가설흙막이 수치해석의 설계조건과 모델 구성

1. 적용기준과 해석범위

KDS 21 30 00(2024) 1.6(1)은 벽체·지지구조·굴착저면의 안정, 주변 구조물 영향과 지하수 처리를 함께 검토하도록 정한다. 3.1.2(1)~(3)은 벽체 종류, 지지구조, 지반조건과 근접시공 여부를 고려해 관용법 또는 흙-구조물 상호작용을 다루는 수치해석법을 선택하고, 굴착 및 지지구조 해체에 따른 토압 변화를 단계별로 해석하도록 한다.

먼저 해석에서 검토할 항목이 부재력 산정, 벽체변위, 지표침하, 굴착저면 안정, 인접시설 영향 중 무엇인지 기록한다. 단면 해석으로 코너부·단부·편심하중을 설명할 수 없는 경우에는 KDS 21 30 00 3.4(6)의 3차원 지반거동 검토 필요성을 별도로 판정한다.

2. 입력·경계조건과 모델 구성

입력자료는 최신 굴착평면·단면, 시추주상도와 시험성과, 지하수 관측자료, 인접 구조물·매설물·도로, 장비계획을 같은 기준좌표와 표고로 맞춘다. KDS 21 30 00 1.7.1(1)의 토압·수압·상재하중·인접건물하중·교통하중과 그 밖의 실제 하중을 모델 입력표에 빠짐없이 연결한다. 조사수위 이상 상승 가능성이 있으면 1.6(2)에 따라 침투해석으로 변경 수위를 정하고 그 수위를 구조해석에 적용한다.

3. 해석·판정 절차

기본모델은 굴착 전 초기응력과 초기수위를 평형시킨 뒤 실제 굴착 깊이와 지보재 활성 시점을 순서대로 반영한다. KDS 21 30 00 3.1.2(5)는 띠장 설치 위치에서 1.0 m 이하의 작업공간을 두고 단수별 굴착 후 즉시 지지구조를 설치하는 시공조건을 구조검토에 반영하도록 한다. 현장 계획이 이 조건과 다르면 단계 입력을 계획에 맞추고 과굴착 또는 설치 지연의 영향을 별도 검토한다.

각 단계에서 수렴·평형, 벽체변위, 지표침하, 부재력, 지반 소성화와 수압 변화를 확인한다. 계산영역을 확대하거나 요소망을 세분하고 주요 정수를 바꿔도 지배 단계와 판정 결과가 달라지지 않는지 비교한다. 인접시설의 허용값은 해당 시설의 적용기준에서 확인하고, 적용 위치·방향·산정방법을 함께 기록한다.

4. 계산서·도면·검토자료

계산서에는 해석 목적, 적용기준과 조항, 모델 차원, 좌표·표고, 지층과 정수 출처, 초기응력·지하수·외곽경계, 구조요소와 접촉조건, 하중, 단계별 활성·비활성 조건을 수록한다. 도면의 굴착선·지보재 위치·부재명과 해석모델 번호를 일치시키고, 단계별 변위·부재력·수압의 최대값은 발생 위치와 공정단계를 함께 표시한다. 결과표에는 기본모델과 민감도 모델의 차이 및 설계에 채택한 값을 남긴다.

5. 누락 방지 체크사항

• 굴착깊이·지보재 위치·설치 및 해체순서가 최신 도면과 일치하는지 확인한다.
• 지하수위, 차수벽 선단, 배수조건과 구조해석 수압이 같은 시나리오인지 확인한다.
• 인접 구조물·매설물·교통·장비하중의 위치와 작용단계가 입력표에 연결됐는지 확인한다.
• 모델 경계와 요소망을 바꾼 비교에서도 주요 변위·부재력의 판단이 유지되는지 확인한다.
• 계측 위치와 관리기준이 해석 결과의 좌표·방향·발생단계와 대응하는지 확인한다.