쏘일네일링 공법은 흙막이 또는 사면안정을 위해서 가장 많이 사용되는 공법이다. 일반적으로 쏘일네일링 공법의 설계에서는 인발에 의한 파괴와 전단에 의한 파괴를 고려한다. 쏘일네일링의 파괴거동은 인발파괴와 전단파괴와 같이 파괴면을 가지면서 사면이 무너지는 경우도 발생하지만 굴착에 의해서 사면 표면의 수평응력이 감소함에 따라 점점 표면이 쓸려가는 얕은 파괴에 의해서 파괴에 이르는 경우가 실제 현장에서 자주 발생하게 된다. 따라서 쏘일네일링의 파괴거동을 크게 인발파괴, 전단파괴, 그리고 얕은파괴로 나누어 정의하였다. 본 논문에서는 각각의 파괴모드에 대한 제약조건을 이론적으로 산정하였다. 또한 각각의 파괴를 막기 위한 설계 최적화를 실시하였으며, 네일링의 정착길이, 개수, 그리고 얕은파괴를 막기 위한 전면에서의 최소 구속압을 설계변수로 두어 최적화 과정을 진행하였다. 최적화 과정은 먼저 네일링의 정착길이와 인장력을 설계변수로 하여 인발파괴 및 전단파괴에 대하여 최적화를 실시한다. 다음으로 각 굴착단계별 사면의 표면에서 얕은파괴를 막기 위한 최소의 구속압을 산정한 후 최적화를 반복수행하여 각각의 설계 변수를 산정하게 된다. 이와 같은 설계 최적화 프로그램을 통해서 인발파괴와 전단파괴만을 고려하는 기존의 설계 시스템에서 프리스트레스까지 산정할 수 있게 되었다.
사면보강 또는 굴착면의 안정성 확보를 위해 쏘일례일링 공법이 종종 적용되고 있다. 그러나 오목형태 또는 볼록형태 모서리부와 같은 특수한 지역에 쏘일네일링 공법이 적용되어질 경우, 편기각보강형태, 즉 skew 쏘일네일 형태로 주로 시공쥐고 있다. 하지만, 지금까지 skew 쏘일례일링 공법이 적용된 굴착 모서리부에 대한 3차원 안정해석 및 거동분석 등에 대한 실험이나 연구결과는 미흡한 실정이며, 따라서 보강재의 배치형태, 삽입각도 및 길이 등 관련 설계변수값 결정에 관하여 주로 경험에 의존하고 있는 실정이다. 따글윽 본 연구의 주된 목적은, skew 쏘일네일링 공법이 오목형태 굴착 모서리부에 적용되는 경우 이에 대한 3차원 한계평형 안정성 평가기법을 제시하는 데 있다. 3차원 예상 파괴흙쐐기의 형상은 FLAC 프로그램 모델링 및 해석을 통해 결정하였으며, 모서리부에 대한 3차원 침투수압 산정식의 제시 및 해석시 다층지반조건의 고려 등이 포함되었다. 또한 제시된 3차원 안정해석법 을 이용해, 관련 설계변수들의 모서리부 안정성에 미치는 영향 정도를 분석하였다. 아울러 기 제시된 볼록형태 굴착 모서리부의 3차원 안정해석 법을 이용해 skew 쏘일네일 보강패턴의 효율성을 분석하였으며, 또한 굴착과정을 통해 전면부 벽체변위 및 인접지반의 침하 등이 상대적으로 문 제시되는 볼록형태 굴착 모서리부에 대한 변위예측을 위해 준 3차원 유한요소 해석기법 및 중첩기법 등의 적용을 시도하였다.
Purpose: The purpose of this study was to evaluate the usefullness of polarus nailing in the treatment of proximal humerus fractures including 2 part, 3 part and proximal comminuted fractures. Materials and methods: Fifteen cases of proximal humerus fracture treated with Polarus nailing from March, 2002 to March, 2004 were selected. Man was 3 cases, and woman was 11 cases. There were one case of follow up loss due to decease. Average age was 60 years old (range, 23 to 84), and there were 6 cases of 2 part fracture, 3 cases of proximal segmental fracture, 5 cases of 3 part fracture. We analyzed the outcom results between 2 part fracture and 3 part fracture. The average follow up period after the operation was 1.5(range, 1 to 2) years. Range of motion (ROM), pain and functional outcome were evaluated by visual analogue scale(VAS) and american shoulder and elbow surgery (ASES) activity of daily living (ADL) functional scoring system. Results: All cases showed union on radiologic evaluation, with 2.3 months follow up. In 5 cases of 3 part fracture, average union time was 1.9 months regardless of proximal screw loosening in 4 cases. In 2 part fracture union time was 2.2 months (P>0.05). VAS pain score was 1.3, ROM was $160^{\circ}$ in forward flexion, $40^{\circ}$ in external rotation, L3 level in internal rotation, and ASES, ADL functional score was 21 in 2 part fracture. VAS pain score was 1.25, ROM was $160^{\circ}$, $43^{\circ}$ and L1 level, and ASES, ADL functional score was 21 in 3 part fracture. There were no statistically significant difference between two groups (P>0.05) VAS pain score was 1.6, ROM was $170^{\circ}$, $47^{\circ}$ and L3 level, and ASES, ADL functional score was 23 in proximal comminuted fracture. Conclusion: Polarus nailing could be used as an effective modality in certain cases of proximal humeral fracture including 2 part, proximal segmental and in cases of 3 part fractures with large greater tuberosity fragment.
목적: 상완골 간부 골절에서의 전향적 교합성 골수강내 금속정 고정술의 치료 결과 및 합병증에 대하여 알아 보고자 한다. 대상 및 방법: 2002년부터 2008년까지 상완골 간부 골절로 전향적 교합성 골수강내 금속정 고정술을 시행하고 골유합 기간까지 추시 관찰이 가능하였던 47예를 대상으로 임상적, 방사선학적 결과 및 술 후 합병증을 분석하였다. 술 후 추시 단순 방사선 검사로 골유합을 확인하였고, ASES 점수 평가법을 이용하여 임상적 평가를 시행하였다. 결과: 총 47예 중 41예 (87.2%)에서 골유합을 보였고, 평균 유합 시기는 14.5주였다. 주요 합병증으로 불유합이 6예, 지연 유합이 3예, 술 중 원위 상완골 후방 피질 골절이 2예, 견관절 유착성 관절막염이 1예를 포함한 영구적 견관절 동통이 2예 있었다. 임상적 결과는 우수가 29예, 양호가 11예, 보통이 4예, 불량이 3예로, 40예 (85.1%)에서 만족할 만한 결과를 보였다. 결론: 상완골 간부 골절에서의 전향적 교합성 골수강내 금속정 고정술은 만족할만한 골유합율 및 임상적 결과를 나타내었으며, 특히 다발성 골절 등의 동반 손상이 있는 경우 또는 분절 골절에서 유용한 하나의 치료 방법이라 사료된다.
쏘일네일링 공법은 1972년 프랑스에서 처음 시공된 이래로, 최근 들어 그 적용성이 더욱 확대되고 있으나 아직까지 세계적으로 공인된 설계방법은 없으며 서로 다른 가정을 가지므로 설계접근 또한 완전히 다르다. 또한 기존의 제안된 네일의 최적 경사각은 제안자에 따라 서로 다르므로 네일 경사각에 대한 영향은 규명되어야 할 설계변수이다. 따라서, 본 연구에서는 쏘일네일링 벽체의 수평변위에 대한 네일의 경사각에 대한 영향을 분석하기 위하여 유한요소해석 프로그램인 SOILSTRUCT가 사용되었다. 프랑스의 쏘일네일 연구 프로젝트인 CLOUTERRE의 CEBTP No. 1에서 측정된 수평변위와 제시된 지반 물성치를 적용하여 FEM해석을 위한 기본 모델을 선정하였다. 그리고, 선정된 기본 모델을 사용하여 네일의 설치 각도에 따른 벽체 수평변위의 영향을 분석하기 위해서 네일의 경사각을 0$^{\circ}$에서 30$^{\circ}$까지 5$^{\circ}$간격으로 변화시키면서 최적의 네일경사각을 얻고자 하였다. 그 결과, 벽체의 변위가 최소로 발생하는 경사각은 20$^{\circ}$였으며, 네일의 경사각이 증가할수록 네일에서 유발되는 인장력은 증가하였다. 그러나 수평변위에 대한 네일 경사각의 영향은 적으므로 현장여건에 따라 시공성이 우선되어야 하는 것으로 분석 되었다. 또한 최하단 네일을 제외하고, 네일의 심도가 깊어질수록 네일에서 유발되는 인장력이 증가하므로 설계시 네일의 재료파괴를 방지하기 위해 네일의 강도와 변위 관계를 고려하여 적절한 네일직경을 적용하여야 한다.
본 연구에서는 최근 강소재의 발전에 의해 고강도 강관의 제작이 실용화됨에 따라 고강도 강관 쏘일네일링 공법의 안정성 및 적용성에 대한 평가를 수행하였다. 쏘일네일링 공법에서 보강재로 사용되고 있는 이형철근을 동일직경의 고강도 강관으로 대체할 때의 보강재의 거동특성과 보강력 증대효과를 규명하고 안정성을 확인하기 위하여 현장시험시공을 실시하였다. 인장시험결과 측정변형률 값이 이론식에서 산정된 변형률보다 작은 값을 보이므로 이형철근을 사용한 쏘일네일링 공법과 유사한 거동을 한다고 볼 수 있다. 변위측정 결과, 고강도 강관의 변위가 이형철근 보다 큰 값을 보이는 것은 강관 내부그라우팅 영향과 단면적 감소에 따른 영향인 것으로 판단된다. 쏘일네일링 공법에 고강도 강관을 사용하는 경우 부재성능 및 경량화를 통하여 안정성 및 시공성 향상에 따른 현장적용성이 양호한 것으로 판단된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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