요약

 

교통량이 적은 도로에 교량 교대를 지지하기 위해, 좁은 간격에 존재하는 토목섬유 보강 반복층에 가공된 작은 알갱이 되 메움 재료를 시공하는 것을 포함하는 토목섬유 보강토(GRS)시스템을 실제로 사용될 가능성이 이 조사연구에서 평가되었다. 재료 시방서에 덧붙여 GRS 교대시스템에 대한 문헌 검토, 새로이 개발된 연방도로관리청(FHWA)이 추천한 설계방법론 및 건설 고려사항, 두 개 분야의 입증프로젝트가 이 보고서에서 제시되었다. 그 두 가지 프로젝트에는 GRS 교대 상부구조와 장척화물이나 대형화물을 운반하는 철도 플랫 카(RRFC)를 포함하며 아이오와 주 뷰캐넌 카운티에 건설되었다. 직조된 섬유재료는 두 프로젝트에 대한 잔 알갱이 채움재에 토목섬유보강을 하는 것으로서 사용되었다. 두 증명프로젝트의 상세사항은 아래에 제공되어 있다.

 

교량 1 - 올림픽 가

 

교량 1은 철근콘크리트 확대기초위에 73ft RRFC교량을 지지하기 위해 유연성 있게 싼 토목섬유와 그라우트 사석외장으로 기존의 목재 벽면 교대 교체를 필요로 했다. 그 프로젝트에 관여하는 ISU 연구팀은 어떤 기기장치나 시험도 수행하지 않았다. 사진검토, 현장방문, 교량 교대 침하데이터를 근거로 한 프로젝트 조건에 관한 그 연구팀의 과제가 이 보고서에 제공되어 있다.

 

교량 2 - 250번 가

 

교량 2는 GRS채움재에 기반을 둔 철근콘크리트 확대기초위에 지지된 68.5ft RRFC 교량으로 철근콘크리트 교대위에 지지된 90년 이상 된 강재 교량 교체를 필요로 했다. 그 새로운 교량은 길이가 더 길어서, 일부 기존의 채움재와 함께 기존의 철근콘크리트 교량 교대는 GRS 외장을 제공하기 위해 그 자리에 남겨져 있었다. 새로운 기초위치 아래에 있는 기존 토사는 파내고 지지조건(즉, 지지력 및 강성)을 개선하기 위해 GRS 채움재로 교체되었다. 강널말뚝이 세굴방지를 위해 토사를 파낸 자리위에 설치되었다. 토질 판별, 현장시험, 실험실 시험, 기기장치 설치가 이 교량현장에서 설치되었다.

현장시험에는 현장다짐도 측정시험(NG)과 GRS 채움재에 대한 경량 포장지지력 측정 장비(LWD)시험, GRS 채움재에서 교량 처짐과 응력을 모니터링 하는 활하중(LL)시험(하중시험트럭으로), 교량 교대 침하 모니터링 수행이 포함된다. 기기장치에는 토지반에 경사계 및 간극수압계 설치, GRS 채움재에 그리고 기초 하에 반도체 및 진동현 토압계 설치가 포함된다. 실험실 시험에는 토목섬유 보강토가 있는 재료와 그 보강토가 없는 재료에 대한 직접 전단과 압밀배수(CD) 삼축 압축시험의 결과에 따른 GRS 채움재의 전단강도특징의 특성화가 포함된다. 게다가, 반복된 하중주기 삼축 시험이 영구적인 변형특성들의 차이점을 평가하기 위해 토목섬유 보강토가 있는 재료와 없는 재료에 대해 수행되었다.

 

주요 결과 및 결론

 

건설비용 절감: 교량 1과 2의 건설비용은 각각 약 $49k와 $43k이다. 이러한 건설비용은 이러한 현장에서 철근콘크리트 교대, 말뚝, 콘크리트 상부구조가 있는 기존의 교량을 건설하는데 드는 추정 건설비용보다 약 50%에서 60% 더 낮다. RRFC 상부구조가 있는 GRS 하부구조를 사용해서 얻는 비용절감은 시공용이, 단축된 공기(1일 1교대), 감소된 재료 및 노무비용으로 인식하게 된다.

 

실험실 시험 결과: CD삼축 시험 결과 잔 알갱이 재료에 토목섬유가 보강되었을 때 효과적인 전단강도 한도에 있어서 증가를 보여 주었다(그림 3). 주기적인 삼축 시험 결과 잔 알갱이 재료에 토목섬유가 보강되었을 때 70,000 사이클 끝에 총 영구변형에 있어서 감소를 보여 주었다(그림 4). 토목섬유 보강표본에서 이러한 개선점은 표본에서 토질의 섬유보강 경계면에 수평저항효과 때문에 신뢰감을 얻게 된다.

 

현장시험 및 토양 내 기기장치 결과:

. 교량 2: 기초 약 2.2와 3.8ft에 위치한 EPCs에서 읽은 총 수직응력은 기초(약 2,120lbs/ft²) 이하에서 적용된 사하중 수직응력은 GRS 채움재의 맨 밑으로 거의 완전히 이동되었음을 나타내었다. 파낸 토양 벽을 타고 가는 수평사하중응력은 약 600lbs/ft²이거나 그 이하였다. 수직응력으로의 수평응력은 0.25이하여서, GRS 채움재 주변 토질에 대해 낮은 수평응력을 나타냈다.

. 교량 1과 2: 완공 후 약 1년 까지 마지막 공사 이래로 교량 교대 높이 상승 모니 터링에서 각 교대에서 ≤0.2인치의 가로축 여러 침하와 함께 ≤0.7인치의 최대 침하를 나타내었다.

. 교량 2: 정적 LL시험은 트럭이 가장자리를 따라 위치해 있을 때 중심 지간(0.8인 치까지의 차등적인 변위로)에서 교량 전체가 가로축으로 균일하지 않은 변위를 나타냈다. 이것은 RRFCs를 가로지르는 근소한 하중이동을 제시한다. 약 0.9인치 의 최대 변위는 정적 LL 시험이 진행되는 동안 측정되었던 것이다. 그 최대 측정 변위는 AASHTO가 허용하는 변위에 가깝지만 그것보다 더 작았다. 그러나 AASHTO 허용 한정치는 72kip 삼축 시험 트럭에 근거했지만, 이 연구에서 사용된 그 시험 트럭은 약 52kip에서 53kip의 무게라는 것을 알아야만 한다.

. 교량 2: 그 시험 트럭이 예상했던 대로 기초 바로 위에 위치해 있을 때 GRS채움 재의 수직응력이 최대로 증가함이 관찰되었다. 시험 트럭이 기초의 20ft 바로 위 나 그 범위 내에 위치해 있을 때 GRS/기존 토양 경계면에서 토사를 파낼 때 수평응력이 최대로 증가한다는 것이 관찰되었다. 탄성용액을 사용하는 LL하에서 추정된 수직응력증가는 EPCs에서의 측정된 수직응력증가와 잘 비교되었다. 수평 응력에서 감소를 일으키는 사용된 탄성해석이 섬유보강토층에서 측면저헝효과 를 설명하지 못했기 때문에 LL하의 수평응력증가는 탄성해석에서의 추정 값 보다 더 낮았다.

. 교량 2: EPC 결과는 동적하중(시험 트럭주행거리가 5에서 40 mph인)과 정적하중 때문에 GRS채움재에서 수직응력증가의 비율이 약0.8에서 1.2까지 다양하며, 평균 값은 약 1.0이다. 1000부셸 하중의 세미트럭과 적재된 곡물수레 하의 GRS 채움재 의 수직응력증가는 적재된 시험트럭 하의 수직응력증가보다 각각 약 1.3 및 1.6 배 높다.

 

지지력 및 경사 안정성 분석결과 - 교량 2

. 지지력 분석은 3가지의 잠재적 파괴모드에 대해 수행되었다:A - 기초토질 내의 지지력 파괴, B - GRS채움재 내의 지지력 파괴, C - GRS채움재를 통한 펀칭전단 파괴 및 기초토질에서 지지력 파괴. 분석결과 파괴모드 B에 대한 가장 낮은 안전 요소(FS)값(1.8에서 2.6)을 나타내었고 그들은 FHWA에 의한 최소 값(FSGRSBearing ≥3.5)보다 더 낮았다. 파괴모드 A와 C에 대해서, GRS채움재의 표면에 지하수면이 있는 경우가 사하중+활하중의 사례에서 가장 낮은 FS 값을 보여 주었고 그것은 FHWA에 의한 추천 값(FSGRSBearing ≥2.5)보다 더 낮았다.

. 토목섬유보강토의 궁극적인 강도, Tf 는 GRS채움재위의 최종 기초 지지력을 결정 하는데 중요한 역할을 한다. 이 연구에서 사용된 토목섬유제품의 Tf 는 약 1,200 lbs/ft이었으며, 그것은 FHWA에서 추천한 최소 Tf = 4,800lbs/ft보다 더 낮은 강 도이다. 이것은 위에서 지적했듯이(파괴모드 B), 추천된 값보다 더 낮은 FS 값을 초래한다.

. 전 세계적인 안정성 분석이 3가지의 지하수면 시나리오를 사용해서 수행되었다.

A - GRS채움재 기반에서 수면수준, B - 홍수가 발생하는 동안 수면수준, C - 급 속히 물이 줄어든 상태에서의 수면수준. 그 분석결과 급속히 물이 줄어든 상태와 홍수의 경우 모두에 대한 FS값은 FHWA에 의해 추천된 최소값(FSStability = 1.5)보다 더 낮다. 잠재적인 파괴표면은 GRS채움재의 경계면과 밑면의 지탱하는 힘이 약한 기초 층에 있었다.

 

미래 GRS 교량건설프로젝트를 위한 추천사항:

. 토목섬유보강토의 Tf 는 FHWA의 최소 요구조건을 만족시키기 위해 선택되어야만 한다. 일반적으로, 제조업자가 상품기술데이터시트의 부분으로서 Tf 값을 제공

했다. 고려사항 또한 GRS채움재가 홍수기간 동안 쉽게 물을 투수시키기 위해

토질투수력이 좋은 토목섬유보강상품을 선택하도록 주어져야 한다. 한 예로서, 제조업자에 따르면, Mirafi® HP570 직조된 토목섬유나 더 높은 등급은 Tf = 4,800lbs/ft를 가지며 또한 투수력이 좋다(30gal/min/ft²).

. 교량 1 건설에 GRS교대 사면선단의 부식방지를 위한 로크 필(사력)의 설치가

포함된다. 프로젝트 현장에 사력재료의 설치는 로크 필 사면이 건설된 후 트렌치 를 파냄으로써 수행되었다. 사면선단의 굴착은 사면의 불안정성 원인이 될 수 있 어서 피해야만 한다. 사면선단에서의 어떤 굴착도 로크 필 층이 건설되기 전에 수행되어야 하며 적절하게 되메움하여 압축시켜야 할 것이다. 이 연구에서 평가 된 교량 어느 것도 배수설계가 포함되어 있지 않았다. 현장관찰결과 홍수 수면수 준은 교량 2에서 상부구조의 밑바닥까지 거의 도달되어 있음이 드러났다. GRS채 움재로 들어오는 물을 배수하는 것은 이러한 구조물들의 장기성능에 중요하다. 벽 뒤, 벽 기반, 성토사면이 벽면을 만나는 위치를 포함하는 중요한 구역에서 배 수는 설계에 포함되어야 한다.

. 교량 2 교대에 대한 사면 안정성 분석결과 GRS채움재의 경계면과 밑면의 지탱하 는 힘이 약한 곳에서 잠재적인 파괴표면이 있음을 나타내었다. 교량건설에 앞서 심층토 정보를 습득하는 것이 추천되었고, 그 결과 약한 기초 층이 어디인지를 결정하기 위해 심층토 굴착을 건설 전에 결정할 수 있다. 만약 토질판별정보를 이용할 수 없다면, 기초 층이 안전한지를 결정하기 위해 적어도 굴착지점의 시험 이 수행되어야만 한다.

 

실행을 통한 이점과 미래연구를 위한 추천사항

 

교통량이 적은 도로 교량에 GRS교량 교대를 사용해서 얻어지는 우선적인 이점은 (1) 기존의 철근콘크리트교량 교대 및 말뚝보다 더 낮은 재료비용, 고도의 기술력을 갖춘 노동력의 필요성이 더 적고, 공기의 단축으로 인한 비용절감, (2) 건설 용이성, (3) 공기단축으로 교통방해가 더 적다는 것이다.

 

GRS교량 교대는 이 조사연구에서 전면벽체로서 기존의 교대 옹벽과 그라우트 사석을 사용해서 수행되었다. 이 연구에서 두 가지 증명프로젝트의 결과인 현지시험에서 그 교량들은 그 프로젝트의 모니터링 단계 내에서 잘 수행되었음을 보여 주었다. 장기간 동안 이러한 구조물의 성능을 조사해야만 한다. 여러 전면벽체(즉, 강널말뚝, 콘크리트 조적재, 목재전면벽체)가 있는 GRS교대의 장기성능을 평가해야만 한다. 미래연구에 아이오와 주에서 일반적으로 사용하는 많은 잔 알갱이의 채움재와 다양한 궁극적인 강도를 가진 토목섬유 재료(직조 및 비 직조된)가 있는 GRS채움재의 지지력을 평가하는 실험연구가 또한 포함되어야 할 것이다. 그 지지력 평가에는 최종 지지력을 결정하는, 파괴에 대한 실질적인 현장시험과 함께 성능시험평가가 포함되어야만 한다.

 

1. 소개

2. 배경

3. 시험실과 원위치 시험방법

4. 현장 프로젝트를 위한 결과와 분석

 

5.주요결과물, 결론, 추천사항

 

재료 시방서에 따른 GRS 교대시스템에 대한 문헌 검토, FHWA가 추천한 설계방법론 및 건설 고려사항, 두 개 분야의 증명프로젝트가 이 보고서에서 제시되었다. 그 두 가지 프로젝트에는 GRS 교대 상부구조와 RRFC 교량 상부구조가 포함되어 있다. 직조된 섬유재료는 두 프로젝트에 대한 잔 알갱이 채움재에 토목섬유보강을 하는 것으로서 사용되었다. 두 교량의 총 건설비용은 각각 약 $49k와 $43k이다. 이러한 건설비용은 철근콘크리트 교대, 말뚝, 콘크리트 상부구조가 있는 기존의 교량을 건설하는데 드는 추정 건설비용보다 약 50%에서 60% 더 낮다. RRFC 상부구조가 있는 GRS 하부구조를 사용해서 얻는 비용절감은 시공용이, 단축된 공기(1일 1교대), 감소된 재료 및 노무비용으로 인식하게 된다. 프로젝트조건에 대한 요약, 각 프로젝트 사이트에서 얻은 주요 결과 및 결론이 아래에 제공되어 있다.

 

교량 1 - 올림픽 가, 뷰캐넌 카운티, 아이오와

 

교량 1은 철근콘크리트 확대기초위에 73ft RRFC교량을 지지하기 위해 유연성 있게 저렴한 토목섬유와 그라우트 사석외장으로 기존의 목재 벽면 교대 교체를 필요로 했다. 그 프로젝트에 관여하는 ISU 연구팀은 어떤 기기장치나 시험도 수행하지 않았다. 사진검토, 현장방문, 교량 교대 침하데이터를 근거로 한 프로젝트 조건에 관한 그 연구팀의 과제는 다음과 같다.

. 현장관찰을 통해 부식방지를 위해 전면에 포장된 토목섬유보강재 위에 설치된 그 라우트 사석은 건설 후 약 1년 후에 변하지 않고 온전했다. 교량에서 홍수로 인 한 물은 도로높이 약 6ft 아래에 도달했다. 그것은 GRS 교대의 거의 중간 높이이 다.

. 이 프로젝트 사이트에서 GRS교대 건설에는 GRS교대 사면선단의 부식방지를 위한 락 필(사력)의 설치가 포함된다. 프로젝트 현장에 사력재료의 설치는 락 필 사면이 건설된 후 트렌치를 파냄으로써 수행되었다. 사면선단의 굴착은 사면의 불안정성 원인이 될 수 있어서 피해야만 한다. 사면선단에서의 어떤 굴착도 락 필 층이 건설되기 전에 수행되어야 하며 적절하게 되메움하여 압축시켜야 할 것 이다.

. 교량높이 모니터링에서 북쪽과 남쪽 교대에서 최대 침하는 약 0.7과 0.4인치에,

모니터링 단계의 결론에서 양쪽 방향의 교대에 가로방향의 다른 침하가 없다는 것을 나타내었다.

. 이 지역에 배수설계는 포함되지 않았다. 배수는 이러한 구조물의 장기성능에 중 요하다.

 

교량 2 - 250번 가, 뷰캐넌 카운티, 아이오와

 

교량 2는 GRS채움재에 기반을 둔 철근콘크리트 확대기초위에 지지된 RRFC 교량으로 철근콘크리트 교대위에 지지된 90년 이상 된 강재 교량 교체를 필요로 했다. 그 새로운 교량은 구 교량보다 길이가 더 길어서 더 긴 지간에 이용되며, 일부 기존의 채움재와 함께 기존의 철근콘크리트 교량 교대는 GRS 외장을 제공하기 위해 그 자리에 남겨져 있었다. 제안된 새로운 기초위치 아래에 있는 기존 토사는 파내고 지지조건(즉, 지지력 및 강성)을 개선하기 위해 GRS 채움재로 교체되었다. 강널말뚝이 세굴방지를 위해 토사를 파낸 자리위에 설치되었다. 토질 판별, 현장시험, 실험실 시험, 기기장치 설치가 이 교량현장에서 시공되었다. 기기장치에는 지반에 경사계 및 간극수압계 설치, GRS 채움재에 그리고 기초 하에 반도체 및 진동현 토압계(EPCs) 설치가 포함된다. 현장시험에는 현장다짐도 측정시험과 GRS 채움재에 대한 경량 포장지지력 측정 장비(LWD)시험, GRS 채움재에서 교량 처짐과 응력을 모니터링 하는 하중시험트럭으로 교량LL시험, 교량 교대 침하 모니터링 수행이 포함된다. 실험실 시험에는 토목섬유 보강토가 있는 재료와 그 보강토가 없는 재료에 대한 직접 전단과 CD 삼축 시험을 사용해서 GRS 채움재의 전단강도특징들을 특성화하기 위해 GRS채움재에 대해 수행되었다. 게다가, 반복된 하중주기 삼축 시험이 영구적인 변형특성들의 차이점을 평가하기 위해 토목섬유 보강토가 있는 재료와 없는 재료에 대해 수행되었다. GRS채움재, 현장시험 및 토양 내 기기장치에 대한 실험실 시험에서 도출된 주요 결과와 결론, 시험결과에 대한 분석과 기기장치 데이터는 다음과 같다.

 

실험실 시험결과:

토목섬유보강재가 있는 그리고 없는 잔 알갱이의 재료에 대한 CD 삼축 시험은 모든 제한된 압력(5에서 20psi)에서 섬유보강재가 있는 표본에서 더 높은 전단응력파괴를 나타냈다. 더구나, 섬유보강재가 들어간 표본에 대한 파괴응력변형은 섬유보강재가 없는 표본보다 더 높았다. 시험결과는 섬유보강재가 있는 표본에서 34.4°에서 41.9°까지 ø’의 증가를 나타내었다. 주기적인 삼축 시험은 변함없는 일정한 제한응력(3psi)로 10,000주기마다 주기적인 편차응력(3에서 40psi까지)을 증가시킴으로써 섬유보강재가 있고 없는 잔 알갱이 채움재에 대해 수행되었다. 영구변형은 50,000주기(주기적인 편차응력 20psi으로)까지 두 표본(<0.5%)에 대해 거의 같았지만 주기적인 편차응력이 30과 40psi로 증가했을 때, 섬유보강재가 없는 표본에서 더 컸다. 섬유보강재가 있는 표본에서 시험 끝 무렵에 영구변형은 약 3%였고, 섬유보강재가 없는 표본에서는 약 8%였다. 감소된 영구변형과 보강된 표본의 향상된 전단강도 특징은 섬유보강토 경계면에서 측면저항효과 때문이다.

 

현장시험결과 및 토질 내 기기장치:

GRS채움재를 압축하는 동안 얻은 NG 건조단위중량과 함수율측정으로 그 채움재가 표준 프록터 밀도의 약 94%의 평균밀도로 압축되었다는 것을 나타내 주었다. 그 밀도는 Adams 외 (2011b)에 의한 추천된 최소 95%의 표준 프록터 밀도보다 약간 더 낮다. GRS채움재를 압축하는 동안 얻은 LWD 계수측정으로 그 계수가 리프트1의 약1690psi(~12MPa)에서 리프트 3, 5, 6에 대해 7200psi(50MPa)이상까지 증가했다는 것을 보여 주었다. 이것은 굴착의 밑바닥이 비교적 부드럽고, 섬유보강토가 들어간 층은 부드러운 기저의 기초 층에 다리를 놓는데 도움을 주었다는 것을 나타내고 있다. 굴착지에서 보다 가깝게(약 1ft) 위치한 곳의 토질판별에서 경사계의 측정결과 굴착지에서 약 3ft 떨어진 곳에 설치한 다른 경사계보다 측면지반이동이 더 많았다는 것을 보여 주었다. 1년의 모니터링 기간 동안 모니터 된 측면지빈이동결과 최소한의 지반이동을 보였다.

기초 하에서 추정된 DL응력은 약 2,120psf 이였다. 기초의 약 2.2ft와 3.8ft아래에서 GRS채움재에 EPCs를 사용해서 측정된 수직응력은 기초 아래에 적용된 그 수직응력이 GRS채움재의 밑바닥까지 거의 완전히 이동된다는 것을 나타냈다. 이것은 중요한 관찰이며 기저 기초층의 지지력을 분석할 때 고려되어야만 하는 사항이다. 굴착

벽에 대항하는 수평응력은 약 600psf(4psi)이거나 그 이하이었다. 수직응력 비율에 대한 수평응력은 낮아서(<0.25) GRS채움재를 둘러싸고 있는 토질에 대해 낮은 측면응력을 나타내었다.

건설 후 약 1년까지 건설완공 이래로 한 교량높이 모니터링을 통해서 가로축으로 0.2인치의 최대 침하차이를 내면서 약 0.4인치의 평균 침하가 있음이 밝혀졌다. 그 수치는 침하의 대부분이 완공 후 첫 두 달 내에 끝났다는 것을 보여주었다.

약 0.9인치의 최대 변위는 정적 LL 시험이 진행되는 동안 측정되었던 것이다. 그 최대 측정변위는 AASHTO가 허용하는 변위에 가깝지만 그것보다 더 작았다. 그러나 AASHTO허용 한정치는 72kip 삼축 시험 트럭에 근거했지만, 이 연구에서 사용된 그 시험 트럭은 약 52kip에서 53kip의 무게라는 것을 알아야만 한다.

그 시험 트럭이 예상했던 대로 기초 바로 위에 위치해 있을 때 GRS채움재의 수직응력이 최대로 증가함이 관찰되었다. 시험 트럭이 기초의 20ft 바로 위나 그 범위 내에 위치해 있을 때 GRS/기존 토질 경계면에서 토사를 파낼 때 수평응력이 최대로 증가한다는 것이 관찰되었다. 탄성해석을 사용하는 LL하에서 추정된 수직응력증가는 EPCs에서의 측정된 수직응력증가와 잘 비교되었다. 수평응력에서 감소를 일으키는 사용된 탄성해석이 섬유보강토층에서 측면저항효과를 설명하지 못했기 때문에 LL하의 수평응력증가는 탄성해석에서의 추정 값보다 더 낮았다.

EPC 결과는 동적하중(시험 트럭주행거리가 5에서 400 mph인)과 정적하중 때문에 GRS채움재에서 수직응력증가의 비율이 약0.8에서 1.2까지 다양하며, 평균값은 약 1.0이다. 1000부셸 하중의 세미트럭과 적재된 곡물수레 하의 GRS 채움재의 수직응력증가는 적재된 시험트럭 하의 수직응력증가보다 각각 약 1.3 및 1.6배 높다.

지지력 분석은 3가지의 잠재적 파괴모드에 대해 수행되었다:A - 기초토질 내의 지지력 파괴, B - GRS채움재 내의 지지력 파괴, C - GRS채움재를 통한 펀칭전단 파괴 및 기초지반에서 지지력 파괴. 분석결과 파괴모드 B에 대한 가장 낮은 안전 요소(FS)값(1.8에서 2.6)을 나타내었고 그들은 FHWA에 의한 최소 값(FSGRSBearing≥3.5)보다 더 낮았다. 파괴모드 A와 C에 대해서, GRS채움재의 표면에 지하수면이 있는 경우가 사하중+활하중의 사례에서 가장 낮은 FS 값을 보여 주었고 그것은 FHWA에 의한 추천 값(FSGRSBearing ≥2.5)보다 더 낮았다.

토목섬유보강토의 궁극적인 강도, Tf 는 GRS채움재위의 최종 기초 지지력을 결정 하는데 중요한 역할을 한다. 이 연구에서 사용된 토목섬유제품의 Tf 는 약 1,200 lbs/ft이었으며, 그것은 FHWA에서 추천한 최소 Tf = 4,800lbs/ft보다 더 낮은 강 도이다. 이것은 위에서 지적했듯이(파괴모드 B), 추천된 값보다 더 낮은 FS 값을 초래한다. 미래 프로젝트를 위해서, 토목섬유보강토의 Tf 는 지지력 파괴에 대항하는 FS를 향상시키는 FHWA의 최소 요구조건을 만족시키기 위해 선택되어야만 한다.

일반적으로, 제조업자가 상품기술데이터시트의 부분으로서 Tf 값을 제공했다. 고려사항 또한 GRS채움재가 홍수기간 동안 쉽게 물을 투수시키기 위해 토질투수력이 좋은 토목섬유보강상품을 선택하도록 주어져야 한다. 한 예로서, 제조업자에 따르면, Mirafi® HP570 직조된 토목섬유나 더 높은 등급은 Tf = 4,800lbs/ft를 가지며 또한 투수력이 좋다(30gal/min/ft²).

전 세계적인 안정성 분석이 3가지의 지하수면 시나리오를 사용해서 수행되었다.

A - GRS채움재 기반에서 수면수준, B - 홍수가 발생하는 동안 수면수준, C - 급속히 물이 줄어든 상태에서의 수면수준. 그 분석결과 급속히 물이 줄어든 상태와 홍수의 경우 모두에 대한 FS값은 FHWA에 의해 추천된 최소값(FSStability = 1.5)보다 더 낮다. 잠재적인 파괴표면은 GRS채움재의 경계면과 밑면의 지탱하는 힘이 약한 기초 층에 있었다. 미래 프로젝트를 위해서, 교량건설에 앞서 심층토 정보를 습득하는 것이 추천되었고, 그 결과 약한 기초 층이 어디인지를 결정하기 위해 심층토 굴착을 건설 전에 결정할 수 있다. 만약 토질판별정보를 이용할 수 없다면, 기초 층이 안전한지를 결정하기 위해 적어도 굴착지점의 시험이 수행되어야만 한다.

 

미래연구를 위한 추천사항

 

GRS교량 교대는 이 조사연구에서 전면벽체로서 기존의 교대 옹벽과 그라우트 사석을 사용해서 수행되었다. 이 연구에서 두 가지 증명프로젝트의 결과인 현지시험에서 그 교량들은 그 프로젝트의 모니터링 단계 내에서 잘 수행되었음을 보여 주었다. 장기간 동안 이러한 구조물의 성능을 조사해야만 한다. 여러 전면벽체(즉, 강널말뚝, 콘크리트 조적재, 목재전면벽체)가 있는 GRS교대의 장기성능을 평가해야만 한다. 미래연구에 아이오와 주에서 일반적으로 사용하는 많은 잔 알갱이의 채움재와 다양한 궁극적인 강도를 가진 토목섬유 재료(직조 및 비 직조된)가 있는 GRS채움재의 지지력을 평가하는 실험연구가 또한 포함되어야 할 것이다. 그 지지력 평가에는 최종 지지력을 결정하는, 파괴에 대한 실질적인 현장시험과 함께 성능시험평가가 포함되어야만 한다.

 

 

 

▣ 원문제목 : Geosynthetic Reinforced Soil for Low-Volume Bridge Abutments

 

▣ 원문의 주요목차*******************************************************************

 

？요약

1. 소개

2. 배경

3. 시험실과 원위치 시험방법

4. 현장 프로젝트를 위한 결과와 분석

5. 주요결과물, 결론, 추천사항

- 참고문헌