흙막이가시설의 설계하중

▣ 설계하중

▶ 일반 사항

(1) 가설흙막이공은 여러 가지 시공조건을 고려하여 설계하여야 한다.

(2) 가설흙막이공 설계에 적용되는 고정하중, 활하중, 충격하중 등은 도로교설계기준, 철도 설계기준 및 구조물기초설계기준을 따른다.

(3) 토압 및 수압은 흙막이 벽의 종류, 지반조건, 현장조건 등을 종합적으로 평가하여 적용하여야 한다.

(4) 흙막이 벽에 작용하는 토압은 굴착 시와 해체 시에는 굴착 단계별 토압을 적용하고 굴착과 지지구조가 완료된 경우에는 경험토압을 사용하여야 한다.

(5) 흙막이 벽체를 설계함에 있어 굴착 및 해체 단계별 검토시와 굴착 및 버팀구조가 완료된 후의 안정해석에는 경험토압을 적용할 수 있다.

▶ 근입 깊이 결정에 사용되는 토압

굴착과 해체 시의 단계별 토압과 근입 깊이 결정에 적용하는 흙막이 벽 배면에 작용하는 주동토압()과 굴착저면의 수동토압()은 Rankine 토압식을 적용할 수 있다.

여기서. : 지표면에서 h깊이 에서의 주동토압()

          : 지표면에서 h깊이 에서의 수동토압()

          : 수압 ()

           : 흙의 습윤 단위질량()

          : 흙의 수중 단위질량()

         :물의 단위질량()

▶ 단면결정에 사용되는 토압

자립식 흙막이는 삼각형 형태의 토압 이론을 적용하고 다단계의 버팀 구조 형식은 사다리꼴 형태의 토압을 적용한다. 단계별 굴착과 지지구조 설치가 완료된 후 흙막이 벽에 작용하는 토압은 기술자의 판단에 따라야 하지만, 일반적으로 가설흙막이 벽체와 같은 연성벽체에 적용되는 대표적인 토압은 다음과 같은 경험토압으로부터 정할 수 있다.

(1)사질토 지반

(2)점성토 지반

지반의 굳기 정도에 따라 다음과 같이 구분하여 정할 수 있다.

(3)복합지반

상부 층이 모래 지반, 하부 층이 점토지반으로 구성된 복합 지반의 토압분포는 등가점착력으로 환산하여, 다음과 같이 정할 수 있다.

                        

   

한편으로, 흙의 종류와 함께 버팀 시스템의 종류 및 형식에 따른 토압을 적용할 수 있다.(FHWA 기준)

▶ 수압

(1) 수압의 크기는 흙막이 벽의 차수성 여부와 벽체가 불투수층에 도달한 정도에 따라 달리 적용하여야 한다.

(2) 균질 토사지반에서 벽체가 불투수층에 도달하지 않은 경우에는 유선망 이론으로 각 위치별 압력수두를 구하여 적용한다.

(3) 완전 차수성 흙막이 벽이 불투수층 지반에 이상적으로 시공되어 침투현상이 일어나지않는 경우에는 수동측의 정수압을 제외한 수압을 적용한다. 다만, 누수 발생의 우려가 있는 차수성 벽체(SCW, 주열식 벽체, 지하연속벽)에서 수압의 감소가 발생하는 경우에는 감소된 수압을 평가하여 적용할 수 있다.

(4) 비차수성 흙막이 벽은 지반조건과 벽체조건을 고려하여 유선망 해석이나 수치해석법에 의해 정량적으로 구한다.

(5) 암반지반에 작용하는 수압은 암반의 투수성이 작은 경우와 투수성이 큰 경우 또는 암반내에 파쇄대가 발달하는 경우 등을 조사하여 합리적으로 적용한다.

▶ 상재하중

인접 구조물과 장비의 하중으로 인한 상재하중의 영향은 중첩의 원리를 적용하고, 장비의 하중은 최소한 DB-18 이상의 설계차량하중()을 적용한다.

▶ 하중조합

(1) 정확한 해석을 위해서는 이상에서 언급한 하중 이외 현장상황에 따른 배면지반의 경사 또는 지층 구조 자체의 경사에 의한 외력, 지진하중, 발파에 의한 충격하중 등을 종합적으로 고려하여 설계하여야 한다.

(2) 침하현상이 있는 지층에 설치한 말뚝은 지반과 말뚝의 상대변위 차에서 기인한 부마찰력을 하중으로 고려한다.

(3) 기초의 지지력과 안정성 검토에는 고정하중과 활하중, 일시하중을 작용하중으로 하되, 침하량 검토에는 고정하중을 작용하중으로 한다.

(4) 콘크리트 기초구조물 설계는 콘크리트구조기준에 제시된 하중계수와 하중조합을 고려하여 설계한다.