오픈 셀 케이슨 구조실험용 채움재 직접전단 실험 분석

Abstract

오픈셀 케이슨은 형상으로 인해 인접한 케이슨 사이에 인터셀 공간이 형성되며, 이 내부에 채워지는 채움재의 전단성능에 따라 시스템 전체 거동의 성능이 평가된다. 이러한 오픈셀 케이슨의 성능을 평가하기 위하여 실험을 통하여 구조거동 특성을 분석한 바 있다. 본 연구에서는 구조실험에서 사용된 마운드용 기초사석과 순환골재로 선정하였으며, 직접전단 실험을 통하여 채움재의 전단강도 특성을 평가하였다. 본 실험을 위하여 수자원 공사의 대형 직접전단실험 장비를 이용하였다. 재료 분석으로는 최대 입경과 균등계수를 제시하기 위하여 입도분석을 실시하였으며, 실제 인터셀 내 채움 시공을 자유낙하로 투하하였을 경우로 가정한 밀도분석을 수행하였다. 그리고 인터셀내의 채움재의 구속응력에 대한 성능 평가를 위하여 굉장히 느슨한 상태의 사석과 상대밀도 70%수준에 수직응력 20 kPa, 40 kPa, 그리고 80kPa 3가지로 변화시켜서 전단성능 특성을 분석하였다. 분석결과 느슨한 상태일 때의 사석과 상대밀도가 70%일 때의 전단 강도가 다음 표와 같이 다른 것을 확인 할 수 있었다. 쇄석골재가 골재의 입도가 작아 상대밀도가 상대적으로 높은 것을 확인 할 수 있었다. 느슨한 상태일 때는 사석의 입도에 관계없이 점착력이 3.8~3.9kPa 인 것을 확인 할 수 있었다. 마찰각은 순환골재가 쇄석 골재보다 더 크다. 다짐이 된 상태로 가정할 수 있는 상대밀도 70%일 때는 순환골재보다 쇄석골재가 큰 것을 볼 수 있다. 또한 수직응력이 증가함에 따라 전단강도가 상승하는 것으로 나타났으며, 느슨한 지반상태에 수직응력이 20kPa가 작용할 때 전단강도는 18kPa, 25kPa로 쇄설 골재가 더 큰 것을 볼 수 있다. 이렇듯 실험을 통하여 분석된 데이터를 이용하여 해석 수행 시 이용하여도 될 것으로 판단된다. 그 결과, 인터로킹 부재로 사용되는 채움재의 안정성 평가 시, 전단강도에 대한 구속효과를 고려해야함을 알 수 있었으며, 다양한 입도 및 공극특성을 갖는 조립질 재료의 현장 강도 특성을 예측하는데 도움이 될 수 있다.