원형수직구 지지재의 건설단계별 거동특성 및 평가방안 제안

Abstract

터널은 일반적으로 계획노선상의 산악지형을 통과할 수 있는 최적의 친환경적인 대안으로 계획되어 왔으나, 최근 설계 및 시공기술의 비약적인 발전과 자국의 기술력 및 브랜드 가치를 알리기 위하여 대규모 지하공간개발, 도심지 지하철, 양수발전소, 하저 및 해저터널 등을 경쟁적으로 건설하고 있다. 이러한 지하구조물은 시공과 효율적인 유지관리를 위해서 수직구의 설치가 요구된다.

일반적으로 수직구의 단면특성은 공간 효율이 다소 비효율적이나, 원형수직구의 경우 지반의 아칭효과 발생에 의한 작용외력의 감소 및 작용외력에 대한 압축강도의 탁월성에 의해 경제적 단면설계가 가능하여 최근 수직구에 가장 많이 적용되고 있다.

수직구 설치공정에서 수직구의 구조적 거동에 영향을 미치는 주요 인자는 선행하중이 도입된 Ring Beam과 토압, 수압, 상재하중 등의 외력을 받는 콘크리트 토류벽이 되므로 이들의 상호 작용 및 거동을 분석하는 것이 중요하다. 또한 해체공정에서는 신속한 후속공정을 위하여 Ring Beam의 철거 및 벽체콘크리트 타설이 주요 공정이 된다.

따라서 본 논문에서는 수직구 설계에 관련된 국내&#8228

외 지침과 원형수직구에 작용하는 토압이론을 고찰하고, 원형수직구의 설치 및 해체단계에 대한 시공단계별 해석을 실시하였다. 먼저 원형수직구의 현장계측과 해석결과의 비교를 통하여 원형수직구의 거동특성을 평가하였다. 시공단계별 해석에서는 굴착심도에 따른 콘크리트 토류벽 및 Ring Beam의 거동과 수직구의 기하형상 및 외력 조건을 고려한 구조해석을 수행하였다. 마지막으로 원형수직구 거동에 영향을 미치는 다양한 변수해석을 통하여 원형수직구 Ring Beam의 효율적인 설계 방안을 제시하였다.

벽체의 형상비가 증가할수록, 즉 직경이 증가할수록 그리고 Ring Beam 간격 이 증가할수록 또 단면적이 감소할수록 Ring Beam 및 콘크리트 응력이 증가하는 경향을 나타내었다. 이는 원형수직구 직경이 클수록 평면변형 조건에 가까워져서 토압감소 효과가 작아지는 것에 기인하는 것으로 판단된다. 또한 벽체 형상비 및 Ring Beam 간격변화에 따른 응력변화는 선형적인 관계로 나타낼 수 있는 것을 알 수 있다. 따라서 향후 유사한 원형수직구에서의 형상비 및 Ring Beam 간격 변화에 따른 원형수직구 응력특성은 본 연구에서 제안한 수식에 의해 타당한 값을 추정할 수 있을 것으로 판단된다.