[토목이론] 토압의 이론

토압...

구조물에 수평방향으로 작용하는 압력

구조물에 작용하는 토압 = 주동토압, 수동토압, 정지토압

 

1. 토압의 개요(정의)

흙과 접촉하는 옹벽, 흙막이벽, 지하매설물 등은 흙에 의해 수평방향의 압력을 받게 되며, 이를 토압이라 한다.

 

2. 토압의 종류

(1) 정지토압 (Po, Lateral Earth Pressure at Rest)

횡방향 변위가 없는 상태에서 수평방향으로 작용하는 토압을 정지토압이라 한다.

(2) 주동토압 (Pa, Active Earth Pressure)

뒤채움 흙의 압력에 의하여 옹벽이 뒤채움 흙으로부터 멀어지는 경우, 뒤채움 흙이 팽창하여 파괴될 때의 수평방향의 토압을 주동토압이라 한다.

(3) 수동토압 (Pp, Passive Earth Pressuer)

어떤 힘에 의하여 옹벽이 뒤채움 흙 쪽으로 움직인 경우, 뒤채움 흙이 압축하여 파괴될 때의 수평방향의 토압을 수동토압이라 한다.

 

3. 정지토압

(1) 정지토압계수 (Coefficient of Earth Pressure at Rest, Ko)

**  삼축압축시험에서 수평방향의 변위가 없게 조절하여 측정

  σv = r * Z

  σh = Ko * σv = Ko * r * Z

  여기서, Ko : 정지토압계수, σv : 수직응력, σh : 수평응력

** 구조물 설계에서 사용되는 토압의 종류

- 주동토압 : 토층 위의 옹벽

- 주동토압 또는 정지 : 보를 받힌 흙벽, 경사 말뚝 기초를 위한 옹벽

- 정지토압 : 지하벽, 바위 위의 옹벽

** 자연지반을 굴착한 교대는 정지토압으로 설계한다. (아님)

** 정지토압의 크기

정지토압은 내부마찰각이 클수록 작아진다.

따라서, 조립토일 경우에 가장 작으며, 연약지반일수록 증가한다.

흙의 종류 : 연약점토 = 정지토압 1.0, 느슨한 모래 = 정지토압 0.6, 굳은점토=정지토압 0.8, 조밀한 모래 = 정지토압 0.4

(2) 모래 (Jaky의 이론)

Ko = 1 - sinΦ'

여기서, Φ' : 유효응력으로 구한 내부마찰각