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문제 정의
- (1) 본 연구에서는 프리스트레스트 띠장 시스템의 차원해석에 관한 절차와 방법이 제시되었다. 프리스트레스트 띠장 시스템에 대한 차원 해석을 통하여 지반반력계수, 띠장 길이와 휨강성으로 구성된 무차원 매개변수를 획득할 수 있었으며 이를 적용하여 모형 시험 수행을 위한 새로운 프리스트레스트 띠장 시스템의 단면을 설계할 수 있었다.
- 모형 시험을 위하여 현장 규모의 프리스트레스트 띠장을 적용한 흙막이 시스템에 대한 차원 해석이 수행되었다. 본 논문에는 새로운 흙막이 시스템에 대한 차원 해석의 절차 및 방법이 제시되었다. 차원 해석 결과로부터 모형 규모의 프리스트레스트 띠 장을 적용한 흙막이 시스템을 구현하였다.
제안 방법
- 차원 해석 결과로부터 모형 규모의 프리스트레스트 띠 장을 적용한 흙막이 시스템을 구현하였다. 모형 시험 중 흙막이 시스템 부재에 대한 계측을 수행하여 흙막이 벽체 배면의 토압 거동, 프리스트레스트 띠장의 변형 거동, 띠장 시스템 부재의 힘 거동과 버팀보의 힘 거동을 알아보았다. 모형 시험 결과는 프리스트레스트 띠장 시스템 부재의 설계 결과와 비교 평가되었다.
- 시험이 수행되었다. 모형 시험을 위하여 현장 규모의 프리스트레스트 띠장을 적용한 흙막이 시스템에 대한 차원 해석이 수행되었다. 본 논문에는 새로운 흙막이 시스템에 대한 차원 해석의 절차 및 방법이 제시되었다.
- 8m, 높이 L5m의 토조가 사용되었다. 벽체와 프리스트레스트 띠장 시스템 모형은 아크릴 재료로 제작되었으며 띠장 시스템의 강선은 피아노선으로 대체하였다.
- 본 논문에는 새로운 흙막이 시스템에 대한 차원 해석의 절차 및 방법이 제시되었다. 차원 해석 결과로부터 모형 규모의 프리스트레스트 띠 장을 적용한 흙막이 시스템을 구현하였다. 모형 시험 중 흙막이 시스템 부재에 대한 계측을 수행하여 흙막이 벽체 배면의 토압 거동, 프리스트레스트 띠장의 변형 거동, 띠장 시스템 부재의 힘 거동과 버팀보의 힘 거동을 알아보았다.
- 토조의 강사 장치를 활용하여 모형 지반을 조성하였다. 지반 조성을 위하여 표준사를 사용하였으며 강사 된 지반의 상대 밀도는 60-65%, 내부 마찰각은 약 37。이다.
- 프리스트레스트 띠장 시스템에 대한 차원 해석을 통하여 지반반력계수, 띠장 길이와 휨강성으로 구성된 무차원 매개변수를 획득할 수 있었으며 이를 적용하여 모형 시험 수행을 위한 새로운 프리스트레스트 띠장 시스템의 단면을 설계할 수 있었다.
- 프리스트레스트 띠장을 적용한 새로운 흙막이 시스템의 거동을 파악하기 위하여 벽체 배면의 토압, 프리스트레스트 띠장 시스템 부재의 하중, 띠장의 휨변위 그리고 버팀보 하중이 계측되었다. 벽체 배면의 토압을 측정하기 위하여 5개의 토압계가 설치되었다.
- 프리스트레스트 띠장을 적용한 새로운 흙막이 시스템의 안정성을 평가하고 거동 특성을 규명하기 위하여 모형 시험이 수행되었다. 모형 시험을 위하여 현장 규모의 프리스트레스트 띠장을 적용한 흙막이 시스템에 대한 차원 해석이 수행되었다.
- 프리스트레스트 띠장을 적용한 새로운 흙막이 시스템의 안정성을 평가하고 거동을 규명하기 위하여 모형시험이 수행되었다 새로운 흙막이 시스템 모형에 대한계 측을 수행하여 흙막이 벽체 배면의 토압 거동, 프리스트레스트 띠장의 변형 거동, 띠장 시스템 부재의 힘 거동과 버팀보의 힘 거동을 알아보았다. 본 연구의 결론은 다음과 같다.
- 프리스트레스트 띠장을 적용한 흙막이 시스템의 모형 설계를 수행하기 위하여 차원 해석으로부터 도출된무차원 매개변수들 중 衍를 선정하였다. 무차원 변수 所 는 지반반력계수 k, 띠장의 길이 L 그리고 띠장의 휨 강성 £/로 구성되 었으며 본 무차원 변수를 활용하여 새로운 프리스트레스트 띠장의 거동을 규명하는 것이 타당하다고 판단되었다.
- 프리스트레스트 띠장을 적용한 흙막이 시스템의 차원 해석에서는 프리스트레스트 띠장의 거동이 수평 방향 말뚝의 거동과 유사하다는 점에 착안하여 수평 방향 말뚝의 지배방정식을 적용하여 무차원 매개변수들을 유도하였으며 주요 무차원 변수를 선정하여 이를 모형 설계에 적용하였다.
대상 데이터
- 6m 모형지반 굴착시, 148-165N의 축력이 띠장에서 측정되었다. 모형 지반에의 편하중 재화시, 166-185N의 축력이 띠장에서 계측되었으며 강선 재긴장시, 244-295N의 하중이띠장에서 측정되었다. 띠장의 축력 거동을 보면 초기 강선 긴장력 도입 후 지반 굴착, 편하중 및 재긴장 하중도입으로 인해 띠장 축력이 증가하는 경향을 나타내고 있다.
- 프리스트레스트 띠장을 적용한 흙막이 시스템의 모형 시험을 수행하기 위하여 가로 1.8m, 세로 1.8m, 높이 L5m의 토조가 사용되었다. 벽체와 프리스트레스트 띠장 시스템 모형은 아크릴 재료로 제작되었으며 띠장 시스템의 강선은 피아노선으로 대체하였다.
데이터처리
- 한편 토압계로부터 계측된 하중을 Terzaghi & Peck(1967) 과 Goldberg et al.(1976)의 설계토압 하중과 비교 평가하였다. 계측된 하중은 설계토압 하중에 비해 각각 14.
- 모형 시험 중 흙막이 시스템 부재에 대한 계측을 수행하여 흙막이 벽체 배면의 토압 거동, 프리스트레스트 띠장의 변형 거동, 띠장 시스템 부재의 힘 거동과 버팀보의 힘 거동을 알아보았다. 모형 시험 결과는 프리스트레스트 띠장 시스템 부재의 설계 결과와 비교 평가되었다.
성능/효과
- (2) 다양한 하중 조건에 따른 프리스트레스트 띠 장의 변형 거동과 벽체 배면의 토압 거동이 규명되었다. 띠장의 변형 거동을 통하여 굴착 벽체에 대한 새로운 띠장 시스템의 선행 하중 효과를 확인할 수 있었다.
- (3) 프리스트레스트 띠장 시스템 부재인 띠장의 휨모멘트와 축력 거동 그리고 받침대 축력 거동이 규명되었다. 다양한 하중 변화에 대한 띠장과 받침대의 거동은 안정적이었으며 이들 부재의 계측 결과를 통하여 새로운 띠장 시스템의 기본 미캐니즘과 설계 방법(Kim et al.
- (4) 프리스트레스트 띠장을 적용한 흙막이의 버팀보 거동이 규명되었다. 버팀보의 계측 거동을 통하여 새로운 프리스트레스트 띠장 시스템이 다양한 하중 조건으로 인한 토압 변동과 이로 인한 휨에 저항하면서 토압을 안정적으로 버팀보에 전달했음을 알 수 있었다.
- 편 하중 및 재긴장 하중이 도입되는 단계에서 벽체 배면의 토압이 증가되는 경향을 나타냈다. 계측 결과를 통하여 프리스트레스트 띠장이 적용된 흙막이 벽체 배면의 토압 거동이 프리스트레스트 띠장의 변형 거동과 밀접한 관계를 맺고 있음을 알 수 있었으며 새로운 띠장 시스템이 적용된 흙막이 벽체 배면의 토압 거동이 규명되었다. 한편 토압계로부터 계측된 하중을 Terzaghi & Peck(1967) 과 Goldberg et al.
- 모형 지반에 편하중 재흐F시, 117-161N의 축력이 계측되었으며 강선 재긴장시, 192-266N의 하중이 측정되었다. 계측된 받침대의 축력 거동을 보면 새로운 띠장 시스템의 받침대 설계에서는 설계 토압에 대한 받침대 축력이 동일하다는 가정(Kim et al. 2004)이 적용되나 시험 결과를 보면 받침대 계측 축력이 12-18% 편차를 나타냈다. 이는 벽체 배면의 토압 분포가 불균등하기 때문으로 판단된다.
- 또한 새로운 프리스트레스트띠장의 축력 거동이 규명되었다. 띠장에서 계측된 축력 결과는 띠장 설계 하중의 73-145%로 평가되었다.
- 규명되었다. 띠장의 변형 거동을 통하여 굴착 벽체에 대한 새로운 띠장 시스템의 선행 하중 효과를 확인할 수 있었다. 프리스트레스트 띠장이 적용된 흙막이 벽체 배면의 토압 거동은 불균등 분포 특성을 보였으며 주요 단계별로 계측된 프리스트레스트 띠장의 변형 거동과 밀접하게 연계됨을 알 수 있었다.
- 매개변수들 중 衍를 선정하였다. 무차원 변수 所 는 지반반력계수 k, 띠장의 길이 L 그리고 띠장의 휨 강성 £/로 구성되 었으며 본 무차원 변수를 활용하여 새로운 프리스트레스트 띠장의 거동을 규명하는 것이 타당하다고 판단되었다.
- 위 계측 거동을 통하여 새로운 프리스트레스트 띠장 시스템이 다양한 하중 조건으로 인한 토압 변동과 이로 인한 휨에 저항하면서 토압을 안정적으로 버팀보에 전달했음을 알 수 있었다. 버팀보에서 계측된 축력 결과는 설계 토압에 근거한 버팀보 설계 하중과 5.8% 편차를 나타냈다.
- 규명되었다. 버팀보의 계측 거동을 통하여 새로운 프리스트레스트 띠장 시스템이 다양한 하중 조건으로 인한 토압 변동과 이로 인한 휨에 저항하면서 토압을 안정적으로 버팀보에 전달했음을 알 수 있었다.
- 주요 단계별로 파악된 띠 장의 휨변위 거동을 보면 모형 지반의 첫 굴착 이후 강선의 긴장력 도입으로 인하여 띠장이 벽체 배면으로 밀려들어 갔으며 띠장은 중앙부에서 최대 휨변위를 나타내는 배부름 거동 패턴을 나타냈다. 시험 결과로부터 벽체에 대한 새로운 프리스트레스트 띠장 시스템의 선행하중 효과를 확인할 수 있었다. 반면에 버팀보가 위치된띠장에서는 변형이 거의 발생되지 않았다.
- 측정된 버팀보 축력 거동을 보면 첫 굴착 이후 강선 긴장과 최종 굴착에 따른 양쪽 버팀보의 거동은 유사하게 나타났으나 편하중과 강선 재긴장 하중 도입 후 오른쪽 버팀보의 축력이 증가하는 경향을 나타냈다. 위 계측 거동을 통하여 새로운 프리스트레스트 띠장 시스템이 다양한 하중 조건으로 인한 토압 변동과 이로 인한 휨에 저항하면서 토압을 안정적으로 버팀보에 전달했음을 알 수 있었다. 버팀보에서 계측된 축력 결과는 설계 토압에 근거한 버팀보 설계 하중과 5.
- 결과는 그림 5와 같다. 주요 단계별로 파악된 띠 장의 휨변위 거동을 보면 모형 지반의 첫 굴착 이후 강선의 긴장력 도입으로 인하여 띠장이 벽체 배면으로 밀려들어 갔으며 띠장은 중앙부에서 최대 휨변위를 나타내는 배부름 거동 패턴을 나타냈다. 시험 결과로부터 벽체에 대한 새로운 프리스트레스트 띠장 시스템의 선행하중 효과를 확인할 수 있었다.
- 모형지반에 편하중 재하시, 447-546N의 하중이 계측되었으며 강선 재긴장시, 465-599N의 하중이 측정되었다. 측정된 버팀보 축력 거동을 보면 첫 굴착 이후 강선 긴장과 최종 굴착에 따른 양쪽 버팀보의 거동은 유사하게 나타났으나 편하중과 강선 재긴장 하중 도입 후 오른쪽 버팀보의 축력이 증가하는 경향을 나타냈다. 위 계측 거동을 통하여 새로운 프리스트레스트 띠장 시스템이 다양한 하중 조건으로 인한 토압 변동과 이로 인한 휨에 저항하면서 토압을 안정적으로 버팀보에 전달했음을 알 수 있었다.
- 띠장의 변형 거동을 통하여 굴착 벽체에 대한 새로운 띠장 시스템의 선행 하중 효과를 확인할 수 있었다. 프리스트레스트 띠장이 적용된 흙막이 벽체 배면의 토압 거동은 불균등 분포 특성을 보였으며 주요 단계별로 계측된 프리스트레스트 띠장의 변형 거동과 밀접하게 연계됨을 알 수 있었다.
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