KR101904229B1 - Replacement method of ground for raising seismic classification - Google Patents
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Abstract
본 발명은 원지반 일부를 보강부로 치환하여 보강함으로써, 전체 지반의 전단파속도(VS) 및 표준관입치(N)를 증가시켜 내진 지반 등급의 상향 조절로 경제적인 설계를 기대할 수 있는 내진 지반 등급 상향을 위한 지반 치환 공법에 대한 것이다.
본 발명 내진 지반 등급 상향을 위한 지반 치환 공법은 (a) 대상 원지반의 전단파속도(VS) 또는 표준관입치(N)를 측정하고 측정된 전단파속도(VS) 또는 표준관입치(N)에 대응되는 내진 지반 등급을 분류하는 단계; (b) 대상 원지반의 지반 등급보다 상위의 목표 지반 등급을 설정하는 단계; (c) 목표 지반 등급에 도달하기 위한 목표표준관입치(NT)를 산정하는 단계; (d) 상기 목표표준관입치(NT)에 대응되는 지지력인 목표지지력(qT)을 산정하는 단계; (e) 상기 목표지지력(qT)으로부터 대상 원지반의 일부가 보강부에 의해 치환된 치환지반의 환산물성치(PS)를 산정하는 단계; (f) 상기 환산물성치(PS)로부터 보강부의 치환율(S)을 산정하는 단계; 및 (g) 상기 치환율(S)에 의해 대상 원지반의 일부를 보강부로 치환하여 치환지반을 형성하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention improves the earthquake ground grades which can be expected to be economically designed by increasing the shear wave velocity (V S ) and standard penetration depth (N) of the entire ground by replacing part of the ground floor with reinforcing part This paper is about the ground replacement method for
(A) The shear wave velocity (V S ) or the standard penetration depth (N) of the target ground is measured and the measured shear wave velocity (V S ) or standard penetration depth (N) is measured Classifying the corresponding earthquake ground class; (b) setting a target ground class higher than the ground class of the target ground; (c) calculating a target standard penetration (N T ) to reach the target ground grade; (d) calculating a target bearing force q T that is a bearing force corresponding to the target standard penetration value N T ; (e) further comprising: a portion of the target from the target wonjiban force (T q) is calculated in terms of the physical data (P S) of the substituted Soil substituted by a thickened portion; (f) the step of calculating the degree of substitution reinforcement portion (S) from the converted physical data (P S); And (g) replacing a part of the target paper with a reinforcing portion by the substitution ratio (S) to form a substituted ground; And a control unit.
Description
본 발명은 원지반 일부를 보강부로 치환하여 보강함으로써, 전체 지반의 전단파속도(VS) 및 표준관입치(N)를 증가시켜 내진 지반 등급의 상향 조절로 경제적인 설계를 기대할 수 있는 내진 지반 등급 상향을 위한 지반 치환 공법에 대한 것이다. The present invention improves the earthquake ground grades which can be expected to be economically designed by increasing the shear wave velocity (V S ) and standard penetration depth (N) of the entire ground by replacing part of the ground floor with reinforcing part This paper is about the ground replacement method for
내진설계란 지진시 또는 지진이 발생한 후에 구조물이 안전성을 유지하고 본래의 기능을 발휘할 수 있도록 지진하중을 추가로 고려하여 설계를 수행하는 것을 의미한다. The seismic design means that the design is carried out considering the seismic load so that the structure can maintain its safety and exhibit its original function at the time of earthquake or after earthquake.
각종 구조물의 내진설계시 내진설계의 대상으로 선정되는 구조물은 각 등급에 맞는 내진 성능을 갖도록 등급별 내진성능 목표에서 고려하는 설계 지진강도를 갖도록 하여야 한다.Structures selected as objects of seismic design for seismic design of various structures should have designed seismic strength considering seismic performance targets for each class so as to have seismic performance suitable for each class.
구조물 기초 설계기준 해설(2009)에서는 국지적인 토질조건, 지질조건과 지표 및 지하 지형이 지반운동에 미치는 영향을 고려하여 지반을 도 1과 같이 6종류로 분류한다. In the Basic Explanation of Structural Basic Design (2009), the ground is classified into 6 types as shown in Fig. 1, considering the local soil condition, geological condition, and the influence of the surface and underground terrain on the ground motion.
이러한 내진 지반 등급은 전단파속도(VS) 또는 표준관입시험치의 구간에 따라 분류되므로, 내진 지반 등급에 따라 파일 형식 및 보강 개수에 크게 차이가 발생한다.Since the earthquake ground class is classified according to the shear wave velocity (V S ) or the interval of the standard penetration test value, the file format and the number of reinforcement vary greatly depending on the earthquake ground class.
특히, 전단파속도(VS)나 표준관입시험치가 상위 등급에 근접한 값을 갖는다 하더라도 해당 등급 이하이면 낮은 등급의 내진 지반 등급으로 분류되어 설계할 수밖에 없어 비용이 크게 소요되게 된다.In particular, even if the shear wave velocity (V S ) or the standard penetration test value has a value close to the upper grade, it is classified as a low grade earthquake ground grade if it is lower than the corresponding grade.
그런데 지반조사는 지반의 비균질성 때문에 조사 위치에 따라 편차가 상당하다. 따라서 이러한 성질을 이용하여 상위 지반 등급에 근접하여 못 미치는 경우에는 지반조사를 다시 실시하여 부적합한 기존 데이터를 폐기하고 신규 데이터로 교체함으로써 편법으로 지반 등급을 상향 조정하는 사례가 빈번하게 발생하고 있다. However, due to the heterogeneity of the ground, the ground survey varies considerably depending on the survey location. Therefore, if it is not possible to approach the upper geological class by using these properties, it is frequent that the ground survey is repeated and the existing geological data is revised upward by discarding inappropriate data and replacing it with new data.
그러나 이 경우 일부 지반이 내진 지반 등급을 만족한다 하더라도 종래 부적합한 지반 부분은 낮은 지반 등급을 그대로 보유하게 되므로, 현재와 같은 지반조사는 신뢰성 문제가 제기될 수밖에 없다.In this case, even if some grounds satisfy the earthquake ground classification, the ground part which is not suitable in the past will have a low ground grade, so the reliability of the ground survey can not be raised.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 지반 자체를 치환하여 보강함으로써, 지반 및 구조물의 지진 저항력을 증대하는 한편 내진 지반 등급 자체를 상향 조정하여 경제적인 설계가 가능한 내진 지반 등급 상향을 위한 지반 치환 공법을 제공하고자 한다. In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a method of replacing and strengthening the ground itself, thereby increasing the earthquake resistance of the ground and the structure, increasing the earthquake ground grade itself, We want to provide the construction method.
바람직한 실시예에 따른 본 발명은 (a) 대상 원지반(1)의 전단파속도(VS) 또는 표준관입치(N)를 측정하고 측정된 전단파속도(VS) 또는 표준관입치(N)에 대응되는 내진 지반 등급을 분류하는 단계; (b) 대상 원지반(1)의 지반 등급보다 상위의 목표 지반 등급을 설정하는 단계; (c) 목표 지반 등급의 최소전단파속도를 수학식 또는 에 대입하여 목표 지반 등급에 도달하기 위한 목표표준관입치(NT)를 산정하는 단계; (d) 상기 목표표준관입치(NT)에 대응되는 지지력인 목표지지력(qT)을 산정하는 단계; (e) 상기 목표지지력(qT)으로부터 대상 원지반(1)의 일부가 보강부(2)에 의해 치환된 치환지반(3)의 환산물성치(PS)를 Terzaghi의 지지력 공식에 의해 산정하는 단계; (f) 상기 환산물성치(PS)는 단위 중량, 점착력 및 내부마찰각 중 어느 하나 이상으로, 상기 환산물성치(PS)로부터 아래의 수학식에 의해 각각의 보강부(2)의 치환율(S)을 산정하는 단계; 및 (g) 상기 치환율(S)에 의해 대상 원지반(1)의 일부를 보강부(2)로 치환하여 치환지반(3)을 형성하는 단계; 를 포함하고, 상기 보강부(2)는 원지반(1)에 천공홀을 형성한 후, 천공홀 내부에 천공시 발생하는 부상토와 토양 고화제를 혼합하여 주입하여 형성되되, 상기 토양 고화제는 염화칼슘 22.4~35.7 중량부, 염화암모늄 12~26 중량부, 염화마그네슘 21.42~34.68 중량부, 황산 마그네슘 1.2~7 중량부, 알민산 소다 8~13 중량부, 리그린 설폰산염 4~10 중량부, 스테아린산 마그네슘 2.5~3.5 중량부, 2가 철화합물 1~2 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 내진 지반 등급 상향을 위한 지반 치환 공법을 제공한다.
여기서, Vs는 목표 지반 등급의 최소전단파속도(m/s)이고, N은 표준관입치(타격횟수/300㎜)이며, P는 원지반의 물성치, PPF는 보강부(2)의 물성치, PS는 치환 후 환산물성치임.The present invention corresponding to (a) a target wonjiban (1), shear wave velocity (V S) or standard penetration value (N) measured and the measured shear wave velocity (V S) or standard penetration value (N) of the according to the preferred embodiment Classifying the earthquake ground class to be the earthquake ground class; (b) setting a target ground class higher than the ground class of the target ground board (1); (c) The minimum shear wave velocity of the target soil class is calculated using Equation or Calculating a target standard penetration value (N T ) for reaching a target ground grade; (d) calculating a target bearing force q T that is a bearing force corresponding to the target standard penetration value N T ; (e) the step of estimating by the force formula for the converted physical data (P S) of the substituted Soil (3) substituted by a part of the reinforcement part (2) of the target wonjiban (1) from the objective force (q T) Terzaghi ; (f) the replacement ratio of the equivalent physical property values (P S) per unit weight, the adhesive strength and to any one or more of the internal friction angle, the conversion properties, each of the reinforcement part (2) by the equation below from (P S) (S) ; And (g) replacing a part of the target ground board (1) with the reinforcing portion (2) by the replacement ratio (S) to form a replacement ground (3); Wherein the reinforcing part (2) is formed by forming a perforation hole in the ground sheet (1), mixing the floating soil generated during the perforation in the perforation hole with the soil strengthening agent, and injecting the soil strengthening agent From 22.4 to 35.7 parts by weight of calcium chloride, from 12 to 26 parts by weight of ammonium chloride, from 21.42 to 34.68 parts by weight of magnesium chloride, from 1.2 to 7 parts by weight of magnesium sulfate, from 8 to 13 parts by weight of sodium aluminate, from 4 to 10 parts by weight of leucine sulfonate, 2.5 to 3.5 parts by weight of magnesium stearate, and 1 to 2 parts by weight of a divalent iron compound.
Here, V s is the minimum shear wave velocity of the ground target rates (m / s) and, N is the standard penetration value (count hit / 300㎜), P is the physical properties of wonjiban, P PF is the physical properties of the reinforcing part (2), P S is the converted property value after substitution.
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다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 (d) 단계에서, 상기 목표지지력(qT)은 Meyerhof, Bowles, Parry의 지지력 공식 중 어느 하나에 의해 계산되는 것을 특징으로 하는 내진 지반 등급 상향을 위한 지반 치환 공법을 제공한다.According to another preferred embodiment of the present invention, in the step (d), the target supporting force q T is calculated by one of the bearing forces formulas of Meyerhof, Bowles, Parry. And provides a replacement method.
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다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 대상 원지반은 상부 30m 심도까지 보강부로 치환되는 것을 특징으로 하는 내진 지반 등급 상향을 위한 지반 치환 공법을 제공한다.According to another preferred embodiment of the present invention, the ground pattern is replaced with a reinforcing portion up to an upper depth of 30m.
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다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 보강부는 지반 상부에서 일정 심도까지 형성되되, 일부 구간에서 확대부가 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 내진 지반 등급 상향을 위한 지반 치환 공법을 제공한다.According to another preferred embodiment of the present invention, the reinforcing portion is formed up to a predetermined depth in the upper portion of the ground, and the enlarged portion is protruded from a portion of the reinforcing portion, thereby providing a ground replacement method for upgrading the earthquake ground grade.
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본 발명에 따르면 내진 지반 등급을 상위 등급으로 상향시키기 위하여 보강부의 치환율을 산정하고, 상기 치환율에 따라 원지반 일부를 보강부로 치환할 수 있다.According to the present invention, in order to upgrade the earthquake ground class to an upper grade, the replacement ratio of the reinforcing portion may be calculated, and a portion of the ground surface may be replaced with the reinforcing portion according to the replacement ratio.
이에 따라 지반 및 구조물의 지진 저항력을 증대하는 한편 전체 치환지반의 전단파속도(VS) 및 표준관입치(N)를 증가시킬 수 있으므로, 내진 지반 등급의 상향을 통한 경제적인 기초 설계가 가능하다.Therefore, it is possible to increase the seismic resistance of the ground and structure and to increase the shear wave velocity (V S ) and standard penetration value (N) of the total displacement ground.
도 1은 지반운동에 따른 지반종류를 나타내는 표.
도 2는 본 발명 내진 지반 등급 상향을 위한 지반 치환 공법을 도시하는 순서도.
도 3은 본 발명 내진 지반 등급 상향을 위한 지반 치환 공법에 의한 지반 치환 개념을 도시하는 도면.
도 4는 표준관입치의 분포에 따른 보강부의 확대부 위치를 도시하는 도면.
도 5는 확대부가 형성된 보강부의 실시예를 도시하는 도면.
도 6은 지반 상태에 따른 보강부 배치에 대한 다양한 실시예들을 도시하는 도면.FIG. 1 is a table showing the types of ground according to the ground motion.
FIG. 2 is a flowchart showing a ground replacement method for upgrading the earthquake ground class according to the present invention. FIG.
3 is a view showing the ground displacement concept by the ground displacement method for upgrading the earthquake ground class according to the present invention.
4 is a view showing a position of an enlarged portion of a reinforcing portion according to a distribution of standard penetration values;
5 is a view showing an embodiment of a reinforcing portion formed with an enlarged portion;
6 shows various embodiments of the reinforcement arrangement according to the ground condition;
이하, 첨부한 도면 및 바람직한 실시예에 따라 본 발명을 상세히 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings and preferred embodiments.
도 2는 본 발명 내진 지반 등급 상향을 위한 지반 치환 공법을 도시하는 순서도이고, 도 3은 본 발명 내진 지반 등급 상향을 위한 지반 치환 공법에 의한 지반 치환 개념을 도시하는 도면이다.FIG. 2 is a flowchart showing a ground replacement method for upgrading the earthquake-resistance ground level according to the present invention, and FIG. 3 is a diagram showing a ground displacement concept for ground earthquake ground level upgrading according to the present invention.
본 발명 내진 지반 등급 상향을 위한 지반 치환 공법은 (a) 대상 원지반(1)의 전단파속도(VS) 또는 표준관입치(N)를 측정하고 측정된 전단파속도(VS) 또는 표준관입치(N)에 대응되는 내진 지반 등급을 분류하는 단계; (b) 대상 원지반(1)의 지반 등급보다 상위의 목표 지반 등급을 설정하는 단계; (c) 목표 지반 등급의 최소전단파속도를 수학식 또는 에 대입하여 목표 지반 등급에 도달하기 위한 목표표준관입치(NT)를 산정하는 단계; (d) 상기 목표표준관입치(NT)에 대응되는 지지력인 목표지지력(qT)을 산정하는 단계; (e) 상기 목표지지력(qT)으로부터 대상 원지반(1)의 일부가 보강부(2)에 의해 치환된 치환지반(3)의 환산물성치(PS)를 Terzaghi의 지지력 공식에 의해 산정하는 단계; (f) 상기 환산물성치(PS)는 단위 중량, 점착력 및 내부마찰각 중 어느 하나 이상으로, 상기 환산물성치(PS)로부터 아래의 수학식에 의해 각각의 보강부(2)의 치환율(S)을 산정하는 단계; 및 (g) 상기 치환율(S)에 의해 대상 원지반(1)의 일부를 보강부(2)로 치환하여 치환지반(3)을 형성하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다. (A) The shear wave velocity (V S ) or the standard penetration depth (N) of the target ground (1) is measured and the measured shear wave velocity (V S ) or standard penetration depth N) of the earthquake ground class; (b) setting a target ground class higher than the ground class of the target ground board (1); (c) The minimum shear wave velocity of the target soil class is calculated using Equation or Calculating a target standard penetration value (N T ) for reaching a target ground grade; (d) calculating a target bearing force q T that is a bearing force corresponding to the target standard penetration value N T ; (e) the step of estimating by the force formula for the converted physical data (P S) of the substituted Soil (3) substituted by a part of the reinforcement part (2) of the target wonjiban (1) from the objective force (q T) Terzaghi ; (f) the replacement ratio of the equivalent physical property values (P S) per unit weight, the adhesive strength and to any one or more of the internal friction angle, the conversion properties, each of the reinforcement part (2) by the equation below from (P S) (S) ; And (g) replacing a part of the target ground board (1) with the reinforcing portion (2) by the replacement ratio (S) to form a replacement ground (3); And a control unit.
도 2의 (a)에서는 본 발명에 의하여 원지반(1)이 치환되는 과정이 도시된다.FIG. 2 (a) shows the process of replacing the
상기 (a) 단계에서는 지반조사를 통해 대상 원지반(1)의 전단파속도(VS) 또는 표준관입치(N)를 측정하고, 도 1의 표를 이용하여 이에 대응되는 내진 지반 등급으로 원지반(1)을 분류한다(S11 단계). In the step (a), the shear wave velocity V S or the standard penetration value N of the
일례로 상기 전단파속도(VS)가 340m/s이면 내진 지반 등급은 SD 등급이다.If for example the 340m / s the shear wave velocity (V S) seismic ground level is S D rating.
다음으로, (b) 단계에서는 대상 원지반(1)의 지반 등급보다 상위의 목표 지반 등급을 설정한다(S12 단계).Next, in step (b), a target ground class higher than the ground class of the
상기 (a) 단계에서 대상 원지반(1)의 내진 지반 등급이 SD 등급인 경우, 목표 지반 등급은 SC 등급이 된다.If the earthquake ground class of the
그리고 (c) 목표 지반 등급에 도달하기 위한 목표표준관입치(NT)를 산정한다 (S13 단계).And (c) a target standard penetration value (N T ) for reaching the target ground grade is calculated (step S13).
상기 (c) 단계에서는 목표 지반 등급으로 상향하기 위한 최소한의 표준관입치(N)를 목표표준관입치(NT)로 선정한다. In step (c), a minimum standard penetration value (N) is selected as the target standard penetration depth (N T ) to upgrade the target ground grade.
이때, 상기 (c) 단계에서, 상기 목표표준관입치(NT)는 목표 지반 등급의 최소 표준관입치로 구성할 수 있다. At this time, in the step (c), the target standard penetration value (N T ) may be constituted by the minimum standard penetration value of the target ground grade.
즉, 목표 지반 등급의 최소 표준관입치로부터 직접 목표표준관입치(NT)를 산정할 수 있다. 예를 들어, 목표 지반 등급이 SC이면 목표표준관입치(NT)는 50보다 큰 값으로 산정 가능하다.That is, the target standard penetration value (N T ) can be directly calculated from the minimum standard penetration value of the target ground grade. For example, if the target ground grade is S C, the target standard penetration value (N T ) can be calculated to be greater than 50.
또는 상기 (c) 단계에서, 상기 목표표준관입치(N T )는 목표 지반 등급의 최소전단파속도(VS)를 수학식 또는 중 어느 하나에 대입하여 계산할 수 있다.Alternatively, in the step (c), the target standard penetration value (N T ) is obtained by multiplying the minimum shear wave velocity (V S ) or Or the like.
여기서, Vs는 목표 지반 등급의 최소전단파속도(m/s)이고, N은 표준관입치(타격횟수/300㎜)를 의미한다.Where V s is the minimum shear wave velocity (m / s) of the target soil class and N is the standard penetration depth (number of impacts / 300 mm).
즉, 앞서 목표표준관입치(NT)를 목표 지반 등급의 최소 표준관입치로 구성하는 경우와는 달리, 목표 지반 등급의 최소전단파속도(VS)에 의해 이와 대응되는 표준관입치(N)를 목표표준관입치(NT)로 산정할 수도 있다.That is, unlike the case where the target standard penetration value (N T ) is set to the minimum standard penetration value of the target soil class, the standard penetration value (N) corresponding to the minimum ground shear wave velocity V S The target standard penetration value (N T ) can also be calculated.
상기 전단파속도(VS)는 표준관입치(N)와 일정한 상관관계를 갖는데, 종래 지반에 대한 토질종류 및 조성상태별 일반적인 전단파속도(VS)의 범위를 경험적 추정식에 의하여 살펴본 Imai & Yoshimura 식(1970년), Ohba & Trauma 식(1990년)을 이용하여 목표표준관입치(NT)를 산정할 수 있다. The shear wave velocity (V S ) has a constant correlation with the standard penetration value (N). The range of the general shear wave velocity (V S ) (1970) and the Ohba & Trauma equation (1990) can be used to estimate the target standard penetration value (N T ).
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Imai & Yoshimura 식 Imai & Yoshimura expression
Ohba & Trauma 식 Ohba & Trauma formula
상기와 같은 추정식들은 다소의 분산은 있으나 실 측정결과를 근거로 제시된 것이라는 점에서 신뢰성이 높다. 상기 세 개의 식 중에서 산출되는 N 값 중 어느 것을 택하여도 된다.The above equations are reliable because they are based on actual measurement results although there is some variance. Any of the N values calculated from the above three equations may be selected.
예를 들어, 목표 지반 등급이 SC 등급인 경우, 최소전단파속도(VS)는 360m/s이고, 이 경우 목표표준관입치(NT)는 상기 식에 의하여 산정할 수 있다.For example, if the target ground grade is S C grade, then the minimum shear wave velocity (V S ) is 360 m / s, and the target standard penetration value (N T ) can be calculated using the above equation.
다음으로, (d) 상기 목표표준관입치(NT)에 대응되는 지지력인 목표지지력(qT)을 산정한다(S14 단계).Next, (d) a target supporting force q T , which is a supporting force corresponding to the target standard penetration value N T , is calculated (step S14).
상기 (d) 단계에서, 상기 목표지지력(qT)은 Meyerhof, Bowles, Parry의 지지력 공식 중 어느 하나에 의해 계산할 수 있다. In the step (d), the target bearing force q T may be calculated by any one of the bearing forces formulas of Meyerhof, Bowles, and Parry.
지지력과 표준관입치(N)는 일정한 상관관계를 갖는데, Meyerhof, Bowles, Parry의 추정식에 (c) 단계에서 계산된 목표표준관입치(NT)를 삽입하여 목표지지력(qT)을 산정할 수 있다.The bearing capacity and the standard penetration value (N) have a constant correlation, and the target bearing capacity (q T ) is calculated by inserting the target standard penetration value (N T ) calculated in step c) into the Meyerhof, Bowles, can do.
상기 Meyerhof의 식은 사질토 지반에서 표준관입치(N)와 순허용지지력과의 관계를 제안한 식이다.The Meyerhof equation is a formula that suggests the relationship between the standard penetration value (N) and net allowable bearing capacity in sandy soil.
여기서, NT는 목표표준관입치(타격횟수/300㎜), B는 기초의 폭(m)을 의미한다.Where N T is the target standard penetration depth (number of strikes / 300 mm), and B is the width of the foundation (m).
상기 Bowles의 식은 수정된 지지력 공식으로 아래와 같이 표현할 수 있다.The Bowles equation can be expressed as a modified bearing capacity formula as follows.
여기서, NT는 목표표준관입치(타격횟수/300㎜), Fd는 깊이 계수로 , Se는 탄성 침하량(㎜), B는 기초의 폭(m), Df는 기초의 깊이(m)를 의미한다.Where N T is the target standard penetration depth (number of strikes / 300 mm), F d is the depth coefficient , S e is the elastic settlement (mm), B is the width of the foundation (m), and D f is the depth of foundation (m).
상기 Parry의 식은 사질토 지반의 얕은 기초에서 표준관입치(N)와 극한지지력과의 상관관계식을 제안한 것으로 아래와 같다.The Parry equation suggested a correlation between the standard penetration value (N) and the ultimate bearing capacity at a shallow foundation of sand soil.
여기서, NTf는 예상되는 기초지반으로부터 0.75B의 심도에 위치한 목표현장표준관입치(타격횟수/300㎜), B는 기초의 폭(m), Df는 기초의 깊이(m)를 의미한다.Where N Tf is the target site standard penetration (number of strikes / 300 mm) located at a depth of 0.75B from the expected foundation ground, B is the width of the foundation (m) and D f is the depth of foundation (m) .
이후, (e) 상기 목표지지력(qT)으로부터 대상 원지반(1)의 일부가 보강부(2)에 의해 치환된 치환지반(3)의 환산물성치(PS)를 산정한다(S15 단계).Later, (e) calculates the equivalent physical property values (P S) of the substituted Soil (3) substituted by a part of the reinforcement part (2) of the target wonjiban (1) from the objective force (q T) (step S15).
상기 (e) 단계에서는 임의의 초기치환율을 가정하여 환산물성치(PS)를 가정하고, 시행착오접근(trial and error)에 의해 목표지지력(qT)이 산출되는 환산물성치(PS) 산정할 수 있다. The (e) step, by assuming an arbitrary initial rates in terms of physical property values (P S) the home, and by trial and error approach (trial and error) in terms of the calculated the target bearing capacity (q T) estimating physical data (P S) .
아울러 상기 (e) 단계에서, 상기 환산물성치(PS)는 Terzaghi의 지지력 공식에 의해 산정할 수 있다.In addition, the physical properties in terms of (P S) in the step (e), can be estimated by the formula of Terzaghi force.
즉, 아래와 같은 Terzaghi의 지지력 공식에서 주워진 qT값으로부터 역산하여 치환 후 지반의 환산물성치(PS)를 계산 가능하다.That is, it is possible to calculate the converted physical properties (P S ) of the ground after inversion from the value of q T given from the bearing capacity formula of Terzaghi as follows.
여기서, γ1은 기초 저면 상부지반의 단위 중량, γ2는 기초 저면 하부지반의 단위 중량, c는 점착력, α, β는 형상계수, B는 기초의 폭, Df는 근입 깊이, Nc, Nq, Nγ는 각각 전반전단파괴에 대한 지지력계수로 아래 식과 같다.Here, γ 1 is the unit weight of the base unit weight of the lower surface the upper ground, γ 2 is based on a bottom below the ground, c is the cohesive, α, β is a shape factor, B is the base width, D f is embedment depth, N c, N q and N γ are the bearing capacity factors for the overall shear failure, respectively, as follows:
여기서, φ는 내부마찰각을 의미한다.Here, φ denotes an internal friction angle.
그리고 (f) 상기 환산물성치(PS)로부터 보강부(2)의 치환율(S)을 산정한다(S16 단계).And (f) calculates a replacement ratio (S) of the reinforcement part (2) from the physical properties in terms of (P S) (step S16).
즉, 상기 (f) 단계에서는 대상 원지반(1)의 물성치와 보강부(2)의 물성치를 입력치로 하여 산출된 환산물성치(PS)를 얻을 수 있는 치환율(S)을 산정한다. That is, the (f) step, to calculate the degree of substitution (S) to obtain an equivalent physical property values (P S) calculated by the input value the properties of the target wonjiban (1) Physical properties and the reinforcing portion (2).
상기 치환율(S)은 대상 원지반(1) 중 보강부(2)로 치환되는 보강부(2)의 비율을 뜻하는 것으로 아래 식과 같이 표현할 수 있다. The replacement ratio S is a ratio of the reinforcing
여기서, S는 치환율, A는 대상 원지반의 부피(㎥), APF는 치환되는 보강부의 부피(㎥)이다.Here, S is the replacement ratio, A is the volume of the target area (m 3), and A PF is the volume (m 3) of the reinforced portion to be replaced.
상기 (f) 단계에서, 환산물성치(PS)는 단위 중량, 점착력 및 내부마찰각 중 어느 하나 이상이고, 그 각각은 아래의 수학식에 의해 계산 가능하다. And in step (f) above, in terms of physical property values (P S) is any one or more of a unit weight, the adhesion and internal friction angle, each of which can be calculated by the equation below.
여기서, P는 원지반의 물성치, PPF는 보강부의 물성치, PS는 치환 후 환산물성치를 의미한다.Where P is the physical property of the paper, P PF is the physical property of the reinforcement, and P S is the converted physical property.
전술한 Terzaghi의 지지력 공식에서 지지력은 단위 중량, 점착력, 내부마찰각에 의해 결정된다.In the above-mentioned Terzaghi bearing capacity formula, the bearing capacity is determined by unit weight, cohesion, and internal friction angle.
이때, 치환 후 지반의 환산물성치(PS)인 단위 중량, 점착력 및 내부마찰각은 하기 수학식에 의해 각각 계산 가능하다..In this case, the converted physical properties (P S ) of the ground after substitution, unit weight, adhesive force and internal friction angle can be calculated by the following equations.
따라서 (e) 단계로부터 산정된 환산물성치인 PS, 원지반의 물성치인 P, 보강부의 물성치인 PPF를 상기 식에 입력하여 치환율(S)을 산출 가능하다.Therefore, it is possible to calculate the replacement ratio (S) by inputting the converted physical property value P S , the physical property value P of the paperboard, and the property value P PF of the reinforcement portion calculated from the step (e)
예를 들어, 원지반의 물성치(P), 보강부의 물성치(PPF)가 주어지고 치환율(S)이 50%로 계산된 경우, 환산물성치(PS)는 아래 [표 1]과 같다.For example, given the physical properties (P) of the paper and the physical properties (P PF ) of the reinforcement, and the replacement ratio (S) is calculated as 50%, the converted physical properties (P S ) are as shown in Table 1 below.
(t/㎥)Unit weight
(t / m3)
(t/㎡)adhesiveness
(t / m 2)
(°)Internal friction angle
(°)
마지막으로 (g) 상기 치환율(S)에 의해 대상 원지반(1)의 일부를 보강부(2)로 치환하여 치환지반(3)을 형성한다(S21 단계).Finally, (g) Substituting the portion (s) of the
즉, 도 3의 (a)와 같이 치환 전 원지반(1)은 도 3의 (b)와 같이 치환지반(3)을 형성하여 보강될 수 있다. 도 3의 (b)에서는 보강부(2)를 파일로 시공한 경우에 대한 실시예가 도시된다. That is, as shown in FIG. 3 (a), the
상기 (g) 단계에서 상기 대상 원지반(1)은 상부 30m 심도까지 보강부(2)로 치환될 수 있다.In the step (g), the
국내 지반은 대부분 기반암이 30m 이내에 존재하고, 장주기 보다는 단주기 영역에서 응답스펙트럼의 증폭이 크게 발생하므로 30m 이내만 치환하여 지지력을 보강하면 충분하다.Most of the grounds in Korea are located within 30m of bedrock, and amplification of response spectrum occurs in short period rather than long period.
아울러 상기 보강부(2)는 원지반(1)에 천공홀을 형성한 후, 천공홀 내부에 천공시 발생하는 부상토와 토양 고화제를 혼합 주입하여 형성할 수 있다.In addition, the
상기 부상토에 토양 고화제를 혼합 주입할 경우 압축강도 향상으로 지지력을 증가시킬 수 있다.When the soil strengthening agent is mixedly injected into the floating soil, the compressive strength can be increased to increase the supporting force.
상기 치환율(S)은 전체 원지반(1) 중 치환되는 보강부(2)의 비율이므로, 수직 방향으로 지반을 나누어 상부, 즉 0.5~1.0m의 깊이가 얕은 천층 부분만을 전부 치환하는 천층 개량 방법을 고려할 수 있다.Since the substitution ratio S is the ratio of the reinforcing
그러나 천층 개량 방법은 하부 지반 침하의 제어가 어려우므로, 본 발명에서는 대상 원지반(1)을 전 심도, 바람직하게는 상부부터 30m 심도에 걸쳐 천공홀을 천공하여 보강함으로써 지반 침하에 효율적으로 대응 가능하도록 구성하였다.However, since it is difficult to control the lower ground settlement, it is difficult to control the lower ground settlement. Therefore, in the present invention, it is possible to efficiently cope with the ground settlement by perforating the perforation hole at the entire depth, preferably, Respectively.
상기 토양 고화제는 염화칼슘 22.4~35.7 중량부, 염화암모늄 12~26 중량부, 염화마그네슘 21.42~34.68 중량부, 황산 마그네슘 1.2~7 중량부, 알민산 소다 8~13 중량부, 리그린 설폰산염 4~10 중량부, 스테아린산 마그네슘 2.5~3.5 중량부, 2가 철화합물 1~2 중량부를 포함하도록 구성할 수 있다. The soil toughening agent comprises 22.4 to 35.7 parts by weight of calcium chloride, 12 to 26 parts by weight of ammonium chloride, 21.42 to 34.68 parts by weight of magnesium chloride, 1.2 to 7 parts by weight of magnesium sulfate, 8 to 13 parts by weight of sodium aluminate, To 10 parts by weight, magnesium stearate 2.5 to 3.5 parts by weight, and
상기 알민산 소다와 리그린 설폰산염의 첨가시 연약한 토립자 간에 고른 분산이 가능하고, 연약토의 접결성을 높이며 안정적인 수화 반응을 유도할 수 있다.The addition of the sodium aluminate and the recrystallized sulfonate salt enables uniform distribution among the weak soil particles, improves the bonding of the soft soil and induces a stable hydration reaction.
상기 토양 고화제는 수용액의 형태로, 토양 1㎥에 대하여 30~35ℓ를 혼입하는 것이 시공성, 구조적 안정성을 위하여 바람직하다. The soil stabilizer is preferably in the form of an aqueous solution for 30 to 35 liters of water per 1
상기 토양 고화제는 토양 1㎥에 대하여, 토양 고화제 1~2㎏, 시멘트를 포함하는 바인더 50~12㎏의 비율로 혼입하여 연약지반을 고화시키도록 함이 바람직하다. Preferably, the soil solidifying agent is mixed with 1 to 2 kg of a soil solidifying agent and 50 to 12 kg of a binder containing cement to 1
그리고 상기 바인더로는 시멘트만을 적용할 수도 있으나, 시멘트 30~40 중량부, 슬래그 또는 플라이애쉬 50~60 중량부, 석고 5~15 중량부의 비율로 혼합하여 구성하는 경우 우수한 물성을 얻을 수 있고 토양 고화제와 혼입하여 프리믹스 형태로 제공할 수도 있다. The binder may be applied only with cement. However, when mixed with 30 to 40 parts by weight of cement, 50 to 60 parts by weight of slag or fly ash, and 5 to 15 parts by weight of gypsum, excellent physical properties can be obtained, It can also be mixed with a topic and provided in the form of a premix.
도 2의 (b)에서는 원지반(1)의 일부를 보강부(2)로 치환한 후 내진 지반 등급이 상향되는 과정이 순서도로 도시된다. FIG. 2B is a flowchart showing a process in which the earthquake ground grades are upgraded after replacing part of the
즉, 원지반(1) 치환(S21) 이후 해당 지반의 물성이 증가(S22)하게 되고, 이에 따라 지반 지지력 또한 증가하게 되며(S23), 표준관입치(N) 또는 전단파속도(VS)가 증가하게 된다(S24).That is, after the replacement of the paperboard 1 (S21), the physical properties of the corresponding ground are increased (S22), so that the ground supporting force also increases (S23), and the standard penetration value N or the shear wave velocity V S increases (S24).
이에 따라 결과적으로 내진 지반 등급을 상향할 수 있다(S25).As a result, the earthquake ground class can be upgraded (S25).
상기와 같이 본 발명에 따르면 내진 지반 등급을 상위 등급으로 상향시키기 위하여 보강부(2)의 치환율(S)을 산정하고, 상기 치환율(S)에 따라 원지반(1) 일부를 보강부(2)로 치환한다. 이에 따라 전체 치환지반(3)의 전단파속도(VS) 및 표준관입치(N)를 증가시킴으로써 내진 지반 등급을 상향시킬 수 있다. As described above, according to the present invention, the replacement ratio S of the
특히, 지반조사 결과 원지반(1)이 단단한 토사 지반인 SD 등급인 경우, 매우 조밀한 토사 지반 또는 연암 지반인 SC 등급으로 상향하여 경제적인 기초 설계가 가능하다.Especially, when the ground level (1) is S D class, which is hard soil layer, it can be upgraded to S C grade, which is very dense soil or soft rock so that economic basic design is possible.
도 4는 표준관입치의 분포에 따른 보강부의 확대부 위치를 도시하는 도면이고, 도 5는 확대부가 형성된 보강부의 실시예를 도시하는 도면이다.Fig. 4 is a view showing the position of the enlarged portion of the reinforcing portion according to the distribution of the standard penetration value, and Fig. 5 is a view showing an embodiment of the reinforcing portion formed with the enlarged portion.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 보강부(2)는 지반 상부에서 일정 심도까지 형성되되, 일부 구간에서 확대부(21)가 돌출 형성되도록 구성할 수 있다. As shown in FIG. 4, the reinforcing
상기 전단파속도(VS) 또는 표준관입치(N)는 지표면 아래 30m 토층에 대한 평균값이므로 수직 심도에 따라 일정한 편차가 발생할 수 있다.Since the shear wave velocity (V S ) or the standard penetration value (N) is an average value for the 30 m soil layer below the earth's surface, a certain deviation may occur depending on the vertical depth.
따라서 지반조사 결과 지지력이 상대적으로 적은 심도에서는 확대부(21)를 두어 지반의 전 깊이에 걸쳐 균일한 지지력을 확보하도록 구성한다.Therefore, when the ground survey results show that the bearing capacity is relatively low, the
일반적으로는 도 4의 (a)와 같이 상부에 연약층이 존재하면 확대부(21)를 상부 지반 부분에 위치시킨다. 경우에 따라서는 도 4의 (b)와 같이 지반 중간 부분에 보강이 필요한 경우, 중간 부분에 확대부(21)를 위치시킬 수도 있다.Generally, as shown in FIG. 4 (a), when the soft layer is present on the upper portion, the
상기와 같이 확대부(21)를 위치시키는 경우 지반 전 심도에 걸쳐 지반을 보강할 필요가 없으므로 경제적이다.When the
아울러 도 4의 (a)와 같이 확대부(21)가 상부에 배치되는 경우, 산출된 치환율에 따라 확대부(21)를 배치하고 확대부(21) 하부의 보강부(2)는 침하를 제어하기 위한 목적으로 설계할 수도 있다.4 (a), the
이러한 확대부(21) 하부의 보강부(2)는 도 5와 같이 복수 개가 구비될 수도 있다.A plurality of
도 6은 지반 상태에 따른 보강부 배치에 대한 다양한 실시예들을 도시하는 도면이다.6 is a view showing various embodiments of reinforcement arrangement according to the ground condition.
도 6의 (a)와 같이 지반 지지력의 수직 분포에 따라 상기 보강부(2)는 깊이를 다르게 형성할 수 있다. 이 경우 보강부(2)의 깊이는 지반 상황에 따라 30m 이내로 형성할 수 있다. As shown in FIG. 6 (a), the reinforcing
또한, 도 6의 (b)와 같이 지반 지지력의 수평 분포에 따라 인접 보강부(2) 사이의 간격을 조절하는 것도 가능하다.It is also possible to adjust the distance between the adjacent reinforcing
물론 지지력 분포에 따라 보강부(2)의 수직 깊이와 수평 간격을 동시에 조절하여 시공하는 것도 가능하다.Of course, it is also possible to adjust the vertical depth and the horizontal spacing of the reinforcing
1: 원지반
2: 보강부
21: 확대부
3: 치환지반1: Paperboard
2:
21:
3: Replacement ground
Claims (10)
(b) 대상 원지반(1)의 지반 등급보다 상위의 목표 지반 등급을 설정하는 단계;
(c) 목표 지반 등급의 최소전단파속도를 수학식 또는 에 대입하여 목표 지반 등급에 도달하기 위한 목표표준관입치(NT)를 산정하는 단계;
(d) 상기 목표표준관입치(NT)에 대응되는 지지력인 목표지지력(qT)을 산정하는 단계;
(e) 상기 목표지지력(qT)으로부터 대상 원지반(1)의 일부가 보강부(2)에 의해 치환된 치환지반(3)의 환산물성치(PS)를 Terzaghi의 지지력 공식에 의해 산정하는 단계;
(f) 상기 환산물성치(PS)는 단위 중량, 점착력 및 내부마찰각 중 어느 하나 이상으로, 상기 환산물성치(PS)로부터 아래의 수학식에 의해 각각의 보강부(2)의 치환율(S)을 산정하는 단계; 및
(g) 상기 치환율(S)에 의해 대상 원지반(1)의 일부를 보강부(2)로 치환하여 치환지반(3)을 형성하는 단계; 를 포함하고,
상기 보강부(2)는 원지반(1)에 천공홀을 형성한 후, 천공홀 내부에 천공시 발생하는 부상토와 토양 고화제를 혼합하여 주입하여 형성되되,
상기 토양 고화제는 염화칼슘 22.4~35.7 중량부, 염화암모늄 12~26 중량부, 염화마그네슘 21.42~34.68 중량부, 황산 마그네슘 1.2~7 중량부, 알민산 소다 8~13 중량부, 리그린 설폰산염 4~10 중량부, 스테아린산 마그네슘 2.5~3.5 중량부, 2가 철화합물 1~2 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 내진 지반 등급 상향을 위한 지반 치환 공법.
여기서, Vs는 목표 지반 등급의 최소전단파속도(m/s)이고, N은 표준관입치(타격횟수/300㎜)이며, P는 원지반의 물성치, PPF는 보강부(2)의 물성치, PS는 치환 후 환산물성치임.
(a) classifying the seismic soil rating corresponding to the target wonjiban (1), shear wave velocity (V S) or standard penetration value (N) measured and the measured shear wave velocity (V S) or standard penetration value (N) of ;
(b) setting a target ground class higher than the ground class of the target ground board (1);
(c) The minimum shear wave velocity of the target soil class is calculated using Equation or Calculating a target standard penetration value (N T ) for reaching a target ground grade;
(d) calculating a target bearing force q T that is a bearing force corresponding to the target standard penetration value N T ;
(e) the step of estimating by the force formula for the converted physical data (P S) of the substituted Soil (3) substituted by a part of the reinforcement part (2) of the target wonjiban (1) from the objective force (q T) Terzaghi ;
(f) the replacement ratio of the equivalent physical property values (P S) per unit weight, the adhesive strength and to any one or more of the internal friction angle, the conversion properties, each of the reinforcement part (2) by the equation below from (P S) (S) ; And
(g) forming a replacement ground (3) by replacing part of the target ground board (1) with the reinforcing portion (2) by the replacement ratio (S); Lt; / RTI >
The reinforcement portion 2 is formed by forming a perforation hole in the ground sheet 1 and then injecting a mixture of a floating soil and a soil strengthening agent generated in the perforation hole into the perforation hole,
The soil toughening agent comprises 22.4 to 35.7 parts by weight of calcium chloride, 12 to 26 parts by weight of ammonium chloride, 21.42 to 34.68 parts by weight of magnesium chloride, 1.2 to 7 parts by weight of magnesium sulfate, 8 to 13 parts by weight of sodium aluminate, To 10 parts by weight of magnesium stearate, 2.5 to 3.5 parts by weight of magnesium stearate, and 1 to 2 parts by weight of a divalent iron compound.
Here, V s is the minimum shear wave velocity of the ground target rates (m / s) and, N is the standard penetration value (count hit / 300㎜), P is the physical properties of wonjiban, P PF is the physical properties of the reinforcing part (2), P S is the converted property value after substitution.
상기 (d) 단계에서, 상기 목표지지력(qT)은 Meyerhof, Bowles, Parry의 지지력 공식 중 어느 하나에 의해 계산되는 것을 특징으로 하는 내진 지반 등급 상향을 위한 지반 치환 공법.
The method of claim 1,
In the step (d), the target supporting force (q T ) is calculated by one of the bearing forces formulas of Meyerhof, Bowles, Parry.
상기 대상 원지반(1)은 상부 30m 심도까지 보강부(2)로 치환되는 것을 특징으로 하는 내진 지반 등급 상향을 위한 지반 치환 공법.
The method of claim 1,
Wherein the object ground (1) is replaced by a reinforcement (2) up to a depth of 30m above the ground.
상기 보강부(2)는 지반 상부에서 일정 심도까지 형성되되, 일부 구간에서 확대부(21)가 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 내진 지반 등급 상향을 위한 지반 치환 공법.The method of claim 1,
The reinforcing part (2) is formed up to a predetermined depth in the upper part of the ground, and an enlarged part (21) is protruded in a part of the section.
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KR20220118712A (en) | 2021-02-19 | 2022-08-26 | 한국수력원자력 주식회사 | An apparatus of testing resistance against earthquake and method thereof |
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KR20180017340A (en) | 2018-02-21 |
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