PCT System의 압축 내하력에 관한 실험적 연구

Abstract

본 연구에서는 PC화된 콘크리트 부재를 이용하여 현재 흙막이 가시설 공법에서 사용되고 있는 강재를 대체하고, 보다 큰 압축력을 받을 수 있는 PCT(Precast Concrete Truss) 시스템을 개발하여, 현재 첨차 대형화하고 있는 굴착현장에 보다 경쟁력 있는 공법을 개발하고자 한다. 대단면의 PC 부재를 사용한 가시설 공법이 개발되면 대규모 굴착이나 토질조건이 나쁜 현장의 경우처럼 작용하는 토압이 수천 톤에 달하는 현장의 경우에도 본 PCT 가시설 공법의 적용이 가능해지며, 가시설의 단가를 30% 정도 낮출 수 있을 것으로 판단된다. 본 연구의 목적은 PCT 시스템을 구성하기 위한 요소부재들의 내하력, 형태, 단면 형상, 크기, 무게, 결합 형태 등을 고려한 요소부재의 개발과 요소 부재들과의 연결이 용이함과 동시에 벽체를 지지할 수 있는 충분한 지지력을 갖는 구조가 개선된 프리캐스트 콘크리트 트러스 가시설 구조체 및 그 시공방법을 제공하는 데 있다. 본 연구를 수행함에 있어 먼저 국내외 가시설 공법 및 건설 실태와 국내외 가시설 관련 특허를 조사하였고 여러 가지 평면 형태를 상용프로그램을 이용한 구조해석을 통하여 전체 PCT 시스템의 안정성 검토 및 최적 평면을 결정하였으며 운반 길이, 자중을 줄이기 위한 중공의 형태 및 크기, 철근비, 세장비, 압축 부재의 P-M상관도 등을 고려하여 각 요소부재의 단면 형상 및 부재 길이, 크기를 이론적, 해석적 검증을 통하여 개발하였다. 설계된 요소부재를 제작하고 각각의 요소 부재를 결합해 봄으로써 제작 시 문제점과 결합의 용이성을 검토였고, 압축력을 가하는 실험을 통해 부재의 좌굴거동을 검토하였다. 전체 PCT 시스템의 구조해석 결과 중앙 버팀보를 가지는 형상에서 작용하는 압축력과 인장력이 적게 발생함으로 인해 중앙 버팀보를 설치하여 하중을 분산함으로써 띠장과 버팀보의 단면을 줄일 수 있고 띠장의 변위를 제어하는데도 큰 도움이 됨을 알 수 있었다. PCT 요소 부재를 제작함에 있어 제작공정이 너무 복잡하면 제작비가 많이 들고 제작 오차가 클 수밖에 없으며 부재를 단순화 시켜 제작 공정을 줄이는 방안을 검토해야 하겠다. 요소부재가 정확히 제작이 안 된다면 부재를 조립하는데 있어 볼트 체결을 할 수 없을 뿐더러 부재 단면과 단면의 접촉이 제대로 이루어 지지 않아 하중 전달을 제대로 할 수 없어 부재 내력을 감소시킨다. PCT 실험 결과 변위는 이론값과 다소 큰 차이를 보이고 있으나 제작오차를 줄임으로써 해결 가능한 오차로 보이며, 변형률은 이론값과 유사한 값을 보였다. 시험체의 균열과 파괴는 단면이 축소되는 부분에서 발생하였으며 PCT 공법을 실제 현장에 적용하기 위해서는 먼저 여러 가지 문제점들이 해결 되어야만 하겠다.