[논문]균열방지 슬리브가 매설된 패널식 옹벽

장성호; 정지승

doi:10.17703/jcct.2019.5.3.345

균열방지 슬리브가 매설된 패널식 옹벽
Concrete-Panel Retaining Wall anti-crack sleeve inserted 원문보기

Journal of the convergence on culture technology : JCCT = 문화기술의 융합, v.5 no.3, 2019년, pp.345 - 349

장성호 ((주)유니트엔지니어링) , 정지승 (동양대학교 철도건설안전공학과)

초록
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우리나라는 산지가 70% 이상으로 도로, 철도, 산업단지 조성 등의 기반시설 구축시 원지반 일부를 깍아 부지를 형성하는 이른바 깍기 비탈면이 널리 쓰이고 있다. 최근에는 환경 훼손에 대한 규제가 더욱 엄격해져 대규모 깍기 비탈면을 지양하고 최소한의 용지사용으로 목적구조물을 건설하기 위하여 다양한 방법의 공법들이 개발되어 적용되고 있으며, 그 중 활발하게 적용되는 공법이 패널식 옹벽 공법이다. 패널식 옹벽은 지보재 보강을 통한 원지반의 전단강도 증가와 그 지보재 전면에 프리캐스트 옹벽을 체결하여 벽체를 형성시킴으로써 수평토압에 저항하는 공법이다. 지보재는 쏘일네일링, 어스볼트, 그라운드앵커 등이 사용되고 있으며, 그 중 그라운드앵커는 강선에 미리 인장하중을 도입하는 보다 적극적인 보강형태로 전면판인 패널에 큰 집중하중이 작용하게 된다. 이러한 집중하중은 콘크리트 패널에 균열을 발생시키고 옹벽 자체의 내구성을 저해시키는 요인으로 본 연구에서는 이러한 기존 패널식 옹벽의 단점을 보완하기 위하여 패널 정착부에 강관 슬리브 및 보강재를 매입함으로써 균열을 방지하고, 패널 단부에 요철 모양의 전단키를 적용하여 기존 그라우트앵커가 가지는 개별거동에 대한 취약점을 보완하여 안정성을 향상시켰으며, 옹벽 전면 콘크리트 노출 및 정착부 돌출에 의한 경관성 저하문제를 자연석 문양 연출과 정착부를 돌출시키지 않는 단면구성으로 해결하였다. 패널에 사용된 균열방지 슬리브 및 보강재의 효과를 검증하기 위하여 실내시험 및 3차원 수치해석을 수행한 결과, 강관슬리브 및 보강재의 사용으로 패널의 전반적인 강도 증가와 균열억제 효과가 입증되었다.

Abstract ▼ AI-Helper

In Korea, the mountainous area occupies more than 70% of the whole country, cutting of earth slope that cuts a part of the ground surface is widely used when building infrastructures such as road, railroad, and industrial complex construction. In recent years, regulations on environmental damage have become more strict, and various methods have been developed and applied. Among them, Concrete-Panel Retaining Wall technique is actively applied. Concrete-Panel Retaining Wall is a method to resist horizontal earth pressure by forming a wall by attaching a precast retaining wall to the front of the support material and increasing the shear strength of the disk through reinforcement of the support material. Soil nailing, earth bolt, and ground anchor are used as support material. Among them, ground anchor is a more aggressive reinforcement type that introduces tensile load in advance to the steel wire, and a large concentrated load acts on the front panel. This concentrated load is a factor that creates cracks in the concrete panel and reduces the durability of the retaining wall itself. In this study, steel pipe sleeves and reinforcements were purchased at the anchorage of the panel to prevent cracks, and by applying bumpy shear keys to the end of the panel, the weakness of the individual behavior of the existing grout anchors was improved. The problem of degraded landscape by exposure to front concrete of retaining wall and protrusion of anchorage was solved by the production of natural stone patterns and the construction of sections that do not protrude the anchorage. In order to verify the effectiveness of anti-crack sleeves and reinforcements used in the null, indoor testing and three-dimensional numerical analysis have been performed, and the use of steel pipe sleeves and reinforcements has demonstrated the overall strength increase and crack suppression effect of panels.

주제어

표/그림 (8)

그림 그림 1. 균열방지 슬리브가 매설된 패널의 특징 Figure 1. Feature of concrete-panel anti-crack sleeve inserted
그림 그림 2. 시료 제작 Figure 2. Sample concrete-panel production
그림 그림 3. 변형률계 설치 Figure 3. Strain gauge
그림 그림 4. 실내시험 전경 Figure 4. Photographs of Laboratory Test
그림 그림 5. 실내시험 결과 Figure 5. Result of Laboratory Test
표 표 1. 실내시험 조건 Table 1. Condition of Laboratory Test
표 표 2. 실내시험 결과 Table 2. Result of Laboratory Test
그림 그림 6. 시료의 파괴 Figure 6. Failure of Sample Concrete-Panel

AI 본문요약
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문제 정의

균열방지 슬리브가 매설된 패널의 강도 및 거동특성을 확인하기 위하여 실내시험을 시행하였다. 패널의 강도시험에 대해서는 별도의 시험규정이 없으며[1], 실제 현장상황과 유사한 조건을 만족시키기 어려우므로 패널에 가장 불리한 조건이 되도록 계획하였다.
본 연구에서는 그라운드앵커를 사용하는 기존 패널식 옹벽의 문제점을 해결하기 위하여 다음과 같은 고안을 하였다.
본 연구에서는 기존 패널식 옹벽의 문제점인 정착부의 균열발생을 억제하기 위하여 패널 정착부에 강관 슬리브 및 보강재를 매입하여 국부적인 집중하중을 분산시켜 펀칭 및 전단균열을 방지하였으며, 이를 검증하기 위하여 실내시험을 통하여 그 성능을 검증하였다.

제안 방법

0m 규격품으로 총 2개의 시료를 제작하였다. 하나의 시료는 강관슬리브 및 보강재를, 다른 하나는 PVC 파이프를 매설하였으며, 기타 철근배근 및 콘크리트 양생조건은 모두 동일하도록 하였다. 패널의 주철근에 작용하는 응력을 측정하기 위하여 정착부 주위의 철근에 가로방향과 세로방향으로 각각 2개씩의 변형률계를 그림 3과 같이 설치하였다.

대상 데이터

패널의 파단까지 재현하기 위하여 인장재는 Ø55mm, 인장기 용량은 1,500kN으로 충분히 여유가 있는 제원을 사용하였다.

성능/효과

1. 앵커의 긴장력에 의한 앵커 정착부의 균열을 방지하기 위하여 강관슬리브 및 보강재를 매입하여 패널의 전반적인 강도증가와 균열을 억제하였으며, 실내시험을 통하여 그 결과를 입증하였다.
2. 그라운드앵커가 가지는 개별거동의 취약점을 보완하기 위하여 패널 단부에 요철 모양의 전단키를 적용하여 앵커의 개별거동 시 인접 패널에서 하중을 분담할 수 있어 안정성이 향상되었으며, 전단키에 의해 패널 시공위치가 유도되어 정확성 및 시공성을 향상시켰다.
3. 옹벽 전면 콘크리트 노출 및 정착부의 돌출에 의한 경관성 문제 해결을 위하여 패널 전면을 자연석 문양으로 연출하였고[1], 패널 배면측으로 정착부 단면을 확대하여 패널 전면으로 정착부가 돌출되지 않아 경관성 저해 문제를 해결하였다.
균열방지 슬리브가 매설된 패널은 기존 그라운드앵커를 사용하는 패널식 옹벽에서 문제가 되었던 정착부에서의 균열을 방지하기 위해 개발된 것으로 앵커 정착부에 강관슬리브 및 방사형 보강철근이 매설되어 앵커 긴장시 발생하는 집중 지압력을 분산시켜 정착부 균열 발생 억제가 가능한 패널이다. 또한 패널 단부에 요철 모양의 전단키를 적용하여 예기치 않은 하중이나 시공 불량에 의한 개별 앵커의 성능저하 시 인접 패널에서 하중을 분담할 수 있어 기존 그라운드앵커가 가지는 취약점을 보완하여 안정성을 향상시켰으며, 전단키에 의해 패널 시공위치가 유도되어 정확성 및 시공성 향상이 가능하다.
이러한 파괴양상의 차이는 강관슬리브 및 보강재에 의한 응력분산효과에 의한 것으로 판단되며, 강관슬리브 및 보강재에 사용으로 패널 파괴하중은 약 30.8%, 철근의 응력은 약 17.0% 증가한 것으로 나타났다.
정착부 철근에 설치한 변형률 계측 결과, 보강재가 매설되지 않은 패널의 철근 최대 변형률은 2,199.1μs(철근 하부 가로방향)발생하였고, 이에 받을 수 있는 최대 응력은 461.8MPa으로 나타났으며, 강관슬리브 및 보강재가 매설된 패널의 철근 최대 변형률은 2,571.8μs(철근 상부 가로방향)발생하였고, 이에 받을 수 있는 최대 응력은 540.1MPa으로 나타났다.
패널의 파괴양상은 보강재가 매설되지 않은 패널은 가로방향의 전단파괴가 발생하였으며, 강관슬리브 및 보강재가 매설된 패널은 강관슬리브 주위의 따라 배면에서 전반적인 균열이 발생하며 파괴된 것으로 나타났다 (그림 6).

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	도로의 시설확장 및 정비 시 옹벽 구조물을 사용하는 이유가 무엇인가?	현재 국내에서는 국토의 균형개발을 위해 노후 주거환경 대폭 개선 정책을 추진 중에 있으며 이를 바탕으로 전국 주요도시 교통 혼잡이 발생되는 도로의 시설확장 및 정비를 통하여 신규 교통 인프라에 대한 건설을 계획하고 있다. 이러한 도로시설 확장은 추가부지마련이 불가피하며, 이를 위해 사면의 절토를 통해 공간을 확보하며, 절토사면의 안전성을 높이기 위하여 대표적으로 옹벽 구조물이 널리 사용된다.
	패널식 옹벽의 장점은?	이러한 재래식 옹벽의 문제점을 개선하기 위하여 최근 패널식 옹벽의 사용이 확대되고 있다. 서론에서 전언한 바와 같이 패널식 옹벽은 지보재와 프리캐스트 패널을 사용하여 Top-Down 방식으로 시공하므로 기존옹벽에서 발생되었던 콘크리트 현장타설에 의한 공기증가, 콘크리트 품질저하, 원지반 과다절취에 의한 환경 훼손 등 상당부분을 해소하였다. 현재 국내에서 활용되는 패널식 옹벽은 크게 지보재 형식으로 구분되며, 네일형과 앵커형으로 나뉜다.
	그라운드앵커로 인해 발생하는 전면판인 패널에 작용하는 집중하중은 어떠한 영향을 미치는 요인인가?	지보재는 쏘일네일링, 어스볼트, 그라운드앵커 등이 사용되고 있으며, 그 중 그라운드앵커는 강선에 미리 인장하중을 도입하는 보다 적극적인 보강형태로 전면판인 패널에 큰 집중하중이 작용하게 된다. 이러한 집중하중은 콘크리트 패널에 균열을 발생시키고 옹벽 자체의 내구성을 저해시키는 요인으로 본 연구에서는 이러한 기존 패널식 옹벽의 단점을 보완하기 위하여 패널 정착부에 강관 슬리브 및 보강재를 매입함으로써 균열을 방지하고, 패널 단부에 요철 모양의 전단키를 적용하여 기존 그라우트앵커가 가지는 개별거동에 대한 취약점을 보완하여 안정성을 향상시켰으며, 옹벽 전면 콘크리트 노출 및 정착부 돌출에 의한 경관성 저하문제를 자연석 문양 연출과 정착부를 돌출시키지 않는 단면구성으로 해결하였다. 패널에 사용된 균열방지 슬리브 및 보강재의 효과를 검증하기 위하여 실내시험 및 3차원 수치해석을 수행한 결과, 강관슬리브 및 보강재의 사용으로 패널의 전반적인 강도 증가와 균열억제 효과가 입증되었다.

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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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)
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