사일로 토압

사일로 토압의 정의

사일로 토압은 저장된 입상체가 원통형 벽체에 작용하는 측압이다.

깊이가 깊어져도 벽이 받는 압력은 무한정 커지지 않는다.

벽 마찰이 하중을 나눠 받기 때문이며, 이것이 액체와 다른 핵심이다.

Janssen 효과

사일로에 곡물을 채우면 저장물의 수직 하중이 생긴다.

이 하중의 일부는 벽면 마찰을 통해 벽체가 떠받는다.

그 결과 깊이가 깊어져도 바닥 수직응력은 일정값에 수렴한다.

식으로 쓰면 이와 같으며, 액체 정수압이 깊이에 비례하는 것과 대비된다.

정수압과 사일로 토압 비교

두 압력을 비교하면 사일로 토압의 특징이 분명해진다.

정수압은 깊이에 비례해 계속 커진다. 사일로는 벽면 마찰 때문에 다르다.

마찰이 수직 하중을 나눠 받으므로 포화 깊이 이후 압력이 일정해진다.

정적 토압과 흐름·충격 토압

정적 토압은 저장물이 정지한 상태에서 벽에 작용하는 기본 하중이다.

배출 중에는 흐름 상태 토압이, 배출 개시나 급정지 때는 충격 토압이 작용한다.

이 값들은 정적 값보다 크게 나타날 수 있어 별도로 검토한다.

정적 식은 기본 설계, 흐름과 충격 토압은 최대 하중 검토에 쓴다.

설계 절차

설계는 저장물의 단위중량과 내부마찰각을 정하는 것에서 시작한다.

벽재와 저장물 조합에 따라 벽면 마찰계수를 정한다. 이어서 Janssen식으로 수직응력을 구한다.

수평 압력은 σh = Kσv 로 구하고, 충전 시와 배출 시를 나눠 비교한다.

배출 시 과압을 보정한 하중으로 벽 두께와 철근을 정한다.

핵심 정리와 직접 풀기

지금까지 내용을 네 가지로 정리한다.

첫째, 벽면 마찰이 수직 하중의 일부를 벽체에 전달한다.

둘째, 그 결과 압력은 깊이에 따라 포화되어 일정해진다.

셋째, 배출 시에는 흐름과 충격 토압을 따로 검토한다. 넷째, 시험으로 물성을 정하고 설계한다.

정답 확인

정답은 작아진다. 벽면 마찰계수가 커질수록 극한 수직응력은 줄어든다.

벽면 마찰이 클수록 극한 수직응력이 작아진다는 점을 기억한다.