논문 상세보기
현재 지하에 매설되는 암거는 현장타설 형태보다 품질확보 및 유지관리에 우수하고, 특히 시공연장이 긴 경우 공기단축에 유리한 PC(Precast) 암거형태가 주로 시공되고 있다. 이러한 PC암거가 연약지반 위에 시공되거나 성토·절토 변곡부에 시공되는 경우 등 다양한 시공환경에 따라 배수암거의 부등침하가 예상될 수 있다. 이러한 부등침하가 발생되면 구조물에 균열 및 변형이 유발될 뿐만 아니라 나아가 구조물의 붕괴까지 초래할 수 있지만 실제 PC암거 구조물의 부등침하를 고려한 실험적인 연구나 평가는 어려운 실정이다(신창순, 2008). 따라서 PC암거 부재의 설계시 토피의 변화, 지반 및 하중조건 등 실제 시공조건을 면밀히 고려한 구조검토가 필요하다. 또한 도로에 작용하는 차량 활하중과 달리 일반적으로 항공기 활하중은 메인기어 각하중에 대한 접지폭에 따라 활하중을 산정하며(이경환, 2004), 이러한 Kogler의 근사해법에 따라 계산된 항공기의 하중 재하 구조는 일반적으로 암거의 매설깊이(토피고)가 증가함에 따라 비례하는 고정하중이나 토압과는 달리 <그림 2>와 같은 분포양상을 보이게 된다. 따라서 토피변화에 따른 항공기 하중에 대한 분포 특수성을 고려하여, PC암거의 구조안전성을 확보하는 것이 더 합리적인 부재설계가 될 수 있다. 본 연구에서는 설계항공기(b747-400)에 적합한 PC암거 부재설계를 위하여 범용 유한요소해석 프로그램인 Midas 2017를 이용하여 3D 구조해석을 수행하고, 토피 변화에 따른 항공기 하중분포를 적용하여 PC암거의 응력변화를 분석하였다. 분석결과, 지중에 매설되는 암거는 기타요인(콘크리트의 건조수축, 온도하중, 지반반력계수)에 의한 응력변화보다 토피고에 따른 항공기 활하중 분포<그림2>에 따라 응력변화가 주로 발생하게 된다. 특히 토피고 0.6m∼1.6m인 구간에서 항공기 활하중이 민감하게 변화되고, 1.6m 이상인 경우부터 토피고와 거의 반비례하는 것을 볼 수 있다. 따라서 항공기 활하중이 재하되는 PC암거 시공현장에서 토피고가 0.6m에서 1.6m사이 변화되는 구간에 PC암거 단면을 시공할 경우에는 최대 토피고를 고려하여 설계하기보다는 항공기하중이 최대인 지점에서의 하중을 고려하여 단면을 설계하는 것이 적정할 것으로 판단된다.
