토목섬유 장기설계인장강도

정의

토목섬유 장기설계인장강도는 극한인장강도를 감소계수의 곱으로 나눈 설계 인장강도다.

설계에는 시공 직후 강도가 아닌 수십 년 동안 유지되는 장기설계인장강도를 써야 한다.

식에서 T_ult 는 극한인장강도, RF_D·RF_ID·RF_CR 은 세 감소계수다.

크리프와 장기 강도 저하

토목섬유는 흙 속에서 수십 년 동안 일정한 힘을 받으며 천천히 늘어난다.

이 현상을 크리프(creep)라 한다. 크리프가 누적되면 극한강도보다 낮은 힘에서도 파단될 수 있다.

극한인장강도는 짧은 시간 시험의 결과라 이 장기 효과를 반영하지 못한다.

그래서 설계에서는 극한강도를 감소계수로 나눠 낮춰 쓴다.

세 가지 감소계수

감소계수는 세 가지다. 내구성, 내시공성, 크리프 감소계수다.

내구성 감소계수는 화학적·생물학적 열화를, 내시공성 감소계수는 다짐과 포설 중 손상을 반영한다.

내구성과 내시공성 감소계수는 모두 최소 1.1 이상을 적용한다.

크리프 감소계수는 재질별 값을 적용하며, 가장 큰 영향을 준다.

계산 예

예를 들어 극한인장강도가 60 kN/m 인 PET 토목섬유를 쓴다고 하자.

내구성 1.1, 내시공성 1.1, 크리프 2.0 을 적용하면 분모는 2.42 이다.

60 을 2.42 로 나누면 약 24.8 kN/m 이다.

이는 극한강도의 약 41% 수준으로, 감소 폭이 상식 범위 안이다.

헷갈리는 점

앞 문제의 정답은 약 24.8 kN/m 이다.

헷갈리기 쉬운 것은 토목섬유와 금속성 보강재의 계산 경로다.

토목섬유는 극한인장강도를 감소계수로 나누고, 금속은 항복강도와 단면적으로 계산한다.

재질별 크리프 감소계수는 기준의 범위를 쓰며, PP 는 PET 보다 범위가 높다.

같은 극한강도라도 PP 는 장기설계강도가 더 낮게 산정된다.

정리

장기설계인장강도는 극한인장강도를 세 감소계수의 곱으로 나눈 값이다.

내구성과 내시공성 감소계수는 각각 1.1 이상으로 적용한다.

크리프 감소계수는 PET, PP, PE 별로 기준이 정한 범위를 적용한다.

재질 선정과 현장 조건 반영이 설계강도를 좌우한다.