열차하중 하 짧은 대구경 봉상보강재의 최적 배치간격에 대한 수치해석적 검토

Numerical Analysis on the Optimum Spacing of a Short and Large Diameter Soil Nailing System Under Railway Load

도심지 기존 시설물 인접굴착 및 보강 시 공간 부족과 새로운 공간 창출을 위하여 불가피하게 연직굴착이 필요한 경우가 있다. 본 연구에서는 대구경 봉상보강재를 적용하여 철도 성토체에 대한 연직 굴착과 보강을 실시할 경우 성토체 및 보강재의 거동을 3차원 수치해석을 통하여 분석하였다. 성토체 높이별로 직경 0.4 m인 대구경 봉상보강재의 설치 간격을 1 m, 2 m, 3 m로 변화시켜 가면서 해석을 수행하였고 각 해석 조건에 대하여 벽체상단의 수평 및 연직 변위량, 보강재 연직 침하량과 축응력을 비교하였다. 그 결과 보강재 간격이 3 m일 경우 벽체 수평변위가 급격히 증가하는 경향을 보였고, 보강재 축응력도 허용값을 초과하는 결과를 도출하였다. 따라서 성토체의 연직굴착에 따른 안정성과 경제성 측면을 고려할 때, 보강재의 최적 설치간격은 2 m가 적합할 것으로 판단되었다.

There are necessities of vertical excavation to reduce construction areas and make new spaces in urban area. In this study, 3 dimensional numerical analysis is conducted to assess the behaviour of the embankment with vertical excavation and a short and large diameter soil nailing reinforcement system. The spacing of soil nails are 1 m, 2 m, and 3 m, though the diameter is fixed as 40 cm. Lateral and vertical displacement at the top of wall, vertical displacement and axial stress are also obtained and analyzed. Consequently, lateral displacement at the top of wall increases sharply and tensile stress of soil nail excesses the allowable limit at the nail spacing of 3 m. Therefore, we concluded that the optimum spacing of a short and large diameter soil nailing system could be around 2m at the aspects of safety and cost efficiency for excavation and reinforcement of embankment.