전단강도시험 및 고찰

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전단강도시험 및 고찰에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 개 요

2. 배 경 지 식

3. 기구 및 재료

4. 시 험 방 법

5. 시험결과

6. 계산방법

7. 결과의 정리

8. 참고문헌

본문내용

험치가 크게 나온다
● 조밀한 사질토나 팽창성 점토는 dilatency 때문에 부의 간극수압이 발생하며 실제 보다도 강도가 커지므로 보정해야 한다.
● 대형 직접전단 시험기는 다져진 조립토의 시험도 가능하다.
● 자연상태의 전단방향, 주응력 방향, 크기와 시험실의 그것과는 상이하다.
직접전단시험을 통하여
● 옹벽 등의 토압구조물에 작용하는 토압계산 및 안정계산
● 구조물 기초의 지지력 계산
● 성·절토의 사면붕괴 및 land sliding등에 대한 사면 안정해석을 할 수 있다.
3. 기구 및 재료
● 시험기 본체 : 전단상자 수평변형 및 수직정하중 장치, 시료 포화용 상자
● 전단상자 : 상하부 상자 2개(○-형과 □-형 2종류가 있다).
● 수직재하장치 : 좌대, 편심 방지용 철구(Ball), 하중판 지지대, 하중판
●부수적 장비 : 함수비와 비중 시험 세트, 시료 팬, Desiccator, grease & brush
4. 시 험 방 법
● 전단 Ring의 무게와 크기를 잰다.
● UD tube에서 추출한 시료를 교란되지 않게 Trimming 해서 Ring에 넣는다. 남은 시료로 함수비와 비중을 잰다.
● 교란시료는 소정의 밀도로 다져 넣는다.
● Ring+시료 무게를 잰다.
● 전단상자를 분해해서 경계면에 기름칠하고, 다시 상하부상자를 고정한다.

● 하부 다공판, ‘시료+전단 Ring' 순서로 넣고, 시료를 전단상자에 밀어 넣는다.

● 수평연직 변형계기를 장치하고 물을 부어 시료를 포화시킨다(Clay5hr, Sand 2hr 정도).

● 첫단계의 수직하중을 가하여 압밀시킨다. 사질토는 20~30분, 점토는 4~5시간 정도이면 압밀도 90%에 이르며, 시간-침하량은 기록 하지 않고, 최종 압밀량(△ Vc)만 기록한다.

● 고정나사를 풀고, εH=0.5~2%/분의 속도로 εH≥15%, △L≥0.15Lo까지 전단한 다. 수직하중(N)을 저고, 파괴과정의 수평/연직 변형량 (△L&△H), 하중계기 눈금( P0) 등을 기록한다.

● 동일 시료로 수직하중만 달리해서 과정 (1)~(9)을 3회 이상 반복한다.

● 파괴후에 상자에서 시료를 꺼내서 공시체마다 무게와 함수비를 잰다.
5.시험결과
실험1
(수직하중=1kg/cm^2)
실험2
(수직하중=2kg/cm^2)
실험3
(수직하중=6kg/cm^2)
수평변위
0.001mm
gage읽음
단면적
A
stress
(kg/cm^2)
gage읽음
단면적
A
stress
(kg/cm^2)
gage읽음
단면적
A
stress
(kg/cm^2)
0
start
47.52
47.52
47.52
0.2
0.5
-
0.23
0.9
-
1.02
4.5
-
1.357
0.4
0.2
-
0.0808
0.4
-
0.2
5.2
-
1.379
0.6
0.2
-
0.0808
0.2
-
0.08
5.2
-
1.379
0.8
0
-
0.1
-
0
5.2
-
1.379
1
0
-
0
-
-
5
-
1.365
1.2
0
-
0
-
-
5
-
1.365
1.8
0
-
0
-
-
4.3
-
1.342
2.4
0
-
0
-
-
4
-
1.320
3
0
-
0
-
-
3.6
-
1.25
3.6
0
-
0
-
-
2.1
-
1.208
4.2
0
-
0
-
-
1.1
-
1.01
4.8
0
-
0
-
-
0.4
-
0.23
5.6
0
-
0
-
-
0
-
6
0
-
0
-
-
0
-
6.6
0
-
0
-
-
0
-
-
6. 계산방법
● 전단응력과 수직응력을 계산한다.
τ = S/ A
σ = P/ A
여기서, S : 가해진 수평하중 〔㎏f〕
P : 가해진 수직응력 〔㎏f〕
A : 시료의 단면적 〔㎠〕
● 각 하중에 대한 수평변위 , 수직변위를 계산한다.
● τ 와 의 관계를 그려서 τ의 최대값(을 얻는다.
●과 의 관계를 그린다.
●와 의 관계를 그려서 0와 c를 얻는다.
7. 결과의 정리
● 데이터 쉬트를 정리한다.
● 데이터에는 다음의 값을 기록해야 한다.
시험기, 검력계, 시험방법, 시험전 공시체의 칫수, 중량, 함수비
- 압밀과정의 시간-압밀량 관계
- 전단과정의 측정치
● 초기조건 및 압밀과정 정리
- 공시체의 초기상태 : 치수, 함수비, 간극비, 포화도
- 압밀과정의 시간-압밀량관계를 반대수 그래프에 그린다.
● 전단과정정리
- 배수조건, 전단방법, 전단속도 등 시험조건을 기록한다.
- 전단응력-수평변위(τ-ε), 연직변위-수평변위( -) 곡선을 그린다.
- 각각의 시험에서 구한 최대전단응력-수직응력의 관계( -σ)를 그려서 파괴포락선을 정한다.
또한 같은 그래프에 최대 전단응력 을 지나 일정한 값으로 수렴하는 궁극전단응력를 구하여 궁극전단응력-수직응력의 관계(-σ)를 표시한다.
- 강도정수 c, 0를 구한다.
● 강도정수(c, 0) 의 결정
수직응력 σ와 전단응력 τ은 앞의 개요에서 설명한 식을 사용하여 구하고, 각 수직응력에 대하여 수평변위-전단응력(τ-) 관계곡선을 그린다. 이 곡선으로부터 최대 전단응력을 구하고, 그래프 상에 수직응력에 대한 전단응력을 표시하는 점을 찍는다. 수직응력을 바꾸어 시험한 결과를 몇 개 더 점찍어 연결하면 직선이 얻어지는데, 이 직선의 경사각이 전단저항각 0가 되고, 세로축에서의 절편이 점착력 c가 된다. 극한 전단응력을 기준으로 한 c와 0를 구하려면 수평변위-전단응력 관계곡선에서 극한전단응력의 값을 취하면 된다. 점성토에 대해서는 배수 조건에 따라 c, 0값이 달라지므로 이것을 명백히 명시해야 한다.
● 전단시 공시체의 체적변화 각 수직응력에 대하여 수직변위와 전단변위의 관계곡선을 그리면 공시체가 전단되는 동안에 체적이 어떻게 변화되는지 알 수 있다. 느슨한 흙은 체적이 감소하고 촘촘한 흙은 체적이 증가한다.
그러나 극한상태 가까이 이르면 어느 경우든 체적이 일정해진다.
Peak : φ=49.98 c=0.6953
잔 류 : φ=35.52 c=0.6873
8. 참고문헌
-토질역학 6판, 박용원외, 1999, 사이텍미디어
-토질역학의원리, 이인모, 2003,새론
-토질시험, 김상규, 2004, 동명사
-(알기 쉬운) 토질시험법, 방윤경외, 2005, 동화기술
-토질시험법 ,김무일, 2002, 구미서관
-지반공학 연구회

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