지반 전단파괴
지반 전단파괴는 흙 속 한 면을 따라 흙이 미끄러지며 지지력을 잃는 현상이다. 흙 속 어느 면의 전단응력이 그 면의 전단강도를 넘으면 파괴가 일어난다. 전단강도는 쿨롬 식 τf = c′ + σ′tanφ′ 로 나타내며, φ′는 내부마찰각이다. 점토는 점착력이 의미를 가…
주요 장면
대본
정의와 전단강도
지반 전단파괴는 흙 속 한 면을 따라 흙이 미끄러지며 지지력을 잃는 현상이다.
흙 속 어느 면의 전단응력이 그 면의 전단강도를 넘으면 파괴가 일어난다.
전단강도는 쿨롬 식 τf = c′ + σ′tanφ′ 로 나타내며, φ′는 내부마찰각이다.
점토와 사질토
점토는 점착력이 의미를 가지고, 사질토는 점착력이 거의 없어 c = 0 으로 본다.
그래서 점토는 원형 회전 파괴, 사질토는 흙쐐기 파괴가 주로 나타난다.
배수 조건도 함께 구분한다. 단기 시공은 비배수 c_u, 장기 안정은 유효응력 c′, φ′로 검토한다.
흙쐐기 파괴 3종
앞 문제의 정답은 원형 회전 파괴다. 흙쐐기 파괴는 지반 상태에 따라 세 가지로 나뉜다.
전반 전단은 조밀한 지반에서 파괴면이 지표까지 이어지고 침하가 급격하다.
국부 전단은 파괴면이 지표에 닿지 않아 파괴 징후가 약하다.
관입 전단은 느슨한 지반에서 기초가 지반 속으로 내려가는 형태다.
얕은 기초 지지력 계산
사질토 지반에 폭 2.0m, 근입깊이 1.5m인 연속 기초를 설치한다고 가정한다.
기초 바닥의 유효상재압은 q = γDf = 18 × 1.5 = 27 kN/m²이다.
c = 0이므로 cNc 항은 사라진다. Nq, Nγ는 φ = 30°의 Terzaghi 기준 값을 쓴다.
허용 지지력은 극한 지지력을 안전율 3으로 나눈 값이다.
시험에서 놓치기 쉬운 점
시험에서 자주 감점되는 부분을 짚어 보자.
첫째, 점토와 사질토의 c 를 혼동하지 않는다. 모래는 c = 0 이다.
둘째, 배수 조건을 빠뜨리고 전단강도 식만 쓰면 감점이 크다.
셋째, 파괴 포락선의 기울기가 φ 임을 설명해야 식의 의미가 완성된다.
핵심 정리
마지막으로 핵심을 정리한다.
파괴는 전단응력이 전단강도를 넘을 때 일어나며, 전단강도는 τf = c′ + σ′tanφ′ 로 나타낸다.
점토는 원형 회전 파괴, 사질토는 흙쐐기 파괴이며, 흙쐐기 파괴는 전반·국부·관입 전단으로 나뉜다.
지반 상태와 배수 조건을 함께 보고 해석과 대책을 정한다.