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문제 정의
- 시험에 사용된 재하판은 140cmxl02cnv<90cm의 철재로 제작된 모형토조실험용 가압판으로서, 유압을 이용하여재하 하였다. 본 시험은 지오백 안에 폐콘크리트를 넣어 상재 하중에 의한 지오백의 최대압축강도 및 인장 변위를 평가하고자 수행되었다. 그림 5에서는 대형압축 강도시험 모습을 보여주며, 계산 시 재하면적은 재하판 면적이 아니라 재하면의 접지면적으로 환산하여 계산하였다.
제안 방법
- 이러한 관점에서 폐콘크리트를 이용한 지오백 옹벽은 자갈 및 모래와 같은 천연골재를 대신하여 폐콘크리트를 활용함에 따라 기존 공법에 비해 경제성이 월등할 것으로 예상된다. 따라서 본 연구에서는 폐콘크리트를 이용한 지오백의 강도 특성 평가시험을 수행하였으며, 폐콘크리트 지오백 옹벽 시스템에 대한 현장시험시공을 통해 토압계, 침하계, 수평 변위계 등의 각종 계측기를 매설하여 전면에 작용하는 수평토압의 크기 및 분포형태, 뒤채움지반의 침하형태 및 특성 등을 계측 평가함으로서 폐콘크리트를 이용한 조립형 중력식 옹벽의 역학적 안정성 및 변형특성을 규명하였다.
- 이때 봉과 봉 사이를 연결하는 연결봉은 시공높이까지 볼트형태로 2m 마다 설치하였다. 보강토 옹벽의 수평변위 측정을 위한 변형 핀 설치는 지오백과 지오백에 사이에 배관봉을 삽입하여 벽체하단까지 정추를 고강도의 낚시줄로 내려뜨리는 방법으로 수행되었다. 또한, 벽체전면의 지중 수평 변위를 측정하는 경우 경사계는 기초지반을 천공한 후 케이싱을 설치하는 방법으로 설치하였다(그림 8 참조).
- 본 논문에서는 폐콘크리트를 이용한 조립형 중력식 옹벽의 일종인 지옹백 옹벽에 대한 현장시공 및 계측을 통해 작용 수평토압 및 변형특성을 분석하여 다음과 같은 결론에 도달하였다.
- 2mm가 발생하고, 지표 아래 Im까지 감소한 후 일정해지고 거의 변형이 없는 안정된 특성을 나타내었다. 본 시험시공 현장은 기초지반 구성이 앞서 언급했듯이 기초지반에 점토층이 6.0m 깊이로 존재하고 있어 치환 개량을 수행하였다. 이러한 치환 성토는 전면 벽체의 변형 및 전체 사면 활동에 있어서 큰 문제를 야기 시키지 않은 것으로 판명되었다.
- 본 현장에서 폐콘크리트를 이용한 조립형 중력식 옹벽의 안정성 검토를 위하여 그림 7과 같이 수평토압계 5개, 침하판 5개, 변형핀 4개를 매설하여 시공 중과 시공 후의 계측을 수행하였다. 수평토압계는 철재상자에고정시킨 후 내부에 쇄석을 채워 반력을 얻는 방식으로 옹벽 배면에 설치하였다(그림 8(a) 참조).
- 침하특성 평가는 침하판을 기초저면으로부터 Im, 2m, 3m, 4m, 5m 등에 설치하여 시공완료 후부터 측정하였다. 그림 11에서는 벽체높이별 시간경과에 따른 폐콘크리트를 이용한 지오백 옹벽의 침하형태를 보여준다.
대상 데이터
- 본 연구에 사용된 지오백은 폴리프로필렌(polypropylene, PP)원료를 사용한 직포형태로 구성되었다. 지오백의 최대 광폭인장강도 및 인장변형률이 주방향(Machine Direction), 부방향(Cross Machine Direction)에 대하여 각각 4.
- 본 연구에 사용된 폐콘크리트는 순환 굵은 골재 1종으로, 현장에서 지오백에 넣어 사용하였다. 그림 3에서는 사용된 폐콘크리트 입도분포곡선을 보여준다.
- 시험에 사용된 재하판은 140cmxl02cnv<90cm의 철재로 제작된 모형토조실험용 가압판으로서, 유압을 이용하여재하 하였다. 본 시험은 지오백 안에 폐콘크리트를 넣어 상재 하중에 의한 지오백의 최대압축강도 및 인장 변위를 평가하고자 수행되었다.
- 지오백의 크기는 90cm(L)x90cm(W)xl20cm(H)로 사각형의 형태로 제작되었으며 그림 4는 본 연구에 사용된 지오백의 형상을 보여주고 있다.
- 현장계측에 사용된 주요 장비는 토압계의 경우, 용량 2kg/cm2 스트레인게이지 타입의 수평토압계, 간극수압계 등을 사용하였다.
이론/모형
- 8kg인 제품이다. 지오백의 봉합강도시험은 광폭인장강도 시험법 (ASTM D 4884-96 Wide Width Strip Method) 을 준용하여 시험을 수행하여 시험을 수행하였으며, 최대하중 1.02〜 1.08 t/m, 신율 약 26〜30% 정도인 것으로 평가되었다. 또한, 봉합강도는 인장강도의 약 29% 정도에 해당하는 것을 볼 수 있다.
성능/효과
- (1) 폐콘크리트 채움 지오백은 재하하중 크기가 증가하면서 압축변형이 발생되고 이로 인해 발생된 횡방향 변형에 의한 토목섬유 직포의 인열파단에 의해 파괴되는 형태를 나타내며 이때 일축압축강도의 경우 16.1t/m12 , * * (3) 지오백 옹벽의 수평변위는 자중에 의한 지오백 중앙부 배부름 특성에 기 인하여 중단 및 하단에서 상대적으로 크게 발생되고, 그 크기의 경우 옹벽 높이 (H)의 0.87% 정도 이다.
- (4) 지오백 옹벽의 침하 특성은 지오백의 자중에 의한 속 채움재 안정화 특성에 기 인하여 시간경과에 따라감소되며, 최대 침하량의 경우 3.7cm 정도로 옹벽 높이(H) 0.74%인 것으로 평가되었다.
- (5) 옹벽 배면에 설치된 경사계를 이용하여 측정한 결과, 지오백 옹벽 배면의 지중수평변위는 옹벽 높이 3.5m에서 최대수평변위 2.2mm가 발생하였으나 상단 및 하단의 상대적 변위량이 작아 시공 완료 후변형이 없는 안정한 상태를 나타내었다
- 대형 압축강도 실험결과, 폐콘크리트를 채운 지오 백은 표 3에서 보듯이 최대 일축압축강도의 경우 16.1t/m2, 파괴시의 변형량의 경우 12cm인 것으로 평가되었다. 지 오백 파괴양상은 재하하중의 크기가 증가하면서 압축변형이 발생되^, 이로 인해 지오백의 횡방향 변형이 유발되어 지오백을 구성하는 PP 직포에 인열 파단이 발생되는 형태를 보인다.
- 한편, 지오백 단위중량은 대략 lEt/n?인 것으로 조사되었다. 따라서 실험된 지오백은 압축강도실험결과를 놓고 볼 때 최대 7m의 성토고까지 시공이 가능할 것으로 예상되나, 안전율을 고려하여 5m 이하에서 사용되는 것이 바람직하다. 또한, 5m 이상의 성토 옹벽을 계획할 경우에는 사용 직포의 강도를 더 큰 것으로 사용하여야 한다.
- 이러한 수평토압분포 특성은지오백/원지반, 지오백/지오백 등의 마찰저항이 흙의 내부마찰각 30。보다 휠씬 크게 유발됨으로써 콘크리트 벽체와 같이 작은 옹벽 변형이 유발되는 특성에 기인한다. 따라서 폐콘크리트 블록을 이용한 지오백 옹벽은 설계 시 일반 중력식 옹벽과 마찬가지로 랭킨의 주동토압을 가정하여 설계해도 무방할 것으로 판단된다.
- 이때 인열파단이 발생되는 부위는 봉합선 보다는 변형이 가장 큰 지오백 중앙 부위에서발생된다. 또한, 지오백 변형특성은 지오백 수직 높이가 90cm인 것에 비추어 볼 때 파괴 파괴 시 변형률이 13% 정도로, 큰 변형 하에 파괴되는 것으로 나타났다. 한편, 지오백 단위중량은 대략 lEt/n?인 것으로 조사되었다.
- 그림 1과 그림 2는 뒤채움 흙시료의 입도 분포곡선과 다짐특성을 보여준다. 현장 흙시료의 기본특성 결과는 표 1에서 보듯이 현장 자연함수비 12.5%, 비중 2.65, 최대건조밀도 1.96t/m3, 최적함수비 12.0%, 통일분류법상 SW인 것으로 나타났다.
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