3. 설계
3.4 일반 흙막이 벽 설계
투수층 불투수층
GWL▼
WL▼
(c) 불투수층에 관입된 널말뚝 (d) 침투가 발생하지 않은 경우의 수압
<그림 6.6> 널말뚝에 작용하는 수압
3.4 일반 흙막이벽 설계
지반 상태 사질토 50 ≥ N 〉30 30 ≥ N 〉10 N ≤ 10
점성토 N 〉8 8 ≥ N 〉4 N ≤ 4
수동토압1) 플랜지 폭의 3배 플랜지 폭의 2배 플랜지 폭
주동토압 굴착면 상부 엄지말뚝의 간격
굴착면 하부 플랜지 폭
<표 6.7> 엄지말뚝에 작용하는 토압의 작용 폭
주1) 작용 폭은 말뚝간격 이하임.
(6) 엄지말뚝 배면 흙이 배수 등의 원인으로 침하할 우려가 있을 때는 부마찰력을 엄지말 뚝의 축하중에 가산하여 검토하여야 한다.
(7) 지반 앵커의 연직분력을 축방향력에 고려할 경우는 지반 앵커의 수평분력 및 버팀보 반력에 의한 마찰력을 허용지지력에 고려하여야 한다.
(8) 엄지말뚝에 의해 지지되는 흙막이판은 토압에 의한 등분포하중이 양쪽 말뚝의 지지위 치를 지점으로 하는 단순보로 가정하여 설계하여야 한다.
(9) 흙막이판은 휨과 전단에 대하여 설계하여야 한다.
(10) 코너부에 사보강재를 이용할 경우에는 수평분력에 의한 축방향력에 대하여 검토하 여야 한다.
3.4.2 CIP 벽체 설계
(1) 흙막이벽에 작용하는 모멘트 및 전단력은 H-pile이 100 % 부담하는 것으로 하는 경우 에는 주열식 벽체 검토를 생략할 수 있다.
(2) 400㎜ CIP는 일반적으로 35.4㎝ × 35.4㎝의 등가사각형으로 간주하고 해석하며, 안전 측 설계를 위하여 일반적으로는 30.0㎝ × 30.0㎝로 보고 설계한다.
(3) 단철근 구형보로 보고 해석한 후 양면 배근으로 할 수 있다.
(4) CIP 단면의 응력 검토는 다음과 같다.
① 소요철근량 산정
m ax ×
(6.6)
여기서, m ax : 벽체의 최대휨모멘트(N·m/m)
: 사용철근량(㎠)
: CIP 중심 간격(m)
: 철근의 탄성계수(MPa)
: 콘크리트의 압축강도(MPa)
: 콘크리트의 허용압축응력(MPa)
: 철근의 허용인장응력(MPa)
: CIP 유효 높이(㎝)
② 휨응력 검토
m ax
m ax
(6.7)
여기서, m ax : 벽체의 최대휨모멘트(N·m/m)
: 콘크리트 휨압축응력(MPa)
: 철근의 인장응력(MPa)
: CIP 유효폭(㎝)
: 사용철근량(㎠)
③ 전단력 검토
m ax
(6.8)
단, 일 경우 전단철근을 배치하여 보강한다.
′
(6.9)
여기서, m ax : 벽체의 최대전단력(N/m)
: CIP 중심간격(m)
: 보강 전단철근량(㎠)
: CIP에 작용하는 전단응력(MPa)
: 허용전단응력(MPa)
: CIP의 유효폭(㎝)
: 전단철근의 배치간격(㎝)
: 철근 허용인장응력(MPa)
3.4.3 SCW 설계
(1) SCW의 허용압축응력은 일축압축강도의 1/2을 사용하고, 허용전단응력은 일축압축강도 의 1/3을 사용한다.
(2) 설계 안전율은 2.5에서 5.0을 사용하는 것이 일반적이다.
(3) 안정 검토는 축력에 대한 안정과 전단력에 대한 안정으로 나눌 수 있다.
<그림 6.7> SCW 제원
① 축력(axial force)에 대한 검토
SCW 벽체에 작용하는 축력은 <그림 6.7>과 같이 빗금친 부분과 같은 아치에 작용하는 등분포 하중에 따른 해석을 하고 3 hinge arch로 본다.
,
,
∴
(6.10)
② 전단력(shear force)에 대한 검토
SCW 벽체의 전단강도는 일축압축강도의 1/3을 사용하며, 보강심재(H-pile) 내부사이의 간격을 유효폭()으로 한다.
≦ 안전식으로부터
유효폭 : - 강재 축사이의 간격 – 플랜지 폭
와 에서
∴
(6.11) 따라서, ①과 ② 중에서 큰 값을 사용하고 여기에 안전율을 곱해서 이 강도가 나오도록 배합하여야 한다.
3.4.4 지하연속벽의 설계
(1) 하중의 산출 및 구조계산, 안정 검토 등은 엄지말뚝 설계방법과 동일하며 상이한 부분 은 다음 항에 따른다.
(2) 콘크리트에 니수(泥水)를 사용하는 경우에는 설계기준강도()를 낮추어 0.7를 적용 한다.
(3) 콘크리트의 허용응력은 도로교설계기준을 따른다.
(4) 철근의 허용응력은 0.5로 하되 180MPa 이하이어야 한다.
(5) 철근의 피복은 80㎜ 이상으로 한다.
(6) 벽체에 사용된 엄지말뚝은 보강용으로 볼 수 있다.
(7) 본 구조물의 일부로 사용하는 경우에는 시공 완료 후 지하수위 변화에 따른 측압의 변화,
벽체와 슬래브의 크리프, 건조수축 등을 고려한 하중의 재분배 조건을 고려하여야 한다.
(8) 영구벽체로 사용되는 지하연속벽의 경우에는 정지토압에 안정하도록 설계하여야 한다.
3.5 버팀시스템 설계