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문제 정의
- 벌징현상은 소위 분리형부재 옹벽의 배부름 현상을 야기시키는 현상으로 이의 방지를 위해서는 전면블록의 전단 특성을 정확히 파악하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 전면 블록으로 사용되는 생태 죽조 블록에 대하여 블록과 블록을 직접 접촉시키는경우와 블록과 블록 사이에 접촉재료를 설치한 경우에 대한 전단시험을 실시하여 생태축조블록의 접촉면에 대한 전단강도를 비롯한 전단 특성을 고찰하였다.
제안 방법
- 전단시험 시 전단 변위는 최대 33mm까지 수행하였는데 대체적으로 시험에서 고려한 최대 전단 변위까지 전단 하중이 지속적으로 증가하는 양상을 보이는데 이는 전단 키가 유효하게 전단에 저항하게 되는 이후 전단 하중의 증가에 따라 전단키의 변형이 수반되어 나타난 결과로 판단되며, 시험 후 전단 키의 변형을 확인할 수 있었다. 그림 7에 나타낸 바와 같이 전단하중과 전단 변위 곡선에 있어서 뚜렷한 최대값이 나타나지 않는 경우가 많으므로 표 3에 나타낸 최대전단 하중의 결정시 미국 석조협회(NCMA)에서 규정하고 있는 전면 블록의 사용성에 따른 전단변위 기준량인 20mm를 적용하여 전단 변위 20nun에 대응하는 전단 하중을 최대 전단 하중으로 보았다. 연직하중에 대한 평균 최대 전단하중의 관계는 그림 8과 같다.
- 그림 2의 시험 모식도에 나타나 있는 바와 같이 상부블록 위에 있는 두 개의 재하판 사이에는 세 개의 강봉을 설치하여 전단 시에 상부 블록 윗면의 전단저항이발휘되지 못하도록 하였다. 또한 상부 블록 윗면의 재하판 아래에는 고무판을 설치하여 사하중이 균등하게 블록에 작용하도록 하였다.
- 분리형 부재를 사용하는 보강토옹벽을 구성하는 생태축조블록의 전단특성을 알아보고자 블록과 블록을 직접 접촉시키는 경우와 블록과 블록 접촉면 사이에 고무패드를 설치한 경우 그리고 블록과 블록 접촉면 사이에고무패드와 전단키를 설치한 경우에 대해 각각 전단시험을 실시하였다. 블록과 블록을 직접 접촉시킨 경우에대한 전단하중-전단변위 관계 곡선은 탄성-완전소성형태와 유사한 양상을 보였으며 다른 두 접촉면 조건에비해 최대 전단 하중이 발현되는 전단변위가 작았다.
- 전단키 설치를 위한 홈의 폭은 22mm이다. 블록에 가해지는 연직하중으로는 사하중을 이용하도록 하였는데 시험에 적용한 사하중의 크기는 26kN, 40kN, 58kN, 81kN이며, 각각의 연직하중에 대해 전단시험을 세 번씩 수행하였다.
- 한다. 생태축조 블록에 대한 전단시험은 블록과 블록 사이를 그대로 접촉시키는 경우와 블록과 블록 사이에 고무 제품의 패드를 설치하는 경우 그리고 전단 특성 향상을 위해서 고무패드 및 전단키 (shear key) 를 설치한 경우로 분류하여 실시하였다. 그림 1에는 블록 간 접촉면에 놓여지는 고무패드의 위치 및 전단 키의 설치를 위한 홈이 나타나 있으며 사진 2는 블록 접촉면에 고무패드와 전단 키가 설치된 모습을 보여주고 있다.
- 생태축조 블록의 전단 특성을 살펴보고자 블록과 블록이 직접 접하는 경우와 블록과 블록 사이에 고무패드를 설치하는 경우 그리고 블록과 블록 사이에 고무 패드와 전단 키를 설치하는 경우에 대한 전단시험을 각각 수행하여 그 결과를 분석하였다.
- 반력구조체는 H형강으로 제작하였으며, 전동모터에 의해 작동되는 157kN 용량의 유압잭을 이용하여 분당 약 1mm 의 속도로 하중을 재하하였다. 유압잭의 스트로크 앞부분에는 98kN 용량의 하중계를 부착하여 전단하중을 측정할 수 있도록 하였고, 상부 블록의 전단변위는 50mm 스트로크의 다이얼 게이지를 이용하여 측정하였다. 생태축조블록에 가해지는 연직하중은 사진 3에 나타나 있는 바와 같이 다수의 블록 중량을 사하중으로 이용하였다.
- 전단시험장 치는 크게 반력구조체와 재하장치 및 사하중으로 구성되어 있는데 반력 구조체 내부에 놓인 두 개의 생태축조블록에 대해 하부블록의 수평 변위를 구속하고 상부 블록에 전단력이 가해지도록 하였다. 반력구조체는 H형강으로 제작하였으며, 전동모터에 의해 작동되는 157kN 용량의 유압잭을 이용하여 분당 약 1mm 의 속도로 하중을 재하하였다.
대상 데이터
- 반력구조체는 H형강으로 제작하였으며, 전동모터에 의해 작동되는 157kN 용량의 유압잭을 이용하여 분당 약 1mm 의 속도로 하중을 재하하였다. 유압잭의 스트로크 앞부분에는 98kN 용량의 하중계를 부착하여 전단하중을 측정할 수 있도록 하였고, 상부 블록의 전단변위는 50mm 스트로크의 다이얼 게이지를 이용하여 측정하였다.
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2.1 생태축조 블록 및 시험계획
시험대상이 되는 생태축조 블록은 콘크리트 제품으로서 재령 28일 압축강도는 22, 800kPa이며 그 형상은 사진 1과 같다. 그림 1에는 평면도가 나타나 있는데 블록의 전체 길이는 1300mm이고 폭은 700mm이며 높이는 500mm 이다.
- 실험에 사용된 고무패드의 폭은 40mm, 두께는 4mm 이며, 또한 인장강도는 82.3N/cm2, 신장률은 75%이다. 전단키는 아크릴 재질로서 길이는 100mm이고 폭은 50㎜이며 두께는 20mm이다.
성능/효과
- 96배로 나타났다. 각각의 연직하중에 대해 최대 전단하중에 대응하는 평균 전단변위량값은 블록-패드-블록접촉면에 대한 값이 블록블록 접촉면에 대한 값에 비해서 연직하중이 26kN일 경우 2.02배, 40kN일 경우 3.77 배, 58kN일 경우 388배, 81kN일 경우 3.44배로 각각 나타났다. 표 2에 나타나 있는 연직하중에 따른 평균 최대전단 하중의 관계는 그림 6과 같다.
- 중이 지속적으로 증가하는 경우의 최대 전단 하중은 시험에서 고려한 최대전단변위 20mm에 대응하는 하중으로 하였는데 이는 미국 석조협회(NCMA)에서 규정하고 있는 전면블록의 사용성에 따른 전단 변위 기준량이다. 각각의 연직하중에대하여 표 1과 표 2에 나타낸 평균 최대전단하중값은블록패드-블록 접촉면에 대한 값이 블록-블록 접촉면에 대한 값에 비해서 연직하중이 26kN일 경우 0.95배, 40kN일 경우 1.16배, 58kN일 경우 1.09배, 81kN일 경우 0.96배로 나타났다. 각각의 연직하중에 대해 최대 전단하중에 대응하는 평균 전단변위량값은 블록-패드-블록접촉면에 대한 값이 블록블록 접촉면에 대한 값에 비해서 연직하중이 26kN일 경우 2.
- 블록 접촉면에 대한 전단저항력이 같을 경우접촉면에 작용하는 연직하중을 계산하면 8L4kN으로계산되는데 이로부터 전단저항력만을 고려하면 연직하중이 약 80kN이하일 경우에는 블록 사이에 고무패드를 설치하는 경우가 블록과 블록을 직접 접촉시키는경우에 비해 약간 더 큰 전단저항력을 발휘한다고 볼수 있다. 그러나 표 1 및 표 2를 통해 알 수 있듯이 최대 전단저항력이 발휘되는 평균 전단 변위의 값은 블록 -패드-블록 접촉면에 대한 값이 블록-블록 접촉면에 대한 값보다 현저히 크므로 이러한 전단변위를 제한한다는 측면과 블록 사이의 배수효과를 고려하여 볼 때 블록과 블록을 직접 접촉시키는 것이 유리할 것으로 판단된다.
- 또한 블록과 블록 접촉면 사이에 고무패드를 설치한 경우의 전단하중-전단변위 관계 곡선은 블록과 블록을 직접접촉시킨 경우에 비해 연성거동을 보이며 최대전단하중이 발현되는 전단변위는 2T 배 정도 크게 나타나 두경우에 있어 최대 전단저항력 값에 큰 차이가 없다는 점과 블록 접촉면 사이의 배수효과를 감안하여 볼 때 블록과 블록 사이를 접촉시키는 편이 유리할 것으로 판단된다. 그리고 블록과 블록 접촉면 사이에 고무패드 오) 전단키를 설치한 경우에는 대체로 시험에 적용한 최대 전단변위 33mm까지 전단하중이 지속적으로 증가하는 양상을 나타내었으며 설계시 충분한 블록 사이의 전단저항이 필요한 경우에는 전단키를 사용하는 것이 효과적일것으로 판단다. 블록과 블록을 직접 접촉시킨 경우와 블록과 블록 사이의 접촉면에 고무패드를 설치한 경우 그리고 블록과 블록 접촉면 사이에 고무패드와 전단키를설치한 경우에 대한 겉보기 최소 전단 저항력과 겉보기마찰각은 각각 1.
- 블록과 블록을 직접 접촉시킨 경우에대한 전단하중-전단변위 관계 곡선은 탄성-완전소성형태와 유사한 양상을 보였으며 다른 두 접촉면 조건에비해 최대 전단 하중이 발현되는 전단변위가 작았다. 또한 블록과 블록 접촉면 사이에 고무패드를 설치한 경우의 전단하중-전단변위 관계 곡선은 블록과 블록을 직접접촉시킨 경우에 비해 연성거동을 보이며 최대전단하중이 발현되는 전단변위는 2T 배 정도 크게 나타나 두경우에 있어 최대 전단저항력 값에 큰 차이가 없다는 점과 블록 접촉면 사이의 배수효과를 감안하여 볼 때 블록과 블록 사이를 접촉시키는 편이 유리할 것으로 판단된다. 그리고 블록과 블록 접촉면 사이에 고무패드 오) 전단키를 설치한 경우에는 대체로 시험에 적용한 최대 전단변위 33mm까지 전단하중이 지속적으로 증가하는 양상을 나타내었으며 설계시 충분한 블록 사이의 전단저항이 필요한 경우에는 전단키를 사용하는 것이 효과적일것으로 판단다.
- 그리고 블록과 블록 접촉면 사이에 고무패드 오) 전단키를 설치한 경우에는 대체로 시험에 적용한 최대 전단변위 33mm까지 전단하중이 지속적으로 증가하는 양상을 나타내었으며 설계시 충분한 블록 사이의 전단저항이 필요한 경우에는 전단키를 사용하는 것이 효과적일것으로 판단다. 블록과 블록을 직접 접촉시킨 경우와 블록과 블록 사이의 접촉면에 고무패드를 설치한 경우 그리고 블록과 블록 접촉면 사이에 고무패드와 전단키를설치한 경우에 대한 겉보기 최소 전단 저항력과 겉보기마찰각은 각각 1.7kN/m, 27.6 ° 와 4.2kN/m, 26.2 ° 그리고 20.9kN/m, 26.0 ° 인 것으로 나타났다.
- 2 ° 이다. 이들 값을 블록블록 접촉면에 대한 전단 강도 매개변수와 비교하여 보면 블목사이의 겉보기 최소전단저항력은 증가했지만 겉보기마찰각은 감소했음을 알 수 있다. 블록블록 접촉면과블록패드.
- 즉, 전단 키가 블록의 홈에 완전히 밀착되어설치되지 않았기 때문에 전단 변위에 따라 접촉면 사이에 설치된 전단 키의 수평 이동 및 회전양상이 다르기 때문에 나온 결과로 생각된다. 전단시험 시 전단 변위는 최대 33mm까지 수행하였는데 대체적으로 시험에서 고려한 최대 전단 변위까지 전단 하중이 지속적으로 증가하는 양상을 보이는데 이는 전단 키가 유효하게 전단에 저항하게 되는 이후 전단 하중의 증가에 따라 전단키의 변형이 수반되어 나타난 결과로 판단되며, 시험 후 전단 키의 변형을 확인할 수 있었다. 그림 7에 나타낸 바와 같이 전단하중과 전단 변위 곡선에 있어서 뚜렷한 최대값이 나타나지 않는 경우가 많으므로 표 3에 나타낸 최대전단 하중의 결정시 미국 석조협회(NCMA)에서 규정하고 있는 전면 블록의 사용성에 따른 전단변위 기준량인 20mm를 적용하여 전단 변위 20nun에 대응하는 전단 하중을 최대 전단 하중으로 보았다.
- 유사한 경향을 나타내고 있다. 전체적으로 최대 전단저항력에 대응하는 평균전단변위는 4.2mm~4.3nim로대체로 유사한 것으로 나타났다. 표 1에 나타낸 연직하중에 따른 평균 최대전단 하중의 관계는 그림 4와 같다.
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