1st Step for All

Science: 천문학 Astronomy; 생물학 Biology; 화학 Chemistry; 지질학 Geology; 수학 Mathematics; 물리 Physics

Engineering: 항공우주 Aerospace; 농업 Agriculture; 생물 Biological; 화학 Chemical; 토목공학 Civil; 전기공학 Electrical; 환경 Environmental; 산업 Industrial; 해양 Marine; 재료 Materials; 기계 Mechanical; 원자력 Nuclear

Architecture: 건축 Architecture

Health: 건강보건 Health

ETC: 기타 ETC

현재 위치

콘크리트 표면차수벽형 석괴댐(CFRD)-설계일반

작성자 Uploader : ezcivil 작성일 Upload Date: 2017-01-24변경일 Update Date: 2017-01-24조회수 View : 3369

제 5 장 콘크리트 표면차수벽형 석괴댐

5.1 설계일반

5.1.1 적용범위

(1) 이 장에서 규정하는 사항은 일반적으로 댐높이 15m 이상의 「콘크리트 표면 차수벽형 석괴댐(concrete face rockfill dam, 이하「CFRD」라 한다.)」의 설계에 적용한다. 이보다 댐 높이가 낮은 경우에도 이 기준을 준용할 수 있다.

(2) 이 기준은 설계시 지켜야 할 최소한의 내용을 규정한 것으로 이용가능한 선택범위를 제시하는데 있다. 실제 적용시에는 축적된 설계수준의 정도와 개별 댐 지점의 현장여건을 감안하여 탄력적으로 적용하여야 한다.

5.1.2 용어의 정의

(1) CFRD란 <그림 5.1>과 같이 댐단면이 물과 접하는 상류부에 차수를 위한 프린스(plinth) 및 콘크리트 표면차수벽(이하 「차수벽」이라 한다.)과 차수벽을 지지하는 차수벽 지지죤 및 암석죤으로 구성되는 댐이다.

(2) 내부마찰각(φ)은 암의 재질, 형상, 강도와 암석죤 재료의 입도분포 및 다짐도 등에 영향을 받으며, 댐단면의 사면경사등 단면을 결정하는데 기초자료로 활용되는 중요한 인자이다.

(3) 프린스는 차수벽과 기초지반을 수밀(水密)상태로 연결시키고 기초 그라우트 캡(cap)의 역할을 함과 아울러 차수벽 및 제체에서 전이되는 하중을 지지하여 지반으로 전달하는 차수벽의 주춧돌(toe) 역할을 담당하는 철근콘크리트 구조물이다.

(4) 차수벽(face slab)은 담수후 저수지 물의 흐름을 차단하기 위한 구조물로서 건설중이거나 담수시 일어나는 변형을 수용할 수 있도록 주변이음, 수축이음, 시공이음을 가진 철근 콘크리트 슬라브이다.

(5) 주변이음(perimetric joint)은 담수후 차수벽의 변형을 수용할 수 있도록 프린스와 차수벽의 접합부에 설치되는 이음이다.

(6) 수직신축이음(vertical contraction joint)은 차수벽 콘크리트의 온도응력 등으로 인한 횡방향 변위를 수용하기 위하여 설치되는 수직이음으로서 철근이 절단된다.

(7) 시공이음(construction joint)은 차수벽 콘크리트의 타설시 시공의 편의를 위하여 설치되는 이음으로 철근은 끊어지지 않으며, 수직시공이음과 수평시공이음으로 구분된다.

(8) 파라페트 월(parapet wall)은 댐체의 일부로서 댐마루의 상류 끝단에 설치되며 저수지 수면의 파랑으로 인한 월파의 방지 역할과 함께 저수공간의 확보기능을 하는 옹벽 구조물이다.

(9) 댐높이는 댐의 기초지반과 댐마루의 표고차를 말하므로 CFRD에서는 댐의 기초지반인 프린스 바닥에서 댐마루의 하류측 비탈머리까지의 표고차를 말한다.

5.1.3 표면차수벽형 석괴댐의 선정

(1) 일반사항

(가) CFRD의 설계는 확고한 이론에 근거하기보다는 실제 구조물의 거동상태에 따른 분석결과와 현장에서의 시공경험에 기초를 두고 있다. 시공사례를 통해 댐의 안정성은 입증되고 있으나 차수벽의 균열, 각종 이음부의 벌어짐 등으로 인한 누수의 문제점에 대하여 연구가 계속되고 있다.

(나) 일반적으로 CFRD를 댐의 형식으로 고려시 장점은 다음과 같다.

① 우리나라는 지질구조상 CFRD의 주 축조재료인 암석자원이 풍부하고 구득이 쉬워 일반적으로 동일 규모의 다른 필댐보다 경제적인 설계가 가능하다.
② 댐체 축조시 기상의 영향을 비교적 적게 받음으로 다른 형식의 필댐보다 공기상 비교적 유리하다.
③ 댐체가 파이핑 등 누수에 대해 저항력이 높은 입경이 큰 암석재료로 구성되므로 구조적으로 안정성이 비교적 높다.
④ 그라우팅 공종이 프린스 위에서 이루어지므로 댐축조와는 별개 공정으로 할 수 있어 공기단축이 가능할 뿐만 아니라 유지관리단계에서 노출된 차수벽에 대한 검사와 보수가 용이하다.

(다) CFRD 형식 선정시 기본적으로 검토하여야 할 사항은 댐규모와 지형지질, 공사용 재료, 기상 및 가물막이 계획, 자연환경적 조화, 공사기간 및 경제성, 유지관리, 지진에 대한 안정성 등이다.

(2) 형식선정시 고려할 수 있는 사항

(가) 댐규모와 지형지질

① 양안부의 경사가 급한 경우라도 중심코아형 필댐에서 발생될 수 잇는 점토심벽 재료의 부등침하로 인한 인장균열 등과 같은 문제점이 적기 때문에 안정성 측면에서 상대적으로 유리하다.
② 지질과 관련해서는 신선한 경암 지반이 가장 좋지만 다른 형식의 댐과는 달리 지질조건에 크게 영향을 받지 않는다. 하지만 압축성 기초지반은 가급적 피하는 것이 좋다.
③ CFRD의 차수를 담당하는 프린스 기초지반이 신선한 암반이 아는 충적토, 풍화토와 같은 지반인 경우에도 기초지반의 누수에 따른 세굴이나 파이핑에 대한 대책이 강구되면 기초지반으로 사용될 수 있다.

(나) 공사용 재료

① 압축강도가 큰 암석재의 채취가 경제적으로 가능할 경우 점토 등 다른 차수용 재료의 구득이 난이에 크게 상관없이 대안 검토가 될 수 있다.
② 파쇄암을 사용할 경우 암석특유의 취성변형이 발생하므로 이를 고려하여 입도분포 등을 적절히 계획하여야 한다.

(다) 수문기상 및 유수전환 계획

① CFRD는 제체 축조시 대부분의 공정이 암석을 다짐하여 축조하는 것이므로 강우 등 기상조건에 영향을 비교적 적게 받아 다른 형식의 필댐보다 공사기간이 상대적으로 적게 소요된다.
② 유수전환 계획시 공사중 가물막이댐이 월류되는 경우에도 제체에 미치는 홍수피해가 다른 형식의 필댐보다 상대적으로 적어 낮은 빈도의 확률홍수량을 채택할 수 있다.이러한 경우라도 최근의 기상변화와 홍수로 인한 제반 손실(인명피해, 공사비, 공사기간 등)을 고려하여 유수전환 계획을 수립하여야 한다.

(라) 자연환경적 조화

① 댐제체에 공사용 도로(ramp)를 비교적 용이하게 설치할 수 있어 도로 개착에 따른 자연환경 훼손을 최소로 할 수 있다.
② 댐높이가 동일할 경우 다른 형식의 필댐에 비해 사면 경사를 비교적 급하게 할 수 있으므로 댐의 체적이 감소함에 따라 암석개발물량을 줄일 수 있어 자연환경을 적게 훼손할 수 있다.

(마) 공사기간 및 경제성, 유지관리

① 기초처리가 프린스 기초부위로 거의 제한되며, 기초처리를 댐 축조와 독립적으로 시공할 수 있어 공사기간이 다른 형식의 필댐보다 상대적으로 짧다.
② 공사중 제체내 간극수압에 따른 문제가 없기 때문에 축조중 함수비 조정이 거의 필요없고 일반적으로 적은 강도의 강우량(약 30mm 이하/일)이 내릴 경우에도 축조작업에 크게 지장이 없는 등 비교적 전천후 시공이 가능하다.
③ 시공중에 심벽형 필댐과 같이 심벽재나 필터재의 차량 통과에 따른 제한을 크게 받지 않아 제체를 거의 운반도로화 할 수 있고 축조용 공사재료의 수송이 비교적 용이하다.
④ 댐제체는 전단강도가 큰 암석재료로 축조됨으로써 다른 형식의 필댐보다 댐 상·하류면의 경사를 급하게 할 수 있어 댐체적을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 댐저폭이 줄어들어 방류관 등 부대 시설물의 계획이 경제적으로 된다.
⑤ 차수벽의 균열과 균열부위를 통한 누수가 있더라도 보수부위가 표면부에 국한되어 다른 형식의 필댐에 비해 보수가 비교적 용이하다.
⑥ 다른 형식의 필댐과는 달리 기초부나 차수벽의 누수가 세굴이나 파이핑 작용을 수반하지 않으므로 댐의 안전에 직접적인 영향을 미치지 않는다.

(바) 지진에 대한 안정성

① 기본적으로 댐체에 간극수압이 작용하지 않아 지진진동시 유효응력의 감소가 없으며 암석재의 주 축조 재료인 대형 암괴의 엇물림 작용으로 지진에 대한 안정성이 비교적 높은 것으로 평가되고 있다.
② 프린스는 일반적으로 암반위에 설치되고 제체와 분리되어 있으므로 댐 기초암반으로부터 댐체의 하단에 진동이 전달되면서 나타나는 제체 구성재료의 불균질에 의한 증폭현상이 크지 않은 것으로 평가되고 있다.
③ 지진동으로 차수벽에 균열이 일어날 수 있지만 차수벽의 균열부위를 통과한 물은 적절한 입도 및 투수성을 확보한 차수벽 지지죤과 암석죤을 통해 안전하게 통과되므로 이로 인해 댐의 안전이 크게 위협되지 않는 것으로 평가되고 있다.
④ 차수벽의 누수로 인한 제체의 세굴이 부분적으로 있을지라도 침식이 완만하여 댐 전체의 급격한 붕괴가 초래될 위험이 적고 부분적인 보수를 신속히 할 수 있다.

(사) 기타사항
① 홍수에 대비한 여수로 설계시 여수로를 댐제체내에 설치하지 않는 것은 다른 필댐과 마찬가지지만 댐의 규모 및 홍수량의 규모가 크지 않고, 댐제체의 침하량을 최대 한도로 줄이는 것이 가능할 경우 여수로 설치가 검토될 수 있다.

*** 참고문헌[References] ***

댐설계기준, 2001, 건설교통부

Ht = J + H

작성자의 수식그림이 없습니다. No picture for this formula


변수명 Variable	변수값 Value	변 수 설 명 Description of the variable

※ 이 사이트는 광고수익으로 운영됩니다.

★ 로그인 후 수식작성 및 즐겨찾기에 추가할 수 있습니다.
★ To make new formula or to add this formula in your bookmark, log on please.

1st Step for All

현재 위치

콘크리트 표면차수벽형 석괴댐(CFRD)-설계일반

코멘트