표제지
목차
ABSTRACT 7
제1장 서론 17
1.1. 연구배경 및 목적 17
1.2. 연구내용 19
1.3. 연구방법 22
제2장 문헌 및 연구 고찰 24
2.1. 경량성토공법 24
2.1.1. 주요 경량성토재 26
2.2. PET병위 특성 및 분류 29
2.2.1. PET의 특성 31
2.2.2. PET병의 변형 및 파괴 주요인 34
2.2.3. PET병의 분류 37
2.3. 사용된 PET병의 재활용 39
2.3.1. 페플라스틱의 재활용 39
2.3.2. 국내의 PET병 리싸이클링 한계 42
2.4. Geo-Bottle 개요 44
2.4.1. 물리, 역학적 특성 44
2.4.2. Geo-Bottle의 제작 52
2.4.3. Geo-Bottle의 활용방안 54
2.5. 연구동향 56
2.5.1. PET 수지 56
2.5.2. PET병의 물리, 역학적 성질 58
제3장 실험 60
3.1. 개요 60
3.2. PET병의 용적 62
3.2.1. 실험 계획 62
3.2.2. 실험 방법 62
3.2.3. 실험 결과 63
3.3. 드라이아이스 투입량과 PET병의 압력 66
3.3.1. 실험 계획 66
3.3.2. 실험 방법 66
3.3.3. 실험 결과 67
3.4. 응력과 변형률 73
3.4.1. 실험 계획 73
3.4.2. 실험 방법 73
3.4.3. 실험 결과(내용없음) 4
3.4.4. 모델 제시 78
3.4.5. 모델 검증 81
3.5. 직접전단시험 83
3.5.1. 실험 계획 83
3.5.2. 실험 방법 83
3.5.3. 실험 결과 85
3.6. 크리프 특성 87
3.6.1. 실험 계획 87
3.6.2. 실험 방법 88
3.6.3. 실험 결과 89
3.7. 토조실험 93
3.7.1. 실험 계획 93
3.7.2. 실험 방법 93
3.7.3. 실험 결과 95
3.8. 소결 99
제4장 Geo-Bottle의 옹벽 뒤채움재 적용 방안 101
4.1. 개요 101
4.2. 해석대상 옹벽 선정 102
4.3. 옹벽 안전성 및 단면력 계산 109
4.3.1. 옹벽의 안정조건 109
4.3.2. 옹벽 단면 검토 111
4.4. 간편해석법에 의한 옹벽 해석 113
4.4.1. 중력식 옹벽 113
4.4.2. L형 옹벽 122
4.5. 수치해석에 의한 옹벽 해석 141
4.5.1. 개요 141
4.5.2. 해석프로그램 141
4.5.3. 해석조건 및 검토방법 144
4.5.4. 해석의 유효성 검토 151
4.5.5. Geo-Bottle 미치환시 해석결과 154
4.5.6. Geo-Bottle 영향성 분석 및 고찰 159
4.6. Geo-Bottle의 옹벽 뒤채움재 적용 방안(소결) 179
제5장 결론 182
부록 186
부록 A. PET병 공칭 축 방향 면적 계산법 186
부록 B. L형 옹벽 안정성에 미치는 외력 영향도 193
부록 C. 각 해석 Case별 그래프 198
부록 D. 지반요소 파괴영역 Diagram 215
참고문헌 218
〈표 2.1〉 경량성토재의 분류 24
〈표 2.2〉 EPS블록의 공학적 특성 25
〈표 2.3〉 경량성토재의 적용 예와 효과 25
〈표 2.4〉 경량성토재에 대한 국내·외 기술현황 28
〈표 2.5〉 PET, HDPE, PP의 물성치 30
〈표 2.6〉 PET, HDPE, PP의 특성과 사용용도 30
〈표 2.7〉 PET병의 분류 38
〈표 2.8〉 PET병 재활용 방법(일본) 41
〈표 2.9〉 EPS 압축강도 46
〈표 2.10〉 Geo-Bottle의 압축강도 47
〈표 2.11〉 EPS(D-20)과 Geo-Bottle의 압축강도 비교 51
〈표 2.12〉 이상기체상태방정식에 의한 단위체적당 드라이아이스 투입량 52
〈표 3.1〉 실험에 사용된 PET병의 종류 61
〈표 3.2〉 PET병의 물리적 특성 64
〈표 3.3〉 드라이아이스 투입량과 온도에 따른 PET병의 내부압력 69
〈표 3.4〉 드라이아이스가 충전된 PET병의 응력-변형률에... 75
〈표 4.1〉 Geo-Bottle의 토질상수 103
〈표 4.2〉 표준단면 주요제원(중력식 옹벽) 104
〈표 4.3〉 표준단면 주요제원(L형 옹벽) 106
〈표 4.4〉 중력식 옹벽 안정해석 결과(횡방향 배열시) 114
〈표 4.5〉 중력식 옹벽 안정해석 결과(종방향 배열시) 118
〈표 4.6〉 중력식 옹벽 안정해석 결과(최적단면) 122
〈표 4.7〉 Geo_Bottle 옹벽 높이별 최적치환깊이 138
〈표 4.8〉 Geo_Bottle의 최적 치환 시 안전율 및 철근배근량 139
〈표 4.9〉 L형 옹벽 해석 물성치 146
〈표 4.10〉 L형 옹벽 유한요소 해석 Case 146
[그림 1.1] 연구목적 및 내용 21
[그림 2.1] 일반적인 고분자수지의 응력-변형률 31
[그림 2.2] 고분자수지의 소성변형 거동 32
[그림 2.3] 온도변화에 따른 PET 수지의 응력-변형률 33
[그림 2.4] 깊이에 따른 월평균 지중온도 34
[그림 2.5] 복토 시 표면온도와 EPS온도 35
[그림 2.6] PET병의 파괴모드 36
[그림 2.7] PET 수지의 하중에 따른 크리프 37
[그림 2.8] 원형 내압 1.5ℓ Geo-Bottle의 하중-변형률 거동 44
[그림 2.9] Geo-Bottle과 EPS블록의 항복응력 비교 45
[그림 2.10] EPS(D-20)와 Geo-Bottle 압축강도시험 결과 50
[그림 2.11] 시간에 따른 드라이아이스 승화율(20 ℃) 53
[그림 2.12] Geo-Bottle의 밀봉 54
[그림 2.13] Geo-Bottle 개요 및 활용 55
[그림 3.1] 실제용적 실험 방법 순서 63
[그림 3.2] 표시용적과 실제용적 및 환산용적의 관계 65
[그림 3.3] 드라이아이스를 충전한 PET병의 압력측정 절차 68
[그림 3.4] 드라이아이스 투입량과 PET병 내부기압의 관계 70
[그림 3.5] PET병 내부기압의 일반화 71
[그림 3.6] PET병 내부기압 예측모델과 실험결과의 비교 72
[그림 3.8] 드라이아이스가 충전된 PET병의 응력-변형률관계 77
[그림 3.9] 드라이아이스가 충전된 PET병의 기압별 응력-변형률관계 78
[그림 3.10] 탄성계수 결정을 위한 회귀분석 80
[그림 3.11] 최대응력 결정을 위한 회귀분석 80
[그림 3.12] 드라이아이스가 충전된 PET병의 실험결과와 예측모델의... 82
[그림 3.13] 직접전단시험 사진 84
[그림 3.14] 수직응력에 따른 PET병의 전단응력-변형률 관계 85
[그림 3.15] 수직응력과 전단응력의 관계 86
[그림 3.16] 크리프 실험기의 제작 88
[그림 3.17] 크리프 실험 측정 89
[그림 3.18] 군집화된 PET병의 크리프 변형률 92
[그림 3.19] 토조실험 셋팅 사진 93
[그림 3.20] Geo-Bottle의 배열 94
[그림 3.21] 상재하중과 변위의 관계 96
[그림 3.22] 재하부 변위와 처짐의 관계 97
[그림 3.23] 재하부 변위와 토압의 관계 98
[그림 4.1] 옹벽 종류별 높이의 범위 102
[그림 4.2] 해석대상 옹벽 표준 단면도(중력식 옹벽) 104
[그림 4.3] 해석대상 옹벽 표준 단면도(L형 옹벽) 106
[그림 4.4] 옹벽 설계순서 112
[그림 4.5] 중력식 옹벽 계산단면 종류 113
[그림 4.6] 중력식 옹벽 안전율 변화(횡방향 배열 시) 115
[그림 4.7] 중력식 옹벽 최적 단면(횡방향 배열 시) 117
[그림 4.8] 중력식 옹벽 안전율 변화(종방향 배열 시) 119
[그림 4.9] 중력식 옹벽 최적 단면(종방향 배열 시) 121
[그림 4.10] L형 옹벽 안정성에 미치는 외력의 영향 124
[그림 4.11] Geo-Bottle 치환깊이에 따른 옹벽의 안정에 대한... 128
[그림 4.12] Geo-Bottle 치환깊이에 따른 옹벽 각 부재의... 129
[그림 4.13] Geo-Bottle 치환깊이에 따른 옹벽 각 부재의... 130
[그림 4.14] Geo-Bottle 치환깊이에 따른 옹벽의 안정에 대한... 135
[그림 4.15] Geo-Bottle 치환깊이에 따른 옹벽 각 부재의... 136
[그림 4.16] Geo-Bottle 치환깊이에 따른 옹벽 각 부재의... 137
[그림 4.17] Geo-Bottle 종방향 배열시 옹벽 높이에 따른... 138
[그림 4.18] L형 옹벽(H=5m) 표준단면(Geo-Bottle 치환 전) 140
[그림 4.19] L형 옹벽(H=5m) 최적단면(Geo-Bottle 치환 후) 140
[그림 4.20] Soil Works 프로그램에 의한 해석순서 144
[그림 4.21] L형 옹벽 기하조건 및 Geo-Bottle 치환범위 145
[그림 4.22] 해석대상 옹벽의 해석범위 설정 및 지반 경계조건 145
[그림 4.23] 옹벽 배면 Geo-Bottle 치환범위(치환율 ; 24.8%) 147
[그림 4.24] 옹벽 배면 Geo-Bottle 치환범위(치환율 ; 48.2%) 147
[그림 4.25] 옹벽 배면 Geo-Bottle 치환범위(치환율 ; 57.3%) 148
[그림 4.26] 옹벽 배면 Geo-Bottle 치환범위(치환율 ; 100.0%) 148
[그림 4.27] 해석 Case별 유한요소 해석 단계 149
[그림 4.28] 해석 Case별 변위 및 응력해석 결과 분석위치 150
[그림 4.29] 해석대상 L형 옹벽 유한요소망 및 지반 경계조건 151
[그림 4.30] 가상배면에서의 수평응력분포도(Case C0) 152
[그림 4.31] 기초저면에서의 수직응력분포도(Case C0) 153
[그림 4.32] 수평변위 형상 및 수평변위 다이어그램(Case C0) 154
[그림 4.33] 수평변위 분포 그래프(Case C0) 155
[그림 4.34] 수평응력분포 다이어그램(Case C0, 연직방향) 156
[그림 4.35] 수평응력(토압) 분포 그래프(Case C0, 연직방향) 157
[그림 4.36] 수평응력분포 다이어그램(Case C0, 수평방향) 157
[그림 4.37] 수평방향 수평응력(토압) 분포 그래프(Case C0) 158
[그림 4.38] 각 해석 Case별 옹벽 변위도(옹벽전면) 160
[그림 4.39] 각 해석 Case별 옹벽 변위도(벽체배면) 162
[그림 4.40] 각 해석 Case별 옹벽 변위도(중간배면) 163
[그림 4.41] 각 해석 Case별 옹벽 변위도(가상배면) 164
[그림 4.42] 각 해석 Case별 옹벽 변위도(뒤채움부) 165
[그림 4.43] 각 해석 Case별 옹벽 변위도(기초저면) 167
[그림 4.44] 옹벽배면 연직방향 깊이별 수평응력 분포도(1)... 168
[그림 4.45] 옹벽배면 연직방향 깊이별 수평응력 분포도(2)... 169
[그림 4.46] 옹벽배면 수평방향 거리별 수평응력 분포도(1)... 171
[그림 4.47] 옹벽배면 수평방향 거리별 수평응력 분포도(2)... 172
[그림 4.48] 각 해석 Case별 옹벽 수평 응력도 175
[그림 4.49] 전체 해석 Case별 옹벽 연직 응력도(기초저면) 176
[그림 4.50] 전체 해석 Case별 옹벽 수평 응력도(가상배면) 177
[그림 4.51] 각 해석 Case별 횡방향 전토압 및 합력 작용점(가상배면) 178