전응력해석과 유효응력해석

정의

전응력해석은 간극수압을 따로 구하지 않고 전응력 기준 강도정수로 사면 안전율을 구한다.

유효응력해석은 간극수압을 빼 유효응력 기준 강도정수로 안전율을 구하는 방법이다.

두 방법은 같은 한계평형 원리를 쓰지만 간극수압을 다루는 방식이 다르다.

전단강도식

전단강도는 파괴면의 수직응력과 강도정수로 정해진다.

유효응력해석은 전응력에서 간극수압 u를 뺀 값으로 강도를 구한다.

전응력해석은 간극수압을 식에 넣지 않고 강도정수 안에 반영한다.

내부마찰각이 0이 되면 강도는 비배수 강도 c_u로 일정해진다.

시간 효과

흙 사면은 하중을 가한 뒤 시간이 지나면서 파괴 조건이 달라진다.

성토 직후에는 과잉간극수압이 남아 있어 전응력 강도가 지배한다.

시간이 지나 과잉간극수압이 소산되면 유효응력 강도가 지배한다.

그래서 단기는 전응력, 장기는 유효응력으로 해석하는 것이 원칙이다.

간극수압과 안전율

간극수압은 안전율 식의 u 항으로 들어가 저항력을 줄인다.

전응력해석은 이 u 항을 빼고 c, φ 또는 c_u를 넣는다.

유효응력해석은 파괴면의 간극수압을 알아야 쓸 수 있다.

두 해석의 차이는 강도정수와 간극수압 처리 방식에 있다.

헷갈리는 실수

해석 방법을 고를 때 가장 흔한 실수는 강도정수와 해석법을 섞는 것이다.

비배수 시험 강도에 유효 강도정수를 대입하면 안 된다.

간극수압을 0으로 두고 유효응력해석이라 쓰면 안 된다.

채점에서는 전응력은 전응력 강도정수, 유효응력은 간극수압을 뺀 유효 강도정수를 쓴다는 점이 핵심이다.

직접 풀기

지금까지 배운 내용을 한 번 적용해 보자.

흙 속 물이 빠져나갈 시간이 없는 급속한 상황을 가정한다.

직접 풀어 보자.

정답과 정리

정답은 전응력해석이다.

단기 상황은 물이 빠지지 않아 전응력 강도로 검토한다.

두 해석의 결과가 다르면 장기 안정은 유효응력 결과로 판단한다.