옹벽 안전율이 동일할까요? 활동 1.5, 전도 2, 지지력 3으로만 알고 있으세요? 그럼 50점입니다. 옹벽 안정성 검토할 때 기준안전율은 옹벽 종류, 하중 조건 등에 따라 다릅니다. 또 있습니다. 평시/지진시 안전율이 똑같나요? 다르지 않을까요? 근데 왜 다를까요? 옹벽 종류, 하중 조건(평시/지진시), 외적/내적 안정성에 대해 정리했습니다. 옹벽 안전율은 확실히 알고 가시기 바랍니다.
아래 내용은 최신 기준인 KDS 11 80 00 옹벽설계기준을 보기 쉽게 정리하였습니다. 시험, 과제, 설계, 시공 업무에 참고하시면 도움이 되실겁니다.
목차
옹벽 안전율 – 활동
활동(sliding)에 대한 옹벽 외적 안정성을 검토해야 합니다. 활동 또는 저면활동이라고도 하는데요, 하중 조건을 평시, 지진시를 구분하여 적용하는 것이 일반적입니다. 활동 안전율을 1.5로만 알고 계셨다면, 반만 알고 계신겁니다. 지진시에는 더 낮은 안전율을 적용하고 있으니 참고하시기 바랍니다.
옹벽 종류 | 평상시 | 지진시 |
---|---|---|
콘크리트 옹벽 | 1.5/2.0 | 1.2 |
보강토 옹벽 | 1.5 | 1.1 |
돌망태 옹벽 | 1.5 | 1.1 |
경사식 옹벽 | 1.5 | – |
블록 쌓기 옹벽 | 1.5 | 1.1 |
옹벽 안전율 – 전도
옹벽 전도(overturning) 안정성 검토입니다. 전도는 옹벽 앞굽을 중심으로 옹벽을 전도시키는 활동모멘트와 이에 저항하는 저항모멘트를 검토하게 됩니다. 즉, 작용모멘트(활동모멘트)와 저항모멘트 비율을 아래 기준 안전율과 비교하여 안정적으로 설계하는 방식입니다.
옹벽 종류 | 평상시 | 지진시 |
---|---|---|
콘크리트 옹벽 | 2.0 | 1.5 |
보강토 옹벽 | 2.0 | 1.5 |
돌망태 옹벽 | 1.5 | 1.1 |
경사식 옹벽 | 1.5 | – |
블록 쌓기 옹벽 | 1.5 | 1.1 |
전도 안정성은 안전율을 만족시키는 방법도 있지만, 힘의 합력의 위치로 확인하는 방법도 있습니다. 다시말해, LRFD(하중저항계수법) 설계의 경우, 힘의 합력이 기초 중심에서 일정 범위 내로 들면 전도 안정성이 있다고 판단하는 방법입니다. 단, 직접기초에 한하여 사용하니 참고하시기 바랍니다.
기초 지반 종류 | 힘 합력 위치 |
---|---|
일반 토사 | 기초중심에서 1/4 B 이내 |
암반 | 기초중심에서 3/8 B 이내 |
옹벽 안전율 – 지지력
지지력 안정성 검토는 직접기초 검토 방법과 동일합니다. 그런데 옹벽은 평시, 지진시를 구분하여 안전율이 조금 차이가 있습니다. 안전율은 지반최대반력과 지반 극한지지력의 비율로 검토합니다. 옹벽 종류별, 상황별에 맞는 안전율은 아래 표를 참고하시기 바랍니다.
옹벽 종류 | 평상시 | 지진시 |
---|---|---|
콘크리트 옹벽 | 3.0 | 2.0 |
보강토 옹벽 | 2.5 | 2.0 |
돌망태 옹벽 | 2.5 | 2.0 |
경사식 옹벽 | 2.5 | – |
블록 쌓기 옹벽 | 2.5 | 2.0 |
옹벽 전체 안정성 검토
옹벽 전체 안정성? 외적 안정성, 내적 안정성은 들어봤지만, 전체 안정성은 생소할 수도 있습니다. 하지만, 실무에서는 반드시 전체 안정성을 고려해야 합니다. 전체 안정성 검토란 무엇일까요? 연약지반 위에 옹벽이 세워지는 경우, 검토해야할 항목과도 같습니다. 상세한 검토 항목은 다음과 같습니다.
압밀침하
연약지반에 옹벽을 세우는 경우, 즉시 침하량 이외에 압밀침하도 고려해야 합니다. 특히 높은 옹벽은 압밀 침하 결과로 부등침하가 발생하면 옹벽 상단의 변위가 클 수 있기 때문입니다. 연약지반인지 확인하고 압밀침하량을 고려한 전체 침하량을 꼭 고려하시기 바랍니다.
크리프 침하
시간 경과에 따른 지반의 크리프 침하도 마찬가지입니다. 연약지반인데 상재하중이 크다면, 장기간에 걸쳐 발생하는 침하는 무시할 수 없습니다. 연약지반층이 두껍다면, 즉시 침하 이외 침하량이 1m 이상도 충분히 발생할 수 있습니다. 크리프 침하도 고려 대상입니다.
측방유동
연약지반에 옹벽 배면 토압 및 상재하중이 커다면, 측방유동을 반드시 고려해야 합니다. 측방유동은 옹벽 저면 아래의 지반에 원호활동으로 수평변위를 일으킬 수 있기 때문입니다. 옹벽이 pile 기초라면 문제 없을까요? 아닙니다. 측방유동에 의한 pile 추가적인 응력이 발생할 수 있습니다. 측방유동에 의한 원호활동, 수평변위, pile 응력을 꼭 고려해보시기 바랍니다.
옹벽 내적 안정성 검토
내적 안정성은 철근 콘크리트 부재를 갖는 옹벽은 휨모멘트력, 전단력, 압축력, 인장력에 대한 부재력을 검토하는 것입니다. 그런데, 콘크리트 옹벽이 아니고 보강토, 돌망태, 경사식 옹벽의 경우, 조금 다릅니다. 옹벽 종류별 파괴 유형이 있고, 이에 대한 내적 안전율은 다릅니다. 아래 파괴 유형에 따른 내적 안전율을 확인하시기 바랍니다.
옹벽 종류 | 파괴 유형 | 평상시 | 지진시 |
---|---|---|---|
보강토 옹벽 | 인발 파괴 | 1.5 | 1.1 |
보강재 파단 | 1.0 | 1.0 | |
돌망태 옹벽 | 옹벽 자체 파괴 | 2.0 | 1.1 |
경사식 옹벽 | 옹벽 자체 파괴 | 2.0 | – |
블록 쌓기 옹벽 | 블록간 활동 | 2.0 | 1.1 |
옹벽 평상시, 지진시 구분 이유
옹벽 검토에 평상시, 지진시를 따로 구분하여 안전율을 고려하는 이유가 뭘까요? 하중의 성격이 다르기 때문입니다. 평상시에 하중은 정적인 특성을 갖는 하중입니다. 그러나 지진시 작용하는 하중은 동적인 성격을 가지죠. 이에 동적토압이라고도 합니다. 지진토압은 모노베-오카베가 산정한 공식에 따라 구하는 것이 일반적인데요, 이는 시행쐐기법에 의한 방법입니다.
이유가 더 있습니다. 지진 발생 빈도가 낮기 때문입니다. 발생할 수 있지만 안 할 수도 있겠죠. 이를 위해 평상시와 동일한 안전율을 고려하는 것은 비경제적인 설계일 수도 있습니다. 그래서 평상시에 발생하는 안전율은 높게, 지진시에 발생하는 하중에 대한 안전율은 다소 낮게 관리하는 것입니다.