개 요
RAPP(Recycled-Aggregate Porous Concrete Pile)공법 해석프로그램(RAPP Ver 1.0 For Windows !)은 연약지반개량공법으로 모래다짐말뚝(Sand Compaction Pile, SCP) 및 쇄석다짐말뚝(Granular Compactin Pile, GCP)공법 등을 많이 사용하고 있으며, 이 공법은 원지반과 다짐으로 인하여 밀도가 조밀해진 모래 및 쇄석에 의해 복합지반을 조성하여 강도의 증가 및 압축성 즉, 침하량 등의 공학적 성질을 개선하기 위한 공법이다(Barksdale와 Bachus, 1983). 국내에서의 모래다짐말뚝의 경우, 최근 들어 점차 양질의 모래가 고갈되어 감에 따라 경제성이 떨어지고 있으며, 이에 따라 대체 자원이 필요한 실정이다.
최근 우리나라에서는 건축 구조물의 노후화로 인한 재건축 등으로 기존의 콘크리트 구조물의 해체 폐기가 활발하게 진행되고 있다. 여기서 발생하는 건설폐기물 중 90%정도가 폐콘크리트, 폐아스콘, 토사로 이루어져 있다. 건설폐기물의 효율적인 재활용을 하기위해 적절한 분리, 선별, 처리 과정을 통하여 새로운 골재자원인 순환골재를 얻을 수 있다. 이 순환골재를 이용하여 현재 연약지반에서 많이 사용되고 있는 기존의 지반개량공법 중 다짐말뚝공법에 순환골재를 이용하면 천연자원의 고갈에 대비하고 골재채취로 인한 환경파괴를 경감시킬 수 있다고 판단된다. 또한 최근 ‘건설폐기물 재활용촉진에 관한 법률’ 에 따라 대형 공사현장에서는 순환골재를 의무적으로 사용해야 하기 때문에 순환골재를 이용한 연약지반 개량공법의 그 활용도가 양호할 것으로 판단된다(이세현, 2006).
따라서 친환경 지반개량공법을 개발하는데 기본 자료로 활용하고자 천연자원을 대체할 수 있는 순환골재를 이용한 다공질 콘크리트 말뚝(Recycled Aggregate Porous concrete Pile, RAPP)의 연약지반의 침하량 및 압밀속도, 연직배수재의 지지력 및 배수재의 배합비를 산정하여 순환골재를 활용한 다공질 콘크리트 말뚝(RAPP)공법의 최적 설계프로그램을 개발하였다.
주요기능
RAPP공법 해석프로그램은 크게 해석단면 생성기능, 입력 및 해석결과 출력기능, 각종 설계데이터 입력으로 구성되어 있으며 각 항목이 수행하는 주요기능은 다음과 같다.
1. 해석단면 생성기능
입력된 설계데이터를 이용하여 해석단면의 기본 모양을 실시간으로 생성해 주는 기능을 수행한다.
1) 해석단면 확대, 축소, 이동 기능
2) 해석단면 결과물 이미지 저장기능
3) 도면영역 확대 및 축소 기능
2. 입력 및 해석결과 출력기능
철도보강노반 대상물을 입력하여 해석한 결과는 화면에 직접 출력하는 기능으로 실시간으로 해석결과를 바로 확인하고 출력 및 저장할 수 있는 기능을 수행한다.
1) 입력 및 해석데이터 저장기능
2) 입력 및 해석데이터 인쇄기능
3. 설계데이터 입력 기능
설계에 필요한 설계조건, 지층구성, 배수재 제원, 지지력 검토, 배합비 설계를 항목별로 정리하여 사용자가 편리하게 입력할 수 있도록 하는 기능을 수행한다.
1) 설계조건
2) 지층구성
3) 배수재 제원
4) 지지력 검토
5) 배합비 설계
RAPP공볍 해석프로그램 사용법
1. RAPP공법 해석프로그램 개요
RAPP공법 해석프로그램(RAPP Ver 1.0 For Windows !)은 연약지반개량공법인 RAPP공법의 침하량, 압밀속도, 지지력, 배합비 설계 등을 해석하는 프로그램이다.
RAPP공법 해석프로그램의 전체 구성은 우측에 설계조건, 지층구성, 배수재 제원, 지지력검토, 배합비 설계를 입력할 수 있는 입력데이터와 파일 불러오기, 저장하기, 해석, 결과보기, 종료 등의 기능을 수행하는 메뉴, 우측에 입력된 데이터에 대한 해석단면 및 입력 및 해석결과 창으로 구성되어 있다.
RAPP공법 해석프로그램(RAPP Ver 1.0 For Windows !)은 입력된 데이터를 직관적으로 확인할 수 있도록 좌측 해석단면 창에서 즉시 확인이 가능하도록 구성되어 있으며 또한 해석결과에 대한 기본적인 형상을 출력함으로써 사용자가 편리하게 입력할 수 있도록 되어 있다.
RAPP공법 해석프로그램이 실행되면 다음과 같은 초기화면이 생성되며 초기화면에서 기본적으로 설계데이터인 설계조건, 지층구성, 설계제원, 배수재 제원, 지지력검토, 배합비 설계 등에 의해서 단면이 생성된다.
2. 입력데이터
입력데이터 창에는 설계조건, 지층구성, 설치제원, 배수재 제원, 지지력검토, 배합비 설계 등 각 종 해석에 필요한 옵션 및 연약지반 특성 및 설치제원 등 해석에 필요한 데이터를 입력한다.
3. 데이터입력
데이터입력 항목에서는 설계자료에 대한 설계조건, 지층구성, 배수재 제원, 지지력검토, 배합비 설계로 구성되어 있으며 자세한 사용법은 다음과 같다.
3.1 설계조건
설계조건에서 입력되는 일반적인 항목은 일반정보, 해석단면 정보, 해석 기본정보, 지지력 계산에 대한 안전율 등으로 자세한 입력사항에 대한 설명은 다음과 같다.
(1) 일반 정보 : 제목, 회사명, 사용자에 대한 정보 입력
(2) 해석단면 기본정보: 단면명, 해석위치에 대한 정보 입력
(3) 해석 기본정보: 성토분할간격, 해석위치 분할간격, 영향범위설정, 말뚝지지력계산 간격, 압밀도 계산 간격에 대한 정보 입력
(4) 지지력 계산에 대한 안전: 지지력 검토 시 사용되는 기준 안전율 입력
3.2. 지층구성
지층구성에서 일반적인 항목은 성토재 재료특성, 지하수위 조건, 성토하중 방치기간, 기반면 배수조건, 지반특성, 압밀특성 등으로 자세한 입력사항에 대한 설명은 다음과 같다.
(1) 성토재 재료특성 : 성토재에 대한 제원 및 재료특성을 입력한다.
(2) 지하수위 조건: 지하수위 높이 및 물의 단위중량을 입력한다.
(3) 성토하중 방치기간: 성토재의 방치기간을 입력한다.
(4) 기반면 배수조건: 최하층 기반면의 배수조건을 입력한다.
3.3. 배수재 제원
배수재 제원에서 일반적인 항목은 배치형태, Well Resistance Effect와 Smear Effect 고려여부, 기본정보, 세부정보 등으로 자세한 입력사항에 대한 설명은 다음과 같다.
(1) 배치형태: 연직 배수재의 배치형태를 선택한다.
(2) Well Resistance Effect : Well Resistance Effect 고려여부를 선택한다.
(3) Smear Effect: Smear Effect 고려여부를 선택한다.
(4) 기본 정보 : 연직 배수재의 직경, 간격, 설치깊이, 돌출높이, 내부마찰각, 점착력, 전체/포화단위중량 등을 입력한다.
(5) 세부정보: 응력분담비, 압밀계수 보정값, 연직배수재 투수계수, Smear Zone 투수계수 보정값, Smear Zone의 직경 등을 입력한다.
(6) 기본 설계값 산정결과: 기본 정보와 세부정보에서 입력한 데이터를 이용하여 치환률, 말뚝의 응력집중계수, 점성토의 응력저감계수, 영향원의 직경 등의 기본 설계값을 산정하여 표시한다.
3.4. 지지력 검토
지지력 검토에서는 설계조건, 지층구성, 배수재 제원에서 입력한 내용을 이용하여 각 종 지지력 산정식에 의해서 계산을 수행한 결과를 보여
3.5. 배합비 설계
배합비 설계 항목은 W/C, 골재, 기타입력사항을 입력하면 배합결과를 출력해 준다.
4. 해석단면 관리
지금까지 해석단면에 대한 데이터를 입력하고 해석을 수행하는 것에 대하여 설명하였습니다. 지금 부터는 해석을 수행한 각 단면에 대한 해석단면도를 보고 이 해석단면도를 변경하여 원하는 결과를 출력하는 방법에 대해 설명하기로 한다.
5. 입력 및 해석결과
아래의 내용은 해석을 수행한 후 입력데이터 및 해석결과를 보고 안정성 여부를 판단할 수 있는 결과물 출력 부분에 대해 설명한다.
참고문헌
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한국지반공학회(2003), 구조물기초설계기준해설, 한국지반공학회, 구미서관
해양수산부(2001), 모래다짐말뚝과 쇄석말뚝의 설계 및 시공 지침서, 해양수산부
BRAJA M.DAS, 토질공학특론, 구미서관
DECALTO Version 10.1 레퍼런스 매뉴얼, (주)연엔지니어링
참고자료
개발 관련 세부내용은 아래의 문서를 다운로드하여 참고하시기 바랍니다.
