기초공학/옹벽

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옹벽 종류[편집]

중력식

  • 무근 콘크리트 또는 석축.
  • 자체 무게 활용.
  • 5m 이하에 사용.

반중력식

  • 중력식인데 철근 소량 쓴 것.

캔틸레버식

  • 연직 벽체(stem), 바닥판(base slab)으로 된 철근콘크리트 옹벽.
  • 8m 이하 사용.
  • 역 T형이라고도 함.
  • 바닥판 중 앞굽이 없으면 L형 옹벽.

부벽식

  • 일정 수평간격으로 벽체와 바닥판을 연결시켜주는 부벽(counterfort) 있는 옹벽.
  • 8m 이상에 사용.
  • 부벽이 전단력, 휨모멘트 감소시켜줌.

토압이론 적용[편집]

  • 옹벽 안정성 검토 : Rankine 이론 사용
  • 부재 설계 : Coulomb 이론 사용.

뒷굽판 위 뒷채움흙은 옹벽 안정성 증진 → 옹벽 일부로 가정.

뒤채움이 사질토, 경사진 경우 Rankine 주동토압

캔틸레버 옹벽 주동토압

옹벽의 안정 검토[편집]

♣♣♣ 기사 실기 06-1, 09-3, 11-2, 12-1, 17-4, 19-1, 19-2, 19-3 등. 이해하고 문제로 연습 많이 할 것.

사용하중에 의해 검토.

수동토압은 크지 않으면(근입깊이 작거나, 전단 key 없는 경우) 보통 무시함.

전도(over turning)

전도에 대한 안정 : A점에서 모멘트의 합을 구하는 것임

활동(Sliding)

지반 지지력

흙은 인장력에 저항할 수 없다. 따라서 을 만족해야 함.

그렇지 않으면 재설계

  • B를 늘리거나
  • e를 다르게

계산 - Meyerhof의 일반적인 극한 지지력 공식

♣♣♣

점착력, 상재하중, 유효폭의 항으로 이루어짐. 식 주어짐.

옹벽은 줄 기초(대상 기초)이므로 형상계수

  • q : 상재하중
  •  : 깊이계수
  •  : 경사하중계수

깊이 계수는 인 경우

인 경우(여기서 는 라디안 단위)

경사하중계수는[1][2]

  • 이건 기억♣♣♣

기사 실기 11-4, 17-4

옹벽 안정1.png

랭킨 토압론을 이용하여 중력식 옹벽의 지지력에 대한 안정을 검토하시오.

조건

  • 흙 단위중량
  • 내부마찰각 37도
  • c = 0
  • 지반 허용 지지력
  • 콘크리트 단위중량

옹벽 안정2.png

W, Pa 계산은 생략.

모멘트 평형으로 x 계산 후, 편심거리 e를 구한다.

e = 1m - x = 0.3146m

보강토 옹벽의 설계[편집]

외적 안정성 검토

상재하중 q는 불리한 조건에서만 계산에 포함함. 하중 계산 시 포함. 저항력 계산 시 무시.

  • 전도 : 검토 시 상재하중 무시
  • 활동 : 검토 시 상재하중 무시
  • 지지력 : 검토 시 상재하중 고려. 안전율 2.5

내적 안정성 검토

  • 보강재 파단 : 보강재 허용 인장강도 계산, 보강재에 작용하는 인장력 계산
  • 보강재 인발 : 안전율 1.5 ~ 2.0

외적 안정성 검토[편집]

전도, 활동 검토는 콘크리트 옹벽과 동일하게 해주면 됨.

지지력 안정성 검토 시 qmax를 쓰지 않고 qavg로 검토. 에는 상재하중 포함! 편심 계산 시 상재하중 무시!

극한지지력 계산 시 상재하중에 의한 저항력 무시.(q 들어가는 항 없이 아래 식대로 한다는 얘기)

내적 안정성 검토[편집]

보강토 옹벽 내 파괴단면과 토압분포[편집]

복합중력식 방법(Coherent Gravity Method)[편집]
Coherent Gravity Method.png
  • 신장성 작은 재료(축방향 변형률 1% 미만) 사용하는 경우.
  • 띠형 섬유보강재
  • 상부 변형 작고 하부 변형 크다고 봄.

타이백 웨지법(Tie-back Wedge Method)[편집]
Tie-back Wedge Method.png
  • 비교적 신장성 큰(축방향 변형률 1% 이상) 재료 사용하는 경우.
  • 그리드형 또는 전면형 섬유보강재
  • 상부 변형 크고 하부 변형 작다고 봄.

보강재에 작용하는 인장력[편집]

보강재 공식들은 제시해줄 예정.

Sh = 1m로 가정 후 계산.

  • 이때는 계산 시 모두 상재하중 포함!

이면 안전

보강재 허용 인장강도[편집]

에서 N을 달리해가며 보강재 허용인장강도 계산해두고, 이 중에 내적 안정성 검토를 하며 선택하는 것임.

N x Type
50kN ...
...
...
그리드형 보강재 허용인장강도[편집]

  •  : 부식 손실 제외한 강봉 직경
띠형 보강재 허용 인장강도[편집]

섬유 보강재 허용 인장강도[편집]

섬유 보강재 장기 설계강도(kN)

  • RFD : 재료 내구성에 따른 감소계수
  • RFID : 시공 시 손상 고려한 감소계수
  • RFCR : 재료 크리프 특성 고려한 감소계수

섬유보강재 단위폭당 보강재 허용 인장강도

  • n : 한 위치에 포설되는 보강재 수

보강재 극한인발저항력[편집]

여기 공식들은 주어짐.

그리드형 보강재 극한인발저항력[편집]

  •  : 보강재 전체 면적 중 보강재만의 면적이 차지하는 비율

  •  : 그리드 폭 중 지지력 저항이 발휘되는 부분의 비율
  •  : 그리드 간격
  • t : 그리드 두께

실무에서는 엄밀히 구분하기 쉽지 않기 때문에 아래 식으로 계산

띠보강재 극한인발저항력[편집]

  • Le : 보강재 길이
  • 만약 한 포인트에 2줄 보강재가 설치된다면 위 값에 x 2해줘야 함!

식 변형

마찰 효율

인발마찰계수

예비 단면[편집]

  • 보강체 폭 L = 0.6 ~ 0.8H
  • 연직간격 Sv는 예비단면에서 미리 가정해줌.
  • 수평간격 Sh는 내적 안정 검토 시 결정.

각주[편집]

  1. Das. 《기초공학》 5판. 인터비전. 
  2. 조태룡 외 (2004). 《기초공학》. 구미서관. 

참고 문헌[편집]

  • 이인모 (2014). 《기초공학의 원리》. 씨아이알. 
  • 박영태 (2019). 《토목기사 실기》. 세진사.