[논문]연약지반에 포설된 Geotextile 봉합인장강도를 고려한 지지력 수정방정식

김선학; 채유미; 김재홍

doi:10.7843/kgs.2019.35.12.59

초록
AI-Helper

최근 증가되고 있는 준설 및 매립지반의 해안 공사에서 토목섬유매트 활용이 많아짐에 따라 연약지반의 지지력에 대한 산정은 안전성 평가를 위한 중요한 지표이다. 지반 개량을 위해 토목섬유매트와 복토층을 포설하여 이질층으로 구성된 연약지반의 허용지지력 검토는 일반적으로 Meyerhof(1974)와 Yamanouchi(1985) 방정식을 비교한다. Meyerhof(1974) 수식 결과는 허용지지력의 과소평가로 경제적인 손실을 초래하며, Yamanouchi(1985) 수식은 펀칭전단파괴에 대한 안전사고를 고려하지 않아 다소 큰 지지력을 평가한다. 토목섬유매트의 봉합인장강도를 설계기준에 적용하여 적절한 허용지지력을 산정하는 수정방정식을 제안함으로서 경제성과 안정성을 확보할 것으로 판단된다.

Abstract ▼ AI-Helper

With the increasing use of geotextile mats in dredging and reclaiming work and coastal construction, the assessment of bearing capacity in soft ground has become an important evaluation index for negligent accidents. The review of the allowable bearing capacity of soft ground consisting of inhomogen...

With the increasing use of geotextile mats in dredging and reclaiming work and coastal construction, the assessment of bearing capacity in soft ground has become an important evaluation index for negligent accidents. The review of the allowable bearing capacity of soft ground consisting of inhomogeneous layers by laying geotextile mats and sand mat layers for soft ground improvement is generally compared with the equation of Meyerhof (1974) and Yamanouchi (1985). Mayerhof formula results in economic loss due to underestimation of bearing capacity, and Yamanouchi (1985) formula does not take into account negligent accidents for punching shear failure, so rather high bearing capacity is evaluated. It is considered that economic feasibility and stability will be ensured by proposing a modified formula to calculate the appropriate bearing capacity by applying the seam tensile strength of the geotextile mat to the design standard of soft ground improvement.

주제어

표/그림 (11)

그림 Fig. 1. Construction of Soft Ground Improvement
그림 Fig. 2. Schematic design of Yamanouchi method (Yamanouchi, 1985)
그림 Fig. 3. Scheme of model test of bearing capacity in soft soil (Ju et al., 2007)
그림 Fig. 4. Punching shear failure of Meyerhof formula in inhomogeneous soil layers (Kim, 2010)
그림 Fig. 5. Geometry conditions for implementation of bearing capacity formula
표 Table 1. Punching shear factors with the soil friction angle (Meyerhof, 1974)
그림 Fig. 6. Allowable bearing capacity of modfied equation by thickness of sand mat layer
표 Table 2. Soil properties and parameters applied to various formula
그림 Fig. 7. Allowable bearing capacity of modfied equation by thickness of sand mat layer
그림 Fig. 8. Allowable bearing capacity of modfied equation by thickness of sand mat layer
표 Table 3. Allowable bearing capacity by thickness (H) of Sand Mat Layer and seam tensile strength

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

넓은 연약지반 개량공사에서는 봉합인장강도 크기에 대한 규정이 없기 때문에 원단 강도의 50%인 최소강도로 계산하여 안정성을 평가한다. 본 연구에서는 다양한 봉합기술로 인한 여러 봉합인장강도에 따른 허용지지력을 계산하여 비교해 보았다. 봉합인장강도가 원단 강도의 50%에서 80%까지로 변화함에 따라 강도증가를 Fig.
(2007)은 이러한 Yamanouchi(1985)의 제안한식에 대한 모순점을 실내시험으로 개선하려는 새로운 지지력 식을 연구하였다. 본 연구에서는 여러 문헌들의제안식과 비교하면서 복토층의 두께와 강도에 대한 지지력 상승분을 충분히 고려하고 펀칭전단파괴에 대한연약지반의 지지력을 적절하게 평가할 수 있는 방정식을 제안하고자 한다.

제안 방법

4가지의 토목섬유를 고려한 연약지반의 지지력 방정식을 비교하고자 단위중량과 하중 조건을 다르게 적용하여 지지력의 차이를 분석하였다. Table 2는 이론 방정식에 적용한 지반재료의 물리적･역학적 특성과 하중분산각(θ), 토목섬유의 봉합인장강도(T_a), 펀칭전단강도계수(K_s)와 안전율(F_s=4) 적용에 대한 크기를 나열하였다.
토사와 쇄석을 사용하여 복토를 수행하지만, 주변에서 쉽게 얻을 수 있다면 지지력을향상시킬 수 있는 쇄석으로 복토를 수행하기도 한다.Fig. 7에서는 쇄석을 사용하였을 때 단위중량 21kN/m³으로 증가시켜 기존의 두 가지 이론과 수정된 방정식에대한 허용지지력을 비교하였다. 하중 폭과 길이가 1m로같은 조건에서는 단위중량이 17kN/m³일 때 보다 허용지지력이 증가하고 있으며, 특히 Meyerhof 수식의 허용지지력 결과는 복토층 2m를 기준으로 대략 17kN/m³이 증가되었다.
봉합인장강도의 중요성은 또 다른 연구에서 지오텍스타일 튜브의 장기설계허용강도로 가장 취약한 부분을 기준으로 결정하고, 튜브의 설계강도는 원단 인장강도보다는 봉합인장강도를 기준으로 설정하는 것이 타당하다고 제안하였다. 또한, 봉합인장강도가 지오텍스타일 튜브의 시공에서 중요한 요소인지 확인하였다(Yuu et al., 2008).
본 연구에서는 복토층 위에 작용하는 하중의 폭과 길이, 복토층의 강도, 토목섬유의 봉합인장강도, 연약지반의 펀칭전단계수 등 복토층의 두께에 따라 적절한 허용지지력 크기를 계산할 수 있게 식 (7)과 같이 제안하였다.
본 연구에서는 다양한 봉합기술로 인한 여러 봉합인장강도에 따른 허용지지력을 계산하여 비교해 보았다. 봉합인장강도가 원단 강도의 50%에서 80%까지로 변화함에 따라 강도증가를 Fig. 8에 본 연구의 수정된 제안식을 사용하여 평가하였다.
실내시험에서 분산각을 하중재하폭 b와 복토층 두께 d의 함수로 본다면 Yamanouchi가 제안했던 식에 대입하여 식 (2)와 같이 수정한 허용지지력 방정식을 제안하였다(Ju et al., 2007).
서해안과 남해안의 넓은 연약지반 개량을 위해 복토층과 토목섬유(geotextile mat)를 포설한 허용지지력 계산은 Meyerhof(1974) 방정식과 Yamanouchi(1985) 방정식이 주로 사용된다. 이러한 방정식들에 대한 검증을 위해 문헌 비교(Ju et al., 2007)를 수행하여 본 연구는 적절한 허용지지력을 평가할 수 있는 수정방정식을 제안하였다.

이론/모형

Meyerhof 수식에서 고려되고 있는 펀칭전단계수에 대한 개념과 복토층의 강도정수를 활용하였으며, Yamanouchi수식에서는 하중 폭과 복토층의 비율, 그리고 연약지반의 점착력 적용 방법에 대한 부분을 활용하였다. 이러한두 가지 이론을 상호 보완하여 결과적으로 평균값을 산정할 수 있는 수정방정식을 아래와 같이 제안하였다.
Yamanouchi(1985)경험식과 달리 원지반 내의 이질층을 고려하며 윗층의 펀칭전단파괴와 토목섬유 인장력을계산할 수 있는 수식으로 Meyerhof 방법을 사용할 수 있으며 Fig. 4(a)와 같이 설명할 수 있다. 따라서 Meyerhof의 얕은기초 지지력 공식을 수정하여 복토층과 토목섬유, 그리고 연약지반의 지지력을 산정하는 비율과 정수들을 수식에 포함시켜 식 (6)과 같이 유도할 수 있다.

성능/효과

(2008)은 봉합된 지오텍스타일 튜브의 거동을이론적인 연구와 실험을 통하여 봉합구조의 효율성과합리적인 설계 강도를 분석하였다. 그리고 봉합사의 강도가 유사한 경우 봉합방법이 봉합인장강도에 주요한영향을 미치며, 지오텍스타일 튜브 봉합 이후 봉합사의 긴장상태도 실내실험 중에 영향을 미치고 있어 인장강도에 다양한 변수가 있음을 확인하였다. 봉합인장강도의 중요성은 또 다른 연구에서 지오텍스타일 튜브의 장기설계허용강도로 가장 취약한 부분을 기준으로 결정하고, 튜브의 설계강도는 원단 인장강도보다는 봉합인장강도를 기준으로 설정하는 것이 타당하다고 제안하였다.
Table 3은 Yamanouchi(1985) 수식인 하중 폭(b)만 고려했을 때와 Meyerhof(1974) 수식에서 적용한 폭(b)과 길이(L) 방향으로 고려했을 때를 구분하여 허용지지력을 비교하여 보여준다. 복토층이 1m일 때, 봉합인장강도가 50%에서 80%로 증가한다면 12.3%의 허용지지력상승효과가 있으며, 복토층 2m일 때 7.5%의 허용지지력이 상승하여 연약지반 개량시 시공에 대한 안정성을향상시킬 수 있으리라 판단된다.
7에서는 쇄석을 사용하였을 때 단위중량 21kN/m³으로 증가시켜 기존의 두 가지 이론과 수정된 방정식에대한 허용지지력을 비교하였다. 하중 폭과 길이가 1m로같은 조건에서는 단위중량이 17kN/m³일 때 보다 허용지지력이 증가하고 있으며, 특히 Meyerhof 수식의 허용지지력 결과는 복토층 2m를 기준으로 대략 17kN/m³이 증가되었다. 하중의 길이() 방향이 3m로 증가되면 17kN/m³와 같은 경향으로 Meyerhof 수식의 허용지지력이 복토층 2m를 기준으로 48kN/m³가 감소됨을 확인할 수 있었다.
하중 폭과 길이가 1m로같은 조건에서는 단위중량이 17kN/m³일 때 보다 허용지지력이 증가하고 있으며, 특히 Meyerhof 수식의 허용지지력 결과는 복토층 2m를 기준으로 대략 17kN/m³이 증가되었다. 하중의 길이() 방향이 3m로 증가되면 17kN/m³와 같은 경향으로 Meyerhof 수식의 허용지지력이 복토층 2m를 기준으로 48kN/m³가 감소됨을 확인할 수 있었다.

후속연구

3%까지 상승하기 때문에 토목섬유의 봉합인장강도 기술만으로 큰 경제적인 장점을 얻을 수 있다. 따라서 효율적인 연약지반 개량공사를 위해서 토목섬유 봉합인장강도의 설계기준과 적절한 허용지지력을 평가하는 방정식을 사용한다면 경제성, 시공성과 안전성을 확보할수 있는 공사 진행이 되리라 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	연약지반 개량을 위한 초기 작업은 무엇인가?	연약지반 개량을 위한 초기 작업으로 장비주행성을확보하기 위해 토목섬유를 깔고 그 위에 토사나 쇄석을포설하여 지반의 지지력을 강화한다. 강도를 갖고 있는복토층과 연약지반이 섞이지 않게 토목섬유가 이러한지층을 구별시켜주기 때문에 장비 하중으로 인한 큰 인장강도를 발휘해야한다.
	준설매립 지반 내 연약한 매립지반의 표층을 조기에 강화시키고, 빠른 시공과 안정성을 높이기 위해선 어떻게 해야하는가?	연약지반 개량공사는 준설･매립지반의 표층을 안정화시켜 초기 장비주행성(trafficability)을 확보하는 것이중요하다. 준설매립 지반 내에서 간극수 또는 함수비를저하시키는 것은 연약한 매립지반의 표층을 조기에 강화시키고, 빠른 시공과 안정성을 높이는데 도움이 된다.최근 임해산업단지, 주택지 그리고 도로 조성의 필요성이 부각되면서 해안 일원에서 해안매립을 통한 부지개발이 활발히 이루어지고 있다.
	토목섬유를 포설을 하는 방법은 무엇인가?	강도를 갖고 있는복토층과 연약지반이 섞이지 않게 토목섬유가 이러한지층을 구별시켜주기 때문에 장비 하중으로 인한 큰 인장강도를 발휘해야한다. 일반적으로 토목섬유 포설은개량하고자 하는 넓은 연약지반 위 현장에서 봉합시킨다. 그 위에 적절한 두께로 포설되는 토사 또는 쇄석의복토층으로 지지력을 강화하여 진입하는 장비가 결정된다.

참고문헌 (12)

An, B.W., Lim, D.Y, Lee, K.Y., Chung, C.G., and Jeon, H.Y. (2009), "Interpretation on Geogrids Junction and Tensile Behaviors by Finite Element Analysis", Textile Science and Engineering, 46(4), 239-244.
Ju, J.W., Seo, K.W., and Jang, M.H. (2007), "Bearing Capacity of Soft Ground Reinforced by Geosynthetics and Sand Mat", Korean Geosynthetics Society, 2007(1), 1-7.
Jeon, H.Y., Yuu, J.J., and Chang, Y.C. (2008), "Seaming Behaviors Interpretation of Geotextile Tube", Fall Geotechnical Engineering Conference, 2008, 1593-1603.
Kim, J.M. (2003), "The Effect of Displacement Rate on Shear Characteristics of Geotextile-involved Geosynthetic Interfaces", Journal of Korean Geotechnical Society, 2003(19), 173-180.
Kim, J.M. (2005), "Dynamic Frictional Properties of Geosynthetic Interfaces Involving Only Non-geotextiles", Journal of Korean Geotechnical Society, 2005(21), 81-90.
Kim, S.I (2010), "Foundation Engineering", Kyobo book center, Seoul, pp.111-113.
KAITA (2018), "Development of Sealing Technology and Efficient Installation Method for Increasing Joint Strength of Geotextile in Soft Ground", Korea Agency for Infrastructure Technology Advancement, R&D Report, 18RDRP-B076564-05, South Korea.
Leshchinsky, D. (2004), "Design software for soft soils", Geotechnical Fabrics Report, March, 22(2), 18-23.
Meyerhof, G.G. (1974), "Ultimate Bearing Capacity of Footings on Sand Layer Overlying Clay", Canadian Geotechnical Journal, 11(2), 224-229.
Yamanouchil, T. (1985), "Recent development in the used synthetic geofabrics and geogrids", Symposium on Recent Developments in Ground improvement techniques, Bangkok, 205-224.
Yuu, J.J., Oh, Y.I., and Jeon, H.Y. (2007), "A Comprehensive Consideration on the Seam Strength of Geotextile Tubes: (1) Failure behaviors and the Required Strength", Korean Geosynthetics Society, 2007(11), 241-246.
Yuu, J.J., Oh, Y.I., and Jeon, H.Y. (2008), "A Comprehensivie Consideration on the Seam Strength of Geotextile Tubes: (2) Basics of the Stitching Seam", Korean Geosynthetics Society, 2008(4), 215-210.

이 논문을 인용한 문헌

LOADING...

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증

연약지반에 포설된 Geotextile 봉합인장강도를 고려한 지지력 수정방정식
Modification of Bearing Capacity Formula Considering Seam Tensile Strength of Geotextile in Soft Ground 원문보기

초록
AI-Helper

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

표/그림 (11)

표/그림 (11)

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

제안 방법

이론/모형

성능/효과

후속연구

질의응답

참고문헌 (12)

이 논문을 인용한 문헌

연구과제 타임라인

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

오픈액세스(OA) 유형

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

연약지반에 포설된 Geotextile 봉합인장강도를 고려한 지지력 수정방정식 Modification of Bearing Capacity Formula Considering Seam Tensile Strength of Geotextile in Soft Ground 원문보기

초록 용어보기논문에서 용어와 풀이말을 자동 추출한 결과로, 시범 서비스 중입니다. AI-Helper

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

표/그림 (11) 모든 표/그림 보기

표/그림 (11) 슬라이드로 보기

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

제안 방법

이론/모형

성능/효과

후속연구

질의응답

참고문헌 (12)

이 논문을 인용한 문헌

연구과제 타임라인

전체(0) 논문(0) 특허(0) 보고서(0)

전체(0) 논문(0) 특허(0) 보고서(0)

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

오픈액세스(OA) 유형

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연약지반에 포설된 Geotextile 봉합인장강도를 고려한 지지력 수정방정식
Modification of Bearing Capacity Formula Considering Seam Tensile Strength of Geotextile in Soft Ground 원문보기

초록
AI-Helper

표/그림 (11)

표/그림 (11)

AI 본문요약
AI-Helper