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***◈ 건 축, 토 목

P.P MAT, P.E.T MAT

작성자blackstar(카페지기)|작성시간15.11.13|조회수3,160 목록 댓글 0
기초지반매트(P.P MAT,    P.E.T MAT)

가. 개 요

연약지반 시공 장비를 진입시킬 때 흙 쌓기를 국부적으로 하려 할 때 흙더미의 함몰 또는 전단파괴를 방지하기 위하여 MAT 를 부설하여 지지력을 증가시키기 의한 공법이다.

국내에서는 아산 방조제 공사에서 최초로 MAT 를 사용한 이래 연간 수백만 스퀘어 미터 이상으로 매우 급속한 성장을 하고있다.

최근 고도산업사회의 발달과 함께 국토의 효율적인 개발을 위한 간척 사업 등이 활기를 띠면서 해안 해안 사면이나 방조제 사면 등에 사용되는 MAT 가 현저하게 증가하고 있다.

나.MAT 의 특징

- 우수한 역학적 성질을 보유하고 있다.

- 집중하중을 안전하게 견딜 수 있도록 균등하게 하중을 분포시키고 조직 구조간의 균일성을 유지한다.

- 가볍고 유연하며 시공성이 매우 우수하다.

- 물리적 화학적 작용에 탁월한 내구성과 저항성이 있다.

- 강도 투수성 방사성이 우수하다.

- 연약지반에 표층처리 사용시 뛰어난 배수효과와 토사분리효과 및 필터(FILTER)효과를 발휘 한다.

다.MAT의 용도

1.항만, 간척 또는 공단부지 조성공사에 있어서 연약 지반의 보강에 의한 부동침하방지 등의 안정처리.

2.준설매립시 가호안 근고사석 하부세굴방지.

3.연약지반 개량 공사시 장비진입 및 지지력 보강.

4.토사 유실 방지를 위한 여과기능.

라.MAT 의 기능

1)분리기능(Seperation)

세립토와 조립재료가 외부하중에 의하여 입착될때 MAT의 뛰어난 보존기능과 충분한 강도로 세립토가 조직재료의 공극 사이에 혼입되는 것을 방지한다.

2)여과기능 ( Filteration)

배수 양수 또는 물의 흐름 및 파랑의 작용시 MAT에 물이 통과하는 동안 토입자에 이동을 방지 한다.

3)보강기능 (Reinforcement)

MAT의 인장강도 및 원지반과의 마찰력에 의해 토류 구조물의 안정성을 증가시킨다.

4)흡수기능(Absorber)

충격 또는 진동을 받는 두 재료사이에 놓아 보호되어야 할 재료에 전달된 응력과 변형율을 경감시킨다.

5)활면기능 (Slip Surface)

전단 변형을 일으키는 두 재료 사이에 놓아 두 재료간의 마찰을 최소로 한다.

6)울타리기능(Solid Barrier)

흙이나 암석 표면에 설치하여 흙이나 암석이 떨어 지는 것을 방지한다.

7)배수기능 (Drain)

세립토, 콘크리트 등과 같이 투수성이 낮은 물질과 접착하여 스며 나온 물을 배수하는 것으로 흙댐의 수평배수,제방저면 및 수직배수등에 이용된다.

8)Screen기능

액체중에 부유하는 매립자를 운반하는 흐름을 가로막아 집적하는 기능이다.

9)침식방지 기능(Erosion Control)

사면 등에 설치되어 비나 바람에 의한 침식에 따른 운동과 흙입자의 분산을 방지하는 기능이다.

10)포집기능(Container)

모래 ,암석, 콘크리트 등을 감싸서 보존하는 기능이다.

11)인장막 기능(Tensioned)

서로 다른 층 사이에서 부등압을 받을 때 MAT의 곡선방향에 의해 유발되는 인장력에 의해 압력의 평형을 이루게 하고 구조물을 보강하는 기능이다.

12)완충기능 (Cushion)

두층 사이에 끼여 하중을 경감시키거나 분산시켜 보호하는 기능이다.

Terzathi 의 연속 지지력 산정공식 이용

q = ?CN + ??BNr + rDfNg 에서

연약점성토 지반에서는 대체로 내부마찰막 ? = 0 인 경우가 많으며 이때 지지력 계수 Nr = 0 , Ng = 1 이므로 다음과 같이 쓸 수 있다.

qu1t = ?CNc +rDf



기초지반매트 PP,PET MAT

 

技 術 資 料 우 림 개 발

이러한 연약지반에 MAT 포설시의 지반 지지력의 변화는 다음과 같다.

                                    V

P = ?CNcB =2Vsin? + ------B

                                    R

                                   V

P =5.7CB - 2Vsin? + ------B (건설부의 기초설계 기준)

                                  R

                                                                          B

그러므로 MAT 의 소요 인장강도 V = SF x 2sin? + --------(SF :안전율)

                                                                          R



1)부설폭의 여유계산

例) 융기현상과 부력적인 효과를 극대화하기 위하여 P.E.T MAT 의 특성을 고려한 여유폭을 충분히 감안하는 것이 중요하다.

토목섬유의 마찰력 확보를 위한 포설장의 여유지반력 접착력 C값이 C =0.1Kg/cm2의 연약지반이라면 마찰력 f =?c + ? tan? 의 식에서 ? =0.7이 되며 ? tan? 는 그림에서와 같이 거의 작용하지 않을 것이다. 그러므로 마찰력 f = ? c에서 f =0.7 x0.1Kg/cm2 = 0.7t/m2 사용한다면 섬유 인장력을 P = 150Kg/2.54cm ,단위폭 m당 6ton이 되므로 P.E.T MAT 의 인장력이 되고 마찰력 확보를 위한 포설장은 6 ㄺ 0.7t/m2 =8.5m가된다.

즉 재하체의 단에서 약9m의 여분으로 섬유를 포설하면 토목섬유의 파단력에 상응하는 인장력을 얻는다. 마찰력을 증가시키기 위하여 섬유와 흙을 밀착시키는 것이 좋은데 이를 위해 약간성토를 하여 선행하중을 하는 것이 좋다.

도한 실제현장에서 토목섬유의 지지기구를 살펴보면 이미 성토된 부분에서 알 수 있는 것은 거의 성토가 끝난 직후에 침해가 일어나고 있다는 것이다.

이것은 지반의 강도가 약하기 때문에 어느 일정하중에서 성토하중을 더하면 지반의 소성파괴를 일으키어 주변으로 퍼져나가 성토체는 침하된다.

이 침하는 밀어낸 선단부에서 볼 수 있는데 대부분의 침하는 일어나는 지반에서는 위와 같은 현상이 발생한다. 이와 같이 침하한 상태인 성토 하중과 지지력의 효과적인 균형을 위하여는 침하가 종료된 대부분의 성토 부분은 마치 물에 뜬 물체와 같이 부역적 효과가 나타나도록 안정되려면 섬유의 포설은 적어도 10% 이상의 주름을 지게 포설하여야 한다.


바. 투수성 확보를 위한 설계기준

Darcy 의 법칙에 의하여 필터에 대한 단위 면적당 물의 흐름은

 

=

 

  



Q : 수량 m3/s

Q

h
A  Tf + Ts 

A : 단면적 m2
h : 수두차(m)

  Kf

Ts



TsKf = 흙과 필터의 두께

KsKf = 흙과 필터의 투수계수(m)

Pw = 물의 밀도(kg/m3)

g = 중력 가속도(m/s2)


상기 식에서 필터가 없는 경우
Q'=hKs
ATs



필터로 인하여 증가되는 흙속의 공극 수압은

 

 

   

  △ P

= hHfPwg
1+TsKf
  TfKs 


필터로 인하여 물의 흐름이 저해되거나 공극수압의 분포에 이상이 없도록 하기 위해서는 TfKs/TsKf 의 값이 1보다 작어야 한다. 그러나 물의 흐름이나 공극 수압 분포의 유지가 10%이내 일 때는 무시할 수 있으며 안전율은 10이상으로 하는 것이 좋다.

 

        TsKf

즉 -------- 〈 0.001

        TfKs


여기서 Tf 의 값을 모래나 자갈 등의 자연재료의 필터 1M 두께에 해당되는 1-10mm로 한다.

[안정성을 고려하여 보통 10mm]


배수층에 가까워질수록 흙 속에서의 유속이 증가되는 범위는 보통 10mm이내이므로 다음과 같다.


        Kf 〈 Ks / 10% (토목섬유 필터의 투수에 관한 기준)

----------------------------------------------------

            (참고 ,모래나 자갈 필터의 경우 Kf 〉10Ks  

상기 식은 토목섬유 선정에 의한 기준으로 적용할 확실한 식으로 사용된다.


사. 매트의 부설 및 시공

1) 매트의 부설 방법중 가장 간단한 방법으로서 봉제, 제작된 매트를 필요한 양 만큼 ROLLING 하여 연약지반위에 운반하여 인력 부설한다.
(*매트 부설시 최대의 인장력을 얻기 위하여 경사방향으로 부설한다.)

2) 초연약지반 위에 부설시에는 매트의 한쪽끝을 고정하고 ROPE 를 묶은 후 육상에서 트럭및 장비를 이용하여 부설한다.
매트에 흙을 쌓거나 사용기계를 진입 시킬 때 시공상 국부적으로 시공되고 있기 때문에 부분적으로 MAT가 침하하는 것을 피할 수 없다. 그러므로 5% - 15%(건설부 기초 구조물설계)의 소요량의 여유를 주어야 한다.

3) 해저연약지반위의 부설 시에는 바다 위에는 인력에 의한 부설이 대단히 곤란하므로 이때는 육상에서 사용할 양만큼 매트를 ROLLING 하여 ROLL의 중간에 PIPE를 끼우고 배를 이용하여 바닷속에 떨어뜨려 ROLL의 중간에 끼운 ROPE 를 배위에서 끌어당기면서 부설한다.

4) 매트와 매트의 현장봉합시 이음부는 약 0.5M 의 폭을 겹이음하고 봉합사로 꿰메어 주거나 핀으로 연결하여 주어야 한다.

5) 매트의 사용 용도에 따라 시공목적에 맞도록 주문되어야 한다.

아. 매트의 종류

1) P.P 매트 (Polypropylene Mat) 및 P.E.T 매트(Polyester Mat)

- 합성섬유의 재질에 의한 분류로서 주로 직포 매트를 일컫는다.

- 1980년도 초반까지는 P.P 나 Nylon이 주류를 이루어 왔으나 이후 Nylon 은 거의 사용되지 않고 근래에는 매트의 주요 재질로서 P.P , P.E , P.E.T가 사용

되고 있다.

2) 직포매트

- 매트의 형상에 의한 분류로써 기본적으로 우리 선조들이 사용한 베틀에서 알 수 있듯이 경사와 위사가 서로 엇갈리면서 제조된 것이다.

경사가 기계의 제로 방향으로 짜여지고 Body 에 의해 끊임없이 상하로 움직이며 위사는 경사를 가로질러 급속히 왕복 운동하는 북(Suttle)내에서 계속 경사 사이에 삽입되어 제작된 매트를 말한다.

자. 매트부설품셈

(100M2당)

구 분

단 위

단 가

육 상 부 설(인력)

수 중 부 설

호안등사면

연약지반

사면용

연약지반

수량

금 액

수량

금 액

수량

금 액

수량

금 액

잠수부

4인1조

341,620





0.1

34,162.0

0.2

68,324.0

특별인부

50,160





0.2

10,032.0

0.3

15,048.0

보통인부

34,360

0.3

10,308.0

0.45

15,462.0

0.5

17,180.0

0.5

17,180.0

합 계     

10,308.0

 

15,462.0

61,374.0

 

100,552.0


1. 본 품에서의 매트 재료는 합성수지 계통이며, 수중매트 부설에 따른 선박 등 기계경비는 별도 계상 한다.

2. 매트를 봉합할 경우에는 m당 보통인부 0.057인을 별도 계상할 수 있으며, 매트의 봉합과 부설에 소요 되는 재료는 다음과 같이 적용할 수 있다.

구 분

매트( m²)

PP로프(9mm)(m)

모래주머니(개)

철근(19mm)

육 상 부 설

110

98

64

19

수 중 부 설

115

53

38

11

3.수중부설의 수심은 10m이하를 기준한 것이며 수심이 10m 이상일 경우는 현장조건에 따라 별도 계상함.

4. 조수및 파랑등 현장조건에 따라 본 품을 조정 적용할 수 있음.

5. 직사광선으로 부터매트를 보호하기 위하여 차광막을 설치할 경우에는 100m2당 보통인부 0.47인과 재료비를 별도계상한다.


차. 매트의 물성

P.E.T MAT

물 성

단위

wl 30T

wl 25T

wl 20T

wl 15T

wl 13T

wl 10T

wl 5T

시험방법

인장강도

Kg/in

762

635

508

381

331

254

127

KSK5020

인장신도

%

10-50

10-50

10-50

10-40

10-40

10-30

10-30

KSK5020

봉합강도

Kg/in

762

635

508

381

331

254

127

KSK5020

투수계수

cm/sec

10-2~-4

10-2~-4

10-2~-4

10-2~-4

10-2~-4

10-2~-4

10-2~-4

KSK2322

비 중

-

1.1

1.1

1.1

1.1

1.1

1.1

1.1

KSK0210

중 량

g/m2

1,000

700

600

450

330

300

140

KSK0514

P.P MAT

물 성

단위

wl 12T

wl 10T

wl 7T

wl 5T

wl 3T

시험방법

인장강도

Kg/in

305

254

178

127

77

KSK5020

인장신도

%

10-40

10-40

10-40

10-40

10-30

KSK5020

봉합강도

Kg/in

305

254

178

127

77

KSK5030

투수계수

cm/sec

10-2~-4

10-2~-4

10-2~-4

10-2~-4

10-2~-4

KSK2322

중 량

g/m2

500

400

320

230

150

KSK0514

시 방 서


기초지반매트 시방서

1. 일반사항

본 시방은 하단 구조물 저면에 사용하는 P.E.T MAT 에 대하여 규정한다.

2. P.E.T MAT 의 적용

P.E.T MAT 연약지반 성토, 하단 구조물 및 보강토 옹벽 설치시 작업성 확보 및 활동파괴방지,부동침하 방지 성토, 토사량의 대폭 절감을 위해 원지반 및 구조물 사이에 포설하는 Polyester(P.E.T)의 제작 및 포설에 관한 사항을 규정한다

1)재질 (재료)

재질은 Polyester(P.E.T) 로 이루어지며 재생품은 포설 후 품질의 변화가 심하므로 사용해서는 안된다.

2)형상

형상은 직조된 polyester(P.E.T)로서 투수성 ,마찰력을 충족시켜야 한다.

3)인장강도

모래 및 상재하중에 견딜 수 있는 인장강도를 가져야 한다.

4)신도

소성 변형 방지 ,불균등 침하에 대한 부착력 증진을 기할 수 있는 신도를 가져야 한다.


3. P.E.T MAT 의 성능

용 도

( ) 용

품 명

P.E.T MAT

항 목

단위

성능치

시험방법

재 질

-

polyester

KSK0210

제품의 형상


직 포

섬유감별법

중 량

g/m2

( )이상

KSK 0514

인 장 강 도

kg/in

( )이상

KSK 0520(GRAB)

인 장 신 도

%

( 10-50 )이상

KSK 0520(GRAB)

봉 합 강 도

kg/in

( )이상

KSK 0530

투 수 계 수

cm/sec

?x10-1 이상(?=1~9)

KSK 2322



4. 시험

(1)시료채취

성능치 검사용 시편은 공급자가 납품한 물품중 임의의 부분에서 검수관이 채취하여 일부는 검수관이 보관하여 시험결과후 성적서에 부착된 시편과 동일 품인지를 확인하여 합격을 판정한다.

(2)시험기관

모든 국가 공인시험소 또는 연구소에서의 시험이 가능하나 검수관리의 효율을 기하기 위하여 가급적 아래 기관에서의 시험을 기준으로 한다.

㉠한국원사 직물시험검사소

㉡농어촌 진흥공사 시험연구실

㉢국립공원기술원


5. 봉합방법

1)공장봉합

① 매트 봉합시는 견고하게 봉합되어야 하며 봉합부위 강도는 매트강도와 동일하도록 하여야 한다.(* 공장봉합의 시접은 5cm이상이어야 한다)

② 공장제조 매트1매 크기는 폭15cm X 길이 30cm를 표준으로 하되 현장에서 작업이 용이하도록 감독원과 협의하여 크기를 조정할 수 있다.(* 현장에서 1ROLL의 크기를 결정한다.)

2)현장봉합

① 현장 봉합은 매트포설시 원지반의 지반 강도가 충분한가 여부를 판단하여 감독원에게 보한 후 전진 방향 포설을 진행토록 하며 봉합방법은 다음 방법중 한가지를 선정하여 감독관의 승인을 받아야 한다.

㉮ 매트 가장자리에 20cm 간격으로 지름이 10mm이상의 Eyelet 를 설치하여 지름이 8mm이상의 Nylon로프로 견고하게 연결한 후 Fly를 부착하여 완전히 덮여지도록 한다.

㉯ Fly 를 부착하지 않을 경우는 ROLL과 ROLL의 봉합부위를 충분한 폭(40cm이상)으로 겹이음


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