Earthquake-Resistant Design of Cantilever Retaining-Walls with Sloped Base

기초슬래브의 밑면이 경사진 캔티레바식 옹벽의 내진설계

The present Study dealt with the earthquake-resistant design of cantilever retaining walls supporting cohesionless soils. With design examples of three different types of cantilever retaining walls, the factors of safety against sliding were computed at various values of horizontal acceleration coefficient and compared with each other. The horizontal inertia effect due to the weights of concrete wall itself and a portion of backfill was taken into account in the analyses, and also Mononobe-Okabe pseudo-static solution method was modified to deal with various states different from limiting equilibrium state. From the analyses of safety against sliding, it was found that a cantilever retaining wall with sloped base was the most efficient type in earthquake resistant design. It was also found that by sloping the base, the width of the base slab could be reduced, resulting in the least volume of concrete, excavation and backfill as compared to the other types of walls. In the case of a cantilever retaining wall with sloped feel, the efficiency similar to that of a wall with sloped base could be expected under static loading as well as at relatively low level of earthquake loading. However, this efficiency became vanished with the increase of horizontal acceleration coefficient, since the rate of reduction in developed earth pressures on the heel became smaller. In addition, the design charts with different soil friction angles as well as with different earthquake resistant design criteria of safety factor against sliding were presented for the design of cantilever retaining walls sith sloped base.

본 연구에서는 Elman둥이 상시하중의 경우에 대해 제안한 새로운 형태의 캔키레바식 옹벽 설계방식을 지진하중을 고려한 경우에까지 확대적용하여 예상되는 효율성을 설계예를 통해 분석하였으며, 좀더 안전한 측에서의 셜계검토를 위해 캔티레바식 옹벽의 자체중량 및 뒷채움 일부분의 모래중량에 의한 수평관성력 등을 포함하는 분석법이 제시되었다. 또한 한계 평형상태가 아닌 다양한 토압상태에서의 설계검토를 목적으로 Mononobe-Okabe 동적토압계산식을 변형하였다. 결론적으로, 기초슬래브의 밑면이 경사진 캔티레바식 옹벽형태가 내진설계에 있어서 가장 효율적임을 알 수 있었다. 즉 다른 형태의 캔티레바식 옹벽에 비해, 활동에 대한 안전율은 가장 크면서도 옹벽축조에 관련된 콘크리트량, 굴착량 및 뒷채움 모래의 양은 가장 절감되는 효과가 있음을 알 수 있었다. 후단부분을 $45^{\circ}$만큼 경사지게하는 캔티레바식 옹벽형태는, 상시하중 및 비교적 낮은 수준의 지진에 대해서는 효율성이 예상되나, 수평진도가 커짐에 따라 이와 같은 효율성을 기대할 수 없음을 알 수 있었다. 이에대한 주된 원인은, 옹벽 후단부분에 작용하는 수평발생토압합력의 감소율이 수평진도가 커짐에 따라 점차적으로 작아지는데 있다. 이외에도 기초슬레브의 밑면이 경사진 캔터레바식 옹벽에 관련된 설계도표를, 뒷채움 및 기초지반모래의 내부마찰각 크기, 지진하중시의 활동에 대한 안전율 규정 등을 각각 달리하여 제시하였다.