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보강토옹벽 설계 기준
1. 일반사항
(1) 목적
- 본 기준은 비탈면 안정성 유지 및 옹벽 전면, 배면 공간 확보를 위한 보강토옹벽 설계 기준 및 방법 제시를 목적으로 한다.
(2) 적용범위
- 금속 또는 토목섬유 보강재를 사용하는 보강토옹벽 설계에 적용한다.
(3) 참고 기준
- 관련 법규: 없음
- 관련 기준:
- KCS 11 80 10 보강토옹벽
- KDS 11 10 10 지반조사
(4) 시설물의 구성
- 보강토옹벽 구성요소:
- 전면벽체: 블록, 패널 등의 재료 사용, 보강재와의 결속력 및 내구성 유지. 임시구조물의 경우 토목 섬유 포장형 전면벽체 적용 가능.
(5) 해석과 설계 원칙
- 설계 목표:
- 설계 수명 동안 보강토체 안정성 유지 및 구성 부재 파괴 방지.
- 과도한 부등침하 및 횡방향 변위 방지.
- 고정하중, 상재하중, 토압, 지진하중, 풍하중 등 고려. 진동하중 영향이 예상되는 경우 고려 가능.
- 적용 제외 조건:
- 옹벽 보강 영역 내 다른 시설물 설치 시 (접근 불가능 및 시설물 손상 위험).
- 범람에 의한 침식 또는 세굴 가능성.
- 산성 광산수, 산업 오염물질 등 환경적 조건에 보강재가 노출되는 경우.
2. 조사 및 계획
(1) 일반사항
- 지반조사 기본사항은 KDS 11 10 10을 따른다.
- 최소 1회 이상 지반조사 (시추 및 표준관입시험) 실시.
- 100m 이상 옹벽: 100m 마다 실시.
- 급격한 지형 변화: 50m 마다 실시.
(2) 조사 내용
- 현장 답사, 지반조사, 실내시험 결과를 반영.
3. 재료
(1) 전면벽체
- 보강재 횡방향 힘에 저항하도록 설계.
- 시공 중 다짐 응력에 대한 안정성 확보.
- 허용치를 넘는 횡방향 처짐 및 배부름 방지.
- 전면벽체 관련 상세 사항은 별도 규정 참조.
- 보강재 연결부와 콘크리트 전면벽체 보강철근 사이의 접합 시 이질적인 금속 접합 방지.
- 염류분사 예상 지역에는 방식 시스템 제공.
- 연결 부속물은 충분한 저항력 확보 및 전면벽체 손상 방지.
(2) 보강재
- 종류: 금속 보강재, 토목섬유. 금속 보강재는 내구연한 고려한 부식 두께 고려.
- 조건:
- 인장강도 확보.
- 5% 이내 변형률.
- 흙과의 마찰 저항력 확보.
- 시공 중 손상 저항성.
- 화학, 물리, 생화학적 작용에 대한 내구성.
- 금속 보강재는 방식 처리 필수.
- 효과적인 결속력을 얻을 수 있는 형상.
- 금속 보강재:
- 아연도금 두께 86μm 이상.
- 내구연한 고려한 부식 두께 제외 후 장기인장강도 산정.
- 장기설계인장강도 계산:
- 강재 띠형 보강재: FS=1.82
- 강재 그리드형 보강재: FS=2.08
- 토목섬유 보강재:
- 극한인장강도: 최소 평균 롤값 (MARV) 적용.
- 장기인장강도: 생화학적 내구성, 시공 손상, 크리프 특성 고려한 감소계수 적용.
- 장기설계인장강도: 장기인장강도에 안전율 적용 (FS=1.50).
- 인발파괴 검토: 보강재에 작용하는 최대하중이 흙과의 마찰 저항력으로 견디는지 검토.
- 전면벽체와 보강재 연결부: 연결부 강도는 하중보다 커야 함. 하중은 층별 보강재 최대 하중과 동일.
(3) 뒤채움재료
- KCS 11 80 10 (2.1.3)을 따른다.
- 장기 안정성 검토 시 유효 전단강도 정수 (, ) 사용.
4. 설계
(1) 설계 일반사항
- 보강토옹벽 적용 기준:
- 보강재 길이: 전면벽체 기초부터 벽체 높이의 0.7배 이상, 최소 2.5m.
- 우각부 및 곡선부 설계: 70° 이하 교차각은 피하도록 한다. 불가피한 경우, 보강재 연결 및 정지토압계수 적용한 안정성 검토.
- 보강재 설치 길이: 전체 높이 동일. 상부 또는 하부 길이 조절 가능.
- 보강재 수직 설치 간격: 0.8m 이하.
- 최상단 보강재 설치 위치: 전면벽 최상부 표면에서 0.5m 이내.
- 저항 영역 내 보강재 길이: 최소 1.0m 이상.
- 전면벽체 기초 근입 깊이: 최소 0.6m 이상. 동상 피해 우려 시 동결 심도 아래까지 근입.
- 경사 지반 설치 시: 전면에 최소 1.2m 이상의 소단 설치.
- 다단식 보강토옹벽: 상하단 옹벽 이격거리 고려한 안정 해석 수행.
(2) 내진 설계 여부
- 중요 시설물 또는 파괴로 인한 피해 범위 내에 가옥이나 고정 시설물이 있는 경우, 지진 시 안정성 검토.
(3) 검토 항목
- 외적 안정 해석: 저면 활동, 지지력, 전도, 전체 안정성, 침하에 대한 안정성.
- 내적 안정 해석: 인발 파괴, 보강재 파단, 내적 활동, 보강재와 전면벽체 연결부 파단.
- 우각부 등은 파괴 조건 및 하중 조건 고려하여 설계.
(4) 안전율 기준
- 평상 시 및 지진 시 안전율 적용.
- 보강재 파단 안전율: 1.0 (장기 설계 인장강도 적용).
(5) 외적 안정 해석
- 중력식 옹벽으로 간주하여 안정 해석 수행: 저면 활동, 전도, 지지력, 전체 안정성 검토.
- 부등침하량 제한: 패널식 1% 이내, 블록식 0.5% 이내. 초과 시 지반 개량.
- 복합 안정성 검토: 보강재 종류, 길이, 상재하중, 전면벽체 형태, 비탈면 위치, 다단식 옹벽 등 조건 고려.
(6) 내적 안정 해석
- 활동 영역과 저항 영역으로 나누어 최대 인장력 계산 후 인장 파괴 및 인발 파괴 검토.
- 파괴면: 각 보강재 최대 인장력 연결 선. 대수 나선형, 직선 또는 이중직선으로 가정 가능.
- 최대 유발 인장력 계산: 수평토압계수, 보강재 수직 설치 간격 고려.
- 장기설계인장강도 및 인발 저항력이 최대 인발 하중보다 커야 함.
(7) 지진 시 안정 해석
- 정적 하중, 지진 관성력, 동적 토압 고려.
- 지진 관성력: 보강된 토체 중량에 작용하는 지진 하중.
- 동적 토압: 파괴 쐐기에 의해 작용하는 토압. Mononobe-Okabe 방법 이용.
(8) 보강토옹벽 배수시설
- 지표수원 및 지하수위 파악.
- 배수성이 양호한 뒤채움 재료 사용.
- 배면 유입수에 따른 적절한 배수시설 설치.
- 배수시설 종류:
- 보강토체 내부 배수시설: 자갈, 쇄석, 토목섬유 배수재, 수평 배수층.
- 보강토체 외부 배수시설: 지표면 차수층, 배수구, 경계면 배수층.
- 전면벽체 배면에 자갈 필터층 (두께 0.3m 이상) 설치.
- 뒤채움재 유출 방지를 위한 부직포 등 필터용 토목섬유 추가 적용 가능.
- 침수 시 대책: 투수성이 양호한 뒤채움 재료, 필터재 적용.
- 배수시설 종점부는 인근 배수시설 연결.
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더 자세한 정보를 원하시면 관련 기준 (KCS 11 80 10, KDS 11 10 10)을 참고하시기 바랍니다.
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