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문제 정의
- 본 연구에서는 연약지반에서의 성토 시 침하의 문제 및 시공기한의 제한적인 조건을 만족하기 위한 대안으로서의 성토지지말뚝 공법 중 현재까지 제시된 대표적인 공법 및 최근 제안된 공법 등을 소개하고, 성토지지말뚝 공법에서의 하중전달 메카니즘 중 토목섬유 보강재에 대한 인장력 계산값을 비교 분석하였다.
- 본 연구에서는 이들 중 막방법으로 분류되는 3종류와 보방법으로 분류되는 1가지 방법에 대하여 특성을 소개하고 각 방법에 의한 토목섬유에 작용하는 인장력 산출 방법을 제시, 분석 한다.
- 성토지지말뚝 공법은 연약지반에 지지층까지 말뚝을 시공하고 그 위에 성토하는 공법으로 시공비 면에서 다소 고가이나 유지보수 측면이나 사용성 측면에서 그 효용성이 입증되어 최근에는 미국, 유럽 등에서 경제적 설계가 가능하도록 많은 연구가 활발히 이루어지고 있다. 본 연구에서는 이와 같은 성 토지지말뚝 공법에 대하여 현재까지 제안된 여러 가지 설계방법들을 소개하고, 특히 가정된 연약지반에 대하여 각각의 이론에 대한 토목섬유보강재에 작용하는 인장력을 산출 분석하여 소정의 조건에 대한 성토지지말뚝공법을 적용하기 위해 필요한 방안을 제시하고자 한다.
- 은 단독캡을 사용한 성토지지말뚝의 지반아칭 현상으로 인하여 말뚝캡 상부에 작용하게 되는 하중을 지하에 매설된 암거에 대한 Marston 방식(Spangler and Handy, 1973)에 근거하여 식2와 같이 제시하였다. 이때 성토면에서의 국부적인 부등변형이 발생되지 않도록 하기 위해 성토고와 말뚝 간격 사이의 상호관계를 다음과 같이 유지할 것을 제안하였다.
- 따라서 현재 여건에서 토목섬유 보강 성토지지말뚝 공법에서 가장 주된 설계요소는 토목섬유에 전달되는 하중을 결정하여 적절한 토목섬유의 인장강도를 결정하는데 있다. 토목섬유에 전달되는 하중은 앞에서 설명한 응력감소비를 합리적으로 산정 하여 구할 수 있으며, 본 연구에서는 몇 가지의 토목섬유보강 성토지지말뚝 설계방법별 토목섬유 인장 강도 계산 방안에 대한 비교 고찰을 시행한다.
가설 설정
- 또한 토목섬유의 변형형상은 반경이 R이고 중심각이 2θ인 원호형태로 가정한다.
- Nordic 방법은 Nordic Geotechnical Societies(2003)에 의해 제안된 방법으로 그림8과 같이 말뚝 사이에 첨각이 30도인 쐐기 모양의 아치가 형성되어 흙 쐐기 무게가 토목섬유에 작용하는 것으로 가정한다. 쐐기 상부의 하중은 모두 말뚝으로 전달된다고 가정한다. 이때 쐐기의 높이는 1.
- Collin에 의해 제안된 이 방법은 최소 3층 이상의 토목섬유가 설치되어 흙과 함께 하중전달층을 형성 하는 경우 보강층의 강성이 증가된 보로 작용하여 성토하중을 말뚝으로 전달한다는 것을 전재로 한다. 이 방법은 최소 3층 이상의 토목섬유를 보강하고 유효내부마찰각이 34도 이상인 양질의 조립재료를 사용하는 것을 전제로 하고 있으며, 토모섬유의 주된 기능은 하층전달층 내 재료를 횡방향으로 구속하여하중전달층 내에서 아칭효과가 발생하도록 하는 것이며, 부가적으로 아치 내부의 흙 쐐기 부게를 지지 하는 역할도 한다고 가정한다. 각 층의 토목섬유가 받는 수직하중은 말뚝 배치 형태와 토목섬유의 수직간격에 따라 결정된다.
- 표1에는 현재까지 발표된 대표적인 성토지지말뚝 공법의 설계방법을 정리하여 나타내었다. 이들 설계방법은 크게 두 가지 형태로 구분할 수 있으며, 첫 번째 형태는 아칭효과가 일반성토지반 내에서 형성된다는 조건의 이론을 토대로 한 설계방법으로 토목섬유가 그림4a와 같이 일종의 막(membrane)과같이 변형하여 인장응력의 수직성분을 통해 말뚝으로의 성토하중의 전달을 향상시킨다고 가정한다. 이를 막방법(membrane method 또는 catenary method)이라고 한다.
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