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
- 특히, 연성관을 이용하는 실험이므로, 연성관에 작용하는 토압경감효과를 평가하였고, 소형FWD를 이용하여 시공된 유동성 뒤채움재의 탄성계수를 평가하였다. 또한, 유한요소해석을 통해 사용되는 유동성 뒤 채움재의 종류에 따라 발생하는 관의 변형 및 토압 등을 검증하는 것이 본 연구의 주목적이다.
- 이러한 문제를 해결하기 위하여 본 연구과제에서는 신개념 유동성 뒤채움재(Controlled Low Strength Materials, CLSM)를 적용성 평가를 위한 소규모 모형시험 및 유한요소해석을 수행하였다. 재활용 재료를 이용해 결정된 유동성 뒤채움재의 최적배합설계 조건을 반영하여 실내모형실험을 수행하였다.
제안 방법
- 1) 모형챔버시험을 이용하여 하중재하전과 후의 수직변위를 측정하였다. 측정된 관의 수직변위는 유동성 뒤채움의 경우 약 0.
- 2) 4가지 다른 종류의 재활용 유동성뒤채움재를 이용하여 유한요소해석을 수행하였다. 하중재하 후 발생한 최대변형률은 약 3.
- 관의 수직·수평방향에 걸리는 토압을 측정하기 위하여 KDC-200KPA 토압계를 사용하였다.
- 관의 수직·수평방향에 걸리는 토압을 측정하기 위하여 KDC-200KPA 토압계를 사용하였다. 관의 종단방향의 변형특성을 알기 위하여 스틸용(WFLA-3-11-1L) 변형률 게이지를 사용하였다. 또한, 하중재하를 위하여 CRC-2T 제품을 사용하였다.
- 하중재하 과정은 0에서 600 kgf으로 시작되어 2100 kgf까지 하중을 증가시켰으며 하중을 증가 할 때 마다 1분 정도의 안정화를 실시하고, 재하가 가능한 최고치까지 하중재하 후 2분 정도의 안정화를 실시하였다. 그리고 하중제하 과정은 최고치 하중의 반을 재하 후 1분 정도의 안정화 실시하고, 하중을 완전하게 제거 후 2분간의 안정화를 실시하였다. 하중재하가 끝나고 LFWD를 이용한 처짐량을 측정한다(그림 7).
- 실내모형 실험에 사용된 모형토조의 크기는 가로 140 cm, 세로 60 cm, 높이 90 cm의 강재로 제작하였으며, 관의 직경을 변화시켜 실험할 수 있도록 제작되었다. 모형토조 상부에 직경 30 cm의 원형판을 중앙부에 설치하고, 그림 1에 보이는 로드셀과 하중 재하장치를 이용하여 정하중을 재하하였다. 로드셀은 좌우에 1개씩, 총 2개를 설치하였고, 각각의 로드셀은 2 ton까지 계측이 가능하므로, 재하 가능한 총하중은 약 4 ton 정도이다.
- 모형토조에 가해진 원형등분포 하중은 2톤 정도이고, 최대하중을 재하 후 하중을 제거하여 유동성 뒤채움재의 탄성회복변형량을 평가하였다. 그림 10은 모형토조실험에서 측정된 관내부의 수직 및 수평변위를 보여주고 있다.
- 유동성 뒤채움재 타설과정에서 발생하는 각종 관의 변형을 측정하기 위하여 변위계, 토압계 및 변형률 게이지를 TDS302와 스위치박스에 연결하였다. 베딩재 위에 PVC 관을 부설하고, 여기에 유동성 뒤채움재를 약 4회에 걸쳐 나누어 타설하였다 (그림5). 이러한 타설방법은 유동성 뒤채움재 타설시 발생할 수 있는 관의 부유(floating) 효과를 최소화하기 위한 것이다.
- 베딩재를 조성하기 위하여 1층에 일반모래 25 kg를 채운 후 자체 제작된 다짐롤러를 이용하여 100회 다짐을 3층 실시하였다(그림 4).
- 본 연구에서는 표 1 및 표 2에 나타난 것과 같이, 수치해석은 고려해 볼 수 있는 여러 가변조건 중 뒤채움재의 종류를 변화시키는 3가지 사례에 대해서 유한요소해석 프로그램을 이용하여 해석을 수행하였다. 그림 13은 수치해석에 사용된 유한요소망이다.
- 본 연구에서는 표 3에 나타난 것과 같이, 수치해석은 고려해 볼 수 있는 여러 가변조건 중 뒤채움재의 종류를 변화시키는 4가지 사례에 대해서 유한요소법을 이용하여 해석을 진행하였다.
- 재활용 재료를 이용해 결정된 유동성 뒤채움재의 최적배합설계 조건을 반영하여 실내모형실험을 수행하였다. 실내모형실험을 통해 시공단계별로 발생하는 관의 변형 및 관에 작용하는 토압의 변화를 계측하여 관의 안정성에 영향을 주는 요인에 대한 평가하였다. 특히, 연성관을 이용하는 실험이므로, 연성관에 작용하는 토압경감효과를 평가하였고, 소형FWD를 이용하여 시공된 유동성 뒤채움재의 탄성계수를 평가하였다.
- 또한, 하중재하를 위하여 CRC-2T 제품을 사용하였다. 위에서 언급한 계측기를 이용한 측정을 위해 정적변형시스템(Static data logger)을 사용하였으며, 이는 TDS-302, 스위치박스로 각각 10개와 50개의 채널로 구성되었다. 그림 2는 실내모형시험을 위한 설치된 계측기 및 계측장비를 보여준다.
- 유동성 뒤채움재 타설과정에서 발생하는 각종 관의 변형을 측정하기 위하여 변위계, 토압계 및 변형률 게이지를 TDS302와 스위치박스에 연결하였다. 베딩재 위에 PVC 관을 부설하고, 여기에 유동성 뒤채움재를 약 4회에 걸쳐 나누어 타설하였다 (그림5).
- 이러한 문제를 해결하기 위하여 본 연구과제에서는 신개념 유동성 뒤채움재(Controlled Low Strength Materials, CLSM)를 적용성 평가를 위한 소규모 모형시험 및 유한요소해석을 수행하였다. 재활용 재료를 이용해 결정된 유동성 뒤채움재의 최적배합설계 조건을 반영하여 실내모형실험을 수행하였다. 실내모형실험을 통해 시공단계별로 발생하는 관의 변형 및 관에 작용하는 토압의 변화를 계측하여 관의 안정성에 영향을 주는 요인에 대한 평가하였다.
- 실내모형실험은 베딩재로 일반모래, PVC 연성관, 재활용 유동성뒤채움재(현장발생토사, 정수장슬러지, 폐타이어분말, 플라이애쉬 등)를 이용하였다. 최적배합비는 중량기준으로 현장 발생토사 및 정수장슬러지 40%, 플라이애시 20%, 고무분말 1%, 시멘트 10% 및 물 26% 를 이용하였다.
- 타설 후 7일 양생기간을 거친 후에 하중재하를 실시하였다(그림 6). 하중재하 과정은 0에서 600 kgf으로 시작되어 2100 kgf까지 하중을 증가시켰으며 하중을 증가 할 때 마다 1분 정도의 안정화를 실시하고, 재하가 가능한 최고치까지 하중재하 후 2분 정도의 안정화를 실시하였다.
- 실내모형실험을 통해 시공단계별로 발생하는 관의 변형 및 관에 작용하는 토압의 변화를 계측하여 관의 안정성에 영향을 주는 요인에 대한 평가하였다. 특히, 연성관을 이용하는 실험이므로, 연성관에 작용하는 토압경감효과를 평가하였고, 소형FWD를 이용하여 시공된 유동성 뒤채움재의 탄성계수를 평가하였다. 또한, 유한요소해석을 통해 사용되는 유동성 뒤 채움재의 종류에 따라 발생하는 관의 변형 및 토압 등을 검증하는 것이 본 연구의 주목적이다.
- 타설 후 7일 양생기간을 거친 후에 하중재하를 실시하였다(그림 6). 하중재하 과정은 0에서 600 kgf으로 시작되어 2100 kgf까지 하중을 증가시켰으며 하중을 증가 할 때 마다 1분 정도의 안정화를 실시하고, 재하가 가능한 최고치까지 하중재하 후 2분 정도의 안정화를 실시하였다. 그리고 하중제하 과정은 최고치 하중의 반을 재하 후 1분 정도의 안정화 실시하고, 하중을 완전하게 제거 후 2분간의 안정화를 실시하였다.
대상 데이터
- 국내 C사에서 생산 및 판매되는 1 mm 규격의 고무분말을 사용하였다. 순 고무 비중은 0.
- 시멘트는 국내 A사에서 생산 및 판매되는 1종 보통 포틀랜드 시멘트를 사용하였다. 시멘트의 비중은 3.
- 실내모형 실험에 사용된 모형토조의 크기는 가로 140 cm, 세로 60 cm, 높이 90 cm의 강재로 제작하였으며, 관의 직경을 변화시켜 실험할 수 있도록 제작되었다. 모형토조 상부에 직경 30 cm의 원형판을 중앙부에 설치하고, 그림 1에 보이는 로드셀과 하중 재하장치를 이용하여 정하중을 재하하였다.
- 실내모형실험은 베딩재로 일반모래, PVC 연성관, 재활용 유동성뒤채움재(현장발생토사, 정수장슬러지, 폐타이어분말, 플라이애쉬 등)를 이용하였다. 최적배합비는 중량기준으로 현장 발생토사 및 정수장슬러지 40%, 플라이애시 20%, 고무분말 1%, 시멘트 10% 및 물 26% 를 이용하였다.
- 천안 간선 도로 공사현장에서 발생한 토사(SP모래)를 #4체를 이용하여 체가름 한 토사를 사용하였며, 실내 시험을 통해 함수비는 11.8%, 비중 2.172, 균등계수(Cu) 14.0, 곡률계수(Cc) 1.06라는 결과를 얻었다.
- 천안 아산 수도 관리단 정수처리장에서 채취한 슬러지를 사용하였다. 현장 발생토와 동일한 실내 시험을 통해 함수비는 320%에서 373%, 단위중량은 2.
- 층종류의 경우 노상 또는 노상매립층이기 때문에 하중판은 지름 30 cm판을 사용하여 측정하였으며 탄성계수는 15 MPa로 측정되었고 처짐은 약 1.771 mm로 측정되었다.
- 15를 적용하여 사용하였다. 플라이 애쉬는 국내 I사에서 판매되는 2종 플라이애시를 사용하였다. 밀도의 경우 1.
이론/모형
- 관의 종단방향의 변형특성을 알기 위하여 스틸용(WFLA-3-11-1L) 변형률 게이지를 사용하였다. 또한, 하중재하를 위하여 CRC-2T 제품을 사용하였다. 위에서 언급한 계측기를 이용한 측정을 위해 정적변형시스템(Static data logger)을 사용하였으며, 이는 TDS-302, 스위치박스로 각각 10개와 50개의 채널로 구성되었다.
- 그림 13은 수치해석에 사용된 유한요소망이다. 본 연구의 수치해석에서는 원지반은 탄소성모델(Mohr-Coulomb)을 적용하였고, 나머지는 선형탄성모델을 적용하였다. 수치해석에 이용된 해석단면의 입력변수는 실내실험을 통해 결정된 값이다.
성능/효과
- 그 경향은 아래 그림 15에 나타나듯이 변형률은 하중 재하 전에는 관의 좌우로 많은 변형률을 확인할 수 있으나 하중 재하 후 집중 하중을 받은 부위의 색이 빨간색으로 변한 것을 확인할 수 있으며 집중하중을 받은 부분의 변형률이 상승한 것을 볼 수 있다. 또한, 자중에 의한 유효응력만이 작용하다가 집중하중에 의해 관에 작용하는 유효응력은 약 16배 이상 증가하는 경향을 보인다. 그림 16은 하중 재하 후 뒷채움재의 하중에 의한 변화를 나타내고 있으며 그림 17은 관의 처짐과 변형을 나타내고 있다.
- 유한요소해석 프로그램인 Midas GTS를 이용하여 각 사례별 결과값을 도출한 값을 비교하여 본 결과 하중 재하 전과 하중 재하 후의 결과 변화는 모두 유사한 값을 얻을 수 있었다. 그 경향은 아래 그림 15에 나타나듯이 변형률은 하중 재하 전에는 관의 좌우로 많은 변형률을 확인할 수 있으나 하중 재하 후 집중 하중을 받은 부위의 색이 빨간색으로 변한 것을 확인할 수 있으며 집중하중을 받은 부분의 변형률이 상승한 것을 볼 수 있다.
- 005 kg/cm2로 측정되었다. 하중 재하시 및 제거 후 수직토압 경감효과는 약 69.1% 수준으로 나타났다. 측정값에 나타난 것과 같이 수직토압의 경우 하중의 재하 및 제거 특성과 거의 동일한 특성을 보여준다.
- 47 mm로 나타났다. 하중 제거시 회복되는 변형량은 수직방향 0.603 mm, 수평방향 0.676 mm이고, 각각의 회복변형률은 23.7% 및 21.5%로 측정되었다.
- 012 kg/cm2로 측정되었다. 하중재하 및 제거 후 발생하는 수평토압 경감효과는 약 31.3%로 나타났다. 수평토압의 경감 효과가 작은 것은 수직토압은 상재하중의 크기와 직접적인 상관관계를 가지고 있지만, 수평 토압은 과압밀(over-consolidation) 효과로 인해 수직토압에 비해 작은 값을 나타내게 된다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.