다양한 위치에서 전단 키가 있는 콘크리트 옹벽의 구조 거동

본 연구는 ANSYS Workbench에서 3차원 유한 요소 해석을 통해 전단 키를 포함한 철근 콘크리트 캔틸레버 옹벽의 정적 하중 조건 하에서의 구조 거동을 조사하였다. 주요 목표는 전단 키 설치가 미끄럼 저항, 변형, 변형률 분포 및 응력 집중과 같은 안정성 매개변수에 미치는 영향을 평가하는 것이었다. Rankine 이론을 사용해 계산한 48 kN의 능동 토압 하에서 높이 4.0 m, 밑면 폭 2.4 m의 옹벽 모델을 제작하였다. 전단 키가 없는 기준 모델은 전도에 대해 안전(Factor of safety = 2.97)하나 미끄럼에는 안전하지 않은 것으로 나타났다(FS = 1.26 < 1.5). 유한 요소 결과는 최대 등가 변형률 0.04032 mm/mm, 변형량 5.7 mm, 법선 응력 2.4 × 10⁷ Pa, 전단 응력 8 × 10⁶ Pa를 보였다. 전단 키 도입은 변형률을 0.00488 mm/mm, 변형량을 4.2 mm로 크게 감소시키며 성능을 현저히 개선하였다. 볼트 결합 전단 키 구성은 변형률(0.003629 mm/mm), 변형량(3.8 mm), 법선 응력(1.15 × 10⁷ Pa), 전단 응력(1.5 × 10⁶ Pa)을 가장 낮게 하여 추가 개선을 가져왔다. 이 결과들은 전단 키 도입이 미끄럼 저항을 효과적으로 강화하고 응력 재분포를 개선하며 전체 구조 안정성을 향상시켜 더 안전하고 경제적인 옹벽 설계 솔루션을 제공함을 확인한다.