이 연구의 목적은 녹화를 위한 인공지반이 구조물에 미치는 영향을 분석하는 것이다. 인공지반 녹화 시 고려해야 할 기술적 사항은 건물에 미치는 하중과 식물의 생육에 관한 것이다. 인공지반이 구조물에 미치는 영향에 대한 연구는 거의 이루어지지 않고 있다. 본 연구에서는 펄라이트와 자연토양이 혼합된 인공지반이 구조물에 미치는 하중으로 인한 영향을 분석하였다. 인공지반이 구조물에 미치는 하중은 인공지반이 포화되었을 때 최대가 되며, 강우강도가 인공지반의 침투능을 증가할 때 인공지반이 포화된다. 인공지반의 포화 여부를 판정하기 위하여 강우 강도는 도시배수시설물 설계에 이용되는 10년 빈도 10분 강우 강도를 이용하였고, 침투능은 정수위투수계수 측정법을 이용하여 산정하였다. 인공토 및 혼합토는 그 비율에 따라 투수계수가 변하며, 특히 다짐 정도에 따라 변동이 큰 것으로 나타났으나, 대부분의 경우 재현기간 10년의 10분 강우강도를 초과하지는 않았다. 따라서 인공지반의 포화단위중량을 구조물 설계의 설계하중으로 적용하여야 함을 알 수 있다.
이 연구의 목적은 녹화를 위한 인공지반이 구조물에 미치는 영향을 분석하는 것이다. 인공지반 녹화 시 고려해야 할 기술적 사항은 건물에 미치는 하중과 식물의 생육에 관한 것이다. 인공지반이 구조물에 미치는 영향에 대한 연구는 거의 이루어지지 않고 있다. 본 연구에서는 펄라이트와 자연토양이 혼합된 인공지반이 구조물에 미치는 하중으로 인한 영향을 분석하였다. 인공지반이 구조물에 미치는 하중은 인공지반이 포화되었을 때 최대가 되며, 강우강도가 인공지반의 침투능을 증가할 때 인공지반이 포화된다. 인공지반의 포화 여부를 판정하기 위하여 강우 강도는 도시배수시설물 설계에 이용되는 10년 빈도 10분 강우 강도를 이용하였고, 침투능은 정수위투수계수 측정법을 이용하여 산정하였다. 인공토 및 혼합토는 그 비율에 따라 투수계수가 변하며, 특히 다짐 정도에 따라 변동이 큰 것으로 나타났으나, 대부분의 경우 재현기간 10년의 10분 강우강도를 초과하지는 않았다. 따라서 인공지반의 포화단위중량을 구조물 설계의 설계하중으로 적용하여야 함을 알 수 있다.
The objective of this study is to analyze the effect of artificial soil ground on a structure. When the artificial soil ground is planted, the technical factors to be considered will be the load for buildings and the growth of plants. There are no current studies of the effect of artificial soil gro...
The objective of this study is to analyze the effect of artificial soil ground on a structure. When the artificial soil ground is planted, the technical factors to be considered will be the load for buildings and the growth of plants. There are no current studies of the effect of artificial soil ground on a structure and this study will analyze the load effects of artificial soil ground, which mixes both pearlite and natural soil on structures. The load affecting the structures due to artificial soil ground will be maximized when the artificial soil ground becomes saturated, and which would occur when the rainfall intensity exceeds the infiltration capacity of the artificial soil ground. In order to determine whether the artificial soil ground has reached saturation or not, a 10 years frequency and 10 minutes rainfall intensity which is used for in urban drain design, is utilized. The hydraulic conductivity of artificial soil and mixed soil has been changed depending on the proportion of the mix, It has a range of fluctuation in the degree of hardening, in particular, but does not exceed the 10 minutes rainfall intensity over 10 years frequency in the most cases. Therefore, it would be efficient to apply the saturated unit weight of artificial soil ground as the design load of a structure.
The objective of this study is to analyze the effect of artificial soil ground on a structure. When the artificial soil ground is planted, the technical factors to be considered will be the load for buildings and the growth of plants. There are no current studies of the effect of artificial soil ground on a structure and this study will analyze the load effects of artificial soil ground, which mixes both pearlite and natural soil on structures. The load affecting the structures due to artificial soil ground will be maximized when the artificial soil ground becomes saturated, and which would occur when the rainfall intensity exceeds the infiltration capacity of the artificial soil ground. In order to determine whether the artificial soil ground has reached saturation or not, a 10 years frequency and 10 minutes rainfall intensity which is used for in urban drain design, is utilized. The hydraulic conductivity of artificial soil and mixed soil has been changed depending on the proportion of the mix, It has a range of fluctuation in the degree of hardening, in particular, but does not exceed the 10 minutes rainfall intensity over 10 years frequency in the most cases. Therefore, it would be efficient to apply the saturated unit weight of artificial soil ground as the design load of a structure.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
본 연구에서는 인공지반의 설계하중을 결정하기 위하여 자연상태의 일반토양, 일반토양과 인공토의 혼합비율에 따른 인공지반의 구조물에 미치는 하중영향을 분석하였다. 이때 하중의 크기를 결정하는 요소로 강우강도와 투수계수를 비교하여 포화 여부를 판정한 후, 설계하중을 결정하였다.
제안 방법
1∼3차 실험은 투수계수측정시험과 포화단위중량을 산정하였고, 4, 5차 시험은 투수실험을 시행하지 않고, 인력다짐에 의한 토양층의 불균일성에 따른 실험결과의 신뢰도를 향상시키기 위하여 포화단위중량을 토양별, 혼합비율별, 토심별로 측정하였다.
인공지반의 토양층 조성은 배수층과 식재층으로 구분하여 조성하였다. 배수층은 식물 생육에 직접적인 영향을 미치지 않으므로, 펄라이트 대립을 5cm 쌓아 조성하였으며, 식재층은 펄라이트 100%, 펄라이트 소립과 일반토양을 일정한 비율로 혼합하여 조성하였으며, 혼합비율은 표 2와 같고, 시험을 위한 시험관의 제작도는 그림 1과 같다.
본 실험에서 투수계수의 측정은 정수두의 높이를 15cm로 일정하게 유지하여 12시간 간격으로 배수량을 측정하였다.
본 연구는 인공지반 조성시 요구되는 기술자료 구축의 일환으로서 먼저 토양시료를 부피규제 및 무게규제에 따른 인력다짐 및 기구다짐 등 여러 가지 다짐방법으로 채워 넣었으며, 식재기반 조성 시 토양이 건물에 미치는 하중을 구명하기 위해 강우강도와 투수계수를 비교 분석하였고, 그 결과를 통해 실무에서 간편하게 적용할 수 있는 설계하중 결정식을 제안하였다. 인공지반 조성 시 다짐방법은 부피규제에 따른 인력 손다짐을 주로 사용하므로, 본 연구에서는 균질한 인공지반 조성을 위하여 무게규제를 통한 인력 손다짐과 기구다짐을 통하여 인공지반을 조성하였으나, 무게규제의 경우는 현장에서 펄라이트와 일반토양의 비율에 따른 혼합토의 무게를 일일이 측정하기 어렵고 기구다짐의 경우 인공토양이 파쇄되는 현상이 발생하여 다짐방법으로는 적절치 않음을 알 수 있었다.
2절에서 살펴본 바와 같이, 기구다짐을 통하여 일정한 다짐을 유지하기 어려운 시료에서 부피규제를 통한 손다짐만으로는 인공토의 부상으로 인한 공동현상을 막기는 어렵다. 본 연구에서는 3차에 걸친 투수계수 측정실험 결과를 종합하여, 인공토와 혼합토의 투수계수를 결정하였다.
하수도시설기준(한국수도협회, 2002)에 의하면 도시 내 각종 배수시설의 크기를 결정하기 위한 기준으로 재현기간(확률 년수, 빈도) 5～10년, 강우 지속기간 5～10분을 기준으로 할 것을 권장하고 있다. 본 연구에서는 대부분의 인공지반 녹화가 도시지역을 중심으로 이루어지므로 재현기간 10년, 강우지속기간 10분을 하중결정을 위한 기준으로 설정하였으며, 이에 해당하는 각 지역별 설계강우량은 건설교통부(2000)에서 제시한 값을 이용하기로 하였다.
본 연구에서는 시험관의 크기를 고려하여 인력에 의한 손다짐방법과 기구를 이용한 다짐을 구분하여 실시하였으며, 인력 손다짐의 경우에는 일정한다짐 정도를 유지하기 위하여 부피를 규제하는 방법(이하 ‘부피 규제’)과 무게를 규제하는 방법(이하 ‘무게규제')을 이용하였다.
본 연구의 투수계수 측정실험은 정수위투수계수 측정법을 사용하였으며, 전술한 바와 같이 인공토의 비중이 물보다 가벼워 쉽게 떠오르는 것을 알 수 있었고, 이를 방지하기 위하여 다공성 투수판을 설치하였다. 그러나 시험을 장기간에 걸쳐 시행한 결과, 인공토의 부상으로 공간이 비어 있는 공동현상이 자주 발견되었고, 이는 인공토의 물리적인 특성 이외에도 다짐의 정도에 따라 나타나는 현상으로 추정된다.
부피규제방법은 시험구에 10cm 높이로 인공토 또는 혼합토를 채운 다음 인력으로 손다짐한 후 다시 10cm 높이로 흙을 채워 다짐하여 원하는 토심까지 토양층을 조성하는 방법이고, 무게규제의 경우는 일정한 무게를 인력다짐 후 높이를 측정하고 동일한 무게를 시험구에 넣고 동일한 높이로 다지는 방법으로 원하는 높이까지 다짐을 실시하였다. 기구 다짐의 경우는 사진 2와 같은 다짐기구를 제작하여 사용하였다.
본 연구에서는 인공지반의 설계하중을 결정하기 위하여 자연상태의 일반토양, 일반토양과 인공토의 혼합비율에 따른 인공지반의 구조물에 미치는 하중영향을 분석하였다. 이때 하중의 크기를 결정하는 요소로 강우강도와 투수계수를 비교하여 포화 여부를 판정한 후, 설계하중을 결정하였다.
전술한 바와 같이 인력다짐은 기계다짐에 비하여 상대적으로 다짐 정도를 일정하게 유지하기 어려운 문제가 있으므로 본 연구에서는 식재층 다짐을 손다짐(부피규제, 무게규제 포함), 기구다짐을 총 7회에 걸쳐 시행한 후 각각에 대하여 투수계수 측정 시험을 시행하였으며, 시험별 다짐방법은 다음과 같다.
표 2에서 알 수 있는 바와 같이, 인공지반의 하중특성을 파악하기 위하여 4개 토심별, 4가지 혼합비율별 총 16개의 실험구를 조성하였다.
표 7의 결과는 다짐 정도가 일정한 경우와 불량한 경우가 모두 포함된 것으로, 인공지반 녹화 시 인공지반의 다짐 정도에 대한 명확한 규정이 없으므로, 최소치와 최대치 투수계수 모두를 비교 대상으로하여 설계하중을 결정하고자 한다.
데이터처리
또, 본 연구에서 시험한 혼합비 이외의 혼합비율에 대하여서도 설계하중을 구하기 위하여, 혼합비율과 토심을 독립변수로 하는 다중회귀분석(multiple regression)을 시행하였으며, 그 결과는 다음의 식과 같다.
토심별 혼합비율별 설계하중은 전술한 바와 같이 1∼5차 시험에서 측정한 토심별 혼합비율별 포화단위중량을 회귀분석을 이용하여 산정하였으며, 표 9에 나타나 있다.
이론/모형
토양의 투수계수를 측정하는 방법에는 정수위투수계수 측정법과 변수위투수계수 측정법이 있으나, 본 연구에서는 정수위 투수계수 측정법을 이용하였다. 정수위투수계수 측정법은 한국 공업규격(KOREAN INDUSTRAL STANDARDS)의 흙의 투수실험방법에 준하였고, 정수위투수계수는 투수계수가 비교적 큰 재료에 대하여 시행하는 방법이며, 변수위투수계수는 투수계수가 작은 재료에 대하여 시행하는 방법이다.
성능/효과
허근영과 심경구(2001)는 다공질의 무기물질을 개발하고 모스 피트, 코이어를 대체할 국내산 난분해성 유기물질을 제안하였고, 개발된 다공질의 무기물질과 유지물질을 활용하여 펄라이트를 대체할 인공지반 녹화용 인공토양을 개발하였다. 이 연구에서는 모스 피트와 코이어를 대체할 난분해성 유기물질인 수피와 용적비 6:4로 혼합한 인공토양을 개발하였으며, 개발된 인공토양은 배수성, 통기성, 보수력, 비옥도가 기존의 인공토에 비하여 상대적으로 우수한 것으로 밝혀졌다.
본 연구는 인공지반 조성시 요구되는 기술자료 구축의 일환으로서 먼저 토양시료를 부피규제 및 무게규제에 따른 인력다짐 및 기구다짐 등 여러 가지 다짐방법으로 채워 넣었으며, 식재기반 조성 시 토양이 건물에 미치는 하중을 구명하기 위해 강우강도와 투수계수를 비교 분석하였고, 그 결과를 통해 실무에서 간편하게 적용할 수 있는 설계하중 결정식을 제안하였다. 인공지반 조성 시 다짐방법은 부피규제에 따른 인력 손다짐을 주로 사용하므로, 본 연구에서는 균질한 인공지반 조성을 위하여 무게규제를 통한 인력 손다짐과 기구다짐을 통하여 인공지반을 조성하였으나, 무게규제의 경우는 현장에서 펄라이트와 일반토양의 비율에 따른 혼합토의 무게를 일일이 측정하기 어렵고 기구다짐의 경우 인공토양이 파쇄되는 현상이 발생하여 다짐방법으로는 적절치 않음을 알 수 있었다.
인공지반의 설계하중은 토양이 포화되었을 때 최대이며, 인공지반의 포화 여부는 투수계수와 설계강우강도를 비교하여 알 수 있고, 본 연구의 결과 전국 8개 대도시 지역에서 설계강우강도가 최소/최대 투수계수를 비교하였으며, 인공토 100%에 대한 최대투수계수를 제외하고는 모든 혼합토의 설계하중은 포화 시를 기준으로 산정되어야함을 알 수 있었다.
표 8을 살펴보면 펄라이트 100%인 인공토로 조성된 인공지반의 최대투수계수를 제외하고는 설계조건이 포화단위중량을 기준으로 하여야 함을 알 수 있으며, 인공토를 100% 사용하여 인공지반을 조성하는 예는 없으므로, 인공지반의 설계하중은 포화단위중량을 적용하는 것이 타당하다.
후속연구
대부분의 자연상태 흙을 이용한 투수계수 측정은 교란되지 않은 상태를 이용하므로, 여러 번의 정수위투수계수 측정에서도 비슷한 값을 보이나, 본 연구는 상당한 변화폭을 가지며, 이는 인력다짐의 한계로 판단된다. 따라서 정수위투수계수 측정결과 중 투수계수가 가장 작은 값이 다짐 정도가 좋고, 잘 혼합된 경우로 볼 수 있고, 가장 큰 경우가 다짐 정도가 불량한 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
인공지반의 하중을 줄이기 위한 방법은?
인공지반의 녹화를 위하여 가장 먼저 고려해야 하는 기술적인 사항은 구조물에 미치는 인공지반 및 식재로 인한 하중과 식물의 생육에 관한 사항이다. 이중 인공지반으로 인한 하중이 구조물에 미치는 영향을 최소화하기 위하여 식재 토심을 낮게 하는 것이 바람직하며, 인공지반의 하중을 줄이기 위한 방법으로 인공토를 개발하여 일반토양과 혼용하여 사용하기도 한다.
인공지반 녹화 시 고려해야 할 기술적 사항은?
이 연구의 목적은 녹화를 위한 인공지반이 구조물에 미치는 영향을 분석하는 것이다. 인공지반 녹화 시 고려해야 할 기술적 사항은 건물에 미치는 하중과 식물의 생육에 관한 것이다. 인공지반이 구조물에 미치는 영향에 대한 연구는 거의 이루어지지 않고 있다.
인공지반 녹화에 대한 정의를 국내 여러 기관이 하였는데 이 중 현대건설기술연구소에서 정의한 내용은?
대한주택공사 주택연구소(1995)에서는 “식재기반으로서 인공지반은 인공적으로 구축된 토목․건축구조물에 의해 형성된 지반으로 건축물의 옥상부분 뿐만 아니라 건축물에 부수적인 베란다, 테라스 혹은 자연지반과 분리된 상태의 토목․ 건축 구조물 상부의 옥외공간을 모두 포함한다. 인공지반 녹화는 식물 및 식재적인 측면을 위주로 할 때 자연으로부터 분리 되어 있는 인공구조물에 인공적인 지형, 지질의 토양층을 새로이 조성하고 식재를 중심으로 한 조경공간을 이용하는 것이다” 라고 정의하였고, 현대건설기술연구소(1997)에서는 “인공지반이란 자연과는 공간적으로 분리된 상태에서, 인위적으로 자연적인 지반상태와 유사한 재료적, 형태적 여건을 조성하여 인간의 적극적인 이용을 도모하는 공간을 말한다. 이와 같은 인공지반의 발생유형은 인공적으로 구축된 토목․건물구조물의 상부 혹은 특수한 대규모 토지개발지에서 필요에 의해 형성된다”고 정의하였다.
참고문헌 (11)
건설교통부(2000) 한국 확률강우량도
대한주택공사 주택연구소(1995) 아파트단지 내 인공지반 조경녹화 방안연구. 대한주택공사
심경구, 허근영, 강호철(1999) 소성 점토다공체 및 코코넛 피트를 이용한 인공지반용 혼합배지의 개발. 한국조경학회지 27(3): 109-113
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.