• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제9권2호
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• pp.47-59
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• 2008

2002년 이후 미국 펜실베니아를 중심으로 보강토 공법 교대의 적용사례가 급증하고 있는 추세이다. 이러한 보강토 공법 교대는 일반 콘크리트 옹벽 교대에 비하여 공사비 절감 및 공기 단축에 효과적이며 미관이 수려한 장점이 있다. 본 논문은 해외에서 이와같이 널리 활용되고 있는 보강토 교대의 이론적 배경 및 기존의 설계기준을 검토하였으며, 그 결과를 토대로 국내 교량형식에 적합한 보강토 교대의 적용성을 분석하였다. 우리나라에서 보강토교대를 적용하기 위하여 국내교량 형식에 따른 상부슈에 작용하는 하중을 분석한 후 교좌받침보 및 하부말뚝에 대하여 구조 검토한 결과, 거더의 자중이 큰 PSC BOX이외에서는 모두 적용이 가능한 것으로 나타났다. 또한 2차원 수치해석 및 3차원 수치해석을 수행하여 보강토 교대 하부 기초로 적용되는 H-Pile과 보강토 옹벽간의 상호 거동메커니즘을 분석하였으며, 실제 보강토 옹벽현장에서 보강토 옹벽 배면에 H-Pile을 7개소 시험시공을 실시하여 수평거동 특성을 분석하였다. 현장시험시공 분석결과, 보강토 교대의 하부기초로서 H-Pile을 적용하기 위해서는 뒤채움 재료는 내부마찰각이 최소 $34^{\circ}$이상인 양질의 뒷채움 재료를 사용하여야 하는 것으로 분석되었다.

• 토지주택연구
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• 제12권3호
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• pp.97-108
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• 2021

교대구조물에서는 교대 배면의 성토체 축조로 인한 수평방향응력의 증가로 인한 측방유동문제 및 구조물에 작용하는 온도하중 등의 영향으로 인해 접속슬래브, 거더, 베어링등의 파손이 빈번히 발생되고 있는 실정이다. 이에 대한 대책공법으로 보강토 일체형 교대(GRS (Geosynthetic-Reinforced Soil) integral bridge)가 제안되었다. 보강토 일체형 교대는 GRS 보강토 옹벽과 일체형 교대의 구조형식을 혼합한 형태의 구조물이다. 본 연구에서는 기존 PSC 거더교, 기존 보강토 일체형 교대 및 브라켓형 보강토 일체형 교대(새롭게 개발된 LH형 GRS 보강토 교대)의 시공순서와 지진하중조건을 고려하여 수치해석을 실시하였다. 그 결과 브라켓형 보강토 일체형 교대가 다른 구조물에 비해 응력집중과 교대·뒷채움간 부등침하 영향에 의한 기초지반의 변형에 대해 가장 유리한 것으로 파악되었다. 더 나아가 GRS 보강토 일체형 교대(브라켓형 포함) 구조물은 내진안정성에서도 가장 안정한 것으로 파악되었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권5호
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• pp.263-274
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• 2018

본 연구에서는 순수형 보강토교대의 상부구조로 적용되는 슬래브교에 대한 적용성을 검토하고 보강토 교대의 외적/내적 안정성에 대해 검토하였다. 상부구조인 슬래브교의 연장은 10.0 m ~ 20.0 m, 두께는 0.7 m ~ 0.9 m를 대상으로 하여 구조해석을 수행하여 보강토교대의 교량받침에 작용되는 사하중과 활하중에 의한 반력을 산정하였다. 슬래브교는 연장 20.0m까지 순수형 보강토교대의 허용 접지압 200 kPa을 만족하였다. 순수형 보강토교대의 외적 안정성은 보강토체의 기하형상에 지배되기 때문에 상부구조의 하중에 의한 안전율 변화는 작은 것으로 나타났다. 지지력에 대한 안전율은 기초지반의 강성은 상수이지만 활동력인 상부구조의 하중은 증가되므로 감소되었다. 그리고 상부구조로 인해 보강토옹벽 상단에 작용하는 접지압이 200 kPa을 초과할 경우, 순수형 보강토교대에서는 전면벽체에 작용하는 수평토압이 과도하게 증가되어, 최상단 보강재에서 내적안정성인 인발과 파단에서 허용안전율을 만족하지 못하였다. 순수형 보강토교대의 효율적 설계 및 성능 확보를 위해서는 보강토체 상단에 배치된 보강재의 인발저항력과 장기허용인장력을 증가시키는 것이 필요한 것으로 분석된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권3호
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• pp.594-601
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• 2019

순수형 보강토교대는 상부구조의 하중을 보강토체 상단에 직접기초 형식으로 지지하는 교대이다. 교대 자체의 변형을 최소화하기 위해 비신장성 보강재인 메탈스트립을 사용하여야 한다. 순수형 보강토교대의 적용조건 도출을 위한 매개변수해석은 Zevogolis(2007)에 의해 수행되었다. 그 결과, 최상단 보강재의 인발 안전율이 가장 작게 산정되는 것으로 나타났다. 따라서 최상단 보강재의 인발 안전율이 가장 중요한 설계인자로 판단된다. 본 연구에서는 교대의 형상에 따른 최상단 보강재의 인발 안전율 변화를 검토하였다. 교대 길이와 교대 뒷굽 길이, 교대 높이를 변수로 하여 매개변수해석을 수행하였다. 매개변수해석 결과, 교대 길이와 교대 뒷굽 길이가 증가함에 따라 인발 안전율이 증가하는 것으로 나타났다. 이는 교대 길이가 증가함에 따라 교대의 접지면적이 증가하게 되었으며, 그로 인해 상부구조의 하중이 분산되었기 때문이다. 교대 길이 1.2m에서와 교대 뒷굽 길이 0.9m 지점에서 인발 안전율이 수렴하는 것으로 나타났다. 이는 접지면적 증가에 따라 보강재의 유효길이가 감소하였기 때문이다. 그러나, 교대 길이와 교대 뒷굽 길이가 과도하게 증가될 경우 상부구조의 연장이 증가하게 된다. 그리고 교대 높이가 과도하게 증가할 경우 교대 뒤채움부 토공량이 증가하게 된다. 이는 보강토옹벽에 상부하중으로 작용하게 된다. 따라서 이에 대한 면밀한 검토가 필요하다고 판단된다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 추계 학술발표회 제20권2호
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• pp.895-898
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• 2008

본 연구는 최근 국내의 옹벽 및 교대의 신기술 특허 등록 동향을 조사하여 파악하며, 이들 신기술특허를 적절히 실제 옹벽 및 교대 공사에 적용하려는데 목적을 두고 있다. 본 연구에서 조사된 신기술옹벽으로는 PS강봉에 프리스트레스를 도입한 단면력 저감형 조립식 PC옹벽공법, Coupler-Tension 조립식 옹벽, 도로용 블록식 보강토옹벽, 균등침하를 유도할 수 있는 블록식 보강토옹벽이 있으며, 신기술 교대로는 시트파일을 이용한 교대의 시공공법, 일체식 복합교대 교량, 반 일체식 교대교량의 시공방법, 보강토 교대구조를 기술하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권11호
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• pp.750-757
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• 2018

보강토교대는 보강토옹벽을 교대로 활용하는 토류구조물로써, 보강토체의 변형을 억제하기 위해, 마찰성능이 우수한 채움재와 비신장성 금속 보강재를 사용하고 있다. 본 연구에서는 보강토교대에 주로 사용되는 비신장성 금속 보강재에 대한 인발거동을 분석하기 위하여, 보강토교대 채움재의 강성 및 입도분포와 보강재의 간격에 따른 인발거동을 검토하였다. 매개분석을 통한 분석결과, 보강토체의 인발력은 최상단 보강재에 가장 크게 작용하였고, 보강토교대의 채움재의 특성과 보강재의 수평간격도 보강토의 인발저항에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 채움재의 내부마찰각은 최소 25도 이상, 균등계수는 4 이상의 사질토 그리고 최상단 보강재의 수평간격은 25cm 이하로 배치해야만 설계기준에 제시된 최소 인발 안전율을 만족하였다. 따라서, 보강토체의 인발저항성능을 확보하기 위해서는 채움재의 특성을 면밀하게 고려하여 설계를 수행하여야 하며, 채움재의 특성뿐만 아니라 하중조건을 고려하여 보강재의 배치도 적절하게 하여야 할 것이다. 시공시에는 설계시 고려한 채움재의 강성과 입도분포에 대한 철저한 품질 및 시공 관리가 필요할 것이다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권5호
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• pp.510-519
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• 2019

본 연구에서는 보강토교대로 지지된 슬래브교의 설계 활하중을 도로교설계기준(2010)의 DB-24와 도로교설계기준(한계상태설계법)(2015)의 KL-510으로 구조해석을 수행하였다. 구조해석 결과로부터 산정된 슬래브교의 반력과 보강토교대에 작용하는 접지압에 대해 비교검토를 수행하였다. 교대에 작용되는 반력은 교각의 유무와 개수에 따라 다르게 산정되었다. 단경간에 비해 연속교에서 교대에 작용되는 반력이 감소되는 것으로 나타났다. 구조해석 결과, 활하중보다는 고정하중에 의한 반력이 약 2배 이상 크게 산정되었으며, 활하중이 전체 반력에 미치는 영향이 상대적으로 작았다. 보강토교대에 작용하는 접지압은 단경간에서 가장 크게 산정되었다. 이동하중의 종류에 따른 영향은 상대적으로 크지 않았다. 따라서, 연속교에서 교대에 작용되는 반력과 접지압이 작게 산정되기 때문에, 단경간 교량보다는 연속 교량에 보강토교대를 적용하는 것이 유리한 것으로 판단되었다. 보강토교대에 작용되는 반력과 하중 분담률은 다양한 조건에 따라 달라지므로, 다양한 교량 형식과 제원에서의 접지압 검토가 향후 필요하다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제10권4호
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• pp.105-112
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• 2011

본 논문에서는 지속하중이 작용하는 보강토 구조물의 시간의존적 장기거동에 관한 수치 모델링 기법을 다루었다. 먼저 Power Law 기반의 크리프 모델을 이용하여 지오그리드와 뒤채움흙의 크리프 거동의 모델링에 대한 적용성을 검토 하였으며 나아가 보강토 교대 구조물의 장기 거동에 대한 해석에 적용하였다. 그 결과 Power Law 기반의 크리프 모델은 지오그리드와 뒤채움흙으로 구성되는 보강토 교대 구조물에 지속하중 작용시 발생하는 크리프 변형을 적절히 모사할 수 있는 것으로 검토되었으며 크리프 변형이 발생할 수 있는 뒤채움흙을 사용하는 경우 교대 벽체 및 상판기초에 허용치를 초과하는 변위가 발생할 수 있는 것으로 검토되었다. 본 연구에서 얻어진 결과의 실무적 적용 방안에 대한 내용을 기술하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제26권5호
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• pp.15-26
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• 2010

본 논문에서는 보강토 교대 옹벽에 대한 3차원 유한요소해석 내용을 다루었다. 먼저 북미지역에 적용된 보강토 교대옹벽의 적용 사례와 구조에 대해 알아보았다. 해석에 있어서는 높이 4.8m 폭 14m의 제원을 갖는 가상의 보강토 교대를 고려하였으며 이에 대해 3차원 유한요소해석을 실시하여 3 차원 거동특성과 하중지지력에 대한 내용을 검토하였으며, 해석 결과는 벽제 변위 및 보강재 유발인장력 등을 토대로 3차원 거동에 대한 검토가 가능하도록 제시하였다. 그 결과 교대 보강토 옹벽의 벽체 변위 및 보강재 유발인장력 등 거동 특성 검토 항목에 있어 설계시 적용하는 2차원 평면변형가정 단면의 결과보다 현저히 작게 검토되어 현 설계기준은 다소 보수적인 결과를 주는 것으로 검토되었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제19권12호
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• pp.59-64
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• 2018

보강토옹벽에 발생되는 손상은 전면벽체부, 기초부, 배수로, 상부사면으로 구분하여 발생되고 있다. 보강토옹벽의 손상은 주로 배수문제로 인한 손상이 현장에서 많이 발생되는데, 이 중 제설염에 의한 손상이 최근에 사례화 되고 있는 실정이다. 최근 이상기후로 인해 겨울철에 사용되어지는 제설염의 양이 점점 늘어나고 있다. 이 제설염은 콘크리트 구조물을 열화시키는데, 여기서 보강토옹벽도 예외는 아니다. 배수통로를 통해 뒤채움부로 유입된 염해 성분이 보강토옹벽의 전면벽체를 열화시키는 사례가 최근 발생되고 있다. 따라서, 본 연구에서는 교량의 교대부에 시공된 보강토옹벽의 손상원인을 분석하고, 이에 대한 대책에 대한 분석 연구를 수행하였다. 연구 결과, 교량 교대부의 신축이음장치나 상부 구조에서 집수된 배수계통을 통해 유입된 염해 성분이 보강토옹벽 뒤채움부로 유입되어 손상이 발생되는 것으로 나타났다. 따라서, 배수체계를 개선하고 전면벽체의 강성을 회복하는 방안을 제시하였다.