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보강토 옹벽의 파괴거동에 대한 수치해석적 연구
The Study of Numerical Analysis on Failure Behavior of Reinforced Soil Wall 원문보기

한국토목섬유학회 논문집 = Journal of the Korean Geosynthetics Society, v.7 no.3, 2008년, pp.9 - 16  

김영민 (전주대학교 공과대학 토목환경공학과)

초록
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본 논문에서는 보강토 옹벽의 파괴거동을 탄소성이론에 의한 수치해석적으로 평가에 관한 연구내용을 다루었다. 우선, 보강토 옹벽의 기본적인 파괴거동에 대하여 검토하였다. 유한요소법을 사용하여 보강토 옹벽의 파괴거동에 영향을 미치는 주요 요인에 대하여 매개변수연구를 실시하였다. 주 검토목적으로는 보강토 옹벽의 파괴형상에 미치는 요인 및 영향에 대하여 분석하는 것이다. 뒤채움흙의 마찰각, 보강재 종류, 보강재 길이에 따른 파괴거동에 미치는 영향에 대하여 수치해석적 분석을 하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper is concerned with the numerical evaluation of the failure behavior of reinforced soil walls based on the elasto-plastic theory. At first, the basic analysis on the failure behavior of reinforced soil walls are discussed. Parametric study of the major factors influencing the failure behavi...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 보강토 옹벽의 합리적인 설계법을 확립하기 위한 기초적 연구로서, 보강토의 주요소인 뒤채움흙, 보강길이영향, 보강재종류(축강성)에 따른 보강토 옹벽의 파괴거동에 대하여 수치해석적 방법을 이용하여 분석하였다. 얻어진 분석결과에 대하여 정리하면 다음과 같다.
  • 따라서 보다 정확한 보강토 해석 및 설계를 위해서는 지반의 탄소성 성질을 고려한 보강토 옹벽의 파괴활동면에 대한 보다 자세한 분석이 중요한 내용이 된다. 본 논문에서는 보강토 옹벽의 합리적인 설계법을 확립하기 위한 기초적연구로서, 보강토의 주요소인 뒤채움흙, 보강재, 보강길이 영향에 따른 보강토 옹벽의 파괴거동에 대하여 탄소성 수치해석적 방법을 이용하여 자세한 분석을 하였다.
  • 본 절에서는 보강토 옹벽의 파괴거동에 미치는 여러요인을 검토하기 위하여 기본 해석모델을 바탕으로 뒤채움흙(마찰각영향), 보강재 길이, 보강재 축강성(보강재 종류)을 달리하여 파괴거동에 대하여 분석하였다. 축강성(Sr)은 아래와 같은 기호로 표시한다.

가설 설정

  • 이방법은 토목섬유와 같은 신장성 재료를 보강재로 사용하는 경우에 적용한다(TRB, 1995). Coherent Gravity법에서는 벽 높이의 1/2까지는 파괴면이 연직선과 tan-1 0.6의 경사를 이루고 1/2H부터는 지표면까지 수직선으로 가정한다. 이 방법은 금속 띠형보강재와 같은 비신장성 보강재를 사용하는 경우에 적용한다(원명수, 2001).
  • Tie Back Wedge법에서는 옹벽의 하부 선단부을 통과하는 직선으로 가정하며 파괴면의 각도는 수면평과 45+φ/2의 경사를 이루는 것으로 가정한다.
  • 본 연구에서는 수치해석적 방법으로 보강토 옹벽의 파괴거동를 평가하기 위하여 일반적인 설계조건을 고려하여 그림 4와 같이 기본해석모델을 설정하였다. 그림 4에 표시하였듯이, 옹벽높이 6m, 보강재 길이(L)는 설계표준길이로 옹벽높이의 0.7배(L=4.2m)로 하였고, 수직간격 1m, 전면판은 조립식 블럭으로 두께 0.3m를 가정하였다. 흙요소는 지반파괴거동해석에 적합한 강한 비관련 흐름법칙(ψ=0)과 Mohr-Coulomb항복조건을 사용하였고(김영민, 1998), 전면판과 보강재는 탄성 보요소를 사용하였다.
  • FEM 해석 격자망는 그림 5와 같고, 경계조건의 경우 좌•우경계는 수평방향으로 변위를 구속하였고, 하부 경계는 힌지조건으로 수평수직을 모두 구속하였다. 보강재는 부직포로 전면판은 조립식 블록으로 가정하였으며, 해석에 적용된 재료의 물성치는 표 1, 표 2에 표시하였다 (원명수, 2001).
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
보강토 옹벽은 어떻게 구성되는가? 이러한 보강토 옹벽의 개념은 1970년대 Vidal에 의한 강판 띠형 보강재를 사용하는 형태로 개발되었으며 1970년대 중반이후 강판보강재 대신 다양한 토목섬유 보강재를 사용하는 형태로 발전하여 왔다. 보강토 옹벽은 보강재, 뒤채움재 그리고 전면판 3가지 요소로 구성되며, 보강재는 지반에 인장강도를 증가시켜 지반-보강재의 합성구조체로 옹벽을 지탱하게 된다. 작용하는 응력은 흙- 보강재의 마찰력, 저항력의 상호작용을 통하여 보강재에 전달된다.
보강토 옹벽에 작용하는 응력은 어떻게 보강재에 전달되게 되는가? 보강토 옹벽은 보강재, 뒤채움재 그리고 전면판 3가지 요소로 구성되며, 보강재는 지반에 인장강도를 증가시켜 지반-보강재의 합성구조체로 옹벽을 지탱하게 된다. 작용하는 응력은 흙- 보강재의 마찰력, 저항력의 상호작용을 통하여 보강재에 전달된다. 이러한 보강메카니즘을 이용하여 보강토는 성토사면, 옹벽, 교대옹벽 등에 활용되고 있다(Holtz, R.
보강토옹벽은 무엇인가? 보강토옹벽은 단계적으로 성토를 하면서 띠형 강판, 토목섬유 또는 지오그리드를 보강재로 하여 옹벽의 안정성을 높이는 구조물이다. 이러한 보강토 옹벽의 개념은 1970년대 Vidal에 의한 강판 띠형 보강재를 사용하는 형태로 개발되었으며 1970년대 중반이후 강판보강재 대신 다양한 토목섬유 보강재를 사용하는 형태로 발전하여 왔다.
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