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토목섬유 보강재에 적용한 스트레인게이지 실측값의 신뢰성 평가
조삼덕(Sam-Deok Cho),이광우(Kwang-Wu Lee),Zhuang Li,김욱기(Uk-Gie Kim) 한국지반신소재학회 2015 한국지반신소재학회 논문집 Vol.14 No.4
토목섬유(Geosynthetics)는 도로, 철도, 항만, 댐, 제방 등의 각종 토목구조물에 보강, 배수, 필터, 분리, 침식방지 등의 용도로 폭넓게 적용되고 있다. 특히 토목섬유는 보강토옹벽이나 사면/지반 보강 등을 위한 보강용도로서의 적용이 활발하며, 최근에는 성토체의 안정성과 시공성 및 경제성 향상을 도모하기 위해 성토지지말뚝 상부를 토목섬유로 보강하는 기법에 대한 연구가 진행되고 있다. 일반적으로 토목섬유 보강재를 사용한 토목구조물의 안정성 해석을 위하여 실내 모형실험이나 현장에 적용된 토목섬유에 스트레인게이지를 부착하여 토목섬유의 인장변형을 측정하는 방법을 사용하고 있다. 그러나, 토목섬유의 제조방법과 강성도 및 스트레인게이지 부착방법 등에 따라 측정된 인장변형률 값의 편차가 나타난다. 본 연구에서는 지오그리드와 직포, 부직포 등 3가지 형태의 토목섬유를 대상으로 스트레인게이지가 부착된 토목섬유에 대한 광폭인장강도시험을 수행하여 video extensometer를 이용하여 측정된 인장변위로부터 산정한 인장변형률과 스트레인게이지에 의해 측정된 인장변형률을 비교, 분석함으로써 스트레인게이지 실측값의 신뢰성을 평가하였다. 분석 결과, 스트레인게이지 실측값은 비교적 강성이 높은 지오그리드와 직포의 경우에는 신뢰도가 높으나, 강성이 작은 부직포의 경우에는 신뢰도가 매우 낮음을 알 수 있었다. Geosynthetics are widely used in different ways such as reinforcement of structures in road, railway, harbor and dam engineering, drainage, separation and erosion prevention. They are especially applied to reinforced retaining wall and slope or ground reinforcement. Recently, geosynthetics reinforced pile supported (GRPS) embankment was developed to improve stability and construability of embankments in railway engineering. Extension strains are usually measured by strain gauges adhered to geosynthetics to evaluate the stability of geosynthetics. However, the measurements are influenced by manufacturing method and stiffness of geosynthetics and also adherence of strain gauge. In this study, wide-width tensile strength tests were performed on three types of geosynthetics including geogrid, woven geotextile and non-woven geotextile. During the test, strains of geosynthetics were measured by both video extensometer and strain gauges adhered to the geosynthetics and the measured results were compared. Results show that the measured results by strain gauges have high reliability in case of large stiffness geosythetics like geogrid and woven geotextile, whereas they have very low reliability for small stiffness geosythetics like non-woven geotextile.
축소모형실험을 통한 토목섬유 보강토옹벽의 수평변위 및 수직응력 평가
조삼덕,이광우,유승경 한국지반신소재학회 2017 한국지반신소재학회 논문집 Vol.16 No.4
보강토체 상부에 작용하는 상재하중과 보강재의 인장강도 및 포설 단수가 보강토옹벽의 변형거동에 미치는 영향을 평가하기 위해 7종류의 축소모형 보강토옹벽을 축조하여 상재하중 재하실험을 수행하였다. 축소모형 보강토옹벽은 100cm×140cm×100cm 크기의 모형토조 내에서 1m 높이로 축조하였으며, 인장강도가 상이한 3종류의 보강재를 사용하여 포설 단수를 5단, 7단, 9단으로 변화시키고, 5종류(50, 100, 150, 200, 250kPa)의 상재하중을 단계적으로재하하면서 전면벽체의 수평변위와 보강재의 인장변형률 및 보강토체 저면의 수직응력 등을 측정하여 분석하였다. 분석 결과, 전면벽체의 수평변위는 보강토옹벽 하단부에서 가장 작고 보강토옹벽 하단으로부터 0.7H (H : 옹벽높이) 지점에서 가장 큰 비선형적인 형태를 보여주며, 상재하중이 작고 보강재의 인장강도가 클수록 보강재의상대적인 보강효과가 크게 발현되어 보강토체 하부의 수직응력이 작게 나타남을 알 수 있었다. This paper presents a study of reinforced earth model wall reinforced by geosynthetics subjected to vertical surcharge. 7 types of reinforced earth model wall were constructed in the model box(100 cm×140 cm×100 cm) to assess the deformation and stress behavior of model walls according to different tensile strength and laying number of reinforcement and surcharge pressures. 3 types of geosynthetics that have different tensile strength were used as reinforcement. The test was carried out by changing the number of reinforcement to 5, 7, 9, and surcharge pressure to 50, 100, 150, 200, 250 kPa. The model test found that the maximum lateral displacements occurred at the 0.7 H (H : Wall height) position from the bottom of the model wall and vertical stress was low in the smaller surcharge pressure and the larger tensile strength of reinforcement.
다양한 현장내시공성시험에 근거한 토목섬유 보강재의 시공성 감소계수 평가
조삼덕,이광우 한국지반신소재학회 2018 한국지반신소재학회 논문집 Vol.17 No.4
In this paper, to investigate the influence of installation damage, a variety of full-scale field installation tests with 15 geosynthetics reinforcements and fill materials of various grain size distribution have been performed. The full-scale field installation test was conducted with reference to the FHWA (2009) guidelines. The tensile strength tests were performed by sampling up to 20 specimens randomly from the excavated geosynthetics reinforcements after compaction of fill material, and the degree of decrease in tensile strength of reinforcements due to compaction was analyzed based on the experiment results. It was found that the degree of tensile strength reduction of geosynthetics reinforcements due to the compaction of fill material is greatly influenced by the type of reinforcement and the maximum diameter of fill material. In addition, it was found that the strength reduction ratio of PET geogrid (PVC coating) with relatively small stiffness was greatest, and that the larger the maximum grain size of the fill material, the greater the strength reduction ratio. And also, a more reasonable evaluation method for the installation damage reduction factor of geosynthetics reinforcements is proposed based on the results of full-scale field installation tests in present study and the existing test results. 본 연구에서는 토목섬유 보강재의 시공중 손상 정도를 규명하기 위하여 국내에서 많이 사용되고 있는 주요 토목섬유 보강재제품(7개 사의 15 종류)을 대상으로 다양한 입도의 성토재료를 적용한 현장내시공성시험을 수행하였다. 현장내시공성시험은FHWA(2009) 지침을 참조하여 수행하였으며, 다짐시공 후 추출된 토목섬유 보강재 시료에서 인장강도 시편(크기 0.2m × 1.4m)을 최대 20개 이상 균등하게 샘플링하여 인장강도시험을 수행함으로써 시공에 따른 인장강도 감소 정도를 분석하였다. 분석 결과, 성토재료의 다짐시공으로 인한 토목섬유 보강재의 인장강도 감소 정도는 토목섬유 보강재의 종류와 성토재료의최대입경에 크게 영향을 받으며, 비교적 강성이 작은 PET 결합형 지오그리드(PVC 코팅)의 인장강도 감소율이 가장 크게나타났고, 전반적으로 성토재료의 최대입경이 클수록 인장강도 감소율은 더욱 크게 나타남을 알 수 있었다. 또한, 이 시험결과와 함께 기 수행된 현장내시공성시험 결과들을 분석하여 토목섬유 보강재의 시공성 감소계수를 보다 합리적으로 평가할 수있는 방안을 제시하였다.