현장계측과 수치해석을 이용한 흙막이 가설구조의 수평변위에 관한 연구

Abstract

경제 성장과 더불어 건물이 대형화 되면서 경제적인 부지의 이용을 위해 지하공간 개발에 따른 굴착공사가 이루어지고 있다. 그러나 굴착공사는 본 구조물에 목적을 두고 있기 때문에 가설 구조물에 상대적으로 소홀히 대하는 경향이 있어 인접구조물 안정성에 피해가 발생하는 경우가 빈번하게 발생하고 있다. 따라서, 흙막이 구조물 자체의 안정성은 물론 흙막이벽체 수평변위로 인한 인접구조물의 피해가 발생하지 않도록 합리적인 설계와 시공이 이루어져야 한다. 본 연구에서는 굴착공사 시 발생하는 흙막이벽체 수평변위를 기 시공된 현장의 계측자료를 바탕으로 탄소성해석(Sunex, Ver. w5.73) 및 유한요소해석(Midas GeoX, Ver. 3.00) 결과와 비교·분석하여 설계 시 사용되는 해석기법의 적용성 여부를 검토하였다. 그 결과 흙막이벽체 수평변위는 현장계측 결과와 수치해석 결과에서 차이를 보이는 구간도 있었지만 유사한 변위량과 형상을 나타내고 있어 수치해석에 의한 변위 예측은 타당한 것으로 나타났다. 또한, 수치해석 결과에서 탄소성해석(Sunex)과 유한요소해석(Midas GeoX)의 변위량이 유사하게 나타나 해석기법으로 적절함을 알 수 있었다. 현장계측 결과와 수치해석 결과가 차이를 보이는 원인은 설계 시 가정된 지층조건 및 토질정수가 현장조건과 상이할 수 있으며, 시공 시 발생하는 단계별 굴착깊이, 지보공의 긴장력 및 지보공의 설치시기가 설계 시와 상이하여 발생한 것으로 판단된다. 따라서, 향후 설계 시 검토조건이 고려된 계측자료를 토대로 하여 다양한 지반특성 및 해석기법을 적용한 추가적인 검토가 이루어져야 할 것이며, 앞으로 설계 및 계측이 함께 연구가 이루어져 보다 합리적인 설계와 시공이 이루어져야 할 것이다.