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파괴사례를 통해 살펴보는 지반의 이해

우리나라의 지반공학 설계 및 시공 수준은 이제 국제적인 수준이라고 자부할 수 있다. 하지만 여전히 이해하기 힘든 구조물의 붕괴사례가 발생하고 있고 지반 불확실성으로 해명하는 것을 반복하고 있다. 우리나라 지반공학 엔지니어가 최첨단 수준으로 도약하기 위해서는 관행적인 설계에서 벗어나 역학의 기본원리와 지반공학적 불확실성을 고려하여 여러 붕괴 가능성을 평가할 수 있어야 한다. 공학적 문제가 발생하더라도 실패에서 배우기를 주저하지 말아야 한다.

역설적이게도 지반공학을 가장 빠르게 공부할 수 있는 방법은 많은 붕괴를 경험해보는 것이라고 생각한다. 토질역학과 재료역학의 기본개념을 공부한 엔지니어가 놓치기 쉬운 불균질하고 이방성 특성을 가지는 지반의 거동을 이해하는 가장 빠른 방법은 역학의 기본원리에 근거하여 파괴사례를 분석하는 것이기 때문이다. 본 서는 이러한 필요성에 대한 유용한 참고서적이라고 생각한다.

본 서는 독자들이 대표적인 지반구조물의 붕괴사례를 간접적으로 경험하게 해주고 붕괴원인 분석을 통해 지반공학의 기본원리를 설명한다. 세계적으로 널리 알려진 지반구조물 붕괴사례를 복잡한 수치해석이 아닌 “상대적으로 단순해 보이는” 수계산적인 접근 방법을 효과적으로 이용하여 분석할 수 있다는 것을 보여준다.

이 책은 지반파괴 사례를 통해 지반역학의 기본 개념을 설명하고자 한다. 특히 파괴 특성에 따라 침하, 지지력, 굴착으로 구분하여 3부로 구성하였다. 모든 경우 설정된 가설과 수행한 해석을 자세하고 단계적으로 설명한 것이 특징으로 각 사례를 설명할 때 사고 경위, 관련 이론, 이론의 분석, 대책, 사례의 교훈을 포함하였다. 이 책을 통해 파괴에 대한 높은 수준의 이해를 도모하지는 않는다. 다만 기본적인 토질 역학의 개념이 어떻게 작용하는지 설명하는 것을 주목적으로 한다.

PART I SETTLEMENTS
CHAPTER 1 인접 구조물 사이의 상호거동: 멕시코시티 메트로폴리탄 대성당
1.1 사례 설명
1.2 이론 배경
1.3 거동 해석
1.4 침하량 저감 대책
1.5 사례 교훈

CHAPTER 2 일본 간사이 국제공항의 과도한 침하
2.1 사례 설명
2.2 1차원 이론
2.3 거동 분석
2.4 침하 감소 대책
2.5 사례 교훈

CHAPTER 3 이탈리아 피사의 사탑
3.1 사례 설명
3.2 이론 배경
3.3 거동 분석
3.4 기울음 감소 대책
3.5 사례 교훈

PART II BEARING CAPACITY
CHAPTER 4 캐나다 트랜스코나 곡물 저장고 지지력 파괴
4.1 사례 설명
4.2 이론 배경
4.3 거동 분석
4.4 피해 복구 대책
4.5 사례 교훈

CHAPTER 5 액상화에 의한 케이슨 파괴: 스페인 바르셀로나 항만
5.1 케이슨 제방 건설
5.2 파 괴
5.3 지반조건
5.4 침하기록 및 분석
5.5 케이슨 침강 중 안전
5.6 케이슨에 의한 압밀과 지반강도 증가
5.7 케이슨 총 중량. 파괴 및 추가압밀에 대한 안전율
5.8 폭풍하중을 받는 케이슨
5.9 결과 토론
5.10 대책 공법
5.11 사례 교훈
5.12 고급 주제
부록 5.1 케이슨에 작용하는 수리동역학 하중

PART III EXCAVATIONS
CHAPTER 6 굴착 붕괴: 싱가포르 니콜 고속도로
6.1 사례 설명
6.2 이론 배경
6.3 거동 분석
6.4 피해 대응 대책
6.5 사고 교훈

CHAPTER 7 터널 굴착 중 붕괴: 스페인 보라스 스퀘어
7.1 사례 설명
7.2 지하공동 안정조건의 역해석
7.3 터널 천단아치 하중과 아칭효과
7.4 토사부벽의 붕괴
7.5 결과 토론
7.6 대책 공법
7.5 사례 교훈

CHAPTER 8 터널 굴착면 붕괴: 스페인 플로레스타 터널
8.1 현장조사
8.2 소성해를 이용한 터널 굴착면 파괴 해석
8.3 수평 마이크로파일을 이용한 터널 굴착면의 안정화
8.4 La Floresta 터널 보강
8.5 결과 토론
8.6 대책 공법
8.7 사례 교훈
8.8 고급 주제
부록 8.1 Von Mises 항복기준
부록 8.2 무보강 및 보강터널 굴착면의 상계해