석축 옹벽의 설계 및 안정 검토 방법은 식생블록 옹벽 또는 축조 블록 옹벽의 내적 안정성을 검토할 때 사용하는 방법입니다. 주로 비탈면 유실부에 터파기 후 식생블록을 쌓아 블록 상호 간의 Interlocking 작용과 자중으로 구조적 안정을 확보합니다. 하지만 대규모 비탈면 붕괴를 예방하는 보강 공법으로는 채택에 무리가 있으며, 소규모 비탈면 유실을 방지하는 표면 보호 공법으로 적용이 유리합니다. 간혹 보강토 옹벽과 혼동하기도 하지만 전혀 다른 특성을 가지고 있으며 차이점을 분명히 알고 설계에 적용하시기 바랍니다.
안정 검토 방법
석축은 구체(軀體) 쌓기 재료의 자중 및 석재 상호 맞물림 작용에 의하여 비탈면의 안정을 유지하는 구조물이기 때문에 부재의 단면력에 의하여 설계하는 철근콘크리트 옹벽과 같은 구조물 설계법은 정립되어 있지 않고, 다만(다분히 경제적인 방법에 의해 석재의 크기, 공장(控長), 뒤채움 콘크리트 량 및 쌓기 높이 등을 결정하고) 구체에 작용하는 자중 및 토압의 합력선의 위치에 의해 안정을 검토하는 방법 정도가 고작입니다.(이는 중력식 옹벽의 전도에 대한 안정 검토 방법과 유사합니다.)
석축의 안정조건
석축의 구체 전체를 일체로 보고, 전도 또는 활동이 일어나지 않기 위해서는 시력선(석축의 임의 높이에 있어서 자중과 토압의 합력선이 나타내는 선)이 석체벽 두께의 중앙 3 분권(Middle Third) 이내에 있으면 안정하다고 봅니다.
- Xm : 구체 정부 중심을 지나는 연직면에서 Middle Third 전단점까지의 길이(m)
- Xm1 : 구체 정부 중심을 지나는 연직면에서 구체 하부 중심점까지의 길이(m)
- Xm2 : 구체 하부 중심점에서 Middle Third 전단점까지의 길이(m)
- Xh : 구체 정부 중심을 지나는 연직면에서 시력선까지의 길이(m)
- N : 석축의 경사도
- H : 석체 높이(m)
- b : 구체의 폭(m)
- θ' : 석축의 경사각
- θo : 180˚ - θ'
- Ka : 주동 토압 계수
- γb : 석축 재료(블록)의 단위 중량
- γ : 배면 토의 단위 중량
- q : 과재하중
- β : 지표 경사각
검토 결과 분석
앞의 계산에 의해서, 옹벽의 시력선의 형태를 구할 수 있는데, 그 모양은 다음과 같이 A, B, C 종류로 나타납니다.
- A형태 : 천단으로부터 기초까지 미들 서드 안으로 들어가 있으면, 가장 안정적인 모양이라 할 수 있습니다. 벽체의 중심을 시력선으로 맞추면, 옛 성의 석단의 곡선과 가까운 것이 얻어집니다.
- B형태 : 뒤채움토 및 배면토가 헐거우면, 안쪽으로 함몰할 염려가 있어, 충분한 다지기를 할 필요가 있습니다.
- C형태 : 옹벽의 배부름으로 인한 붕괴의 우려가 있어, 옹벽의 뒷길이를 길게 하던지 경사를 완만하게 할 필요가 있습니다.
마무리하며
석축의 설계 및 안정 검토 방법은 Middle Third를 이용한 평가 방법으로써 옹벽 자중과 배면 토압의 합력점과 Middle Third의 전단점을 계산 및 비교하여 안정을 평가하는 방법입니다. 다음에는 석축 옹벽의 한계고(Ha)를 구하는 방법에 대해 다뤄보겠습니다. 천천히 읽어보시고 업무에 활용하시기 바랍니다.
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