KR101288832B1 - 콘크리트 지중 암거 구조물의 내하력 평가 방법 - Google Patents

콘크리트 지중 암거 구조물의 내하력 평가 방법 Download PDF

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KR101288832B1
KR101288832B1 KR1020130063354A KR20130063354A KR101288832B1 KR 101288832 B1 KR101288832 B1 KR 101288832B1 KR 1020130063354 A KR1020130063354 A KR 1020130063354A KR 20130063354 A KR20130063354 A KR 20130063354A KR 101288832 B1 KR101288832 B1 KR 101288832B1
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Abstract

본 발명은 콘크리트 지중 암거 구조물의 내하력 평가 방법에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명은 콘크리트 지중 암거 구조물의 내하력 평가 방법에 있어서, 상기 콘크리트 지중 암거 구조물의 상부 슬래브에 작용하는 고정하중 및 활하중을 이용하되, 상기 고정하중 및 활하중에 의해 유발된 변위의 반대방향으로 변위를 유발시키는 상향 재하하중을 상기 고정하중 및 활하중 크기의 0 내지 100% 의 범위 내에서 산정하는 재하하중 산정 단계; 상기 재하하중에 의해서 상기 콘크리트 지중 암거 구조물의 상부 슬래브에 발생하는 변위 및 변형률을 이론적으로 계산하는 수치계산 단계; 상기 콘크리트 지중 암거 구조물에 가압장비를 설치하는 가압장비 설치 단계; 상기 가압장비를 이용하여 단계적으로 상향 재하하중을 증가하여 상향 재하하중에 따른 상기 콘크리트 지중 암거 구조물의 상부 슬래브에 발생하는 변위 및 변형률을 측정하는 상향 재하 및 계측 단계; 상기 상향 재하하중에 따라 측정 및 계산된 변위 및 변형률을 이용하여 상기 콘크리트 지중 암거 구조물의 내하율 및 응답보정계수를 산정하는 내하율 및 응답보정계수 산정 단계; 및 상기 내하율 및 응답보정계수 산정 단계의 산정된 내하율 및 응답보정계수를 이용하여 공용 내하력을 산출하고, 산출된 공용 내하력이 기준값에 도달하는지 여부를 평가하는 내하력 평가 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

콘크리트 지중 암거 구조물의 내하력 평가 방법{METHOD FOR EVALUATING LOAD CARRYING CAPACITY OF CONCRETE UNDERGROUND CULVERT STRUCTURE}
본 발명은 콘크리트 지중 암거 구조물의 내하력 평가 방법에 관한 것이며, 상세하게는 가압장비를 설치하여 상향 재하하중에 따른 상기 콘크리트 지중 암거 구조물의 상부 슬래브에 작용하는 변위 및 변형률을 측정하고, 이를 이용하여 내하율 및 응답보정계수를 산정하여 내하력을 산출하여 평가하는 콘크리트 지중 암거 구조물의 내하력 평가 방법에 관한 것이다.
공용중인 콘크리트 구조물은 고정하중과 활하중 등으로 인하여 지속적으로 응력의 변화와 변위가 발생하게 된다. 이때, 고정하중은 토압 및 구체자중을 포함하는 것으로 정의한다.
일반적으로, 공용중인 콘크리트 구조물에 대한 내하력의 평가는 현장 재하 시험 방법을 통하여 실질적으로 측정된 변위 혹은 변형률과 이론적인 계산을 통하여 산출된 변위 혹은 변형률을 비교 평가하여 콘크리트 구조물의 성능저하 정도를 분석하고, 상기 콘크리트 구조물을 안정적으로 사용하기 위한 공용하중을 결정함과 동시에 필요에 따라 보수, 보강을 실시하게 된다.
그러나 종래 기술에 따른 내하력의 평가를 위한 재하 시험 방법들은 콘크리트 구조물의 상부에서 중력방향(-Z축)으로 하중 재하를 실시하며, 이를 위하여 덤프트럭과 같은 중량체를 소정의 위치에 재하시키는 방법을 사용하거나, 어스앵커의 긴장력을 이용하는 방법 또는 복공판 등의 하중을 이용하는 방법 등이 사용되어지고 있다.
상기한 종래의 재하 시험 방법들은 시험기간 동안 사용을 중단하여야 하며, 교량과 같은 차량의 통행이 요구되는 경우에는 교통통제로 인한 교통정체와 교통사고 유발의 우려가 있으며, 덤프트럭을 이용하는 방법은 바퀴 축에 작용하는 하중의 크기를 정확히 측정하기 어려운 문제점이 있다.
뿐만 아니라, 재하시험을 위한 하중의 방향이 구조물의 상시 하중 작용방향과 동일한 중력방향(-Z축)으로 하중을 재하하는 방법으로서, 구조물에 발생하는 응력과 모멘트가 증가하게 된다. 따라서, 콘크리트 구조물에 추가적인 손상이 유발될 수 있으며, 경우에 따라서는 도 1a에 도시된 바와 같이 콘크리트 구조물의 허용응력을 초과하여 안전성을 저하할 수 있다.
한편, 콘크리트 구조물의 범위를 축소시켜 도 1b에 도시된 바와 같은 콘크리트 지중 암거 구조물은 그 상부에 토사가 있는 경우 토피고(H)가 형성되어, 상부 슬래브에 작용하는 재하하중이 분산되어, 최초 재하하중보다 작은 하중이 전달되며, 하중의 적용범위(L2)와 분포하중(ω)의 형태에 대한 규명이 곤란하여, 효과적인 재하 시험을 할 수 없는 문제점이 있었다.
이러한 이유로 콘크리트 지중 암거 구조물의 경우, '도로설계편람(2012, 국토해양부)'에서도 안전 측의 설계를 위하여 일정한 권장 값을 제시하고 있는 실정이다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로, 재하하중의 방향을 중력 반대방향(+Z축)으로 작용하여, 콘크리트 지중 암거 구조물에 가해지는 고정하중을 감소시키고, 이로써, 구조물에 발생될 수 있는 추가적인 손상과 안전성의 저하를 예방하며, 재하하중의 재하와 제하를 반복하여 인장력과 압축력을 반복적으로 측정하여 변위와 변형률의 정확성을 확보하고, 토피고가 있는 경우에도 정확한 재하하중을 측정할 수 있는 콘크리트 지중 암거 구조물의 내하력 평가 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 콘크리트 지중 암거 구조물(CS)은, 콘크리트 지중 암거 구조물(CS)의 내하력 평가 방법에 있어서, 상기 콘크리트 지중 암거 구조물(CS)의 상부 슬래브(S)에 작용하는 고정하중(
Figure 112013060218140-pat00108
) 및 활하중(
Figure 112013060218140-pat00109
)을 이용하되, 상기 고정하중(
Figure 112013060218140-pat00110
) 및 활하중(
Figure 112013060218140-pat00111
)에 의해 유발된 변위의 반대방향으로 변위를 유발시키는 상향 재하하중을 상기 고정하중(
Figure 112013060218140-pat00112
) 및 활하중(
Figure 112013060218140-pat00113
) 크기의 0 내지 100% 의 범위 내에서 산정하는 재하하중 산정 단계(S100); 상기 재하하중에 의해서 상기 콘크리트 지중 암거 구조물(CS)의 상부 슬래브(S)에 발생하는 변위(
Figure 112013060218140-pat00114
) 및 변형률(
Figure 112013060218140-pat00115
)을 이론적으로 계산하는 수치계산 단계(S200); 상기 콘크리트 지중 암거 구조물(CS)에 가압장비(10)를 설치하는 가압장비 설치 단계(S300); 상기 가압장비(10)를 이용하여 단계적으로 상향 재하하중을 증가하여 상향 재하하중에 따른 상기 콘크리트 지중 암거 구조물(CS)의 상부 슬래브(S)에 발생하는 변위(
Figure 112013060218140-pat00116
) 및 변형률(
Figure 112013060218140-pat00117
)을 측정하는 상향 재하 및 계측 단계(S400); 상기 상향 재하하중에 따라 측정 및 계산된 변위(
Figure 112013060218140-pat00118
) 및 변형률(
Figure 112013060218140-pat00119
)을 이용하여 상기 콘크리트 지중 암거 구조물(CS)의 내하율(
Figure 112013060218140-pat00120
) 및 응답보정계수(
Figure 112013060218140-pat00121
)를 산정하는 내하율 및 응답보정계수 산정 단계(S500); 및 상기 내하율 및 응답보정계수 산정 단계(S500)의 산정된 내하율(
Figure 112013060218140-pat00122
) 및 응답보정계수(
Figure 112013060218140-pat00123
)를 이용하여 공용 내하력(
Figure 112013060218140-pat00124
)을 산출하고, 산출된 공용 내하력(
Figure 112013060218140-pat00125
)이 기준값에 도달하는지 여부를 평가하는 내하력 평가 단계(S600);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 상향 재하 및 계측 단계(S400) 이후에 상기 가압장비(10)를 이용하여 단계적으로 상향 재하하중을 감소하여 상향 재하하중에 따른 상기 콘크리트 지중 암거 구조물(CS)의 상부 슬래브(S)에 발생하는 변위(
Figure 112013060218140-pat00015
) 및 변형률(
Figure 112013060218140-pat00016
)을 측정하는 하중 제하 및 계측 단계(S410);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 상향 재하 및 계측 단계(S400) 또는 하중 제하 및 계측 단계(S410)를 복수 회 반복하는 반복 재하 및 계측 단계(S420);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 상향 재하 및 계측 단계(S400)와 하중 제하 및 계측 단계(S410)는 변위계(20) 및 변형률계(30)를 이용하여 각각 변위(
Figure 112013049132748-pat00017
) 및 변형률(
Figure 112013049132748-pat00018
)을 측정하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 가압장비(10)는 상기 콘크리트 지중 암거 구조물(CS)의 하부에 작용하는 반력을 지지하기 위한 베이스 플레이트(11)에 기둥부(12)가 수직으로 구비되어지고, 상기 기둥부(12) 상부의 상부 슬래브(S)에 상향 재하하중을 전달하는 하중 전달 플레이트(13)가 마련되어지되, 상기 하중 전달 플레이트(13)를 상하로 이동시키는 기계적 가압장치(14) 및 재하하중을 측정하는 하중 측정장치(15)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 콘크리트 지중 암거 구조물의 내하력 평가방법에 따르면, 가압장비를 설치하여 재하하중의 방향을 중력 반대방향(+Z축)으로 작용하므로, 콘크리트 지중 암거 구조물에 가해지는 하중을 감소시질 수 있다.
따라서, 콘크리트 지중 암거 구조물에 발생될 수 있는 추가적인 손상과 안전성의 저하를 예방할 수 있다.
또한, 가압장비를 이용하여, 재하하중의 재하와 제하를 반복하는바, 인장력과 압축력을 반복적으로 측정할 수 있고, 이로써, 변위와 변형률 측정의 정확성을 확보할 수 있다.
그리고 콘크리트 지중 암거 구조물 상부의 토사에 의해 하중의 적용범위(L2)와 분포하중(ω)의 크기를 정확히 알 수 없어 콘크리트 지중 암거 구조물에 대한 내하력 평가가 곤란하였으나 가압장비를 사용하여 하중을 정확히 제어할 수 있는바, 콘크리트 지중 암거 구조물에 대한 내하력 평가를 정확히 할 수 있는 이점이 있다.
도 1a는 종래 기술에 따른 재하 시험의 변위 및 응력을 도시한 개념도.
도 1b는 콘크리트 지중 암거 구조물의 토피고에 따른 하중의 적용범위와 분포하중의 형태를 도시한 개념도.
도 2는 본 발명에 따른 재하 시험의 변위 및 응력을 도시한 개념도.
도 3은 본 발명에 따른 콘크리트 지중 암거 구조물의 내하력 평가 방법을 도시한 블록도.
도 4는 본 발명에 따른 일 실시예의 가압장비를 도시한 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 상향 재하하중의 재하 및 제하에 따른 응력, 변위 및 변형률을 도시한 개념도.
본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명에 따른 콘크리트 지중 암거 구조물의 내하력 평가 방법을 도시한 블록도이다.
본 발명의 콘크리트 지중 암거 구조물(CS)의 내하력 평가 방법은 우선 대상이 되는 콘크리트 지중 암거 구조물(CS)의 상부 슬래브(S)에 작용하는 고정하중(
Figure 112013060218140-pat00126
) 및 활하중(
Figure 112013060218140-pat00127
)을 이용하되, 상기 고정하중(
Figure 112013060218140-pat00128
) 및 활하중(
Figure 112013060218140-pat00129
)에 의해 유발된 변위의 반대방향으로 변위를 유발시키는 상향 재하하중을 상기 고정하중(
Figure 112013060218140-pat00130
) 및 활하중(
Figure 112013060218140-pat00131
) 크기의 0 내지 100% 의 범위 내에서 산정하는 재하하중 산정 단계(S100)를 포함한다.
상기 상향 재하하중을 고정하중에 의해 유발된 변위와 같은 크기의 반대방향 변위를 유발시키는 상향 재하하중을 0 내지 100% 의 범위로 규정한 근거는 중력방향(-Z축)으로 작용하는 고정하중(
Figure 112013049132748-pat00021
)과 동일한 크기의 상향 재하하중을 중력 반대방향(+Z축)으로 작용하는 것을 한계로 규정하여 중력 반대방향(+Z축)으로 무리한 변형을 가하지 않기 위함이다.
한편, 상기 재하하중에 의해서 상기 콘크리트 지중 암거 구조물(CS)의 상부 슬래브(S)에 발생하는 변위(
Figure 112013049132748-pat00022
) 및 변형률(
Figure 112013049132748-pat00023
)을 이론적으로 계산하는 수치계산 단계(S200)를 포함한다.
이때, 상기 변형률(
Figure 112013049132748-pat00024
)은 계산되어진 응력(
Figure 112013049132748-pat00025
)값을 바탕으로, 하기된 식을 이용하여 계산하게 된다.
Figure 112013049132748-pat00026
(
Figure 112013049132748-pat00027
:응력,
Figure 112013049132748-pat00028
:탄성계수)
구체적으로 상기 재하하중 산정 단계(S100) 및 수치계산 단계(S200)는 대상이 되는 콘크리트 지중 암거 구조물(CS)의 자료를 수집하고, 현장조사를 실시하여 구조형식, 설계기준, 설계도면 및 구조계산서 등을 입수하고, 범용 구조해석 프로그램을 이용하여 정밀한 수치계산을 수행하게 된다.
한편, 상기 콘크리트 지중 암거 구조물(CS)에 가압장비(10)를 설치하는 가압장비 설치 단계(S300);를 포함한다.
도 4에 도시된 바와 같이 상기 가압장비(10)의 일 실시예로서, 상기 가압장비(10)는 상기 콘크리트 지중 암거 구조물(CS)의 하부에 작용하는 반력을 지지하기 위한 베이스 플레이트(11)에 기둥부(12)가 수직으로 구비되어지고, 상기 기둥부(12) 상부의 상부 슬래브(S)에 상향 재하하중을 전달하는 하중 전달 플레이트(13)가 마련되어지되, 상기 하중 전달 플레이트(13)를 상하로 이동시키는 기계적 가압장치(14) 및 재하하중을 측정하는 하중 측정장치(15)를 포함할 수 있다.
상기 기계적 가압장치(14)는 유압 잭을 이용하는 것이 바람직하며, 상기 가압장비(10)를 이용하여 단계적으로 상향 재하하중을 증가하여 상향 재하하중에 따른 상기 콘크리트 지중 암거 구조물(CS)의 상부 슬래브(S)에 작용하는 변위(
Figure 112013049132748-pat00029
) 및 변형률(
Figure 112013049132748-pat00030
)을 실질적으로 측정하는 상향 재하 및 계측 단계(S400)를 포함한다.
상기 재하하중 산정 단계(S100)에서 산정한 재하하중의 범위 내에서 단계적으로 상향 재하하중을 증가하는 것으로, 각각의 재하하중에 따른 변위(
Figure 112013049132748-pat00031
) 및 변형률(
Figure 112013049132748-pat00032
)을 변위계(20) 및 변형률계(30)를 이용하여 측정할 수 있다.
구체적으로 상기 기계적 가압장치(14)를 이용하여 단계적으로 상향으로 하중을 재하하게 되는데, 이 과정에서 콘크리트 지중 암거 구조물(CS)은 기존의 중력방향으로 작용하는 고정하중(
Figure 112013049132748-pat00033
)에 의해 발생된 인장력의 감소현상이 발생하면서 변위계(20)에서는 상향의 변위(
Figure 112013049132748-pat00034
)가 측정되며, 변형률계(30)에서는 압축의 변형률(
Figure 112013049132748-pat00035
)이 측정된다.
한편, 상기 상향 재하 및 계측 단계(S400) 이후에 상기 가압장비(10)를 이용하여 단계적으로 상향 재하하중을 감소하여 상향 재하하중에 따른 상기 콘크리트 지중 암거 구조물(CS)의 상부 슬래브(S)에 작용하는 변위(
Figure 112013049132748-pat00036
) 및 변형률(
Figure 112013049132748-pat00037
)을 실질적으로 측정하는 하중 제하 및 계측 단계(S410)를 포함할 수 있다.
구체적으로 상기 기계적 가압장치(14)를 이용하여 단계적으로 상향 재하되어진 하중을 제하하게 되는데, 이 과정에서 콘크리트 지중 암거 구조물(CS)은 기존의 중력방향으로 작용하는 고정하중(
Figure 112013049132748-pat00038
)에 의해 다시금 인장력의 증가현상이 발생하면서 변위계(20)에서는 하향의 변위(
Figure 112013049132748-pat00039
)가 측정되며, 변형률계(30)에서는 인장의 변형률(
Figure 112013049132748-pat00040
)이 측정된다.
이때, 상기 콘크리트 지중 암거 구조물(CS)이 설계개념에 따라 손상이 없는 경우라면, 상향 재하 및 계측 단계(S400)와 하중 제하 및 계측 단계(S410)에서 측정된 변위(
Figure 112013049132748-pat00041
) 및 변형률(
Figure 112013049132748-pat00042
)의 양상이 대칭의 형태를 이루고 절대값이 같게 되어야 하나, 외력 및 사용환경 등에 의해 강성의 변화가 발생할 경우에는 당초의 수치해석과 차이가 발생하게 된다.
한편, 상기 상향 재하 및 계측 단계(S400) 또는 하중 제하 및 계측 단계(S410)를 복수 회 반복하는 반복 재하 및 계측 단계(S420)를 포함할 수 있다.
이로써, 인장력과 압축력을 반복적으로 측정할 수 있고, 다량의 데이터를 통하여, 변위와 변형률의 정확성을 확보할 수 있는 효과가 있다.
상기 상향 재하하중에 따라 측정 및 계산된 변위(
Figure 112013049132748-pat00043
) 및 변형률(
Figure 112013049132748-pat00044
)을 이용하여 상기 콘크리트 지중 암거 구조물(CS)의 내하율(
Figure 112013049132748-pat00045
) 및 응답보정계수(
Figure 112013049132748-pat00046
)를 산정하는 내하율 및 응답보정계수 산정 단계(S500)를 포함한다.
상기 내하율(
Figure 112013049132748-pat00047
)은 공지된 허용응력법과 강도설계법을 이용하여 산정할 수 있으며 이에 대하여 간략히 설명하면 다음과 같다.
허용응력법에 의한 내하율(
Figure 112013049132748-pat00048
)은 하기한 식으로 산정할 수 있다.
Figure 112013049132748-pat00049
(
Figure 112013049132748-pat00050
:허용응력,
Figure 112013049132748-pat00051
:고정하중에 의한 응력,
Figure 112013049132748-pat00052
:설계 활하중에 의한 응력,
Figure 112013049132748-pat00053
:충격계수)
한편, 강도설계법에 의한 내하율(
Figure 112013049132748-pat00054
)은 하기한 식으로 산정할 수 있다.
Figure 112013049132748-pat00055
(
Figure 112013049132748-pat00056
:극한 저항모멘트(강구조물
Figure 112013049132748-pat00057
=1, RC, PC 구조물
Figure 112013049132748-pat00058
=0.85),
Figure 112013049132748-pat00059
:고정하중모멘트,
Figure 112013049132748-pat00060
:활하중에 의한 모멘트,
Figure 112013049132748-pat00061
:설계 활하중 계수 = 2.15,
Figure 112013049132748-pat00062
:고정하중 계수 = 1.30,
Figure 112013049132748-pat00063
:충격계수)
또한, 상기 응답보정계수(
Figure 112013049132748-pat00064
)는 하기한 식으로 산정할 수 있다.
Figure 112013049132748-pat00065
(
Figure 112013049132748-pat00066
:표준시방서에 의한 충격계수,
Figure 112013049132748-pat00067
:동적 재하시험으로부터 평가된 최대 충격계수,
Figure 112013049132748-pat00068
:이론적인 변형률,
Figure 112013049132748-pat00069
:실측된 변형률,
Figure 112013049132748-pat00070
:이론적인 변위,
Figure 112013049132748-pat00071
:실측된 변위)
이때, 상기 응답보정계수(
Figure 112013049132748-pat00072
)는 재하 시험의 횟수(n)만큼 산정할 수 있으나, 안전측으로 고려하기 위하여 최솟값을 적용하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 내하율 및 응답보정계수 산정 단계(S500)의 산정된 내하율(
Figure 112013049132748-pat00073
) 및 응답보정계수(
Figure 112013049132748-pat00074
)를 이용하여 공용 내하력(
Figure 112013049132748-pat00075
)을 산출하고, 기준값에 도달하는지 여부를 평가하는 내하력 평가 단계(S600)를 포함한다.
구체적으로 상기 공용 내하력(
Figure 112013049132748-pat00076
)은 상기 응답보정계수(
Figure 112013049132748-pat00077
), 내하율(
Figure 112013049132748-pat00078
) 및 설계 활하중(
Figure 112013049132748-pat00079
)의 곱으로 산출할 수 있으며, 이를 수식으로 나타내면 하기와 같다.
Figure 112013049132748-pat00080
즉, 산출되어진 공용 내하력(
Figure 112013049132748-pat00081
)과 관련 설계기준에 제시된 설계 활하중(
Figure 112013049132748-pat00082
) 값을 비교하여, 공용 내하력(
Figure 112013049132748-pat00083
)이 상기 설계 활하중(
Figure 112013049132748-pat00084
)보다 크면, 내하력이 우수한 것으로 판단할 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 상향 재하하중의 재하 및 제하에 따른 응력, 변위 및 변형률을 도시한 개념도이다. 이하, 도 5를 참조하여 본 발명에 대하여 설명하면 다음과 같다.
상향 재하 및 계측 단계(S400)를 통하여 상향재하를 실시하면 상부 슬래브 하면의 하면의 응력은 감소하고 상향 변위와 압축 변형률이 발생하게 된다.
이후, 하중 제하 및 계측 단계(S410)를 통하여 상기 응력, 변위 및 변형률이 다시금 상향 재하 및 계측 단계(S400)의 이전으로 돌아가게 된다.
한편, 반복 재하 및 계측 단계(S420)를 통하여 상향 재하 및 제하 단계는 n회 반복하여 실시할 수 있으며, 상기 상향 재하 및 계측 단계(S400)와 하중 제하 및 계측 단계(S410)의 모습과 거의 동일한 패턴을 나타낸다.
이후, 재하 시험을 종료하게 되면, 상기 상향 재하 및 계측 단계(S400) 이전의 응력, 변위 및 변형룰로 돌아가게 된다.
한편, 도 5에서 x축은 단계를 나타내며, y축은 하중, 응력, 변위 및 변형률을 나타낸다.
이상에서 설명한 본 발명에 따른 콘크리트 지중 암거 구조물의 내하력 평가 방법은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양하게 변경하여 실시할 수 있는 범위까지 특허청구범위의 보호범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
CS:콘크리트 지중 암거 구조물 S:상부 슬래브
10:가압장비 11:베이스 플레이트
12:기둥부 13:하중 전달 플레이트
14:기계적 가압장치 15:하중 측정장치
20:변위계 30:변형률계
S100:재하하중 산정 단계 S200:수치계산 단계
S300:가압장비 설치 단계 S400:상향 재하 및 계측 단계
S410:하중 제하 및 계측 단계 S420:반복 재하 및 계측 단계
S500:내하율 및 응답보정계수 산정 단계 S600:내하력 평가 단계

Claims (5)

  1. 콘크리트 지중 암거 구조물(CS)의 내하력 평가 방법에 있어서,
    상기 콘크리트 지중 암거 구조물(CS)의 상부 슬래브(S)에 작용하는 고정하중(
    Figure 112013060218140-pat00085
    ) 및 활하중(
    Figure 112013060218140-pat00132
    )을 이용하되, 상기 고정하중(
    Figure 112013060218140-pat00133
    ) 및 활하중(
    Figure 112013060218140-pat00134
    )에 의해 유발된 변위의 반대방향으로 변위를 유발시키는 상향 재하하중을 상기 고정하중(
    Figure 112013060218140-pat00135
    ) 및 활하중(
    Figure 112013060218140-pat00136
    ) 크기의 0 내지 100% 의 범위 내에서 산정하는 재하하중 산정 단계(S100);
    상기 재하하중에 의해서 상기 콘크리트 지중 암거 구조물(CS)의 상부 슬래브(S)에 발생하는 변위(
    Figure 112013060218140-pat00087
    ) 및 변형률(
    Figure 112013060218140-pat00088
    )을 이론적으로 계산하는 수치계산 단계(S200);
    상기 콘크리트 지중 암거 구조물(CS)에 가압장비(10)를 설치하는 가압장비 설치 단계(S300);
    상기 가압장비(10)를 이용하여 단계적으로 상향 재하하중을 증가하여 상향 재하하중에 따른 상기 콘크리트 지중 암거 구조물(CS)의 상부 슬래브(S)에 발생하는 변위(
    Figure 112013060218140-pat00089
    ) 및 변형률(
    Figure 112013060218140-pat00090
    )을 측정하는 상향 재하 및 계측 단계(S400);
    상기 상향 재하하중에 따라 측정 및 계산된 변위(
    Figure 112013060218140-pat00091
    ) 및 변형률(
    Figure 112013060218140-pat00092
    )을 이용하여 상기 콘크리트 지중 암거 구조물(CS)의 내하율(
    Figure 112013060218140-pat00093
    ) 및 응답보정계수(
    Figure 112013060218140-pat00094
    )를 산정하는 내하율 및 응답보정계수 산정 단계(S500); 및
    상기 내하율 및 응답보정계수 산정 단계(S500)의 산정된 내하율(
    Figure 112013060218140-pat00095
    ) 및 응답보정계수(
    Figure 112013060218140-pat00096
    )를 이용하여 공용 내하력(
    Figure 112013060218140-pat00097
    )을 산출하고, 산출된 공용 내하력(
    Figure 112013060218140-pat00137
    )이 기준값에 도달하는지 여부를 평가하는 내하력 평가 단계(S600);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 지중 암거 구조물의 내하력 평가 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 상향 재하 및 계측 단계(S400) 이후에 상기 가압장비(10)를 이용하여 단계적으로 상향 재하하중을 감소하여 상향 재하하중에 따른 상기 콘크리트 지중 암거 구조물(CS)의 상부 슬래브(S)에 발생하는 변위(
    Figure 112013060218140-pat00098
    ) 및 변형률(
    Figure 112013060218140-pat00099
    )을 측정하는 하중 제하 및 계측 단계(S410);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 지중 암거 구조물의 내하력 평가 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 상향 재하 및 계측 단계(S400) 또는 하중 제하 및 계측 단계(S410)를 복수 회 반복하는 반복 재하 및 계측 단계(S420);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 지중 암거 구조물의 내하력 평가 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 상향 재하 및 계측 단계(S400)와 하중 제하 및 계측 단계(S410)는 변위계(20) 및 변형률계(30)를 이용하여 변위(
    Figure 112013049132748-pat00100
    ) 및 변형률(
    Figure 112013049132748-pat00101
    )을 측정하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 지중 암거 구조물의 내하력 평가 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 가압장비(10)는 상기 콘크리트 지중 암거 구조물(CS)의 하부에 작용하는 반력을 지지하기 위한 베이스 플레이트(11)에 기둥부(12)가 수직으로 구비되어지고, 상기 기둥부(12) 상부의 상부 슬래브(S)에 상향 재하하중을 전달하는 하중 전달 플레이트(13)가 마련되어지되, 상기 하중 전달 플레이트(13)를 상하로 이동시키는 기계적 가압장치(14) 및 재하하중을 측정하는 하중 측정장치(15)를 포함하는 것을 특징으로 하는 하는 콘크리트 지중 암거 구조물의 내하력 평가 방법.

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