본 연구에서는 모형실험을 통하여 다짐도 및 매입깊이에 따른 나선철항의 인발저항력을 검토하였다. 그 결과 다짐도 및 매입깊이가 증가할수록 인발저항력은 증가하는 것으로 나타났으며, 특히 다짐률 85%의 지반조건에서 인발저항력은 매입깊이 25cm, 30cm, 35cm 및 40cm별로 각각 48.9kgf, 57.9kgf, 86.2kgf 및 116.6kgf로 다른 지반조건일 때 보다 현저하게 높은 인발저항력이 나타났다. 그리고 다짐률에 따른 인발저항력은 각 매입깊이 조건별(30cm, 35cm 및 40cm)로 다짐률 75% 및 85%에서 급격하게 증가하는 유사한 경향이 나타났다. 나선철항의 인발저항력은 지반의 다짐률에 따라 상당한 차이를 보였으며 극한인발저항력의 최대값은 다짐률 85%의 지반조건 및 매입깊이 40cm에서 116.6kgf로 나타났다. 이는 나선철항의 제원을 고려해 볼 때 매우 높은 것으로 판단된다. 따라서 평소 나선철항 주변 지반의 유지관리를 철저히 한다면 바람에 대한 피해를 효과적으로 경감시켜 줄 수 있을 것으로 판단된다. 그리고 나선철항은 플라스틱 필름을 고정하는 용도뿐만 아니라 온실 형태별로 개수 및 간격 등 적절한 설치방법이 제시된다면 온실의 구조적 안정성에도 기여를 할 수 있을 것으로 예상된다. 또한 본 연구의 결과를 검토해 볼 때 온실에 나선설항의 설치시 유용한 효과를 기대하기 위해서는 매입깊이 35cm 이상 그리고 다짐률은 85%이상을 적용해야 할 것으로 판단되며, 본 실험에서 다짐률 85%에 해당하는 모형지반의 상대밀도는 67%정도 였다.
본 연구에서는 모형실험을 통하여 다짐도 및 매입깊이에 따른 나선철항의 인발저항력을 검토하였다. 그 결과 다짐도 및 매입깊이가 증가할수록 인발저항력은 증가하는 것으로 나타났으며, 특히 다짐률 85%의 지반조건에서 인발저항력은 매입깊이 25cm, 30cm, 35cm 및 40cm별로 각각 48.9kgf, 57.9kgf, 86.2kgf 및 116.6kgf로 다른 지반조건일 때 보다 현저하게 높은 인발저항력이 나타났다. 그리고 다짐률에 따른 인발저항력은 각 매입깊이 조건별(30cm, 35cm 및 40cm)로 다짐률 75% 및 85%에서 급격하게 증가하는 유사한 경향이 나타났다. 나선철항의 인발저항력은 지반의 다짐률에 따라 상당한 차이를 보였으며 극한인발저항력의 최대값은 다짐률 85%의 지반조건 및 매입깊이 40cm에서 116.6kgf로 나타났다. 이는 나선철항의 제원을 고려해 볼 때 매우 높은 것으로 판단된다. 따라서 평소 나선철항 주변 지반의 유지관리를 철저히 한다면 바람에 대한 피해를 효과적으로 경감시켜 줄 수 있을 것으로 판단된다. 그리고 나선철항은 플라스틱 필름을 고정하는 용도뿐만 아니라 온실 형태별로 개수 및 간격 등 적절한 설치방법이 제시된다면 온실의 구조적 안정성에도 기여를 할 수 있을 것으로 예상된다. 또한 본 연구의 결과를 검토해 볼 때 온실에 나선설항의 설치시 유용한 효과를 기대하기 위해서는 매입깊이 35cm 이상 그리고 다짐률은 85%이상을 적용해야 할 것으로 판단되며, 본 실험에서 다짐률 85%에 해당하는 모형지반의 상대밀도는 67%정도 였다.
This study examined the uplift bearing capacity of spiral steel pegs according to the degree of soil compaction and embedded depth in a small-scaled lab test. As a result, their uplift bearing capacity increased according to the degree of soil compaction and embedded depth. The uplift bearing capaci...
This study examined the uplift bearing capacity of spiral steel pegs according to the degree of soil compaction and embedded depth in a small-scaled lab test. As a result, their uplift bearing capacity increased according to the degree of soil compaction and embedded depth. The uplift bearing capacity under the ground condition of 85% compaction rate especially recorded 48.9 kgf, 57.9 kgf, 86.2 kgf and 116.6 kgf at embedded depth of 25 cm, 30 cm, 35 cm and 40 cm, respectively, being considerably higher than under other ground conditions. There were huge differences in the uplift bearing capacity of spiral steel pegs according to the compaction conditions of ground. Their maximum uplift bearing capacity was 116.6 kgf under the ground condition of 85% compaction rate and at embedded depth of 40 cm, and it is very high considering the data of spiral steel pegs. It is thus estimated that wind damage can be effectively reduced by careful maintenance of ground condition surrounding spiral steel pegs. In addition, spiral steel pegs will be able to make a contribution to greenhouse structural stability if proper installation methods are provided including the number and interval according to the types of greenhouse as well as fixation of plastic film. The findings of the study indicate that the optimal effects of spiral steel pegs for greenhouse can be achieved at embedded depth of more than 35cm and compaction degree of more than 85%. The relative density of the model ground in the test was 67% at compaction rate of 85%.
This study examined the uplift bearing capacity of spiral steel pegs according to the degree of soil compaction and embedded depth in a small-scaled lab test. As a result, their uplift bearing capacity increased according to the degree of soil compaction and embedded depth. The uplift bearing capacity under the ground condition of 85% compaction rate especially recorded 48.9 kgf, 57.9 kgf, 86.2 kgf and 116.6 kgf at embedded depth of 25 cm, 30 cm, 35 cm and 40 cm, respectively, being considerably higher than under other ground conditions. There were huge differences in the uplift bearing capacity of spiral steel pegs according to the compaction conditions of ground. Their maximum uplift bearing capacity was 116.6 kgf under the ground condition of 85% compaction rate and at embedded depth of 40 cm, and it is very high considering the data of spiral steel pegs. It is thus estimated that wind damage can be effectively reduced by careful maintenance of ground condition surrounding spiral steel pegs. In addition, spiral steel pegs will be able to make a contribution to greenhouse structural stability if proper installation methods are provided including the number and interval according to the types of greenhouse as well as fixation of plastic film. The findings of the study indicate that the optimal effects of spiral steel pegs for greenhouse can be achieved at embedded depth of more than 35cm and compaction degree of more than 85%. The relative density of the model ground in the test was 67% at compaction rate of 85%.
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문제 정의
본 실험 장치는 이를 고려하여 두 가지 방식을 동시에 적용할 수 있도록 설계되어 있지만, 모의 테스트 결과 하중제어 방식을 적용하기에는 본 실험장치에 한계가 있는 것으로 나타났다. 따라서 본 실험에서는 두 가지 제어방식 중에 일반적으로 실내실험에서 가장 많이 사용하고 있는 변위 제어 방식을 사용하여 실험결과를 얻었다.
따라서 본 연구에서는 온실의 효과적인 나선철항 설치를 위한 기초자료를 제공하기 위해 모형실험을 통하여 다짐도 및 매입깊이에 따른 나선철항의 인발저항력을 실험적으로 검토하였다.
대상 나선철항의 극한인발저항력은 Ogawa 등(1990)보다 나선철항의 피치 개수가 1개 적은 것을 감안하더라도 크게 낮게 나타났다. 본 연구에서는 인발시험장치와 관련 하여 원활한 실험을 위해 모형토조 내 형성된 지반을 굴착을 통하여 나선철항을 설치하고 다짐을 실시하여 인발 저항력을 측정하였다. 그러나 나선철항은 나선형의 특성을 이용하여 굴착 없이 설치가 가능하기 때문에 실제 인발저항력은 본 실내실험의 결과보다 더 클 것으로 기대된다.
제안 방법
5kgf의 다짐봉을 이용하여 다짐률을 각각 65%, 75% 및 85%로 적용하였으며, 각 다짐조건별로 나선철항의 매입깊이를 25cm, 30cm, 35cm, 및 40cm로 나누어 최대한 최적함수비의 조건을 유지하며 인발저항력 실험을 실시하였다. 대상 모형 지반 전 높이에 걸쳐 균등한 다짐도를 확보하기 위해 50cm 높이의 지반을 6층으로 나누어 매층 동일한 다짐에너지를 주었다. 다짐율 85%, 75% 및 65%의 층별 다짐 회수는 각각 200회, 100회 및 0회 정도였다.
본 연구에서 재하 속도는 1mm/min(허용오차 ± 10%이내)으로 하였고, 인발저항력 실험의 종료 시점은 인발 저항력이 더 이상 증가하지 않고 최대치(극한인발저항력)를 지나 연화(softening)경향을 나타내거나 일정한 값으로 수렴될 때를 종료시점으로 하였다.
실험 토조 내 토양의 다짐조건은 약 6.5kgf의 다짐봉을 이용하여 다짐률을 각각 65%, 75% 및 85%로 적용하였으며, 각 다짐조건별로 나선철항의 매입깊이를 25cm, 30cm, 35cm, 및 40cm로 나누어 최대한 최적함수비의 조건을 유지하며 인발저항력 실험을 실시하였다. 대상 모형 지반 전 높이에 걸쳐 균등한 다짐도를 확보하기 위해 50cm 높이의 지반을 6층으로 나누어 매층 동일한 다짐에너지를 주었다.
실험의 정확도를 위해 인발저항력 측정은 각 조건별로 2회씩 반복하였으며, 그 평균값을 실험결과로 이용하였다. 이때 2회 반복한 실험결과에 큰 차이가 있는 경우, 서로 유사한 실험치가 나올 때까지 반복실험을 실시하였다. 그리고 나선철항의 자중은 인발저항력에서 제외하였으며, Fig.
그러나 계속되는 기상재해로 원예·특작시설에서 막대한 피해가 발생하자 2010년 12월 내재해형 규격을 다시 개정 고시하였다. 이때 개정된 고시에는 자동화 비닐하우스를 3종으로 확대하고, 단동 비닐하우스는 기존의 서까래 규격을 일부 조절하여 18종으로 하였다. 그리고 광폭형 비닐하우스 2종을 추가하였고 과수 3종(포도 2종, 감귤 1종), 간이버섯 재배사 2종, 인삼 재배시설 10종(철제 4종, 목재 6종)도 개정 고시하였다(Lee 등, 2010; MIFAFF and RDA, 2010; Yoon 등, 2012; http://www.
이후 내재해 기준의 효율성 및 실용성 제고를 위해 전문가, 지자체, 농업인 및 시공업체 등의 의견 및 건의 사항을 검토·반영한 후, 2차(2007년 9월, 2008년 8월)에 걸쳐 개정 고시하였다.
1과 같다. 인발저항력 및 변위량은 하중재하 장치에 연결된 Universal test machine(Korea, 미래산업, DUS204LCD)을 통해 계측하였다. 이 계측기는 실험대상의 제원과 실험속도, 실험횟수 등 실험에 필요한 조건과 방식을 모두 설정할 수 있으며, 데이터는 하중 0.
채취한 토양에 대해서는 관련 공정시험방법에 따라 물리·역학적 특성을 분석하였고, Table 2는 그 결과를 나타낸 것이다.
대상 데이터
Fig. 2는 본 실험에 사용된 모형토조를 나타낸 것으로 80cm × 100cm× 60cm 크기의 강재로 제작되었다.
나선철항의 인발력에 관한 연구는 그 적용사례에 비하여 미미한 편이나 선행연구들과 비교해 보면 Ogawa 등(1990)은 본 연구의 대상 나선철항보다 피치 개수가 1개 더 많고, 직경 1.3cm, 길이 60cm 제원의 나선철항에 대하여 밭토양 현장에서 인발저항력 실험을 실시하였다.
본 실내모형실험에서 토양시료는 진주시 인근 온실 주변에 위치한 농경지토양을 채취하여 사용하였다. 채취한 토양에 대해서는 관련 공정시험방법에 따라 물리·역학적 특성을 분석하였고, Table 2는 그 결과를 나타낸 것이다.
실험에 이용한 나선철항은 Fig. 3과 같고, 일반농가에 주로 사용되고 있는 것을 관련업체에서 구입하여 사용하 였다. 나선철항의 직경과 길이는 각각 약 1.
실험에 이용한 나선철항은 Fig. 3과 같고, 일반농가에 주로 사용되고 있는 것을 관련업체에서 구입하여 사용하 였다. 나선철항의 직경과 길이는 각각 약 1.
인발저항력과 변위량은 본 장치에 연결된 컴퓨터에서 실시간으로 저장하여 분석할 수 있으며, 하중계(TCLP500KA, Tokyo Sokki Kenkyuoio Co., Ltd., Japan)는 최대용량 500kgf, 최소단위 0.01kgf, 변위계(MICRO SWITCH, KUN HUNG ELECTRONIC, CO., Korea)는 최대변위량 600mm, 최소단위 0.01mm인 것을 사용하였다.
데이터처리
본 연구에서 재하 속도는 1mm/min(허용오차 ± 10%이내)으로 하였고, 인발저항력 실험의 종료 시점은 인발 저항력이 더 이상 증가하지 않고 최대치(극한인발저항력)를 지나 연화(softening)경향을 나타내거나 일정한 값으로 수렴될 때를 종료시점으로 하였다. 실험의 정확도를 위해 인발저항력 측정은 각 조건별로 2회씩 반복하였으며, 그 평균값을 실험결과로 이용하였다. 이때 2회 반복한 실험결과에 큰 차이가 있는 경우, 서로 유사한 실험치가 나올 때까지 반복실험을 실시하였다.
성능/효과
다짐율 85%, 75% 및 65%의 층별 다짐 회수는 각각 200회, 100회 및 0회 정도였다. 각 다짐 조건별 상대밀도는 다짐율 85%, 75% 및 65%d에 대해 각각 67%, 38% 및 0%로 나타났다. 이때 다짐율 85%는 Kang (1998)과 Cho (1999)가 보고한 온실단지 주변 지반의 현장 다짐율 범위인 83%~85%에 포함된다.
그리고 특히 다짐률 85%인 경우, 매입깊이 35cm 및 45cm에서 인발저항력이 급격하게 증가하는 경향을 보였다. 각 매입깊이별로 다짐률 65%를 기준으로 인발저항력을 비교해 보면 매입깊이 30cm의 경우 다짐률 75% 및 85%에서 각각 218% 및 561% 정도 인발저항력이 증가하였고, 매입깊이 35cm경우는 다짐률 75% 및 85%에서 각각 189% 및 658%가 증가하는 것으로 나타났다. 그리고 매입깊이 45cm에서는 다짐률 75% 및 85%에서 각각 174% 및 724%로 가장 급격하게 인발저항력이 증가하는 경향을 보였다.
그 결과 최대값은 다짐률 85%에서 최대 매입깊이인 40cm일 때 116.7kgf이었고, 최저값은 다짐률 65%에서 매입깊이 25cm일 때 4.4 kgf으로 나타났다.
그 결과, 극한인발저항력은 240kgf로 나타났다. Yoo (2012)는 모형토조실험을 통하여 사질토지반에서 제원에 따른 사면보강용 스크류 앵커 파일의 인발저항 특성을 검토하였다.
특히 다짐률 85%에서 매입깊이 35cm 및 40cm 일 때, 인발저항력이 다른 지반조건 및 매입깊이에 비해 급격히 증가하는 것으로 나타났다. 그리고 다짐률 65% 및 75%인 경우, 매입깊이에 비례해서 거의 선형적으로 증가하는 경향을 보였다. 각 지반조건 별로 매입깊이에 따른 인발저항력의 변화 경향이 약간 상이한 것은 앞에서도 기술하였듯이 나선철항의 특이한 형상으로 인해 다짐상태가 다소 균일하지 않기 때문인 것으로 판단된다.
그리고 다짐율 85%, 75% 및 65%을 기준으로 매입깊이 40cm에서 인발저항력은 각각 116.7kgf, 40.4kgf 및 13.5kgf으로서 다짐률에 따라 상당한 차이가 있음을 알 수 있다. 이것은 일반농가에서 나선철항을 사용할 때, 평소 나선철항 주변 지반의 유지관리를 철저히 한다면 바람에 의한 피해를 경감시켜 줄 수 있을 것으로 판단된다.
각 매입깊이별로 다짐률 65%를 기준으로 인발저항력을 비교해 보면 매입깊이 30cm의 경우 다짐률 75% 및 85%에서 각각 218% 및 561% 정도 인발저항력이 증가하였고, 매입깊이 35cm경우는 다짐률 75% 및 85%에서 각각 189% 및 658%가 증가하는 것으로 나타났다. 그리고 매입깊이 45cm에서는 다짐률 75% 및 85%에서 각각 174% 및 724%로 가장 급격하게 인발저항력이 증가하는 경향을 보였다.
그리고 최적함수비(OMC)는 16.2%, 최대건조밀도 (γdmax)는 1.77g·cm−3 으로 나타났다.
Yoo (2012)는 모형토조실험을 통하여 사질토지반에서 제원에 따른 사면보강용 스크류 앵커 파일의 인발저항 특성을 검토하였다. 본 나선철항과 제원, 용도 및 목적이 상이 하여 직접적으로 비교하기에는 어려우나 본 연구의 모형 지반과 유사한 조건에서 직경 3cm, 길이 60cm, 스크류 날개 폭 1.5cm, 피치 4.5cm 및 무게 2.47kgf의 스크류 앵커 파일의 극한인발저항력은 매입깊이 50 cm에서 약 215kgf로 나타났다.
본 실험에서는 예비 실험을 통해 설계된 토조의 제원이 지반의 파괴거동에 대한 영향이 없음을 확인하였다.
본 토양시료는 자연함수비 약 29.9%, 비중(Gs) 2.65이며 토성은 Sand 58.9%, Silt 39.1%, Clay 2.0%로서 사질토로 분류되었으며, Fig. 4와 같이 빈입도 특성을 나타내었다. 그리고 최적함수비(OMC)는 16.
이상의 결과들을 종합해 보면 나선설항의 설치시 매입 깊이 35cm, 다짐률 85%이상을 적용하면 유용한 결과가 기대되며, 본 실험에서 다짐률 85%에 해당하는 모형지 반의 상대밀도는 67%이다.
8에 나타나듯이 다짐률에 따라 다소 차이는 있지만, 매입깊이가 증가할수록 인발저항력이 증가하였다. 특히 다짐률 85%에서 매입깊이 35cm 및 40cm 일 때, 인발저항력이 다른 지반조건 및 매입깊이에 비해 급격히 증가하는 것으로 나타났다. 그리고 다짐률 65% 및 75%인 경우, 매입깊이에 비례해서 거의 선형적으로 증가하는 경향을 보였다.
후속연구
본 연구에서는 인발시험장치와 관련 하여 원활한 실험을 위해 모형토조 내 형성된 지반을 굴착을 통하여 나선철항을 설치하고 다짐을 실시하여 인발 저항력을 측정하였다. 그러나 나선철항은 나선형의 특성을 이용하여 굴착 없이 설치가 가능하기 때문에 실제 인발저항력은 본 실내실험의 결과보다 더 클 것으로 기대된다.
이것은 일반농가에서 나선철항을 사용할 때, 평소 나선철항 주변 지반의 유지관리를 철저히 한다면 바람에 의한 피해를 경감시켜 줄 수 있을 것으로 판단된다. 그리고 본 실험에서 극한인발저항력의 최대값은 116.7kgf로 나선철항의 제원을 고려해 볼 때 매우 높은 것으로 판단되며, 플라스틱 필름을 고정하는 용도뿐만 아니라 나선철항의 개수 및 간격 등 적절한 설치방법이 제시된다면 온실의 구조적 안정성에도 기여를 할 수 있을 것으로 예상된다.
그러나 나선철항은 시공자 및 농민의 경험적인 방법에 의해 대부분 설치되고 있으며, 현재 자연재해에 대한 온실의 피해방지에 관심이 높아지고 있는 상황에도 불구하고 나선철항과 관련된 연구는 아주 미미한 실정이다. 나선철항은 설치가 용이하고 설치비용이 아주 저렴하기 때문에 인발재하시험을 통한 인발저항력의 측정과 이를 통하여 각 온실형태별로 적절한 설치방안이 제시된다면 기상재해에 대한 온실의 피해방지에 크게 기여를 할 것으로 예상된다.
그리고 극한인발저항력도 하중제어 방식이 일반적으로 조금 더 크게 나타나는 것으로 알려져 있다. 본 실험 장치는 이를 고려하여 두 가지 방식을 동시에 적용할 수 있도록 설계되어 있지만, 모의 테스트 결과 하중제어 방식을 적용하기에는 본 실험장치에 한계가 있는 것으로 나타났다. 따라서 본 실험에서는 두 가지 제어방식 중에 일반적으로 실내실험에서 가장 많이 사용하고 있는 변위 제어 방식을 사용하여 실험결과를 얻었다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
온실이 태풍이나 대설 등 기상재해에 노출되면 상대적으로 취약한 이유는?
1조원의 채소 및 화훼 작물이 온실재배를 통해 생산됨으로서 시설원예 생산액이 우리나라 농업생산액의 약 12%정도를 점유하고 있는 실정이다. 그러나 온실의 대부분은 경량구조물이기 때문에 태풍이나 대설 등 기상재해에 노출되면 상대적으로 취약한 시설이다. 최근 12년(2001~2012)간 태풍, 호우, 대설, 강풍 및 풍랑에 의해 발생된 연평균 피해면적과 피해액은 각각 20,910ha 및 1,060억 원인 것으로 보고되고 있고, 이 기간에 태풍(강풍 포함) 및 대설에 의한 피해규모(면적)는 각각 약 96% 및 4%로서 태풍에 의한 피해가 가장 큰 것으로 나타났다(www.
우리나라의 경우, 2012년 말 현재 시설채소 및 화훼류의 온실면적은 몇 ha인가?
우리나라의 경우, 2012년 말 현재 시설채소 및 화훼류의 온실면적은 각각 47,924ha 및 2,674ha으로서 전체면적은 50,598ha이다. 이것은 2010년도의 51,829ha와 2011년도의 52,393ha에 비해 각각 약 2.
시설면적 중 국내 온실의 경우 어떤 온실이 대부분을 차지하는가?
이상과 같이 국내 온실의 경우, 경향형 자재인 파이프를 구조재로 사용하는 플라스틱 단동 온실이 대부분을 차지하고 있는 실정이다.
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