역T형 옹벽 설계

역T형 옹벽이란

역T형 옹벽은 뒷채움 흙의 토압에 저항하는 철근콘크리트 옹벽이다.

전면벽과 저판을 역T자 모양으로 결합한 캔틸레버 구조다.

외적 안정 검토와 뒷굽판 단면력 산정은 기술사 시험에서 반복해 출제된다.

구성요소와 굽판

먼저 구성요소를 본다. 입상벽은 배면 토압에 저항하는 수직 벽이다.

뒷굽판은 뒤채움 흙 아래에 있어 흙 자중으로 전도 저항을 만든다.

앞굽판은 전면 지반 위에서 지반 지지와 전도 저항을 돕는다.

입상벽과 굽판은 휨·전단으로, 기초판은 지지력·활동으로 검토한다.

주동토압과 계수 Ka

배면 토압은 Rankine 주동토압 이론으로 구한다. 계수 Ka는 tan²(45° - φ/2)다.

내부마찰각 φ가 30°이면 tan 30°의 제곱이므로 Ka는 1/3이다.

토압 합력 Pa는 1/2 × Ka × γt × H²다. 상재하중이 있으면 높이로 환산해 더한다.

예제: 전도 안전율

앞서 푼 문제의 답은 1/3이다. 이 값으로 가상의 예제를 계산한다.

벽 높이 H 5m, 단위중량 18kN/m³에서 Pa는 약 75kN/m가 된다.

합력은 벽 밑면에서 H/3, 즉 1.67m 위에 작용하고 Mo는 약 125kN·m/m다.

Mr은 300 × 1.8 = 540kN·m/m다. Fs는 약 4.3으로 기준값 이상이라 만족한다.

헷갈리는 점과 시험 포인트

헷갈리기 쉬운 실수를 본다. 첫째, 주동토압 계수 Ka를 써야 하고 수동토압을 더하면 안 된다.

둘째, 토압 작용점은 벽 밑면에서 H/3 위에 잡는다. 상단으로 잡으면 틀린다.

셋째, 활동 검토에서 수동토압을 무시한 조건인지 확인하지 않고 저항력에 넣으면 안 된다.

채점은 세 항목을 모두 쓰고 허용 안전율과 비교했는지를 본다.

정리

정리한다. 외적 안정은 활동, 전도, 지지력 세 항목을 모두 검토한다.

활동은 평상시 1.5 이상, 지지력은 200kN/m² 이하와 비교한다.

미달하면 저판 폭 증대나 전단키, 지반 개량 같은 대책을 쓰고 다시 검토한다.