 계측기를 설치하여 시공중과 시공후의 보강토 옹벽의 거동을 평가하였다. 또한, 현장에 적용된 보강토 옹벽의 설계 프로그램인 SRWall에 의해 산정된 안전율과 이론에 의해 도출된 안전율을 상호 비교함으로써 현장 계측결과와 설계프로그램에 의한 안전성을 검증하였다. 9개월 동안의 현장계측을 통한 연구 결과를 종합해보면, 블럭식 보강토 옹벽은 양호한 다짐관리와 시공기간의 장기화로 인한 변위는 매우 미미한 것으로 판명되었다. SRWall을 활용하여 도출한 안전율과 보강토 옹벽의 안전율을 평가한 결과 이론에 의해 도출한 안전율과 유사한 것으로 판명되었다.
Geogrid reinforced soil structures with segmental block facing have been increased since 1990's, because of the convenience of installation and the flexible appearance. In this paper, the behavior of the segmental reinforced retaining wall was analysed with the results of field monitoring. The heigh...
Geogrid reinforced soil structures with segmental block facing have been increased since 1990's, because of the convenience of installation and the flexible appearance. In this paper, the behavior of the segmental reinforced retaining wall was analysed with the results of field monitoring. The height and length of reinforced wall are 12m and 25m, respectively. The field measurement equipments are horizontal and vertical earth pressure cells, settlement plate, strain gauge, inclinometer, and displacement pin. Based on the field monitoring, the horizontal earth pressure was approximately 0.3times higher than that of the theoretical method and the maximum tensile strength of reinforcement was 26.2kN/m. The displacement of facing wall was 23mm at the point of 7.1m height of the wall and toward the wall facing. The results of the study indicate that the segmental reinforced retaining wall is in a stable condition because of good compaction & reinforcement effects, and long period of construction time. Finally, the computer program of SRWall is very useful tool to design the segmental reinforced retaining wall.
Geogrid reinforced soil structures with segmental block facing have been increased since 1990's, because of the convenience of installation and the flexible appearance. In this paper, the behavior of the segmental reinforced retaining wall was analysed with the results of field monitoring. The height and length of reinforced wall are 12m and 25m, respectively. The field measurement equipments are horizontal and vertical earth pressure cells, settlement plate, strain gauge, inclinometer, and displacement pin. Based on the field monitoring, the horizontal earth pressure was approximately 0.3times higher than that of the theoretical method and the maximum tensile strength of reinforcement was 26.2kN/m. The displacement of facing wall was 23mm at the point of 7.1m height of the wall and toward the wall facing. The results of the study indicate that the segmental reinforced retaining wall is in a stable condition because of good compaction & reinforcement effects, and long period of construction time. Finally, the computer program of SRWall is very useful tool to design the segmental reinforced retaining wall.
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문제 정의
본 연구는 블럭식 보강토 옹벽의 거동 특성을 평가하기 위해서 토압계, 경사계, 수평 변위계, 침하계, 스트레인 게이지 등의 각종 계측기를 매설하였다. 수직·수평 방향으로 토압계, 연직응력의 산정, 전면판에 작용하는 수평토압의 크기 및 분포형태, 그리드에 작용하는 변형 형태 및 인장력, 전면 블럭의 수평 변위, 보강토 옹벽의 전체 변위, 침하특성에 대한 현장계측결과 다음과 같은 결과를 도출하였다.
한계평형해석에 의한 보강토옹벽의 설계방법은 첫 번째, 보강토체의 수평방향 활동력이 보강재에 의해서 유발되는 수평방향 저항력과 평행을 이룬다고 가정하여 해석하는 타이백 해석방법과 두 번째, 전통적인 사면안정해석과 같이 가정된 파괴활동면에서의 힘이나 모멘트 평형해석시 보강재 효과를 고려하는 방법이 있다. 본 연구에서는 타이백 해석방법을 통하여 현장시공 블럭식 보강토 옹벽의 내·외적 안정성 검토를 실시하였다.
보강토 옹벽의 축조시 배면지반은 일시적, 또는 장기적으로 침하가 발생한다. 이러한 경향을 확인하고 향후 계측을 통하여 침하특성을 파악하고자 층별 침하를 계측하였다. 그림 9는 벽체높이별 시간경과에 따른 보강토 옹벽의 침하형태를 보여주고 있다.
가설 설정
그림 1과 같이 상재하중이 가해질 때 보강토 옹벽에 가해지는 토압은 높이 H의 보강토 옹벽 배면에 작용하는 것을 가정한다. 이때 옹벽 배면에 작용하는 자중만의 수평토압의 크기 및 작용위치는 식 (1)과 식 (2)와 같이 계산된다.
제안 방법
보강재에 작용하는 마찰력에 의해서 유발된 인장력의 변화를 평가하기 위하여 보강재의 인장시험에 의해서 도출된 변형률에 따른 인장력변화 곡선에서 보강재에 작용하는 인장력을 계산하였다.
보강토 옹벽의 전체적인 안전성을 평가하기 위하여 전면벽체에 수평방향으로 1.5m위치에 지중경사계를 설치하였다. 블럭식 보강토 옹벽의 시공완료후 옹벽높이에 따른 수평변위는 그림 13에 나타낸 바와 같으며, 기초저면 2.
본 연구에서 사용된 설계프로그램은 SRWall 1.0으로서 블럭식 보강토 옹벽의 설계표준이 되는 NCMA 설계이론을 근거로 제작되었다. 제작자는 E.
현장 계측을 통한 보강토 옹벽의 거동을 분석하고자 하는 시도는 국외에서는 Bathurst외 3인과 Nakajima외 4인 등이 연구를 하였으며, 국내에서는 김진만외 2인과 노한성외 2인(2000) 등의 연구가 있다. 본 연구에서는 블럭식 전면벽체, 보강재인 지오그리드와 블럭을 연결시켜주는 연결장치, 화강풍화토 뒤채움재로 시공된 높이 12m의 보강토 옹벽에 토압계, 스트레인 게이지, 경사계, 변형핀, 침하판 등의 각종 계측기를 매설하여 시공중 및 시공후의 보강토 옹벽에 작용하는 수평토압·수직토압의 크기 및 분포형태, 지오그 리드에 발현되는 변형형태 및 인장력 크기, 벽체의 수평변위 및 지중침하특성, 활동 등의 사항을 분석하여 보강토 옹벽의 거동을 파악하였다. 현장계측을 통한 각 계측기의 매설 위치는 그림 4와 같다.
이러한 벽체의 안정성 해석 및 평가는 벽체의 활동(Sliding) 및 침하 특성, 전면벽체의 변위특성 등과 관련하여 해석해야 한다. 본 연구에서는 현장 시공중인 블럭식 보강토 옹벽의 거동을 토압계, 변위계, 침하계, 경사계, 스트레인 게이지 등의 계측기를 매설하여 현장계측을 수행하였다. 현장계측 결과를 이론적으로 도출한 결과와 상호 비교·고찰하여 보강토 옹벽의 안정성 및 변형특성을 규명하였다.
그림 8은 시공 사례별 수평토압의 분포경향을 나타낸 것이다. 블럭형태, 보강재, 뒤채움재의 특성이 다소 상이하지만 대략적인 수평토압의 분포경향을 살펴보았다. 본 현장계측 결과는 기 연구결과와 비교 하면 평균값 정도로 판명되었다.
본 연구는 블럭식 보강토 옹벽의 거동 특성을 평가하기 위해서 토압계, 경사계, 수평 변위계, 침하계, 스트레인 게이지 등의 각종 계측기를 매설하였다. 수직·수평 방향으로 토압계, 연직응력의 산정, 전면판에 작용하는 수평토압의 크기 및 분포형태, 그리드에 작용하는 변형 형태 및 인장력, 전면 블럭의 수평 변위, 보강토 옹벽의 전체 변위, 침하특성에 대한 현장계측결과 다음과 같은 결과를 도출하였다.
본 연구에서는 현장 시공중인 블럭식 보강토 옹벽의 거동을 토압계, 변위계, 침하계, 경사계, 스트레인 게이지 등의 계측기를 매설하여 현장계측을 수행하였다. 현장계측 결과를 이론적으로 도출한 결과와 상호 비교·고찰하여 보강토 옹벽의 안정성 및 변형특성을 규명하였다.
대상 데이터
표 1은 보강토 옹벽에 사용한 지오그리드의 제원 및 물리적 특성을 나타낸 것이다. 본 연구에 사용된 뒤채움재는 시흥동 OO아파트 재개발 현장에서 보강토 옹벽에 사용된 뒤채움재를 사용하였다. 표 2는 뒤채움재에 대한 공학적 특성을 나타낸 것이다.
이론/모형
본 연구의 보강토 옹벽의 설계에 사용된 NCMA 프로그램은 안전측의 설계를 위하여 Meyerhof의 응력분포 접근방법을 적용하였다. 유효폭 B와 작용하는 허용지지력은 다음 식 (17), (18)과 같으며, 식 (19)는 극한 지지력을 나타낸 것이다.
성능/효과
1. 수직토압은 2.71t/m2 정도로 현장단위중량 시험결과로 산정한 값 2.46t/m2과 0.25kg/cm2 차이를 보 이고 있다. 이러한 결과는 현장반입 뒤채움재에 단위중량이 큰 골재가 다소 포함된 것에 기인한 것으로 판단된다.
2. 수평토압의 분포는 벽체높이에 따라 0.025～ 0.227t/m2의 분포를 나타났다. 이 결과에 의하여 도출된 계측토압계수는 0.
3. 전면블럭의 수평변위는 시공중에 80%가 발생하며, 수평변위는 7.1m위치에서 전면벽체를 향하여 23mm의 변형이 발생하였다. 또한, 최대 벽체변위는 허용벽체변위량 0.
4. 지중수평변위는 보강토 옹벽 높이의 2.5m지점에서 최대변위는 2mm 로서 거동은 미미하며, 사면 활동이나 전도에 대하여 상당히 안전한 상태로 판단 된다.
5. 층별 시공완료 91일 경과 후 누적침하량은 하단부터 29mm～13mm로 평가되었다. 이러한 보강토 층의 침하특성은 뒤채움재의 성토 및 다짐에 따른 흙입자간의 안정화에 기인하는 것으로 판단되며, 최대 침하량은 총 성토층 높이의 1/414정도로 나타났다.
6. 보강재의 변형특성은 벽체로부터 0.6m까지는 변형률이 크고 그 이후로는 거의 일정한 경향을 보이고 있다. 변형률 분포는 0.
7. SRWall 설계프로그램과 이론에 의한 안전율 비교 결과 산정값에 다소의 차이가 있으나 무시할 수 있는 정도이므로 설계프로그램은 신뢰성이 있다고 판단된다.
기초지반이 지지력이 상당히 양호한 화강풍화토 지반에 마이크로 파일공법이 시공되었으므로 압밀 침하는 거의 발생되지 않고 탄성 침하만 발생된 것으로 판단된다. 그리고, 침하특성은 시공완료후 급격히 감소되고 최대 침하량은 총 성토층 높이의 1/414정도로 매우 미미하게 나타났다.
03H인 360mm보다 훨씬 적게 평가되었다. 기 연구자료와 비교해볼 때 수평 변위량의 추측은 상당히 어려우나 변위량의 분포 형태는 H/2지점을 기준으로 타 부분에 비하여 상대적으로 수평변위량이 다소 크게 발생됨을 알 수 있었다.
표 2는 뒤채움재에 대한 공학적 특성을 나타낸 것이다. 뒤채움재의 다짐도는 실내시험에 의한 최대건조밀도의 96%이상으로 기준인 95%를 상회하는 것으로 나타났다.
그림 15는 계측값과 이론에 따른 작용인장력을 나타낸 것이다. 벽체높이별 계측된 지오그리드의 인장강도는 장기설계인장강도(Long Term Design Strength)인 36.6kN/m보다 훨씬 적어 안전한 것으로 판명되었다.
084로 나타났다. 수평 토압은 보강을 하지 않은 Coulomb의 이론수평토압에 비하여 3.2배 이상 감소하는 것으로 나타났다. 이러한 경향은 보강재에 의한 보강효과에 의한 것으로 판단된다.
이러한 보강토 층의 침하특성은 뒤채움재의 성토 및 다짐에 따른 흙입자간의 안정화에 기인하는 것으로 판단되며, 최대 침하량은 총 성토층 높이의 1/414정도로 나타났다. 옹벽 시공이 완료된 이후 침하량은 토체가 안정되어 무시할 수 있을 정도로 작게 발생되는 것을 알 수 있었다
층별 시공완료 91일 경과 후 누적침하량은 하단부터 29mm～13mm로 평가되었다. 이러한 보강토 층의 침하특성은 뒤채움재의 성토 및 다짐에 따른 흙입자간의 안정화에 기인하는 것으로 판단되며, 최대 침하량은 총 성토층 높이의 1/414정도로 나타났다. 옹벽 시공이 완료된 이후 침하량은 토체가 안정되어 무시할 수 있을 정도로 작게 발생되는 것을 알 수 있었다
각 층별 시공완료 3개월경과 후 누적침하량 을 살펴보면 최하단부터 층별로 각각 29mm, 21mm, 18mm, 13mm로 나타났다. 이러한 보강토층의 침하 특성은 뒤채움재의 성토 및 다짐에 따른 흙입자간의 안정하에 기인하며, 시공이 중단되더라도 추후에 공사가 재개되어 상재하중이나 다짐장비에 의해 응력이 가해지면 침하가 계속 발생하는 것을 알 수 있었다. 기초지반이 지지력이 상당히 양호한 화강풍화토 지반에 마이크로 파일공법이 시공되었으므로 압밀 침하는 거의 발생되지 않고 탄성 침하만 발생된 것으로 판단된다.
수평변위는 시공높이에 따라 5～23mm 앞쪽으로 배부름 현상이 발생하였다. 전면블럭의 수평변위는 시공완료 후 전체변위량의 0.2%이내에서 변위가 발생하였으며, 시공완료후 약 1개월 이후에는 변화가 없는 것으로 나타났다. 최대수평변위는 7.
보강재의 최대변형정도는 벽체높이에 관계없이 1% 를 상회하지 않았다. 전체적인 변형률을 고찰하면 일반적으로 보강재에 고려되는 설계인장변형이 광폭 인장시험시 보강재의 변형률 5%정도이므로, 보강재에 작용한 변형률은 설계인장변형률 이하임을 알 수 있다. 보강재의 인장변형계측 결과보강토 옹벽은 매우 안정한 것으로 평가할 수 있다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
보강토 공법이란?
보강토 공법은 프랑스 건축가인 Henri Vidal이 해안에서 모래를 쌓을때 솔잎을 중간에 포설하면 더욱 높고 안정되게 축조할 수 있다는 사실에서 착안 하여 개발된 공법이다. 이 공법은 중력식 콘크리트 옹벽의 문제점인 동절기 시공성, 과다한 기초처리비용, 공기단축, 지진에 대한 저항성 등에 대하여 효율적으로 대처한다는 연구결과에 따라 전 세계적으로 널리 사용되고 있는 공법이다(Frankenberger et.
중력식 콘크리트 옹벽의 문제점은 무엇인가?
보강토 공법은 프랑스 건축가인 Henri Vidal이 해안에서 모래를 쌓을때 솔잎을 중간에 포설하면 더욱 높고 안정되게 축조할 수 있다는 사실에서 착안 하여 개발된 공법이다. 이 공법은 중력식 콘크리트 옹벽의 문제점인 동절기 시공성, 과다한 기초처리비용, 공기단축, 지진에 대한 저항성 등에 대하여 효율적으로 대처한다는 연구결과에 따라 전 세계적으로 널리 사용되고 있는 공법이다(Frankenberger et. al, 1996).
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