보강재 구비조건·내구성

보강재란

보강토 옹벽에서 보강재는 흙과 결속하여 인장력을 부담하는 부재다.

보강재는 설계수명 동안 필요한 인장강도와 흙과의 마찰 저항을 가져야 한다.

또한 시공 손상과 환경 작용에 견디는 내구성을 갖춰야 한다.

흙은 압축에는 강하지만 인장에 약하므로 보강재가 인장을 대신 받는다.

흙과 보강재의 역할 분담

보강재의 저항 원리는 흙과 보강재 사이에서 생기는 마찰저항이다.

보강재가 인장력을 받으면 흙 속 응력이 재분배되고 흙이 한 덩어리로 거동한다.

그래서 보강재 길이는 파괴면 밖의 유효 정착 길이를 확보하도록 정한다.

직접 풀어 보자. 보강재 표면과 흙 사이에서 인발에 저항하는 힘을 고른다.

장기설계인장강도 계산

정답은 마찰저항이다. 보강재는 흙과의 마찰로 수평토압을 분담한다.

장기설계인장강도는 장기인장강도를 안전율로 나눈 값이다.

예를 들어 장기인장강도가 60kN/m인 토목섬유 보강재에 안전율 1.5를 적용한다.

60을 1.5로 나누면 40kN/m이다. 장기인장강도의 약 3분의 2 수준이다.

같은 값을 금속성 보강재에 적용하면 안전율 1.82로 약 33.0kN/m가 된다.

재질별 비교와 내구성

금속성 보강재는 부식이 가장 큰 열화 원인이라 방식처리가 필수다.

토목섬유 보강재는 장기 크리프와 자외선 열화를 막는 첨가제와 시공 관리가 핵심이다.

고분자 보강재는 자외선, 산화, 생물학적 열화, 막힘을 함께 살핀다.

노출 상태에서는 수명이 매설 상태보다 짧아질 수 있으므로 자외선 차단이 필요하다.

시공 손상과 뒤채움 입경

시공 중 보강재가 찢기거나 꺾이면 설계에서 예상한 강도가 떨어진다.

뒤채움재 입경이 크거나 다짐 장비가 닿으면 보강재 강도가 줄어든다.

그래서 설계에서는 시공손상 감소계수를 반영하고 뒤채움 입경을 관리한다.

시공손상이 쉬운 보강재는 최대 입경을 19mm 이하로 제한한다. 일반 보강재는 102mm 이하다.

헷갈리는 점과 정리

장기설계인장강도는 단기 강도가 아니다. 장기인장강도를 안전율로 나눈 값이다.

보강재 구비조건은 인장강도, 변형률, 마찰저항, 시공 손상 저항, 내구성이다.

금속 보강재는 반드시 방식처리를 하고, 고분자 보강재는 자외선과 산화를 본다.

시험 답안에는 재질별 열화 원인과 입경 제한을 시공 손상에 연결해 쓴다.

정답은 5% 이내다. 이 조건을 만족하지 못하면 보강재를 교체하거나 간격을 줄인다.