지중응력의 각종 공식을 계산할 때 가정사항이 되는 것으로는

탄성(응력-변형률) 을 갖는다
등방성을 갖는다. (누르는만큼 옆으로도)
균질하다.

그 중 흙의 등방성, 이방성에 대해서 먼저 알아보면

등방성 (Isotropy) : 수직, 수평방향으로 같은 물질의 성질, 변형률을 갖는 경우를 말함. 대기압 공법. 물.
- 지중응력의 탄성해석에서 적용되는 가정사항.

이방성 (Anisotropy) : (=비등방성) 방향에 따라 물질의 성질과 변형률 등의 특성이 달라지는 경우를 말함. 수평토압계수, 수직토압계수.
- 투수계수 : 수평이 크다. 여러층의 투수계수 산출방법 식. (수평 : 단순 나누기, 수직 : 나눠서 나누기)
- 토압 : 수평/수직토압 다름 (Ko 곱해줌. 삼축압축시험)
- 압밀계수 : 수평이 수직보다 4~5배 크다. 교란에 의해 수평 압밀이 줄어들 수 있어 그에 따른 보정으로 Cv 를 동일적용.
- 물과 흙은 서로 등방과 이방으로 다르나, 토압을 계산할 때는 가정으로 동일하게 적용하는 경우에 대한 해석 조건 공유가 필요하다.
- 고유이방성 (inherent anisotropy, 흙 자체가 가지고 있는 입자배열 등의 성질), 유도이방성 (stress-induced, 하중/응력 변화에 의해 발생되는, 일정 응력이상이 재하된 후에 보통 나타나는 이방성)

삼축압축 : 구속압력 (등방압밀(K=1.0) CIU, Ko 이방압밀 CAU), OCR = 2 로 Ko 제하 (선행하중의 반만큼이 될 때까지 제하한다는 의미)

지중 응력의 기본 조건 : 연직응력은 흙의 무게(유효응력)로 보고, 수평응력은 정지토압계수를 고려한다.

하중 종류에 따른 계산 (Boussinesq’s equation)
1. 집중 : 3QZ^3 / (2 pi R^5) = q 로도 적을 수 있음. (영향계수) 깊이의 제곱에 반비례한다. (그래프) 하중 중심에서 멀어질수록 연직응력 증가량은 감소.

해당 지점 바로 밑 : I = 0.4775

떨어진 곳에서는 무조건 반비례는 아니고, 영향계수가 극대화되는 지점까지 상승한 후 줄어든다.

2. 등분포 : q Ic
3. 2:1 간편법 : Q/(B+z)(L+z). 연직방향 힘이 평형하다는 조건.
4. Pressure bulb : 영향범위 2B, 4B 0.1q 가 되는 지점까지 원을 작성.

Pressure bulb (=Isobar) 압력구근

정사각형 : 2B (0.1 이 되는 부분), 연속기초 : 4B (0.1 이 되는 부분).
연속기초의 지중전달응력이 더 크다. 2차원이니 그렇다고 이해하는 것이 좋다.

Boussinesq
-       균등선탄
-       집중하중 P x Ib /z^2


Westergaard
-       얇은 탄성층들의 조합
-       집중하중 P x Iw /z^2

r/z = 0, 즉 집중하중과 같은 선상에 있다면,
지중응력 계수가 Iw 가 33% 작음.
Boussinesq 가 보수적인 접근.
근접한(얕은) 깊이에서 Ib 가 더 큼.

연결 : Newmark 영향원 (P=INq, I=1/200, N:요소의 개수)
http://huedor2.tistory.com/690

암반의 응력은 얕은 곳은 횡방향응력이 크고,
깊은 곳에서는 횡방향과 수직방향 응력이 비슷해진다.

초기응력은 다음과 같은 방법으로 측정할 수 있다.

1. 플래트잭법 (Flat Jack) = 응력보상법 (Stress compensating method)
- 암반 응력 측정을 위해 표면에 수행하는 시험 방법
- 시공된 터널이나 굴착면의 응력(지중응력)의 변화를 확인함.
- 측정판을 삽입하여 압력을 측정. (압력 Pump 적용 필요.)
- 굴착 후 암반의 이완에 따른 압력. (초기 간격으로 돌아가기 위한 압력) (떨어졌다가 회복하는 그래프)
- 전반적인 확인을 위한 간격 확보 필요. (자료의 신빙성)
- 절삭-초기변위확인-Jack 삽입-변위회복까지 가압
- 시험이 간단하나, 교란된 부분이라 신빙성이나 안전율 고려 필요.


2. 수압파쇄 (Hydraulic Fracture)
- 시추 필요. (시추가 가능한 공간이어야 함.)
- 지하수면 아래도 시험 가능, 대심도 시추공에서도 가능. 주응력면에 수직으로 가압된다는 가정.
- 균열발생에 대한 응력을 확인.


3. 시추코어 이용법

- ASR (Anelastic Strain Recovery) 법
* 시추코어 회수시 회복 변형률 : 응력개방이 크면 회복량 큼. 회복변형률을 통해 초기응력 측정.
* 온도, 함수비, 이방성, 잔류변형률, 측정 시간 등에 영향을 받음.

- DSCA (Differential Strain Curve Analysis) 법
* 회수 코어가 정수압을 가할 때 주 변형률 방향이 같음.
* 균열발생을 응력한계(초기응력)으로 보고 추정

- AE (Acoustic Emission) 법
* Kaiser 효과 : 응력 제거 후 재가압 시에는 첫째 재하 과정에서의 최대응력이전까지는 AE가 작다가, 그 이후 급격히 커지는 현상.
(하중을 가할 때 방출되는 음향을 측정하다가 커지는 포인트 확인)
* 하중 증가에 따른 두개의 직선을 근사시키고 그 교점을 초기지압으로 추정. (갑자기 커지는 부분 접선의 교점)

- DRA (Deformation Rate Analysis) 법
* 주기적으로 압축하중을 가함. 변형률의 차이를 확인. (변형률이 증가하다가, 줄어드는 시점을 초기응력으로 추정)

4. 응력개방법 (Stress Relief Method)
- 변형률, 변위계, 응력계로 측정. (암반의 탄성정수 필요.)
- 오버코어링 (Large Diameter Hole), Undercoring, 슬롯형성법
- 오버코어링 (3방향 게이지) : 공경변형법 (USBM), 공저변형법 (Doorstopper method, 짧아도 됨, 연약암반/절리에 용이), 공벽변형법 (Leeman method), CSIRO (Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization) HI 셀 법, 반구/원뿔형

거꾸로 가봅시다.

탄성계수
- 많은 공식 들이 있습니다. N 치를 이용한 탄성계수 계산 (흙의 특성에 따라 다른 계수들이 곱해짐. DAS 책에도 나와 있음.) Loose Soil 은 10000 정도부터 Gravel, Sand 는 150,000 까지도. E(kN/m2) = 766 N
- 탄성계수의 활용. 침하는 탄성침하-1차압밀-2차압밀로 나뉘는데, 그 중 탄성 침하를 계산할 때, pressure 를 탄성계수로 나누고, 각 깊이별 영향범위, 계수를 곱하여 침하량을 계산할 수 있습니다. Schmertmann 의 계산 방식.
-

지반반력계수
- K30, K40, K75 등의 plate 를 이용한 평판재하시험(PBT) 에서 하중-침하곡선을 그린 후 기울기를 지반반력계수 (Subgrade Reaction Coefficient) 라고 합니다. (kg/cm3) 40 x Fs x N 으로도 계산을 하기도 합니다. (kN/m3)
- 평판재하시험은 해당 영향범위가 크지 않지만, 시험이 간단하고, 하중의 3배까지 재하할 수 있다는 장점이 있습니다.
- 수평반력계수는 0.2~0.5 정도로 고려합니다.
- 탄성계수와의 비교 : 탄성 거동을 표시하는 지표가 되지만, 탄성계수는 일정한 값, 지반반력계수는 같은 지반이라도 기초크기/형상/근입깊이에 따라 달라지는 특징이 있음. (하중을 가해도 그 크기와 깊이에 따라 침하량이 달라지는 것과 동일한 개념)
- 평판재하시험의 지반반력계수는 기초 폭에 따라 작아지는 공식이 제안됨. 재하판의 크기의 10배면 0.17 배 정도, 2배면 0.6 배 정도의 지반반력계수를 감소 시킨다. (더 침하가 발생한다. 크기에 따라 지반에 미치는 영향 범위와 깊이가 커지기 때문)
- 포장 설계 시 K30 관리 (노상, 아스팔트 20이상, 콘크리트 15이상)

교량 받침 불량 시
- 낙교, 파손, 전도, 뽑힘

고정받침과 가동받침 (구조해석에 따름.)

1. 위치 확인
- 노면 높이, 종단/횡단경사(곡선교) 고려, 받침 무수축 모르타르 두께 고려.
- 회전축 방향 : 주거더와 직각방향. 이동방향 : 주거더와 평행하게
- 가동받침 : 표준온도, 크리프, 건조수축 완료 시 받침의 중심이 일치하도록

2. 시공계획
- 도면과 제품사양서 확인.
- 받침 계획
- 설치부 블록아웃
- 철근과 앵커의 간섭확인
- 곡선부, 경사부 재확인

3. 시공절차
- 치핑- 가설용 - 가거치 - 앵커부 보강 - 레벨 - 모르타르 - 패드 및 상판
- 솔플레이트 용접 시 필렛
- 무수축 모르타르 강도 확보 600kg/cm2
- 받침 주변 공간 확보 변위확인 유지관리

4. 손상유형 : 틈발생, 부식, 볼트 이완, 탄성 오염, 롤러 이탈, 핀 균열, 고무 열화, 위치 부적정, 앵커볼트 파단, 인발, 이물질에 따른 기능저하

5. 점검
- 항목 : 손상, 열화, 가동의 작동유무, 방향확인, 모르타르 균열여부, 교량 전체 상태를 숙지할 필요가 있음.
- 과거 이력 관리가 중요
- 정기점검 (연 2회), 정밀 (2년1회), 긴급점검 (호우,지진, 화재 시), 정밀안전진단 (5년 1회)

6. 보수
- 손상의 정도 파악
- 교통통제 고려
- E등급이면 즉시 보수, 나머지는 상황에 따라
- 잭업 필요여부 결정
- 전체교체, 부분교체(탄성에서는 거의 없음.), 보수, 모르타르 채움, 보강철근, 재도장