선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 본 논문에서는 이들 실험 결과 중 보강재 종류 및 상재 하중 크기 변화에 따른 모형 보강토옹벽의 전면 수평변위 측정 결과를 소개하고자 한다.
- 본 연구에서 수행한 모형실험의 개요를 그림 2에 도시하였다. 본 모형실험은 토목섬유 보강토옹벽 축조 완료후, 등분포 상재하중 재하로 인한 벽체의 변형거동 평가를 목적으로 한다. 따라서 모형 보강토옹벽 축조시에는 전면벽체의 변형 방생을 억제하였으며, 모형옹벽 축조가 완료된 이후에 전면벽체 변형억제장치를 해체하고, 5단계의 등분포 하중을 순차적으로 재하하면서 일련의 계측을 수행하였다.
제안 방법
- 1m 높이로 축조한 모형 보강토옹벽에서 보강재의 인장강도가 벽체 수평변위 발생에 미치는 영향을 평가하였다.
- 앞서 설명한 바와 같이 본 실험에서, 모형 보강토옹벽의 축조시에는 전면벽체의 변형을 억제하였으며, 모형 보강 토옹벽 축조가 완료된 이후에 전면벽체 변형억제장치를 해체하고 5단계의 등분포하중을 재하하면서 보강토옹벽의 거동을 계측하였다. 등분포하중은 벽체로부터 4cm 떨어진 위치에 50kPa, 100kPa, 150kPa, 200kPa 및 250kPa의 수직하중을 순차적으로 재하 하였으며, 각 하중단계별로 15분 동안 하중을 재하 하였다. 또한 재하시 토압계와 변위계(LVDT)를 이용하여 전면벽체의 수평변위 및 벽체에 작용하는 수평토압을 측정하였으며, 지오그리드를 보강재로 사용한 경우에는 보강재 인장변형 측정을 위해 스트레인 게이지를 부착하였다.
- 본 모형실험은 토목섬유 보강토옹벽 축조 완료후, 등분포 상재하중 재하로 인한 벽체의 변형거동 평가를 목적으로 한다. 따라서 모형 보강토옹벽 축조시에는 전면벽체의 변형 방생을 억제하였으며, 모형옹벽 축조가 완료된 이후에 전면벽체 변형억제장치를 해체하고, 5단계의 등분포 하중을 순차적으로 재하하면서 일련의 계측을 수행하였다.
- 모형 보강토옹벽 축조시에 발생되는 벽체벽위를 억제하기 위하여 두께 10mm의 목재 합판과 스크류 장치(screws stroke)로 벽체 고정장치를 제작하였다. 또한 벽체변위의 원활한 측정을 위해서 변위계 거치대를 제작하였다. 본 변위계 거치대는 변위계의 설치위치를 임의로 조정할 수 있다.
- 등분포하중은 벽체로부터 4cm 떨어진 위치에 50kPa, 100kPa, 150kPa, 200kPa 및 250kPa의 수직하중을 순차적으로 재하 하였으며, 각 하중단계별로 15분 동안 하중을 재하 하였다. 또한 재하시 토압계와 변위계(LVDT)를 이용하여 전면벽체의 수평변위 및 벽체에 작용하는 수평토압을 측정하였으며, 지오그리드를 보강재로 사용한 경우에는 보강재 인장변형 측정을 위해 스트레인 게이지를 부착하였다.
- 모형 보강토옹벽 축조시 뒤채움재의 다짐도를 약 90%로 일정하게 하기 위하여, 뒤채움 토사의 함수비를 17±1%로 조정하였고 현장용 소형 다짐장비인 람마와 소형 손다 짐기를 사용하여 매회 동일한 방법으로 다짐작업을 수행하였다.
- 모형 보강토옹벽 축조시에 발생되는 벽체벽위를 억제하기 위하여 두께 10mm의 목재 합판과 스크류 장치(screws stroke)로 벽체 고정장치를 제작하였다. 또한 벽체변위의 원활한 측정을 위해서 변위계 거치대를 제작하였다.
- 모형 보강토옹벽을 1m 높이로 축조한 후, 50kPa~250kPa 까지 등분포상재하중을 재하하면서 벽체 전면의 수평변위를 측정하였다. 연구결과 얻은 결론은 다음과 같다.
- 모형실험장치는 모형토조, 토조보강 프레임, 전면블록, 전면변위 억제판, LVDT 거치대 등으로 구성되어 있다. 모형토조는 내부치수가 140cm×100cm×10cm로서 전면이 개방된 형태로 제작하였고, 개방된 단면을 보강하기 위하여 강재 토조보강 프레임을 4단으로 설치하였다. 또한 모형토조 전면은 토조 안의 지반거동을 관측할 수 있도록 10mm두께의 아크릴판으로 제작하였다.
- 보강재 종류 및 상재하중의 크기가 보강토옹벽의 거동 특성에 미치는 영향을 고찰하기 위하여, 표 2에 나타낸 바와 같이 보강재를 포설하지 않은 경우와 지오네트 혹은 지오그리드 보강재를 포설한 경우에 대한 일련의 모형실험을 수행하였다.
- 본 연구에서는 상재하중 변화에 따른 토목섬유 보강토옹벽의 벽체변위 발생 특성을 평가하기 위해, 뒤채움흙으로 화강풍화토를 사용하고, 보강재로는 지지저항 특성을 발휘할 수 있는 지오네트 및 지오그리드를 사용한 일련의 실내 모형실험을 수행하였다. 이를 통해 모형 보강토옹벽 상부에 등분포 상재하중 재하시, 토목섬유 보강재의 인장강도 및 포설간격 변화가 보강토옹벽의 벽체변위 발생에 미치는 영향을 분석하였다.
- 앞서 설명한 바와 같이 본 실험에서, 모형 보강토옹벽의 축조시에는 전면벽체의 변형을 억제하였으며, 모형 보강 토옹벽 축조가 완료된 이후에 전면벽체 변형억제장치를 해체하고 5단계의 등분포하중을 재하하면서 보강토옹벽의 거동을 계측하였다. 등분포하중은 벽체로부터 4cm 떨어진 위치에 50kPa, 100kPa, 150kPa, 200kPa 및 250kPa의 수직하중을 순차적으로 재하 하였으며, 각 하중단계별로 15분 동안 하중을 재하 하였다.
- 본 연구에서는 상재하중 변화에 따른 토목섬유 보강토옹벽의 벽체변위 발생 특성을 평가하기 위해, 뒤채움흙으로 화강풍화토를 사용하고, 보강재로는 지지저항 특성을 발휘할 수 있는 지오네트 및 지오그리드를 사용한 일련의 실내 모형실험을 수행하였다. 이를 통해 모형 보강토옹벽 상부에 등분포 상재하중 재하시, 토목섬유 보강재의 인장강도 및 포설간격 변화가 보강토옹벽의 벽체변위 발생에 미치는 영향을 분석하였다.
- 한편, 전면블록은 고강도 합성수지를 이용하여 그림 2에 도시한 바와 같이 200mm×200mm×50mm(높이×폭×두께), 143mm×200mm×50mm 및 111mm×200mm×50mm로 제작하여 각각 5단, 7단 및 9단 옹벽을 축조할 수 있도록 하였으며, 전면블록과 보강재의 결속을 위해서는 50mm×200mm×30mm 크기의 고정블록을 제작하여 전면 블록과 볼트로 체결할 수 있도록 하였다.
대상 데이터
- 모형토조는 내부치수가 140cm×100cm×10cm로서 전면이 개방된 형태로 제작하였고, 개방된 단면을 보강하기 위하여 강재 토조보강 프레임을 4단으로 설치하였다. 또한 모형토조 전면은 토조 안의 지반거동을 관측할 수 있도록 10mm두께의 아크릴판으로 제작하였다.
- 모형 보강토옹벽 축조시 뒤채움흙으로는 통일분류법상 SM으로 분류되는 화강풍화토를 사용하였다. 화강풍화토 흙시료에 대한 체분석 및 다짐시험(D다짐) 결과, 표 1에 나타낸 바와 같이 200번체 통과율이 41.
- 모형실험장치는 모형토조, 토조보강 프레임, 전면블록, 전면변위 억제판, LVDT 거치대 등으로 구성되어 있다. 모형토조는 내부치수가 140cm×100cm×10cm로서 전면이 개방된 형태로 제작하였고, 개방된 단면을 보강하기 위하여 강재 토조보강 프레임을 4단으로 설치하였다.
- 한편 보강재의 인장강도 변화가 보강토옹벽의 거동특성에 미치는 영향을 고찰하기 위하여 강도와 형상이 다른 세 가지 종류의 보강재(지오네트 1종, 지오그리드 2종)를 사용하였다. 지오네트는 고밀도 폴리에틸렌을 원료로 하여 기층지반안정용으로 제작된 제품을 선정하였고, 지오그리드는 고강도 폴리에스테르사를 제직하여 격자모양의 원단으로 만든 후 PVC로 코팅하여 제조한 결합형 지오그리드를 선정하였다. 모형실험에서 사용한 보강재의 인장 강도 특성을 평가하기 위하여 광폭인장강도시험(KS ISO 10319)을 수행하여 그 결과를 그림 1 및 표 1에 나타내었다.
- 한편 보강재의 인장강도 변화가 보강토옹벽의 거동특성에 미치는 영향을 고찰하기 위하여 강도와 형상이 다른 세 가지 종류의 보강재(지오네트 1종, 지오그리드 2종)를 사용하였다. 지오네트는 고밀도 폴리에틸렌을 원료로 하여 기층지반안정용으로 제작된 제품을 선정하였고, 지오그리드는 고강도 폴리에스테르사를 제직하여 격자모양의 원단으로 만든 후 PVC로 코팅하여 제조한 결합형 지오그리드를 선정하였다.
이론/모형
- 지오네트는 고밀도 폴리에틸렌을 원료로 하여 기층지반안정용으로 제작된 제품을 선정하였고, 지오그리드는 고강도 폴리에스테르사를 제직하여 격자모양의 원단으로 만든 후 PVC로 코팅하여 제조한 결합형 지오그리드를 선정하였다. 모형실험에서 사용한 보강재의 인장 강도 특성을 평가하기 위하여 광폭인장강도시험(KS ISO 10319)을 수행하여 그 결과를 그림 1 및 표 1에 나타내었다. 그림 1에서 알 수 있는 바와 같이 지오네트는 최대인장강도와 인장변형이 각각 7.
성능/효과
- 1. 등분포 상재하중 재하로 인한 벽체 수평변위는 무보강 옹벽의 경우 벽체 상단부에서 최대값을 보인다. 반면에, 토목섬유 보강토옹벽에서는 벽체 저면에서부터 0.
- 2. 상재하중이 증가할수록 벽체 수평변위도 증가하게 되는데, 그 증가 양상은 상재하중이 증가할수록 그 증가율이 커지는 비선형적인 관계에 보이며, 이는 보강재의 인장강도-인장변형 관계곡선의 비선형성에 기인한다.
- 3. 보강재의 인장강도와 포설 간격이 벽체 수평변위 감소에 미치는 영향을 분석한 결과, 보강재의 인장강도를 증가시켜도 그리고 포설 단수를 증가시켜도 보강효과가 증대되지 않는 한계치가 존재하는 것으로 나타났다.
- 그림 5(b)에서 알 수 있는 바와 같이 보강재를 사용할 경우 무보강의 경우에 비해 벽체 수평변위가 크게 감소하게 되고, 이러한 수평변위 감소효과는 상재하중이 클수록 더욱 확연하게 나타나고 있다. 또한 보강재 인장강도가 클수록 벽체 수평변위의 경감효과가 크게 나타나게 되는데, 이러한 변위 경감효과는 인장강도가 증가할수록 점차 일정한 값에 수렴해가는 비선형적인 관계를 보이고 있다. 이러한 결과로부터 보강재 인장강도를 증가시켜도 보강토옹벽의 보강효과가 증가 하지 않게 되는 한계 인장강도가 존재함을 유추할 수 있다.
- 이러한 결과로부터 보강재 포설 단수를 증가 시켜도 보강토옹벽의 보강효과가 증가하지 않게 되는 어떠한 한계 포설 단수(혹은 간격)가 존재함을 유추할 수 있다. 또한 재하하중이 클수록 보강재 포설 단수 증가에 따른 최대 수평변위 감소율의 증가량이 더 큰 것으로 나타나, 보강재 포설단수가 보강토옹벽의 수평변위 감소에 미치는 영향은 재하하중 및 벽체변위가 클수록 더 커짐을 알 수 있다.
- 8kN/m3 인 것으로 나타났다. 또한 폭×너비가 30cm×30cm인 전단상자를 이용해 수행한 대형직접 전단시험 결과, 다짐도 90%에서 내부마찰각과 점착력이 각각 31.4° 및 54.9kPa인 것으로 나타났다.
- 즉 Christopher(1993)는 수평변위 발생은 지반 특성, 다짐도 및 시공방법 등에 영향을 받을 수 있으나, 대체로 상재하중이 증가할수록 벽체 수평변위가 거의 선형적으로 증가한다고 하였다. 본 모형실험 결과에서는 그림 4에서 알 수 있는 바와 같이 하중단계 증가에 따른 수평변위 증가율이 다소 비선형적으로 증가하는 거동을 보이고 있다. 즉 하중단계가 증가할수록 최대 벽체수평변위 증가율이 점차 커지는 경향을 보이나, 그 증가율이 그다지 크지는 않다(곡률반경이 비교적 큼).
- 최대 250kPa까지 50kPa씩 등분포하중을 증가시키면서 각 하중단계별 벽체 수평변위를 측정한 결과, 보강재를 설치하지 않은 MW1의 경우 벽체 상단부에서 최대 수평변위가 발생하는 반면에, 보강재를 설치한 경우 보강재의 종류 및 포설 간격에 관계없이 0.7H(여기서, H는 보강토옹벽 높이) 지점에서 최대 수평변위가 발생되었다. 이와 같이 상재하중에 의한 벽체 수평변위가 측정위치에 따라 모형 보강토옹벽 하단부에서 가장 작고 0.
- 모형 보강토옹벽 축조시 뒤채움흙으로는 통일분류법상 SM으로 분류되는 화강풍화토를 사용하였다. 화강풍화토 흙시료에 대한 체분석 및 다짐시험(D다짐) 결과, 표 1에 나타낸 바와 같이 200번체 통과율이 41.2%이며 통일분류법상 SM으로 분류되는 실트질 모래로서, 비중(Gs)은 2.75, 소성지수는 N.P, 최적함수비(OMC) 및 최대건조밀도(#) 는 각각 23%, 15.8kN/m3 인 것으로 나타났다. 또한 폭×너비가 30cm×30cm인 전단상자를 이용해 수행한 대형직접 전단시험 결과, 다짐도 90%에서 내부마찰각과 점착력이 각각 31.
후속연구
- 또한 보강재 종류 및 포설간격이 수평변위 발생에 크게 영향을 미치고 있다. 따라서 추후 추가적인 연구를 통해 상재하중의 증가에 따라 벽체 수평변위가 선형적으로 증가한다는 Christopher(1993)의 연구결과를 보완하고, 보강재의 인장 변형 및 강도 특성을 고려할 수 있도록 할 경우, 보다 정밀한 보강토옹벽의 수평변위 예측 방안이 마련될 수 있을 것으로 판단된다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.