KDS 설계기준 농업용 관수로 관체의 구조 설계

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농업용 관수로 관체 구조 설계 기준

1. 일반사항

(1) 목적

본 기준은 농어촌정비법에 근거한 농업생산기반정비사업으로 신설 또는 개수하는 농업용 관수로의 계획, 설계, 시공 및 관리에 있어 준수해야 할 일반적 사항을 규정한다.

(2) 적용범위

본 기준은 농업용 관수로 관체의 구조 설계에 적용한다. 코드 내용은 기술수준의 향상 또는 기타 필요에 따라 개정하여 시행하며, 적용이 적합하지 않은 경우에는 기준이 손상되지 않는 범위 내에서 기술심의 및 자문 등으로 실무지침을 정하여 운용할 수 있다.

(3) 참고 기준

• 농업생산기반정비사업계획 설계기준, 2004 : 수로편
• 농업생산기반정비사업계획 설계기준, 2009 : 관수로편
• 농업생산기반정비사업계획 설계기준, 용배수로편 용배수로 일반사항 (KDS 67 20 05 : 2017)

2. 조사 및 계획

(내용 없음)

3. 재료

(내용 없음)

4. 설계

(1) 일반사항

관체 및 부대구조물의 구조설계는 현지의 지형, 토질, 수리 및 시공 등 여러 조건을 고려해서 관체 내·외에 작용하는 하중을 결정하고, 이들 하중에 대해서 횡단방향 및 종단방향으로 안전성을 검토한다. 안정성의 검토는 내압강도, 이동, 변형, 수밀성 등에 대하여 실시한다. 매설한 관체에 작용하는 하중의 종류는 토압, 노면하중, 궤도하중, 관체자중, 관내 물 중량, 기초반력, 내수압, 기타하중 등이 있는데 이들 하중은 지형, 지반 상태, 기초 구조, 횡단시설의 상태, 관수로 수리조건이나 사용조건, 사용하는 관의 종류, 관경, 이음의 구조 및 시공방법 등에 따라 합리적으로 결정해야 한다.

(2) 개요

매설관의 일반적인 구조설계는 먼저 횡단방향에 대해 검토한 다음 종단방향에 대해서 검토하는데 일반적으로 종단방향의 내압강도에 대해서는 매설관의 특성상 관체에 작용하는 하중이 거의 균형을 이루게 된다. 따라서 종단방향의 휨모멘트가 아주 작으므로 검토를 생략할 때가 있다. 그러나 도로, 궤도 등의 횡단 장소 및 구조상 국부적으로 하중이 집중되는 곳 등에 대해서는 종단방향에 대한 내압강도를 검토해야 한다. 또한 종단방향의 이동에 대한 검토는 유수에 의한 불균형력이 작용하는 경우와 연약지반 등에서 지진에 대한 검사를 하고자 할 경우에 실시한다.

(3) 매설깊이

매설깊이란 관정(管頂)에서 매설토의 표면까지의 깊이를 말하며 도로, 하천, 경작지의 경운심도, 관수로 횡단시설 등의 상황과 토질 등을 고려해서 결정한다. 매설깊이는 다음에서 구한 깊이보다 항상 크게 한다.

• 도로 밑에 매설하는 경우에는 도로관리자와 협의하에 결정하되 최소매설깊이는 공도(公道)의 경우 1.2m 이상, 농도 또는 사도(私道)의 경우 관경 450㎜이하는 1.0m 이상, 관경 500㎜이상은 1.2m 이상으로 한다.
• 궤도 밑에 매설하는 경우는 궤도 관리자와 협의하여 결정하며, 하천 밑에 매설하는 경우는 하천 관리자와 협의하여 결정하되 보통 2.0m 이상으로 한다.
• 경작지에 매설하는 경우의 최소 매설깊이는 경작상황, 관의 포설상황 등을 고려하여 관경이 100㎜∼2,000㎜일 경우에는 경작토 깊이에 0.6m를 가산하여 결정한다.
• 산림지에서 매설하는 경우의 최소 매설깊이는 관경이 100㎜ 이상이면 0.6m를 표준으로 한다.
• 한랭지에 있어서 매설깊이는 동결깊이 이상으로 한다.

(4) 관체 기초

• 일반사항

관체의 기초를 설계하려면 관체의 설계조건, 기초의 토질, 지하수의 상태, 관의 종류, 관경, 시공방법, 경제성 등을 고려하고 현지상태를 충분히 파악해서 결정하여야 한다. 또한 도로횡단 등 큰 하중을 받는 곳에서는 강도가 큰 관종을 사용하거나 강도가 적은 관종과 콘크리트 기초 등에 의한 보강공법을 병행하는 방법을 비교 검토해 보는 것이 좋다.

• 기초처리

관체의 기초에 대한 일반적인 지반 조건별 고려사항은 다음과 같다.

• 암반: 관체를 암반 등 견고한 지반에 직접 매설하면 관체에 국부적인 집중응력이 발생하여 관체가 파손되는 사고가 일어나므로 여굴을 하여 모래 또는 양질토로 치환하고 충분히 다져서 기초를 만든다.
• 양호한 지반: 지반이 자갈, 모래질 또는 충분히 다진 점토질 등과 같이 양호한 곳에서는 적합한 공법으로 시공한다. 기초재료는 공사중에 발생되는 토사중 양질의 것을 사용한다.
• 보통지반: 직접 관체를 포설하여 부등침하가 일어날 가능성이 있는 지반에서는 모래 또는 양질토로 충분히 다져서 기초를 만들고 그 위에 관체를 포설한다.
• 연약지반: 연약지반은 원칙적으로 모래로 치환하고 기초 설계는 연약지반의 경우는 원지반의 지지력도 검토하여야 한다.
• 관축 방향으로 지반이 변화하는 경우: 관의 축방향으로 지반이 변화할 때에는 각 부분의 지반에 대해 전술한 방법으로 기초를 만든다. 그러나 기초지반의 급격한 변화는 부등침하의 원인이 되고 관의 손상 사고를 일으키게 되므로 급격한 기초바닥의 변화를 피하기 위하여 완화구간을 설치해야 한다.
• 콘크리트 기초: 일반적으로 관이 큰 하중을 받을 경우나 그의 포설경사각이 클 경우(최대 포설경사각은 70℃)에는 콘크리트 기초를 하여야 한다. 콘크리트 기초는 약간의 철근으로 보강하면 가장 안전한 기초공이 된다. 콘크리트 기초에는 관의 일부를 받치거나 전체를 감싸는 방식이 있다. 그러나 연성관의 경우는 관의 변형 특성을 살릴 수 있도록 고정지지는 피하는 것이 좋지만 하천횡단이나 도로횡단에 있어서 스러스트 블록 등으로 고정해야 할 경우에는 고정지지를 할 수도 있다.

(5) 하중

• 하중의 종류와 조합

관수로의 구조설계에 있어서 검토해야 할 하중의 종류는 토압, 노면하중, 궤도하중, 관체자중, 관내 물 중량, 기초반력, 내수압, 기타하중 등이 있다. 매설한 관체에 작용하는 하중은 지형, 지반의 상태, 기초의 구조, 횡단시설의 상태, 관수로의 수리조건이나 사용조건, 사용하는 관의 종류, 관경, 이음의 구조 및 시공방법 등에 따라 합리적으로 결정해야 한다.

또한 관내수압 이외의 하중은 관 단면에 휨모멘트를 발생시키며 관단면 전체에 인장력을 발생시키는 내수압과는 성격이 다르므로 이들을 총칭하여 외압이라 하고, 관에 작용하는 내수압(정수압+수격압)을 설계수압 또는 설계내압이라 한다. 이와 같이 매설 관체에 작용하는 하중은 다양하며 어느 하중 하나만 작용하는 것이 아니고 여러 하중이 동시에 작용할 수 있으므로 관체의 구조설계를 위해서는 반드시 하중을 조합하여 검토해야 한다.

• 토압

• 관체의 매설형태: 관체의 매설형태는 도랑형, 돌출형, 역돌출형 및 널말뚝 시공형의 4종으로 구분할 수 있다.

• 토압분포: 관체에 작용하는 토압분포는 강성관과 연성관에 따라 분류한다. 연직토압은 관체 겉지름을 정부(頂部)에서 투영한 범위에 균등하게 분포되는 것으로 가정하며, 기초의 반력은 기초의 지지각 2θ안의 기초면에 균등하게 분포되는 것으로 가정하고, 강성관 측면의 수평토압은 주동토압만을 고려하여 사다리꼴 분포로 가정한다. 연성관 측면의 수평토압은 관측중앙을 최대로 하는 관체 중심각 100°사이에서 포물선형의 수동토압으로 가정한다. 한편 관지름이 작을 경우 수평토압을 무시하는 것은 수평토압은 안전측으로 작용하므로 무시해도 관구조 계산에 별 차이가 없기 때문이다.
• 관체에 작용하는 연직토압공식 적용: 관체 매설형태는 도랑형, 돌출형, 널말뚝 시공형에 따라 연직토압이 다르므로 공식 적용에 유의해야 한다. 매설형태에 따른 강성관과 연성관에 따라 연직토압공식이나 적용방법이 다르다.
  • 강성관: 도랑형 및 널말뚝시공형의 경우는 돌출형으로 할 때의 토압과 비교하여 적은 값을 그 관에 작용하는 연직토압으로 한다. 역돌출형은 돌출형 토압과 비교하여 적은 쪽의 토압을 적용한다.
  • 연성관: 매설심도(H) 2m까지는 도랑형, 돌출형, 널말뚝 시공형에 관계없이 수직토압 공식을 사용하며, 2m를 초과하면 마스톤(Marston)공식(도랑형, 돌출형)에 의한 연직토압을 기본으로 한다. 단, H 2.0m로서 마스톤 공식에 의한 토압이 H=2.0m일 때 수직토압 공식에 의한 토압보다 작을 경우는 H=2.0m일때 수직토압 공식에 의한 토압을 채용한다. 도랑형의 경우는 돌출형과 비교하여 작은 쪽의 값으로 그 관에 작용하는 연직토압으로 한다.

• 강성관의 수평토압: 강성관의 수평토압은 Rankine의 주동토압 공식을 이용하고 연성관의 수평토압은 Spangler 공식으로 구한다.

• 노면하중

노면하중에는 군중하중과 차량하중을 고려한다. 일반적으로 강성관에서는 수평하중을 고려하지 않으며, 연성관에서도 소구경관(강관, 덕타일주철관, 강화플라스틱관은 250㎜이하, 경질염화비닐관, 폴리에틸렌관은 125㎜이하) 및 지지각 180°이상 고정지지의 경우는 수평하중을 고려하지 않는다.

• 군중하중에 의한 연직하중: 군중하중에 의하여 관체 정부에 작용하는 연직하중은 다음 값을 표준으로 한다.
  • 노면에 대형자동차가 들어갈 경우: Wm = 0.490N/㎠
  • 대형자동차가 들어가지 않는 경작도: Wm = 0.294N/㎠
  • 국도, 지방도 등의 보도: Wm = 0.490N/㎠
• 자동차하중에 의한 연직하중: 자동차하중에 의한 연직하중은 Bousinesq 공식을 이용하여 구한다.

• 노면하중에 의한 수평하중: 노면하중에 의한 수평하중은 일반적으로 지름이 큰 연성관에 대하여 고려하며 다른 관은 생략하고 있다. 연성관은 수평하중이 관측면을 중심으로 100°사이의 포물선 형태로 분포하는 것으로 하여 구한다.

• 기타 상재하중

• 상재하중: 매설관 위에 작용하는 상재하중에 의한 연직하중은 흙의 높이로 환산하여 토피(土被)에 가산하여 계산한다.

• 불도저하중: 매설관위에 작용하는 불도저하중에 의하여 관체에 작용하는 연직하중 강도는 매설 깊이에 따라 구분된다. 수평하중은 노면하중에 의한 수평하중과 동일하게 계산한다.

• 설하중(雪荷重): 설하중을 노면에서 자동차하중과 같이 고려할 경우는 0.098N/㎠로 한다. 설하중만의 경우에 있어서 다설 지역에서는 적설높이 1m당 0.294N/㎠, 기타 지역에서는 0.196N/㎠으로 하되 군중하중과 비교해서 큰 것을 채택한다.

• 관체 자중

강성관 및 강화플라스틱 복합관은 파괴하중으로부터 관종을 선정하므로 관체의 자중은 설계하중으로 고려할 필요는 없으나 연성관중 강관과 같이 균질자재인 관체는 자중에 의하여 발생하는 응력도 다른 응력과 함께 가산하여 관체 설계를 한다. 단, 측면 수평토압에 의한 휨모멘트를 계산할 때 관체 자중은 원칙적으로 무시한다.

• 관내 물중량

관체 내외에 물이 있을 경우 관체에 휨모멘트는 발생하지 않으나 지하수가 없을 경우는 휨모멘트가 발생하므로 보통 외수를 무시하고 관체내의 물중량을 설계하중으로 고려한다. 관내의 물중량은 강성관이나 연성관에서 횡단이나 종단방향 계산에 적용한다. 단, 관체 자중과 같이 측면수평토압에 의한 휨모멘트 계산에는 원칙적으로 무시한다.

• 궤도하중

궤도하중은 등급별 표준 활하중(LS하중)과 레일, 침목, 도상(道床) 등이 있다. 하중은 L하중과 S하중 가운데 구조물에 큰 영향을 주는 것을 사용한다. 또한 궤도중량(레일, 침목, 기타)과 도상(道床)은 상재하중으로 간주하여 이를 흙의 높이로 환산하여 흙 두께에 가산한다. 궤도하중에 의한 수평하중은 일반적으로 대구경 및 중구경의 연성관에 대해 고려하며 궤도하중은 철도 설계기준을 참고한다.

• 기초반력

관체의 기초에 생기는 실제의 반력은 추정하기 곤란하지만 일반적으로 관체 지지각내의 기초면에 등분포한다고 가정한다. 기초반력은 기초의 지지상태에 따라서 변화하지만 일정범위(지지각)만 등분포하는 것으로 생각한다. 기초반력은 기초가 고정지지가 아닌 한 반드시 등분포로 되는 것은 아니다. 또 연성관은 관의 변형에 의하여 반력분포도 변화될 것으로 생각되지만 이런 경우도 지지각의 기초면에 등분포한다고 가정하고 기초의 설계 지지각을 가정하여 관체를 설계한다.

• 내수압

관체의 설계에 사용되는 내수압은 개방식 관로에서는 송수시의 동수압 또는 송수정지시의 정수압 중 큰 값에 수격압을 가산한 값으로 하며, 반 폐쇄식 또는 폐쇄식 관수로에서는 송수정지시의 정수압에 수격압을 가산한 값으로 한다.

• 관체에 작용하는 하중

관수로의 관체 구조계산을 검토할 때 관체에 작용하는 하중은 토압 등 8개 종류의 하중이 있다. 단일 하중만 작용할 경우도 있으나 대부분 한 개 이상의 하중이 복합하여 작용할 수 있으므로 작용이 예상되는 하중을 현장과 시공 조건에 맞도록 조합하여 설계한다.

(6) 관체의 횡단방향 설계

• 기초의 지지각

시공 지지각은 균등한 반력분포가 기대되는 기초재료를 이용하여 시공하였을 때의 지지각이다. 설계 지지각은 구조물 설계시에 관 외측 하부 쐐기부분에 대한 다짐의 불확실성, 지하수에 의한 영향, 장기 경과후의 안전성 등을 고려 시공지지각보다 작게 사용하는 지지각이다. 연직하중에 의하여 생기는 기초반력의 범위를 나타내는 지지각은 기초의 상태, 시공방법, 매설토의 다짐정도 등에 따라 다르다. 시공 지지각은 매설재료, 시공방법, 관의 관경 및 경제성을 고려하여 정한다. 단, 콘크리트기초에서는 시공 지지각과 설계 지지각이 같다.

• 강성관 설계

강성관 설계는 연직등분포하중, 관체내 물 중량, 관체 자중, 수평 측면 하중 등을 고려하여 휨모멘트를 계산하고 이를 허용모멘트와 비교하여 관종을 선정한다.

• 연성관 설계

연성관 설계는 연직등분포하중, 관체내 물 중량, 관체 자중, 수평 측면 하중 등을 고려하여 휨모멘트를 계산하되, 허용 변형량을 고려하고 이를 허용모멘트와 비교하여 관종을 선정한다. 연성관의 관종 선정에 있어서는 관 재료의 허용응력에서 결정하는 관두께와 설계변형률로부터 정해지는 관 두께를 구하여 그 양쪽을 함께 충족시킬 수 있는 관의 두께를 채택한다. 특히 덕타일주철관이나 강관에 대한 최종관두께는 상기에 의해서 구해진 관두께에 부식과 관두께 공차여유 등을 고려하여 결정하여야 하며 강화플라스틱복합관은 강성관과 동일한 방법으로 내외압에 대한 안전성을 검토한다.

(7) 관체의 종단방향 설계

• 종단방향의 고려 하중

일반적으로 매설관에서 매설토에 의한 하중과 그 반력이 관의 종단방향의 모든 부분에 있어서 거의 균형이 되므로 종단방향으로 휨모멘트가 가해지지 않거나 또는 매우 적다고 볼 수 있으므로 종단방향의 강도는 보통의 경우에는 검토하지 않지만 지형 및 시공 조건에 따라 검토가 필요한 경우 종단방향의 하중을 고려한다. 그러나 다음과 같은 경우에는 관체의 종단방향에 대한 휨모멘트를 고려한다.

• 관체에 지지대를 설치하는 경우 또는 칼라부분이 지점으로 되는 경우
• 관의 한 끝이 콘크리트에 고정되어 있는 경우
• 대형자동차의 하중이 작용하는 경우(단, 콘크리트기초나 양호한 지반의 경우는 제외)

이러한 경우에는 관체가 하중에 대하여 안전하게 견딜 수 있는지의 여부를 확인하고 필요가 있을 때에는 다음의 대책을 강구하여야 한다. 특히 소구경관은 종단방향의 강도가 낮으므로 종단방향의 보강 검토, 관종의 변경 검토, 이음의 구조나 위치 및 시공방법 등의 재검토가 필요하다.

• 종단방향에 작용하는 휨모멘트

관의 종단방향의 강도는 다음 식으로 그 안전성을 검토한다.

MR/M ≥ S

여기서,

• MR: 관의 종단방향의 저항휨모멘트
• M: 관에 작용하는 휨모멘트

• S: 안전율(2.0이상으로 한다. 단, 콘크리트관(RC관, PC관)은 1.5이상으로 한다.)

• 종단방향에서 작용하는 휨모멘트

하중으로서는 토압, 상재하중, 관자중, 관내수량을 고려하지만 내수압은 벡터(vector)가 상이하므로 고려할 필요가 없다.

• 지지대 위에 관체를 설치하는 경우
  • 가동이음매의 경우: 단순보로 하여 최대휨모멘트를 구한다.
  • 고정이음매의 경우: 연속보로 하여 최대휨모멘트를 구한다.
• 관체의 일부를 콘크리트로 고정하는 경우
  • 보통흙기초의 경우: 외팔보로 하여 최대휨모멘트를 구한다.
  • 잘 다진 모래기초의 경우: 탄성지반상의 외팔보로 하여 최대휨모멘트를 구한다.

• 대형트럭 하중의 경우: 자동차하중에 의해서 매설관의 일부에 하중이 작용하면 매설관은 휨 작용을 받게 된다. 이 때에 발생하는 응력은 지지상태에 따라 크게 좌우되나 도랑바닥이 평탄하게 탄성지지된 상태를 가정하는 것이 보통이므로 여기에서는 매설관을 탄성 지반상에 포설한 것으로 하여 계산한다. 이 때 관 전체에 걸친 토압, 상대하중, 관 자중, 관내 물 중량 등의 등분포하중은 관축방향의 휨모멘트를 산정하는 데는 고려하지 않는다.

• 관의 저항휨모멘트

• 강관, 플라스틱관(단일재료로 구성된 관)의 경우:

MR = σb × Z

여기서,

• MR: 관의 저항휨모멘트(N·㎝)
• σb: 관재료의 휨강도(kN/㎠)
• Z: 관의 단면계수(㎤), Z = (π/32) × (Dc4 · D4)/Dc,
• Dc: 관의 외경(㎝)

• D: 관의 내경(㎝)

• 원심력 철근콘크리트관의 경우:

MR = (1/6) × σct × t3 × (1 + n' × As/A) × cos α

여기서,

• MR: 관의 저항모멘트(N·㎝)
• t: 관두께(㎝)
• α: 중립축의 연직선과 이루는 각(°)
• σct: 관두께 중심 콘크리트의 휨인장응력(N/㎠) (보통 441N/㎠로 함)
• As: 종철근의 단면적(㎠)
• n: Es/Ecc = 9
• n’: Es/Ect = 18

• r: 관두께 중심반경(㎝)

• 코어식 프리스트레스트 콘크리트관의 경우: 코어식 프리스트레스트 콘크리트관에 있어서 강선을 감았을 때 종단방향의 휨응력에 대한 검토를 한다.

(8) 경사관로의 설계

• 경사관로의 정의

경사관로는 등고선에 대하여 거의 직각방향으로 배관된 것이거나 지수벽 등 특별한 공법을 필요로 하는 종단기울기 이상의 것 또는 되메움 흙이 안정되어 있고 매설관로가 될 수 있는 종단경사 이하의 것 등 3개 조건에 해당하는 것을 말하며, 원지반, 관체, 되메움 흙의 안정에 대하여 검토한다.

• 검토 사항

경사관로의 검토에 있어서는 일반적인 검토사항에 대하여 다음 항목을 추가로 검토한다.

• 원지반의 안정: 매설관로가 안정하기 위해서는 원지반 자체가 안정되어 있어야 한다. 따라서 노선선정에 있어서는 원지반의 붕괴, 산사태, 침식 등이 생기는 외에 지하수의 용출이나 유하에 의하여 관로의 시공 및 그 유지에 대한 지장이 생기지 않도록 특히 유의한다.
• 관체의 안정: 경사에 의하여 관체가 흘러내리지 않도록 관체가 안정되는 것이다. 관체의 안정은 포설경사, 토질조건, 기초공의 종류, 관종 등과의 관계에 대하여 검토한다.

• 되메움흙의 안정: 관체의 되메움흙이 안정되어야 하는데 지형경사, 토질조건 및 지하수 상황 등으로 보아 관포설 후의 되메움흙이 안정되어 있어야 된다. 이 조건이 만족되지 않으면 매설관로는 성립되지 않는다. 경사가 커지면 되메움의 시공이 곤란해지기 때문에 되메움 재료를 개량하여 사용하도록 한다.

• 원지반경사의 안정

경사면의 안정은 주로 원지반의 전단저항과 자중의 균형으로 유지되고 있다. 그러나 호우나 지하수의 침투 등에 의한 간극수압의 증대, 토석유하의 발생, 지진의 진동에 의한 영향, 인공적인 굴착, 절토와 성토 등에 의하여 가끔 원지반이 붕괴되는 일이 있다. 그 원인의 대부분이 복합적이며 지질과도 관련되어 있다. 또 이차원 단면에서의 슬라이딩에 관한 분할법 등에 의한 안정해석도 행하고 있으나, 해석지역 전체의 정확한 토질의 파악이 곤란한 문제가 있다. 그러나 관로의 안정을 보전하기 위해서는 사면붕괴, 표층붕괴(표층붕괴, 깊은사면 붕괴), 산사태(암반 사태, 풍화암 사태, 붕괴토지 사태, 점질토질 사태), 토석흐름 등의 위험지대를 피한 노선선정을 행하는 외에 현지의 상황에 따른 필요한 대책을 강구하는 것이 필요하다. 따라서 경험이 풍부한 지질전문가와 함께 원지반의 안정에 관한 조사와 해석을 시행하여 안정된 원지반을 고려한 노선을 선정한다.

• 관체의 안정

• 관로 기울기의 상한: 경사관로배관에 있어서의 관체의 안정은 일반적으로 관과 흙의 마찰저항 또는 관 기초와 흙의 마찰저항에 의하여 유지되고 있다. 이론적으로는 점착력이나 측면토압에 의한 마찰저항력도 있으나 특히 이들의 계수가 명확한 것 외에는 관체 저면 또는 기초공 저면의 마찰저항력을 대상으로 하여 검토한다. 경사관로 검토에 관련된 인자는 관의 포설기울기, 토질조건(지하수조건), 기초공의 종류, 관종 등이다. 토질조건에는 흙의 내부마찰각, 흙과 관체 저면 또는 흙과 기초공저면의 마찰저항계수, 단위중량, 간극수압 등이 있다. 또 관체가 안정하기 위한 저항력은 관의 활동력에 대하여 안전율 1.5이상을 확보한다.

• 활동에 대한 안전율의 검토: 활동에 대한 안전율은 다음 식을 만족해야 한다.

Fs = (PN/Pr) × (μ + c/A) ≥ 1.5

여기서,

• Fs: 활동에 대한 안전율(1.5이상)
• A: 바닥면적(㎡)
• PN: 전중량 ∑W의 수직성분(N), PN = ΣW·cosi
• Pr: 전중량 ∑W의 접선성분(N), Pr = ΣW·sini
• μ: 저면과 기초지반 사이의 마찰계수 (기초지반이 흙인 경우 μ의 값이 0.6을 넘지 않는 것으로 한다.)

• c: 저면과 기초지반과의 점착력(통상은 c=0으로 하고 점착력을 확실히 확인할 수 있는 경우에는 이를 고려해도 좋다.)

• 활동방지공법의 검토: 안정된 원지반에 포설된 경사관로에 있어서는 활동에 대한 안전율이 만족되지 않는 경우는 별도의 안전공법을 검토할 필요가 있다. 공법의 선정에 있어서는 관종, 관의 포설기울기, 기초재의 종류, 원지반의 강도 등을 종합적으로 검토하여 결정한다.

• 되메움 흙의 안정

되메움 흙의 안정은 흙의 마찰저항력 및 점착력에 의하여 안정되어 있고, 되메움 흙의 표면이 우수 등에 의하여 침식되지 않을 것 등 2가지 조건을 만족시킬 필요가 있다. 이 중 흙의 마찰저항에 의한 안정은 관체안정의 검토와 같은 마찰계수를 사용하면 관체가 안정되면 되메움 흙도 안정한다. 또 되메움 흙은 흙과 접촉하는 부분도 있기 때문에 이 부분에 대해서는 점착력도 볼 수가 있다. 따라서 관체보다도 일층 안전측으로 되는 것이 일반적이다. 다음에 우수에 의한 되메움흙 표면의 침식에 대해서는 물길이 되기 쉬운 凹지를 피하여 비탈 끝에 노선을 선정할 것, 되메움 흙이 안착될 때까지는 필요에 따라 그물공, 죽책공, 식생공 등으로 보호하도록 한다.

급경사부 매설관로의 사례로는 경사각이 30∼40°의 범위에서는 소일시멘트(soil-cement) 처리공법(기초재, 되메움재에 소일시멘트를 사용 : 5∼10%의 시멘트량을 혼입하는 경우가 많다), 경사각이 40°이상에서는 콘크리트처리공법(완전 감아 부침 콘크리트 되메움함)이 채용되고 있다. 또 근대는 원지반경사면의 안정을 목적으로 하여 개발된 연속섬유 보강토공법(연속한 폴리에스터 섬유를 모래속에 3차원적으로 혼입시킴으로서 모래의 겉보기 점착력, 전단저항각을 증대시키는 공법)등을 검토하여 시공할 수 있다.

• 지수벽의 설치와 용출수대책

• 지수벽의 설치: 경사면에 따라 관체를 포설하는 경우에는 전절에 기술한 관체 안정의 조건을 만족시키는 외에 필요에 따라 지하수대책을 검토한다. 기초바닥에 투수성이 높은 모래나 사질토 등의 재료를 사용하는 경우는 기초바닥이 물길이 되어 세굴되는 것을 방지하기 위해 필요에 따라 불투수성의 점토

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