2013년도 설계실무자료집 - 토공사

121

3-1

토목섬유보강재(크리프 파단)

감소계수산정 적용 기준 검토

녹색환경처-1747

(2013. 4. 25)

I 검토 목적

토목섬유 보강재의 인장강도 산정시 필수적인 크리프 감소계수

산정을 위해 현장 적용기준 마련

※ 보강토옹벽 “감사원 이송민원 조사”관련 지적사항 조치요구 (감사실, 2012. 8)

토목섬유 보강재의 장기 크리프시험은 국내시험기관(1개소)이 제한적이며, 시험

기간(약2년)이 길고 시험비용도 고가로 시행이 어려워 시험법의 종류, 특징, 적용성

등을 면밀히 조사하여 실효성 있는 시험법 적용기준 마련

Ⅱ 현실태

□ 크리프 감소계수는 일반 크리프시험과 가속시험을 병행하여 산정

토록 규정(KS)되어 있으나,

o 일반 크리프시험은 시험기간이 장기간 소요(최소 2년)되어, 시간 단축이

가능한 가속시험(2개월)만 시행

□ 우리공사 적용 기준 (건설계획처-1759, 2010. 6.18)

o 크리프 파단에 대한 감소계수는 재료별로 공인된 시험 결과 값 이용

o 공인된 시험 결과 값이 없는 경우에는 아래 기준 적용

※ 크리프 감소계수【도로설계편람, 2000년】

폴리머 종류 크리프 감소계수 비 고

폴리에스테르(PET) 2.5 ～ 2.0

폴리프로필렌(PP) 5.0 ～ 4.0

폴리에틸렌(PE) 5.0 ～ 2.5

2013년도 설계실무자료집 - 토공사

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Ⅲ 검토 내용

□ 일반 크리프시험은 시험기간이 최소 2년이상 소요되고, 공인시험

기관이 제한적【FITI 시험연구소】여건으로 현 시점에서 실효성이 떨어짐

o 금번 개정된 국토부 지침에서도 일반 크리프시험과 가속시험을

병행한 시험방법 이외에 가속시험을 통해 감소계수 산정이

가능하도록 예외 조항 신설 (발주처 판단)

※ 보강토옹벽 설계, 시공 및 유지관리 잠정지침 (국토부기술기준과-242, 2013. 1. 15)

1.3 토목섬유보강재의 인장강도 감소계수 산정

(2) 크리프 파단에 대한 감소계수( ) : 산정방법은 KS K ISO 20432에 따른다.

단 발주자와 협의하에 KS K ISO 20432에 제시된 시간-온도 중첩법(TTS) 및

단계등온법(SIM)을 이용하여 산정할 수 있다. 이 때 시험결과값이 앞서 기술한

참조값의 최소값보다 작은 경우에는 참조값을 적용한다.

□ 공인시험 미 실시에 따른 일반값【도로설계편람, 2000년】적용시 사용

자재의 품질성능 확인이 곤란하므로 공인시험 시행 필요

Ⅳ 검토 결론

□ 크리프 감소계수는 공인시험을 통해 산정된 결과값 적용

o 공인시험은 KS규정【KS K 20432】에 제시된 시험방법(일반크리프

시험 및 가속시험 병행)을 적용하여 산정할 수 있으며,

o 국토부 잠정지침을 반영 가속시험법*도 적용 가능

□ 가속시험법에 의해 산정된 결과값이 아래 참조값의 최소값

보다 작은 경우에는 참조값 적용

【크리프 감소계수 참조값, 보강토옹벽설계, 시공및유지관리잠정지침(국토부, 2013)】

폴리머 종류 크리프 감소계수 비고

폴리에스테르(PET) 2.5 ～ 1.6

폴리프로필렌(PP) 5.0 ～ 4.0

폴리에틸렌(PE) 5.0 ～ 2.6

* 시간-온도 중첩법(TTS), 단계등온법(SIM)

2013년도 설계실무자료집 - 토공사

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□ 반입재료 품질관리기준 개선 【국토부 잠정지침 반영, 붙임#2】

ㅇ

주요 내용 단 위 당 초 개 선 비 고

시험주기 강화 ㎡당 10,000 1,000

Ⅴ 향후 계획

□ 적 용 : 시행 즉시

□ 전문시방서, 품질 및 시험기준 개정 시 반영

붙 임 : 1. 크리프 강도감수계수 산정시험 개요.

2. 전문시방서, 고속도로 공사용 건설재료 품질 및 시험기준 개정. 끝.

2013년도 설계실무자료집 - 토공사

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크리프 강도감소계수 산정시험 개요

□ 시험법 개요

시험구분 일반크리프시험

온도 가속시험

온도가속+ TTS원리 단계등온시험 (SIM)

국가별

표준

KS K ISO 13431

ISO 13431

ASTM D 5262

-

RS-FITI-2012-023

ASTM D6692

GRI-GS10

시험방법

상온에서 시험하중을

달리하여 시험

여러 개의 시편에

대하여 온도와

하중을 달리하여 시험

한 개의 시편에

대하여 온도를

증가시키면서 시험

장 단 점

- 실제 크리프 거동

- 시험시간 과다

(최소 2년)

- 설계수명 10년 추정

- 시간온도 중첩원리

- 시간단축 (6개월)

- 시험시편 많이 필요

- 설계수명 100년 추정

- 시간온도 중첩원리

- 시간단축 (2개월)

- 설계수명 100년 추정

□ 크리프 감소계수 산정 방법 (KS규정)

적용기준 주요 내용

KS K

ISO/TR

20432

o 토목섬유의 장기설계인장강도 결정방법 규정

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o 크리프 강도감소계수(RFCR)의 결정방법

∙ISO 13431 시험방법 (일반 크리프 거동 시험) 이용

- 최소 10,000hr까지 시험, 100~1000hr 구간 4개 파단, 1000~10000hr 4개 파단 자료

∙ 장시간 rupture 시험자료는 온도가속+TTS원리 또는 SIM(ASTM D6992)적용

∙ SIM을 이용하는 경우는 일반 크리프시험 결과와 일치하는지 확인 필요

- 일반 크리프 시험자료만 이용하여 2000, 10000시간에서 구한 RFCR값과 SIM시험결과만

을 이용하여 동일시간에서 구한 RFCR값의 차이가 0.15미만인 경우 일반크리프 시험자료

와 SIM시험결과를 합쳐서 최종적인 RFCR값을 산정

- 만약, 차이가 0.15이상이 발생하는 경우는 일반크리프 시험자료만 이용해야 하며 추가

적인 시험자료 필요함

붙 임 #1

2013년도 설계실무자료집 - 토공사

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□ 전문시방서, 고속도로 공사용 건설재료 품질 및 시험기준, 개정

○ 전문시방서 개정(안)

- 제4장 비탈면 안정공사 (2012)/4-4-3 패널식보강토옹벽, 4-4-4 블록식 보강토 옹벽

현행

(2013)

표 4-4-3-1 품질기준

구분 재료기준 비고

섬유보강재 인장강도

설계구조

계산서

KS K ISO 10319

장기설계인장강도에 해당하는 변형율 5%

이내

개정

(안)

표 4-4-3-1 품질기준

구분 재료기준 비고

섬유보강재 인장강도

설계구조

계산서

KS K ISO 10319

(1) 강도감소계수 확인

(2) 인장변형율 5%이내에서 장기인장강도

에 해당하는 인장강도 발현

붙 임 #2

2013년도 설계실무자료집 - 토공사

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○ 고속도로 공사용 건설재료 품질 및 시험기준 개정(안)

- 부대공 /18.보강토옹벽

현행

(12차)

구 분 재료기준 시험주기 비고

프리캐스트

콘크리트

패널

압축강도 최소 30MPa이상

전면면적

10,000㎡당

임의 3개

KS F2405, KS F2422

치수오차

폭 및 높이 ±5mm

대각선 방향 길이

±13mm

섬유

보강재

인장강도

설계 구조계산서

(참고*1)

전면면적

10,000㎡당

3개 시편

KS K ISO 10319

(장기설계인장강도에 해당하는

변형률 5% 이내)

금속보강재

인장강도 설계 구조계산서 전면면적

10,000㎡당

3개 시편

KS B 0802

아연도금

86μm(610g/m2)이상

(참고*2)

KS D 0201

o 블록식 보강토 옹벽의 재료기준

구 분 재료기준 시험주기 비고

블럭식

압축강도 최소 28MPa이상

전면면적

10,000㎡당

임의 3개

KS F2405, KS F2422, KS F4416

흡수율 7% 이하

KS F4004

치수오차

높이 ±1.6mm 이하

폭 ±3.2mm 이하

섬유

보강재

인장강도

설계 구조계산서

(참고*1)

전면면적

10,000㎡당

3개 시편

KS K ISO 10319

(장기설계인장강도에해당하는

변형율 5%이내)

금속보강재

인장강도 설계 구조계산서 전면면적

10,000㎡당

3개 시편

KS B 0802

아연도금

86μm(610g/m2)이상

(참고*2)

KS D 0201

(참고*1) 장기설계인장강도 산정을 위한 감소계수 적용내용 확인)

(참고*2) 참고: 금속보강재의 아연도금두께는 아연도 강관의 최소도금양 610g/m2를 준용하여 적용함)

o 패널식 보강토 옹벽의 재료기준

(참고*1) 장기설계인장강도 산정을 위한 감소계수 적용내용 확인)

(참고*2) 참고: 금속보강재의 아연도금두께는 아연도 강관의 최소도금양 610g/m2를 준용하여 적용함)

o 보강토옹벽 뒷채움재료

- 품질기준 : 보강토옹벽 뒷채움 흙의 적합 조건

(1) 최대입경 19mm이하, #200통과량 15%이하, 소성지수6이하, 내부마찰각 25°이상 (지오그리드에 대한

시공감소계수 미적용 가능)

(2) 다음의 표를 만족하는 재료 사용가능

체번호 체눈금크기

(mm)

통과중량

백분율(%)

비고

53 75~100

19 75~100

No. 4 4.75 20~100

No. 40 0.425 0~60

No. 200 0.075 0~15

예외규정:No.200통과량

15%이상인경우

0.015 10이하

0.015 10~20

내부마찰각25°이상

소성지수(PI) 6이하

※ 단, (2)의 재료를 사용하는 경우, 시공시 지오그리드 손상에 대한 감소계수를 설계에서 고려하여야 함.

금속재료를 보강재로 사용하는 경우는 부식두께를 고려하고 있으므로 뒤채움 재료조건은 상관 없음

2013년도 설계실무자료집 - 토공사

127

개정

(안)

구 분 재료기준 시험주기 비고

프리캐스트

콘크리트

패널

압축강도 최소 30MPa이상

전면면적

1,000㎡당

임의 3개

KS F2405, KS F2422

치수오차

폭 및 높이 ±5mm

대각선 방향 길이

±13mm

섬유

보강재

인장강도

설계 구조계산서

(참고*1)

전면면적

1,000㎡당

3개 시편이상

(참고*3)

KS K ISO 10319

인장변형율 5%이내에서 장기

인장강도에 해당하는 인장강도

발현(참고*4)

금속보강재

인장강도 설계 구조계산서 전면면적

1,000㎡당

3개 시편이상

KS B 0802

아연도금

86μm(610g/m2)이상

(참고*2)

KS D 0201

o 블록식 보강토 옹벽의 재료기준

구 분 재료기준 시험주기 비고

블럭식

압축강도 최소 28MPa이상

전면면적

1,000㎡당

임의 3개

KS F2405, KS F2422, KS F4416

흡수율 7% 이하

KS F4004

치수오차

높이 ±1.6mm 이하

폭 ±3.2mm 이하

섬유

보강재

인장강도

설계 구조계산서

(참고*1)

전면면적

1,000㎡당

3개 시편이상

(참고*3)

KS K ISO 10319

인장변형율 5%이내에서 장기

인장강도에 해당하는 인장강도

발현(참고*4)

금속보강재

인장강도 설계 구조계산서 전면면적

1,000㎡당

3개 시편이상

KS B 0802

아연도금

86μm(610g/m2)이상

(참고*2)

KS D 0201

(참고*1) 장기인장강도 산정을 위한 감소계수 적용내용 확인)

- 크리프 강도감소계수는 공신력 있는 시험기관(국․공립시험기관, 품질검사전문기관 등)에서

수행한 시험결과(시험성적서 등) 확인 (확인절차 : 녹색환경처-4431, 2011. 11. 23 참조)

(참고*2) 참고: 금속보강재의 아연도금두께는 아연도 강관의 최소도금양 610g/m2를 준용하여 적용함)

(참고*3) 적용된 보강재의 인장강도가 다양한 경우, 각 인장강도별로 3개 이상의 시편을 채취

하여 인장강도시험을 실시한다.(예를 들어, 지오그리드 보강재가 적용되었다면, 각 인장강도별

로 폭 20cm에 해당하는 시편 3개 이상에 대해 광폭인장강도시험을 실시한다)

(참고*4) 작은 인장강도에서 큰 인장변형이 발생하는 보강재는 벽체의 과도한 수평변위를 유발

할 수 있다. 따라서 보강재에 대한 인장강도시험 결과 인장변형률 5%에 해당하는 인장강도가

설계시에 강도감소계수를 적용하여 산정한 장기인장강도 보다 작은 보강재는 사용을 지양한다.)

o 패널식 보강토 옹벽의 재료기준

(참고*1) 장기인장강도 산정을 위한 감소계수 적용내용 확인)

- 크리프 강도감소계수는 공신력 있는 시험기관(국․공립시험기관, 품질검사전문기관 등)에서

수행한 시험결과(시험성적서 등) 확인 (확인절차 : 녹색환경처-4431, 2011. 11. 23 참조)

(참고*2) 참고: 금속보강재의 아연도금두께는 아연도 강관의 최소도금양 610g/m2를 준용하여 적용함)

(참고*3)적용된 보강재의 인장강도가 다양한 경우, 각 인장강도별로 3개 이상의 시편을 채취하

여 인장강도시험을 실시한다.(예를 들어, 지오그리드 보강재가 적용되었다면, 각 인장강도별로

폭 20cm에 해당하는 시편 3개 이상에 대해 광폭인장강도시험을 실시한다)

(참고*4)작은 인장강도에서 큰 인장변형이 발생하는 보강재는 벽체의 과도한 수평변위를 유발

할 수 있다. 따라서 보강재에 대한 인장강도시험 결과 인장변형률 5%에 해당하는 인장강도가

설계시에 강도감소계수를 적용하여 산정한 장기인장강도 보다 작은 보강재는 사용을 지양한다.)

o 보강토옹벽 뒤채움재료

- 품질기준 : 보강토옹벽 뒤채움 흙의 적합 조건

체눈금크기(㎜) (체번호) 통과중량백분율(%) 비고

102 100

0.425 (No. 40) 0 ～ 60

0.075 (No. 200) 0 ～ 15

* 예외규정 : No.200 통과율이 15% 이상이더라도 0.015㎜ 통과율이 10% 이하이거나 또는 0.015㎜ 통과율

이 10～20%이고 전단저항각이 25˚ 이상이며 소성지수(PI)가 6이하면 사용이 가능하다.

* 뒤채움 재료의 최대 입경은 102mm까지 사용할 수 있으나, 뒤채움 재료의 시공손상 평가를 위한 시공

강도감소계수 산정은 현장 내시공성시험을 실시하여 산정한다.

* 시공손상에 대한 감소계수 산정시 기존 지침(기술심사실-1155, 2008.06.09)에 제안된 뒤채움재료와 지오

그리드 보강재 2종(PET+PVC코팅, HDPE)을 사용하여 시공할 경우 기존 지침의 제안값을 시공손상 감

소계수로 적용할 수 있다.

* 금속재료를 보강재로 사용하는 경우는 부식두께를 고려하고 있으므로 뒤채움 재료조건은 상관 없음