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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 콘크리트 라이닝의 경제성 향상을 위하여 철근량 절감에 관한 연구를 수행하기 위해 설계 시 적용되는 설계인자에 대해 분석 하였다. 또한 콘크리트 라이닝에 설계 검토항목을 적용하여 수치해석을 수행하였으며, 단면 설계를 통해 산정된 철근 보강량을 비교 분석함으로써 설계 인자 적용에 따른 경제성 검토를 수행하였다.
- 하중의 적용이 증가 할수록 콘크리트 라이닝의 안전성이 증가하지만 그에 따라 단면제원 및 철근 보강량이 증가되어 경제성이 감소하게 된다. 따라서 본 장에서는 콘크리트 라이닝 대한 경제성 확보를 수행하기 위해 주로 적용되는 설계 인자에 관하여 특징 및 문제점을 분석하였다.
- 본 연구는 라이닝 두께 40 cm와 50 cm를 갖는 철도 터널의 경우에 대하여 수행된 것으로 단면규모 및 라이닝 두께의 변동시 이완하중 변동에 따른 철근량 산정 경향이 본 결과와 다를 수 있다. 설계 인자의 적용에 따라 콘크리트 라이닝의 철근 보강량이 달라지는 결과를 확인 하였으며, 향후 콘크리트 라이닝 설계 시 설계기준에 대하여서는 특정방법을 규정하기보다는 설계자가 다양하게 기술적인 접근을 하여 경제적인 설계를 할 수 있도록 일반화시킴이 바람직할 것으로 판단된다.
- 본 연구에서는 콘크리트 라이닝의 경제성 향상을 철근량 절감에 관한 연구를 수행하기 위해 설계 시 적용되는 설계인자에 대해 분석 하였다. 또한 콘크리트 라이닝에 설계 검토항목을 적용하여 수치해석을 수행하였으며, 단면 설계를 통해 산정된 철근 보강량을 분석하였다.
가설 설정
- Terzaghi 암반하중분류표(1946)은 터널이 굴착되고 지보공을 설치했을 때 터널 주변지반의 아치작용에 의해 지반의 이완이 일정범위까지만 진행 된다고 가정하였으며 Fig. 2와 같다. 지반의 상태에 따라 9등급으로 구분 하고 있으나 개괄적으로 분류되어 있으며 암질의 객관적 평가가 어려운 단점이 있다.
- 사용 재료는 설계기준강도 fck = 24 Mpa의 콘크리트와 항복강도 fy = 300 Mpa의 철근을 사용하였다. 콘크리트 라이닝의 두께는 풍화암의 경우 40 cm, 풍화토의 경우 50 cm로 가정하였으며 단면도 및 해석모델링은 Fig. 6와 같다. 해석에 적용된 지반에 대한 물성치는 Table 4와 같으며, 설계 인자에 대한 해석 Case는 Table 5와 같다.
- 본 연구에서는 콘크리트 라이닝 설계에 적용되는 설계 인자에 따라 보강되는 철근량을 비교하여 경제성을 검토하기 위해 지중골조해석모델을 이용하였으며 그 결과를 비교하였다. 터널 대상은 지하철 복선 표준단면으로 토피 15 m의 풍화토 조건과 풍화암 조건의 터널로 가정하였다. 사용 재료는 설계기준강도 fck = 24 Mpa의 콘크리트와 항복강도 fy = 300 Mpa의 철근을 사용하였다.
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