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문제 정의
- 본 분석에서는 보강재의 강도가 굴착벽체의 안전율에 미치는 영향을 살펴보기 위하여, 일반철근과 대나무를 보강재로 사용하는 경우에 대하여 분석을 수행하였다. 대나무의 인장강도 값은 실내인장시험에 의해 얻어진 인장강도를 토대로 하여 결정하였다.
- 본 연구에서는 대나무 쏘일네일링 시스템의 적용성을 분석하기 위하여 그림 5의 대표단면을 대상으로 단계별 굴착 시공과정에 따른 변위해석을 실시하였다. 해석용 프로그램은 유한요소해석 상용프로그램 인 PENTAGON-2D 를 사용하였으며, 일반 쏘일네일링과 대나무를 이용한 쏘일네일링의 발생변위를 비교 분석하였다.
- 본 연구에서는 대나무 쏘일네일링의 인발 거동특성을 분석하기 위하여 대나무 쏘일네일링에 대한 현장인발시험을 수행하였다. 현장인발시험은 강원도 정선군과 충청북도 청주시 등 2개 절토사면에서 통대나무 쏘일네일링 5본, 대나무 스트립 쏘일네일링 5본 및 일반쏘일네일링 1본 등 총 11본의 쏘일네일링에 대한 현장인발시험을 수행하였다.
- 본 연구에서는 쏘일네일링 두부 정착장치 내부에 충진되는 에폭시수지와 대나무 보강재 사이의 접착력을 평가하고, 대나무의 보강재의 적용성을 분석하기 위하여 대나무시편을 대상으로 실내인장시험을 시행하였다. 대나무의 실내인장시험은 KS F 2207(한국공업규격-목재의 인장시험방법)에 의거하여 총 10회 실시하였으며, 시험용 대나무 시편은 스트립 형태로 제작하였다.
- 본 연구에서는, 쏘일네일링의 보강재로서 기존의 재료인 철근, 강봉 FRP(Fiberglass Reinforced Plastic) 등을 대체하여 대나무의 활용 가능성을 확인하기 위한 실험 및 해석연구를 수행하였다 이를 위하여 본 연구에서는, 대나무 재료에 대한 강도특성을 분석하였으며, 현장 인발시험을 수행하여 대나무 쏘일네일링의 인발 저항 특성 및 그 적용성을 분석하였고, 한계평형해석 및 변위해석을 통해 대나무 쏘일네일링공법의 적용성을 분석하였다.
- 본 연구에서는, 쏘일네일링의 보강재로서 대나무의 활용 가능성을 확인하기 위한 실험 및 해석 연구를 수행하였다. 이를 위하여 대나무 시료에 대한 강도특성을 분석하였으며, 현장인발시험을 수행하여 대나무 쏘일네일링의 인발저항특성 및 그 적용성을 분석하였고, 한계 평형 해석 및 변위해석을 통해 대나무 쏘일네일링공법의 적용성을 분석하였다.
- 아울러, 지중에 철근을 장기간 방치함으로써 발생되는 부식에 의한 지반환경 오염문제 등도 추후 해결해야할 문제점으로 지적되고 있다(김홍택 등, 2000; 김홍택, 2001). 본 연구에서는, 우리나라의 남부지방에서 자라나는 풍부한 자연재료인 대나무를 쏘일네일링공법의 보강재로 활용하는, 이른바 대나무 쏘일네일링공법의 적용 가능성을 제시하였다.
제안 방법
- 현장인발시험은 강원도 정선군과 충청북도 청주시 등 2개 절토사면에서 통대나무 쏘일네일링 5본, 대나무 스트립 쏘일네일링 5본 및 일반쏘일네일링 1본 등 총 11본의 쏘일네일링에 대한 현장인발시험을 수행하였다. 각각의 인발거동특성을 객관적으로 비교, 검토하기 위하여 유사한 지층조건을 선택하여 현장인발시험을 수행하였다. 현장인발시험이 수행된 지층은 암편이 혼재된 풍화토층으로, 느슨~중위의 상대 밀도를 나타내었다.
- 대나무의 극한인 장강 도와 철근의 극한인장강도의 값은 차이가 있으므로 대나무 쏘일네일과 일반 쏘일네일의 강도비는 직접적으로 비교하기 어렵다고 판단되어, 길이비와 정착비에 대한 영향분석을 실시하였다. 그러나 강도비에 대한 영향분석을 제외하는 대신 보강재의 강도가 전체 안전율에 미치는 영향을 분석하기 위하여 동일한 정착비 및 길이비에서 보강재의 강도를 52.96~406.98kN으로 변화시키면서 전체안전율에 미치는 영향을 분석하였다. 분석에 적용한 대표단면은 그림 5와 같으며, 분석에 사용된 제반 설계제원은 표 4와 같다.
- 6 에 대한 분석이 이루어 졌다. 대나무의 극한인 장강 도와 철근의 극한인장강도의 값은 차이가 있으므로 대나무 쏘일네일과 일반 쏘일네일의 강도비는 직접적으로 비교하기 어렵다고 판단되어, 길이비와 정착비에 대한 영향분석을 실시하였다. 그러나 강도비에 대한 영향분석을 제외하는 대신 보강재의 강도가 전체 안전율에 미치는 영향을 분석하기 위하여 동일한 정착비 및 길이비에서 보강재의 강도를 52.
- 대나무의 인장강도 값은 실내인장시험에 의해 얻어진 인장강도를 토대로 하여 결정하였다. 사용되는 대나무는 임의의 직경을 선택할 수 있고, 대나무 스트립을 이용하는 경우에는 스트립의 개수를 조절하여 소요의 인장강도를 확보할 수 있으므로, 표 5와 같이 대나무의 인장강도를 다양하게 변화시켜 분석하였다.
- 본 분석에서는 상용 설계프로그램인 Talren 97을 이용하여 일반 쏘일네일링과 대나무 쏘일네일링의 보강재 강도가 굴착벽체의 안전율에 미치는 영향 등에 대한 분석을 수행하였다. 본 분석에서는 쏘일네일링 벽체의 보강 정도를 결정하는 무차원변수를 다양하게 변화 시켜 분석하였다.
- 수행하였다. 본 분석에서는 쏘일네일링 벽체의 보강 정도를 결정하는 무차원변수를 다양하게 변화 시켜 분석하였다. 쏘일네일링 벽체의 보강정도를 결정하는 무차원변수(Bruce & Jewell 1986, 1987)에는 길이비 {Rl, length ratio), 정착비(乌, bond ratio) 및 강도비国切 strength ratio)가 있으며 이에 대한 정의는 식 (1)과 같다.
- 본 연구에서 개발한 대나무 쏘일네일링의 형태는 크게 대나무를 별도의 성형 없이 그대로 보강재로 활용하는 통대나무 쏘일네일링과, 대나무를 띠(Strip) 형태로 가공하여 보강재로 사용하는 대나무 스트립 쏘일네일링으로 나뉘어 진다(그림 1 참조). 통대나무 쏘일네일링은 사용되는 대나무의 단면적에 따라 강도가 일정하지 않고, 길이 방향 단면 변화에 따른 강도차이가 발생하지만, 통대나무를 별도의 가공 없이 보강재로 사용할 수 있어 사용이 간편하다는 장점이 있다.
- 대나무의 인장강도 값은 실내인장시험에 의해 얻어진 인장강도를 토대로 하여 결정하였다. 사용되는 대나무는 임의의 직경을 선택할 수 있고, 대나무 스트립을 이용하는 경우에는 스트립의 개수를 조절하여 소요의 인장강도를 확보할 수 있으므로, 표 5와 같이 대나무의 인장강도를 다양하게 변화시켜 분석하였다. 설계변수의 변화에 따른 쏘일네일링 벽체의 안정성 평가결과를 요약하여 정리하면 표 6과 같다.
- 이를 위하여 대나무 시료에 대한 강도특성을 분석하였으며, 현장인발시험을 수행하여 대나무 쏘일네일링의 인발저항특성 및 그 적용성을 분석하였고, 한계 평형 해석 및 변위해석을 통해 대나무 쏘일네일링공법의 적용성을 분석하였다. 본 연구를 통해 얻어진 주요 결론을 요약하면 다음과 같다.
- 대나무 스트립은 통대나무를 4가닥의 스트립형태로 쪼개어 사용하였다. 일반 쏘일넹일링은 가시설 굴착벽체에 일반적으로 사용되는 직경 25mm의 고장력철근을 사용하였고 정착길이는 대나무 쏘일네일과 동일하게 하였다 인발력 재하에 따른 쏘일네일의 하중전이양상을 분석하기 위해, 대나무네 일의 길이방향으로 L5m간격마다 변형률계(strain gauge)를 3개씩 부착하여, 본당 총 9개소에서 인발력 작용에 따른 변형거동을 측정하였다.
- 클램프는 인장시험시 시편손상을 방지하기 위하여 사각기둥 형태의 강재파이프(Steel pipe) 내에 에폭시수지를 주입하여 약 10일 정도 경화시킨 후 시험에 사용하였다. 클램프에 정착되는 대나무 시편의 길이는 다수의 예비시험 결과 대나무의 인장파괴시 까지 에폭시로부터 시편이 인발 되지 않을 정도의 충분한 길이를 결정하여 제작하였다. 클램프의 제원은 20x20x300mm, 두께 2mm의 강재 파이프(Steel pipe)로 하여, 인장시험시 클램프가 재료시험기의 그립력을 충분히 유지하는 동시에 변형되지 않도록 하였다 인장력은 변위제어방식에 의해 2mm/min의 일정한 속도로 유지하였으며, 시험용 대나무 시편에는 변형측정을 위하여 변형률계(extensor meter)를 설치하여 인장력과 동시에 대나무의 탄성계수를 측정하였다.
- 클램프에 정착되는 대나무 시편의 길이는 다수의 예비시험 결과 대나무의 인장파괴시 까지 에폭시로부터 시편이 인발 되지 않을 정도의 충분한 길이를 결정하여 제작하였다. 클램프의 제원은 20x20x300mm, 두께 2mm의 강재 파이프(Steel pipe)로 하여, 인장시험시 클램프가 재료시험기의 그립력을 충분히 유지하는 동시에 변형되지 않도록 하였다 인장력은 변위제어방식에 의해 2mm/min의 일정한 속도로 유지하였으며, 시험용 대나무 시편에는 변형측정을 위하여 변형률계(extensor meter)를 설치하여 인장력과 동시에 대나무의 탄성계수를 측정하였다. 표 1 에는 실내인장시험용 공시체의 개요도 및 시험 결과를 나타내었다.
대상 데이터
- 정착길이는 5m이다. 사용된 통대나무의 최대직경은 70mm이고, 최소직경은 약 20mm이다. 대나무 스트립은 통대나무를 4가닥의 스트립형태로 쪼개어 사용하였다.
- 대나무의 실내인장시험은 KS F 2207(한국공업규격-목재의 인장시험방법)에 의거하여 총 10회 실시하였으며, 시험용 대나무 시편은 스트립 형태로 제작하였다. 시험용 시편의 크기는 폭 lOnrni, 두께 5mm, 길이 700mm로 균일하게 하여, 이 중 양 끝단 각 300mm는 인장 시편을 정착하는 역할을 해주는 클램프에 정착하였다. 클램프는 인장시험시 시편손상을 방지하기 위하여 사각기둥 형태의 강재파이프(Steel pipe) 내에 에폭시수지를 주입하여 약 10일 정도 경화시킨 후 시험에 사용하였다.
- 시험용 시편의 크기는 폭 lOnrni, 두께 5mm, 길이 700mm로 균일하게 하여, 이 중 양 끝단 각 300mm는 인장 시편을 정착하는 역할을 해주는 클램프에 정착하였다. 클램프는 인장시험시 시편손상을 방지하기 위하여 사각기둥 형태의 강재파이프(Steel pipe) 내에 에폭시수지를 주입하여 약 10일 정도 경화시킨 후 시험에 사용하였다. 클램프에 정착되는 대나무 시편의 길이는 다수의 예비시험 결과 대나무의 인장파괴시 까지 에폭시로부터 시편이 인발 되지 않을 정도의 충분한 길이를 결정하여 제작하였다.
- 현장인발시험에 사용된 대나무 쏘일네일링의 개수는 총 10개(통대나무 5개, 대나무스트립 5개)로 천공구멍 내의 정착길이는 5m이다. 사용된 통대나무의 최대직경은 70mm이고, 최소직경은 약 20mm이다.
- 수행하였다. 현장인발시험은 강원도 정선군과 충청북도 청주시 등 2개 절토사면에서 통대나무 쏘일네일링 5본, 대나무 스트립 쏘일네일링 5본 및 일반쏘일네일링 1본 등 총 11본의 쏘일네일링에 대한 현장인발시험을 수행하였다. 각각의 인발거동특성을 객관적으로 비교, 검토하기 위하여 유사한 지층조건을 선택하여 현장인발시험을 수행하였다.
데이터처리
- 따른 변위해석을 실시하였다. 해석용 프로그램은 유한요소해석 상용프로그램 인 PENTAGON-2D 를 사용하였으며, 일반 쏘일네일링과 대나무를 이용한 쏘일네일링의 발생변위를 비교 분석하였다. 본 해석에 적용된 지반강도정수 및 보강재의 강도정수는 표 7과 같다.
이론/모형
- 시행하였다. 대나무의 실내인장시험은 KS F 2207(한국공업규격-목재의 인장시험방법)에 의거하여 총 10회 실시하였으며, 시험용 대나무 시편은 스트립 형태로 제작하였다. 시험용 시편의 크기는 폭 lOnrni, 두께 5mm, 길이 700mm로 균일하게 하여, 이 중 양 끝단 각 300mm는 인장 시편을 정착하는 역할을 해주는 클램프에 정착하였다.
- 현장긴발시험은 lFHWA(1998, 2003)2]- RECOMMENDATIONS CLOUTERRE(1991), 를 참고하여 변위제어방식 현장인발시험으로 시행하였다. 인발속도는 Imm/min(허용오차 ±10% 이내)의 속도로 하였으며, 인발력이 최대치를 지나 감소하는 경향을 나타내거나 일정한 값에 수렴할 때까지 지속하였다.
성능/효과
- (1) 대나무 시편의 인장시험 결과, 대나무의 인장강도는 약 196, 133~287, 139炒2의 범위로, 탄성계수는 약 2.74E+07~5.29E+07kPa의 범위로 각각 나타났다.
- (2) 대나무 시편의 인장도시험 결과를 토대로, 자연 상태의 대나무(최대직경 (|)70mm, 최소직경 (|)29mm, 두께 3 ~ 10mm)의 인장강도를 산정하면, 약 52.96-406.98kN의 범위로 나타났다.
- (3) 현장인발시험 결과, 대나무 쏘일네일링의 최대인발력의 크기는 통대나무 및 대나무스트립 모두 약 76.49kN~ 112.78kN의 범위로 큰 차이 없이 유사한 값을 나타내었다.
- (4) 현장인발시험에 의한 두부 변위량은 통대무를 사용하거나 대나무 스트립을 이용하는 경우에는 큰 차이가 없는 유사한 축방향 변형률을 나타냈으나, 대나무를 사용하는 대나무 쏘일네일링의 변형률이 전체적으로 일반쏘일네일링 보다 30% 정도 크게 나타났다.
- (5) 한계평형해석 결과, 대나무의 인장강도가 107.87kN 이상이고 정착비가 0.4 이상인 경우에 일반 쏘일네일링 벽체와 안전율의 차이가 거의 없는 것으로 나타났으며, 인장강도가 약 200kN 이상인 경우에는 일반 쏘일네일링 벽체와 안전율의 차이가 거의 없는 것으로 나타났다. 따라서, 최대직경 50mm 이상인 대나무 보강재의 경우에 일반쏘일네일링과 유사한 안전율이 발휘되는 것으로 예측할 수 있다.
- (6) 한계평형해석 결과, 일반 쏘일네일링의 경우에 정착비에 의한 영향에 비하여 길이비에 의한 안전율 증가 효과가 매우 크게 나타났으나, 대나무 쏘일네일링의 경우에는 비교적 인장강도가 큰 경우(Case2, 3)를 제외하면 정착비 증가에 의한 안전율의 증가 효과가 크게 나타났다.
- (7) 변위해석 결과, 일반 쏘일네일링과 대나무 쏘일네일링 모두 유사한 변위분포 양상을 나타내었으며, 대나무를 적용한 쏘일네일링의 경우에 일반 쏘일네일링의 경우보다 다소 큰 발생변위를 보였다.
- (8) 대나무 쏘일네일링 및 일반 쏘일네일링을 적용한 경우에 대한 변위해석 결과, 굴착시공과정에 따른 보강재의 작용 축력은 대나무 쏘일네일링이 일반쏘일네일링의 78-95% 정도로 나타났다.
- 따라서, 표 3을 참조하면, 직경 50mm 이상의 대나무 보강재의 경우에 일반쏘일네일링과 유사한 안전율이 발휘되는 것으로 예상할 수 있다. 구체적으로 길이비 0.5, 정착비 0.3인 경우, 대나무의 인장강도가 107.87kN인 경우에는(Case 4), 안전율이 일반 쏘일네일의 약 87% 에 해당하며, 대나무의 인장강도가 79.63kN인 경우에는 (Case 5) 안전율이 일반쏘일네일의 약 71%, 인장강도가 52.96kN인 경우에는 일반 쏘일네일링의 약 55% 정도로 나타났다.
- 그림 6~그림 9의 결과를 종합하여 분석하면, 본 연구의 대나무 쏘일네일링 보강재의 경우에 인장강도 가약 196kN 이상(통대나무의 직경이 약 50mm인 경우에 해당)이거나, 혹은 인장강도가 107.87kN인 경우(통대나무의 직경이 약 40mm인 경우에 해당)에는 정착비가 0.4 이상인 경우에 일반 쏘일네일링과 의미있는 안전율의 차이가 없는 것으로 나타났다. 그러나 보강재의 강도가 상대적으로 작은 경우(Case 5, Case6)에는 정착비가 증가함에 따라 전체안전율도 증가하는 것으로 나타났다.
- 그림 6의 결과를 살펴보면, 정착비가 0.3인 경우, 보강재의 강도가 비교적 큰 경우에는(Case 1, 2, 3) 길이 비가 증가할수록 전체안전율이 증가하는 경향을 보였으나, 보강재의 강도가 비교적 작은 경우에는(Case 4, 5, 6) 길이비가 증가할수록 전체 안전율은 오히려 감소하는 경향을 나타냈다. 또한, 전반적으로 보강재의 강도가 증가함에 따라 안전율이 증가하는 경향을 보이나, 보강재의 강도가 일정치 보다 큰 경우에는 보강재의 강도 차이에 따른 전체안전율의 변화가 거의 없어지는 경향을 나타내었다.
- 그림 8 및 그림 9에는, 정착비 변화에 따른 보강재의 종류별 굴착벽체의 안전율 변화 경향과(그림 8), 동일한 정착비에서 보강재의 강도변화에 따른 안전율의 변화 (그림 9)를 각각 나타내었다 그림 8 및 그림 9의 결과를 살펴보면, 보강재의 강도가 비교적 작은 경우에는(Case 4, 5, 6) 정착비가 증가함에 따라서 전체안전율이 증가하는 경향을 보이나, 보강재의 강도가 비교적 큰 경우에는 (Case 1, 2, 3) 정착비 변화에 따라 전체안전율의 변화가 상대적으로 미미한 것으로 나타났으며, 보강재의 강도가 일정치 이상으로 증가하면 정착비 변화에 관계 없이 강도 증가에 따른 안전율의 증가효과를 기대할 수 없는 것으로 나타나, 그림 6, 그림 7의 분석결과와 동일한 결과를 나타내었다.
- 대나무를 사용하는 대나무 쏘일네일링의 변형률이 전체적으로 일반쏘일네일링 보다 30% 정도 크게 나타난 원인은, 실내인장시험 결과 나타난 대나무의 탄성계수(표 2 참조)가 일반 쏘일네일링의 25mm 고장력철근의 2.059E+09kPa에 비하여 약 3.9~7.5 배 정도 작게 나타나는데 그 원인이 있는 것으로 판단된다.
- 그러나 보강재의 강도가 상대적으로 작은 경우(Case 5, Case6)에는 정착비가 증가함에 따라 전체안전율도 증가하는 것으로 나타났다. 따라서 일반 쏘일네일링의 경우에 정착비에 의한 영향에 비하여 길이비에 의한 안전율 증가 효과가 매우 크게 나타나지만, 본 연구의 대나무 쏘일네일링의 경우에는 비교적 인장강도가 큰 경우(Case 2, 3)를 제외하면 정착비 증가에 의한 안전율의 증가 효과가 크게 나타나는 것을 알 수 있으며, 길이비 증가에 따라 안전율이 오히려 감소하는 경향도 나타내는 것을 알 수 있다. 참고적으로, 대나무스트립 쏘일네일링의 경우에는 필요에 따라 스트립의 개수를 조절하므로써 소요의 인장강도를 얻을 수 있는 점을 감안할때, 대나무 스트립의 개수에 따라 굴착벽체의 소요 안전율을 확보할 수 있는 방안을 강구할 수 있을 것으로 판단된다.
- 4 이상인 경우에 일반 쏘일네일링 벽체와 안전율의 차이가 거의 없는 것으로 나타났으며, 인장강도가 약 200kN 이상인 경우에는 일반 쏘일네일링 벽체와 안전율의 차이가 거의 없는 것으로 나타났다. 따라서, 최대직경 50mm 이상인 대나무 보강재의 경우에 일반쏘일네일링과 유사한 안전율이 발휘되는 것으로 예측할 수 있다.
- 0kN보다 작은 경우에는 안전율이 저하되는 것으로 나타났다. 따라서, 표 3을 참조하면, 직경 50mm 이상의 대나무 보강재의 경우에 일반쏘일네일링과 유사한 안전율이 발휘되는 것으로 예상할 수 있다. 구체적으로 길이비 0.
- 78-95% 정도로 나타났다. 또한 최종 굴착단계에서 누적되는 수평변위량은 대나무 쏘일네일링을 적용한 경우 0.42~65.7mm, 일반 쏘일네일링을 적용한 경우 0.36~58.5mm로, 대나무 쏘일네일링 벽체의 경우에 최대 약 1.12배의 발생변위 증가가 예측되었다.
- 3인 경우, 보강재의 강도가 비교적 큰 경우에는(Case 1, 2, 3) 길이 비가 증가할수록 전체안전율이 증가하는 경향을 보였으나, 보강재의 강도가 비교적 작은 경우에는(Case 4, 5, 6) 길이비가 증가할수록 전체 안전율은 오히려 감소하는 경향을 나타냈다. 또한, 전반적으로 보강재의 강도가 증가함에 따라 안전율이 증가하는 경향을 보이나, 보강재의 강도가 일정치 보다 큰 경우에는 보강재의 강도 차이에 따른 전체안전율의 변화가 거의 없어지는 경향을 나타내었다. 그림 7로 부터, 정착비가 0.
- 그림 10 및 그림 11에서, 대나무 쏘일네일링 벽체 및 일반 쏘일네일링 벽체의 변위분포 형태를 비교하면, 두 경우 사이의 특이한 차이점은 없는 것으로 나타났다. 변위량에 있어서는 대나무를 적용한 쏘일네일링의 경우 최대 수평변위량이 3.82~ 119.0mm, 일반 쏘일네일링의 경우 최대수평변위량이 3.51 ~ 109.0mm로 각각 나타나, 대나무 쏘일네일링 벽체가 일반 쏘일네일링 벽체에 비하여 약 1.10배 수평변위량이 크게 나타났다 이러한 변위량의 차이는 일반 철근과 대나무의 탄성 계수 값의 차이에 기인하는 것으로 판단된다. 대나무 쏘일네일링과 일반 쏘일네일링의 단계별 굴착시공과정에 따른 보강재 작용 축력 및 최상단 지점에서의 수평변위를 비교한 결과는 그림 12 및 그림 13과 같다.
- 분석 결과로부터, 정착비가 비교적 작은 경우, 보강재의 강도가 증가하면 안전율은 보강재의 인발저항에 의해 크게 영향을 받지만, 보강재의 강도가 충분하지 못한 경우에는 보강재의 파단이 안전율에 영향을 미치는 것으로 판단할 수 있다. 아울러, 보강재의 강도가 충분하지 않을 경우에 안전율의 확보를 위해 정착비를 증가시켜야 하며, 단순히 길이비의 증가로 인한 안전율의 증가는 기대하기 어려운 것을 알 수 있다.
- 상기의 시험결과를 토대로, 자연상태의 대나무(최대직경 4)70mm, 최소직경(|)29mm, 두께 3~ 10mm)의 단면변화를 고려하여 대나무 전체를 5부분(최하부, 하부, 중앙 상부, 최상부)으로 구분하여 각각에 대한 인장강도를 산정한 결과, 최상부에서 약 52.96kN, 최하 부에서 약 406.98kN의 값을 나타내었으며 대나무의 중앙 부분을 기준으로 한 인장강도의 크기는 107.87kN 정도인 것으로 나타났다(표 3 참조).
- 하지만, 보강재의 강도에 관계없이 길이비가 증가할수록 안전율도 증가하는 것으로 나타나, 그림 6에서의 분석에서와 다소 차이가 나는 결과를 나타내었다. 즉, 정착비가 커지는 경우에는 보강재의 강도가 작더라도 길이 비 증가에 따른 안전율의 증가효과를 기대할 수 있는 것으로 나타났다.
- 및 탄성계수를 산출하여 정리하였다. 표 2를 살펴보면, 대나무의 인장강도는 약 196, 133~287, 139妙£1의 범위로, 탄성계수는 약2.74E+07~5.29E+07kPa의 범위로 각각 나타났다.
- 표 6의 해석결과로 부터 일반철근을 쏘일네일링으로 사용하는 경우(Case 1)와 대나무 쏘일네일 굴착 벽체의 경우를 비교하면, 대나무의 인장강도가 약 200.0kN 이상인 경우(Case 2, 3)에는 일반 쏘일네일링 벽체와 안전율의 차이가 거의 없는 것으로 나타났으며, 인장강도가 200.0kN보다 작은 경우에는 안전율이 저하되는 것으로 나타났다. 따라서, 표 3을 참조하면, 직경 50mm 이상의 대나무 보강재의 경우에 일반쏘일네일링과 유사한 안전율이 발휘되는 것으로 예상할 수 있다.
후속연구
- (9) 현재까지의 연구결과, 대나무재료는 굴착벽체 및 사면보강 등 지반보강용 쏘일네일링의 보강재로서 적용이 가능한 대체 재료로 판단되며, 향후 적용을 위한 시험시공 등의 연구가 뒤따라야 할 것으로 판단된다.
- 78kN의 범위로 큰 차이 없이 유사한 값을 나타내었으며, 두부변위 또한 큰 차이 없이 나타났다. 49.03kN이내의 인발 하중 하에서의 두부변위를 살펴보면, 대나무 쏘일네일과 일반쏘일네일이 명확한 차이가 없는 것으로 나타났으나, 이는 제한된 하중 영역에서의 거동특성으로서, 추후 보다 큰 인발하중하에서의 명확한 분석이 필요할 것으로 판단된다.
- 따라서 일반 쏘일네일링의 경우에 정착비에 의한 영향에 비하여 길이비에 의한 안전율 증가 효과가 매우 크게 나타나지만, 본 연구의 대나무 쏘일네일링의 경우에는 비교적 인장강도가 큰 경우(Case 2, 3)를 제외하면 정착비 증가에 의한 안전율의 증가 효과가 크게 나타나는 것을 알 수 있으며, 길이비 증가에 따라 안전율이 오히려 감소하는 경향도 나타내는 것을 알 수 있다. 참고적으로, 대나무스트립 쏘일네일링의 경우에는 필요에 따라 스트립의 개수를 조절하므로써 소요의 인장강도를 얻을 수 있는 점을 감안할때, 대나무 스트립의 개수에 따라 굴착벽체의 소요 안전율을 확보할 수 있는 방안을 강구할 수 있을 것으로 판단된다.
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