강재주열벽을 적용한 지하건축물 가설공법의 개발 및 강재주열벽의 휨성능 연구 Development of construction method for underground buildings with MSRC diaphram wall and study on flexural performance of MSRC diaphram wall원문보기
도심지 도로는 도시민의 안락한 편익을 제공하기 위해서 차량과 보행이 집중되고 각종 공급배관들이 매설되어 있으며 도시민은 도로에 접하고 있는 건축물을 주거, 사무, 상업, 휴게공간으로 이용하면서 안락한 생활을 영위하고 있다. 그러므로 높은 토지비용에도 불구하고 토지이용효율이 높은 지하건축물이 꾸준하게 건설되고 있다. 최근 지하건축물의 개착공사로 인해서 주변도로와 인접건물이 침하되는 등의 도시안전성 저해문제가 사회적으로 크게 이슈되고 있으며 이를 개선하기 위한 제도개선이 활발히 이루어지고 있다. 본 연구에서는 도심지 지하건축물의 지하굴착 안전성을 확보하고 주변 침하로 인한 민원을 효과적으로 예방할 수 있도록 새로운 형태의 강재주열벽을 개발하였으며 이를 이용한 지하건축물 가설공법에 관한 연구를 수행하였다. 또한 강재주열벽의 휨강도 시험을 통해서 강도설계법을 적용한 흙막이 벽체의 합리적인 설계방법을 제시하였다.
도심지 도로는 도시민의 안락한 편익을 제공하기 위해서 차량과 보행이 집중되고 각종 공급배관들이 매설되어 있으며 도시민은 도로에 접하고 있는 건축물을 주거, 사무, 상업, 휴게공간으로 이용하면서 안락한 생활을 영위하고 있다. 그러므로 높은 토지비용에도 불구하고 토지이용효율이 높은 지하건축물이 꾸준하게 건설되고 있다. 최근 지하건축물의 개착공사로 인해서 주변도로와 인접건물이 침하되는 등의 도시안전성 저해문제가 사회적으로 크게 이슈되고 있으며 이를 개선하기 위한 제도개선이 활발히 이루어지고 있다. 본 연구에서는 도심지 지하건축물의 지하굴착 안전성을 확보하고 주변 침하로 인한 민원을 효과적으로 예방할 수 있도록 새로운 형태의 강재주열벽을 개발하였으며 이를 이용한 지하건축물 가설공법에 관한 연구를 수행하였다. 또한 강재주열벽의 휨강도 시험을 통해서 강도설계법을 적용한 흙막이 벽체의 합리적인 설계방법을 제시하였다.
Urban roads are not only congested with vehicles and pedestrians, but also have many pipelines buried to provide convenience for inhabitants. In addition, urban inhabitants live comfortably in buildings adjacent to the road for residence, business, commerce, rest and so on. Therefore, despite the hi...
Urban roads are not only congested with vehicles and pedestrians, but also have many pipelines buried to provide convenience for inhabitants. In addition, urban inhabitants live comfortably in buildings adjacent to the road for residence, business, commerce, rest and so on. Therefore, despite the high cost of land, urban underground buildings with high land use efficiency are constantly being built. Recently, the construction of underground buildings has caused social problems such as the collapse of surrounding roads and adjacent buildings. Institutional improvement is being actively carried out to improve this. In this study, a new type of MSRC diaphragm wall was developed and a study on the construction method of underground building was carried out. It is intended to secure the underground excavation safety of underground buildings in urban areas and effectively prevent land subsidence complaints. Also, a reasonable design method of MSRC diaphragm walls using the ultimate strength design method is presented through the flexural performance Experiment.
Urban roads are not only congested with vehicles and pedestrians, but also have many pipelines buried to provide convenience for inhabitants. In addition, urban inhabitants live comfortably in buildings adjacent to the road for residence, business, commerce, rest and so on. Therefore, despite the high cost of land, urban underground buildings with high land use efficiency are constantly being built. Recently, the construction of underground buildings has caused social problems such as the collapse of surrounding roads and adjacent buildings. Institutional improvement is being actively carried out to improve this. In this study, a new type of MSRC diaphragm wall was developed and a study on the construction method of underground building was carried out. It is intended to secure the underground excavation safety of underground buildings in urban areas and effectively prevent land subsidence complaints. Also, a reasonable design method of MSRC diaphragm walls using the ultimate strength design method is presented through the flexural performance Experiment.
본 연구에서는 6가지 우선관리 항목을 획기적으로 개선할 수 있는 새로운 형태의 강재주열벽(Modular Steelplates Reinforced Concrete diaphragm wall)을 개발하고 휨강도 실험을 통해서 합리적인 설계방법을 제시하였으며 강재주열벽과 철골-철근콘크리트 구조를 적용한 Top-down 가설공법의 개발을 통해서 지반침하를 최소화하면서도 경제적이고 구조적 안전성을 향상시킬 수 있었다. 즉, 최근 이슈된 사회적 요구사항을 반영하여 개착식 굴착공사장 주변의 침하를 최소화할 수 있는 지하건축물 가설공법을 개발함으로써 인접 도로와 지하매설물을 보호하고 주변 건물의 안전성을 확보하며 지역 주민의 민원을 최소화하는 등 도심지 지하굴착 안정성을 증대시키는 것이 본 연구의 목적이다.
제안 방법
본 연구에서는 6가지 우선관리 항목을 획기적으로 개선할 수 있는 새로운 형태의 강재주열벽(Modular Steelplates Reinforced Concrete diaphragm wall)을 개발하고 휨강도 실험을 통해서 합리적인 설계방법을 제시하였으며 강재주열벽과 철골-철근콘크리트 구조를 적용한 Top-down 가설공법의 개발을 통해서 지반침하를 최소화하면서도 경제적이고 구조적 안전성을 향상시킬 수 있었다. 즉, 최근 이슈된 사회적 요구사항을 반영하여 개착식 굴착공사장 주변의 침하를 최소화할 수 있는 지하건축물 가설공법을 개발함으로써 인접 도로와 지하매설물을 보호하고 주변 건물의 안전성을 확보하며 지역 주민의 민원을 최소화하는 등 도심지 지하굴착 안정성을 증대시키는 것이 본 연구의 목적이다.
대상 데이터
본 연구에서는 국내 흙막이 벽체 설계법으로 이용되고 있는 허용응력설계법을 대체하고 ACI와 국내 콘크리트구조기준에서 규정하고 있는 극한강도설계법을 강재주열벽의 설계법으로 제시하고자 한다. 그러므로 지하건축물 굴착현장에서 실제 사용될 수 있는 실물 크기의 시험편을 제작하고 강재주열벽의 극한거동과 휨성능을 평가하기 위하여 대형부재 재료시험기를 보유한 국토교통부 첨단건설재료실험센터(계명대학교)에서 2017년 5월 18일에 실시하였다.
실험에 사용된 시험편은 표준 Type MSRC 강재블록으로써 6.5 m 길이로 3기 제작하였으며 외부 강판은 SS400, 항복강도(fys )가 240 MPa, 3.2 mm 두께이고 내부 콘크리트의 설계기준강도(fck)는 24 MPa, 보강철근의 항복강도(fyb)는 300 MPa, 철근의 직경은 19 mm를 사용하였다. 이와 같이 시험편 3기를 대상으로 3회 시험을 실시함으로써 개별 부재의 시험편차를 비교할 수 있도록 계획하였다.
이론/모형
6과 같이 MSRC 강재블록 내부에 보강철근과 콘크리트로 충전되어 있다. 본 연구에서는 국내 흙막이 벽체 설계법으로 이용되고 있는 허용응력설계법을 대체하고 ACI와 국내 콘크리트구조기준에서 규정하고 있는 극한강도설계법을 강재주열벽의 설계법으로 제시하고자 한다. 그러므로 지하건축물 굴착현장에서 실제 사용될 수 있는 실물 크기의 시험편을 제작하고 강재주열벽의 극한거동과 휨성능을 평가하기 위하여 대형부재 재료시험기를 보유한 국토교통부 첨단건설재료실험센터(계명대학교)에서 2017년 5월 18일에 실시하였다.
성능/효과
1. SCW와 강재주열벽에 의한 2중 지수 효과는 주변 지하수위 변화를 최소화하며 흙막이 벽체의 큰 휨강성은 벽체의 수평변위 발생을 억제하므로 지하굴착안전성을 크게 높일 수 있다. 즉, 도심지 지하굴착 공사에 최적화된 흙막이 벽체이다.
본 연구에서 제시된 강재주열벽 공법은 도심 밀집지역 중 토사층이 깊게 분포하며 지하수위가 높아 지하굴착 위험도가 높은 곶에서 가장 효과적이다. 지하 구조물을 설치하기 위한 지층의 일부분에서 암석층이 위치하고 있는 경우에는 3축 오거의 비트를 변경함으로써 강재주열벽의 설치가 가능하지만 얕은 위치에서 암석층이 조사되는 경우에는 강재주열벽을 대신해서 기존의 흙막이 벽체 공법을 사용하는 것이 합리적이다.
본 연구에서 제시된 강재주열벽 공법은 도심 밀집지역 중 토사층이 깊게 분포하며 지하수위가 높아 지하굴착 위험도가 높은 곶에서 가장 효과적이다. 지하 구조물을 설치하기 위한 지층의 일부분에서 암석층이 위치하고 있는 경우에는 3축 오거의 비트를 변경함으로써 강재주열벽의 설치가 가능하지만 얕은 위치에서 암석층이 조사되는 경우에는 강재주열벽을 대신해서 기존의 흙막이 벽체 공법을 사용하는 것이 합리적이다.
후속연구
본 연구 결과를 바탕으로 실제 굴착공사에서 발생하는 흙과 벽체의 상호거동에 대한 현장계측과 수치해석을 이용한 역해석 등의 2단계 후속 연구가 진행될 예정이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
도심지 도로의 특징은 무엇인가?
도심지 도로는 도시민의 안락한 편익을 제공하기 위해서 차량과 보행이 집중되고 각종 공급배관들이 매설되어 있으며 도시민은 도로에 접하고 있는 건축물을 주거, 사무, 상업, 휴게공간으로 이용하면서 안락한 생활을 영위하고 있다. 그러므로 높은 토지비용에도 불구하고 토지이용효율이 높은 지하건축물이 꾸준하게 건설되고 있다.
최근 지하건축물의 개착공사은 어떤 문제를 초래하는가?
그러므로 높은 토지비용에도 불구하고 토지이용효율이 높은 지하건축물이 꾸준하게 건설되고 있다. 최근 지하건축물의 개착공사로 인해서 주변도로와 인접건물이 침하되는 등의 도시안전성 저해문제가 사회적으로 크게 이슈되고 있으며 이를 개선하기 위한 제도개선이 활발히 이루어지고 있다. 본 연구에서는 도심지 지하건축물의 지하굴착 안전성을 확보하고 주변 침하로 인한 민원을 효과적으로 예방할 수 있도록 새로운 형태의 강재주열벽을 개발하였으며 이를 이용한 지하건축물 가설공법에 관한 연구를 수행하였다.
도로를 이용한 지하시설물의 흙막이 공사에서 Soil Cement Wall 공법이 유리한 이유는 무엇인가?
1~3 MPa), 고압분사공법(20~40 MPa), SCW (Soil Cement Wall)공법이 주로 사용되고 있다. 도로를 이용한 지하시설물의 흙막이 공사에서는 차로 점유를 최소화해야 하므로 침투주입공법과 같은 소형장비를 사용하는 차수공법을 주로 사용하고 있으나 도로와 차단된 지하건축물은 3축오거에 의한 직접교반을 통해서 차수벽 형성의 품질 신뢰도가 높은 SCW를 사용함이 유리하다. 또한 직접교반 방식은 지하수와 토층에 대한 시멘트 주입액 유출을 최소화할 수 있으므로 친환경적이고 고압분사주입을 하지 않으므로 도로와 인접건물 융기가 발생하지 않는다.
참고문헌 (14)
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