[논문]흙막이 가시설 설계시 고려하여야 할 주요사항

안민홍; 박이근; 윤민승; 유상호

흙막이 가시설 설계시 고려하여야 할 주요사항 원문보기

안민홍 ((주)세움텍) , 박이근 ((주)지오알앤디) , 윤민승 ((주)세움텍) , 유상호 ((주)지오알앤디)

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문제 정의

이번으로 세 번째를 맞이하는 흙막이 가시설 관련 강좌에서는 흙막이 가시설 설계 시 간단한 사항이 지만 공학적으로 중요한 부분이 다소 간과됨에 따라 흙막이 가시설의 안정성에 영향을 미치고있는 사항들에 대해 고찰해 보고자 합니다. 이와같은 사항들이 실무기술자들자과 상호교류되어 향후 보다 안정성 높은 흙막이 가시설이 계획될 수 있기를 기대합니다

성능/효과

상기에서 기술한 바와 같이 탄소성이론을 기반으로 하는 안정해석에서 굴착측에서의 수동토압을 전부 지반지지능력으로 보는 이론적 한계의 문제와 버팀방법을 구분하여 굴착과정에서 벽체에 작용하는 토압으로 정지토압을 적용한 결과와 주동토압을 적용한 결과에는 큰 차이가 없는 것으로 나타나 버팀방법의 차이에 따른 해석 수행이 불가한 문제점 등이 공존하고 있음에 기인하는 것으로 판단된다. 이러한 문제점을 안정성 검토만으로는 극복하기에는 현실적으로 어렵다고 판단되므로 이러한 변위양상이 우려되는 연약지반에서의 굴착에 있어서는 [그림 15(b)]와 같이 유한요소법 등과 같은 수치해석을 수행하여 변위영역과 부재력을 검토하여 설계에 반영토록 하는 것이 바람직하다 판단되므로 설계시 주의할 필요가 있다.
모든 지반정수를 동일하게 하고 이 값을 어떻게 설정하느냐에 따라 흙막이벽체에 발생하는 토압의 변화를 [그림 14]에 나타내었다. 프로그램에서 추천하는 값과 임의의 값의 비교에서 거의 2배의 차이가 발생하는 것을 알 수 있다.

후속연구

[그림 2(a)]와 [그림 3(a)]를 비교해보면, 경사고임대의 상향력에 대한 저항구조체를 설치하여야 한다는 사항이며, [그림 2(b)]에서는 지지체로서 콘크리트 블록을 현장타설토록 하는 것인데 이 경우는 현장 타설 콘크리트 블록이 완전 경화되기 전에는 지지구조가 되지 못하여 벽체의 변형은 불가피하므로 [그림 3(b)]에서와 같이 즉시 지지력이 발휘되는 지지말뚝으로 하는 것이 유리하다는 사항이므로 설계자는 이를 고려하여 현장여건에 맞게 검토할 것을 제안하는 것이다. 또한, 레이커 지지체의 변위 여부에 따라 지지능력에 큰 차이가 있으므로 계측계획에 지지체의 변위를 측정하도록 하여야 할 것으로 판단된다.
[그림 2(a)]와 [그림 3(a)]를 비교해보면, 경사고임대의 상향력에 대한 저항구조체를 설치하여야 한다는 사항이며, [그림 2(b)]에서는 지지체로서 콘크리트 블록을 현장타설토록 하는 것인데 이 경우는 현장 타설 콘크리트 블록이 완전 경화되기 전에는 지지구조가 되지 못하여 벽체의 변형은 불가피하므로 [그림 3(b)]에서와 같이 즉시 지지력이 발휘되는 지지말뚝으로 하는 것이 유리하다는 사항이므로 설계자는 이를 고려하여 현장여건에 맞게 검토할 것을 제안하는 것이다. 또한, 레이커 지지체의 변위 여부에 따라 지지능력에 큰 차이가 있으므로 계측계획에 지지체의 변위를 측정하도록 하여야 할 것으로 판단된다.
예시로 평면배치계획에 대해 구조안정성 검토를 수행하고 발생모멘트를 확인한 결과 [그림 6]과 같이 경사버팀대의 휘어지는 현상과 모멘트 값이 크게 발생하게 되는 것으로 나타나므로 경사 버팀대는 큰 힘이 발생하는 곳, 길이가 길어지는 곳에서는 지양하는 것이 바람직하다 판단되며, 부득이 필요할 경우에는 평면적 배치에 대해 구조안정성검토를 별도로 수행하여 추가 보강대책을 고민하는 것이 바람직하다 사료된다.
이러한 현상을 고려해 볼 때 [그림 13]과 같이 철근다발(마이크로파일 개념)을 기초매트 철근과 결속하여 기초매트콘크리트에 매몰하는 방법도 고려해 볼 필요가 있을 것으로 판단된다.

핵심어

질문

논문에서 추출한 답변

민간건축분야에서 설계 또는 설계 및 시공의 일괄도급 후 도급자가 지반조사와 흙막이 가시설 설계를 별도 발주하는 방식으로 인해 나타나는 현상은?

특히, 민간건축분야에서는 설계 또는 설계 및 시공의 일괄도급 후 도급자가 지반조사와 흙막이 가시설 설계를 별도 발주하는 방식으로 인해 저가에 의한 지반조사와 설계로 인해 부실공사가 되는 것이 일반적이다. 이로 인해 지반조사를 계획함에 있어 시추조사만을 계획하고 지층구성과 지층별 N치를 확인 하는 수준의 조사가 이뤄져 locality가 강한 지반특성을 국외의 N치와 지반정수와의 관련식을 무분별하게 적용함으로써 지반정수의 결정에 큰 오류를 범하고 있다.

지반앵커란?

소일네일의 변위 허용으로 인한 문제점을 보완하기 위해 계획되는 것이 지반앵커이다. 지반앵커는 변위를 허용할 수 없는 주변여건인 경우 굴착단계에서 앵커력을 도입하여 변위를 사전에 억제하는 역할을 갖도록 하는 것이다.

흙막이 가시설 설계에서 검토하여야 할 사항은?

흙막이 가시설 설계에 있어서 검토하여야 할 사항은 [표 1]과 같이 단면설계, 주변영향성 검토, 평면배치설계, 주요시방 및 계측관리계획의 제시 등이다. 이들 사항 중 대부분 ①은 비교적 충실한 편이나 나머지 부분은 미흡하거나 다루지 않고 있는 경우가 많아 주의가 요구된다.

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