434

7-8 흙막이 가시설 설계기준 보완 건설계획처-3432

(2009. 12. 3)

Ⅰ. 목 적

o 확장공사구간 특별점검 결과 흙막이 가시설 구조계산시 적

용하는 일부 조건들이 노선별로 상이하게 적용되고 있어 균

일한 안전성 확보를 위하여 적용기준을 정립코자함

※ 확장공사구간 특별점검(건설계획처-3041호 2009.10.24) 【붙임 1】

․대상 : 논산-전주 등 5개노선 27개 현장

․일정 : 10. 14 ～ 16(3일간)

Ⅱ. 현 기준 및 문제점

□ 흙막이 가시설 관련 설계기준 현황

o 구조물 기초 설계기준 해설(국토해양부 2009)

o 가설공사 표준시방서(건설교통부 2006)

o 고속도로 설계실무지침서(한국도로공사 2008)

□ 문제점

o 재사용 H형강 적용 허용응력 상이

- 재사용 H형강의 경우 신재와 달리 허용응력 저하를 고려

하여야 하나 노선별로 허용응력 저하값(도로교 설계기준 값 ×

1.125～1.5) 상이하여 균일한 안전성 확보 곤란

o 가상 파괴면 산정 기준점(터파기선, 파일선단) 혼용 적용

- 앵커 정착부는 가상파괴면 밖에 위치토록 규정되어 있으나

노선별로 가상파괴면 기준점을 터파기선과 파일선단 혼용적용

435

Ⅲ. 검토내용

□ 재사용 H형강 허용응력

o 관련기준

구 분

구조물 기초

설계기준 해설

(국토부 2009)

고 속 도 로

설계실무지침서

(도로공사 2008)

가설 공사

표준시방서

(건교부 2006)

신 강재

【가시설 사용기간 2년 미만】

단기허용응력(도로교설계기준 값 × 1.5)

【가시설 사용기간 2년 이상】

장기허용응력(도로교설계기준 값)

-

재사용

강재

부재 재사용이나, 단면의 감소에 따른

허용응력저하 고려

장기허용응력

(도로교설계기준 값)

o 검토의견

- 재사용 강재의 경우 단면 결손 또는 부식 등에 의한 허용

응력 저감을 고려하기 위하여 장기허용응력(도로교 설계기준

값)을 적용

신 강재 허용응력 재사용 강재 허용응력

【가시설 사용기간 2년 미만】

단기 허용응력

(도로교설계기준 값 × 1.5)

【가시설 사용기간 2년 이상】

장기 허용응력

(도로교설계기준 값)

장기 허용응력

(도로교 설계기준 값)

436

□ 가상 파괴면 기준점

o 관련기준

구 분

구조물기초 설계기준

(국토부 2009)

고속도로 설계실무지침서

(도로공사 2008)

앵 커

자유장

․가상활동 파괴면 + (1.5m 또는 0.15H 중 큰 값)

가 상

파괴면

기준점

․불 분명(굴착면, 파일선단)

가상 파괴면

굴착면

파일선단

․파일 선단

가상 파괴면

o 관계 전문가 의견【붙임 2】

【한국지반공학회, 도로교통기술원】

․굴착면 기준으로 가상 파괴면 가정

단 연약지반 쉬트파일+어스앵커형식의 경우 쉬트파일 선단

o 검토의견

- 지반 조건별로 기준점을 구분 적용하는 것을 원칙으로 하되,

토질 조건(이탄질․점토질․사질 지반 등), 현장여건 등이 불리한

경우 파일 선단을 파괴면 기준점으로 적용가능

구 분 일반 지반 연약 지반

가상 파괴면

기준점

굴착면(터파기선)

【모든 형식 가시설】

파일 선단

【쉬트 파일 형식】

437

Ⅳ. 검토결론

□ 흙막이 가시설 구조계산 기준 정립

o H형강 강재 허용응력

신 강재 허용응력 재사용 강재 허용응력

【가시설 사용기간 2년 미만】

단기 허용응력

(도로교설계기준 값 × 1.5)

【가시설 사용기간 2년 이상】

장기 허용응력

(도로교설계기준 값)

장기 허용응력

(도로교 설계기준 값)

o 앵커 정착위치 가상 파괴면 기준점 위치

일반지반 연약지반(쉬트파일형식)

【굴착면(터파기선)】

가상 파괴면

【파일 선단】

가상 파괴면

※ 토질 조건(이탄질․점토질․사질 지반 등), 현장여건 등이 불리한

경우 파일 선단을 파괴면 기준점으로 적용 가능

□ 적용방안

o 설계중인 노선 본 방침 적용

o 공사 중 노선은 본 방침 이후 시공물량부터 적용

438

붙 임 : # 1

확장공사구간 특별점검결과

□ 재사용 H형강 허용응력 노선별 상이

구 분

H형강 허용응력

신 강재 사용시 재사용강재 사용시

논산 - 전주 도로교 설계기준값 × 1.5 도로교 설계기준값 × 1.5

옥포 - 성서 ″ 도로교 설계기준값 × 1.5 × 0.9

담양 - 지리산 ″ ″

지리산 - 성산 ″ ″

진주 - 마산 ″ ″

냉정 - 부산 ″ 도로교 설계기준값 × 1.25 × 0.9

□ 가상파괴면 기준점 노선별 상이

구 분

가상 파괴면 기준점

굴착면(터파기선) 파일 선단

적용 노선 논산-전주 등 5개노선 담양 - 지리산

․앵커 자유장 > 앵커 지점에서 파괴면까지의 거리 + (0.15H또는 1.5m값 중 큰 값)

H

0.15H

d

45˚+Φ/2

＞5.0m(토사)

≥1.5m

(신선한 암반)

≥ 3.5d

가상활동파괴면

굴착면

파일선단

439

붙 임 : # 2

사단법인 한국지반공학회

KOREAN GEOTECHNICAL SOCIETY

수 신 한국도로공사

참 조 건설계획처

제 목 “구조물 기초 설계기준 해설”적용관련 질의에 대한 답변 회신

1. 귀 공사의 무궁한 발전을 기원합니다.

2. 문서번호 건설계획처-3036호(2009.10.23)와 관련“구조물 기초 설계기준

해설”적용관련 질의에 대한 답변을 붙임과 같이 회신합니다.

붙임 : 앵커 자유장 산정관련 질의 답변 1부 끝.

사단법인 한국지반공학회

회 장 김 홍 택

담당 대리 전영신 과장 양윤희 부장 강현옥 국장 김만환

시 행 2009 - 225호(2009. 11. 09) 접수

우 137-862 서울특별시 서초구 서초동 1355-3 서초월드오피스텔 1202호 http://www.kgshome.or.kr

전 화 02)3474-4428 / 전 송 02)3474-7379 / E-mail kgssmfe@chol.com

440

앵커 자유장 산정관련 질의 답변

□ 관련규정(구조물기초 설계기준 해설 2009 P579)

나. 지반 앵커의 자유장 검토

- 앵커 자유장(lf)은 인장재가 관통하고 있을 뿐이고 설계 계산상

지반에 대하여 힘의 전달이 행하여지고 있지 않는 부분의 길이

이다.

- 앵커 자유장은 가상활동면으로부터 1.5m 또는 굴착깊이의

0.15H(H=굴착깊이)를 더한 값 중 큰 값을 적용하며, 토사

지반에서 최소 설계자유장은 4.5m로 한다.(해설 그림7.6.16

참조)

441

□ 질의내용

o 가설 흙막이 구조물의 지지 구조체가 지반앵커 정착방식인

경우 지반 앵커의 자유장 계산을 위하여 가상파괴면 결정시

θ=45+φ/2의 각도를 적용하는 저면위치가 구조물 기초 설계

기준 해설(2009. 3)의 해설그림 7.6.16에 의거하여 엄지말뚝 근

입단부인지 또는 해설그림 7.6.15에 의거하여 굴착면 위치인

지 여부

구 분 엄지말뚝 근입단부인 경우 굴착면 위치인 경우

가상활동

파괴면

기준점

가상파괴면

가상파괴면

□ 답변내용

o 지하굴착 공사 시 가장 위험한 단계는 최종 굴착면을 굴착한

후이며, 이때 굴착면의 파괴형태는 평면파괴 형태를 가정하여

가상파괴면이 발생되는 기준을 굴착면으로 설정합니다.

즉, 굴착면 기준의 가상파괴면에 여유장을 합산시켜 앵커의

자유장을 계산합니다.

위와 같이 계산하여(자유장길이= 굴착면 기준 파괴면+여유장) 설

계하였음에도 불구하고, 앵커의 정착장이 파괴면 내에 위치

할 경우, 굴착면을 기준으로한 평면파괴 형태로 가정한 내용

은 실제와 다르게 되는 것으로 볼 수 있습니다.

442

예를 들면 연약지반의 심도가 깊은 지반에 쉬트파일을 시공

하고 앵커를 설치한 붕괴현장에서 앵커의 정착장이 파괴면

내에 위치한 경우를 볼 수 있습니다.

이때 발생된 파괴면은 굴착면을 기준으로 발생된 것이 아니고

파일의 선단을 기준으로 발생된 것으로 해석하여 자유장의 길

이를 확대시키는 것이 안정합니다.

◦ 요약하면, 앵커의 자유장 길이를 결정할 때 굴착면을 기준

으로 파괴면을 가정합니다.

단 굴착심도보다 깊은 연약지반에서 쉬트파일+어스앵커로 설

계할 경우 쉬트파일의 선단을 기준으로 파괴면을 가정하여 설

계하는 것이 안전할 것입니다.

443

444

445

앵커 자유장 산정기준 관련 의견

2009. 11. 20(금)

지반팀 책임연구원 최영철(☏801-345)

□ 질의 요약

1. 가설흙막이 구조물의 앵커 자유장 산정

- 가상활동 파괴면 + (1.5m 또는 0.15H 중 큰 값)

- 토사지반의 경우, 최소 설계 자유장 : 4.5m

- 가상 활동 파괴면의 기준 필요

2. 관련규정

- 구조물기초 설계기준(국토부, 2009)

- 고속도로 설계실무지침(도공,2008)

- 가설공사 표준시방서(건교부,2006)

3. 한국지반공학회 의견

․앵커의 자유장 길이를 결정할 때 굴착면을 기준으로 가상

파괴면을 가정

․단 굴착심도보다 깊은 연약지반에서 쉬트파일+어스앵커로

설계할 경우 쉬트파일 선단을 기준으로 가상 파괴면을 가정

굴착면(터파기선) 말뚝 근입선

가상파괴면

【쉬트파일+어스앵커 제외한 형식】

가상파괴면

【쉬트파일+어스앵커 형식】

(연약심도가 굴착심도보다 깊은 경우)

446

□ 검토의견

o 앵커의 자유장

- 앵커의 자유장 길이에 대한 기준은 관련규정간 유사한 것으로 판

단

o 가상 활동 파괴면의 기준점 정의

- H파일 + 어스앵커 형식은 일반 지반에 경제적 사유로 주로 적용

되고 있으며, 연약지반중 비교적 견고한 경우에 적용 가능함.

- 쉬트파일 + 어스앵커 형식은 연약지반에 많이 사용하고 있음.

- 일반지반의 대해 시공되는 가시설은 대부분 H파일 + 어스앵커

형식으로, 공사시 가장 주의를 요하는 최종굴착면상에서 평면파

괴형태를 가정하여 가상파괴면의 기준을 굴착면으로 설정한 한국

지반공학회의 의견은 타당한 것으로 판단됨.

- 연약지반의 대해 시공되는 가시설은 대부분 쉬트파일 + 어스앵커

형식으로, H파일에 비해 강성이 작고 변형량 크기 때문에 가상

파괴면은 쉬트파일 + 어스앵커 형식에 의한 것보다 범위가 넓게

되어 쉬트파일의 선단을 기준으로 하는 것이 안정성 측면에서 타

당할 것으로 판단됨.