흙막이 벽체 측방토압

측방토압의 정의

흙막이 벽체 측방토압은 굴착 중 배면 흙이 벽체에 작용하는 수평토압이다.

벽체의 변위 형태와 굴착 단계에 따라 토압 분포가 달라진다.

연성벽체라서 고전 토압론을 그대로 적용하지 못하는 이유를 이해해야 한다.

응력 해방과 변위

흙은 굴착 전 정지토압 상태에서 평형을 이룬다.

굴착이 진행되면 배면의 수평응력이 줄고 벽체는 굴착 쪽으로 변위한다.

변위가 주동 방향이면 토압이 줄고, 변위가 제한되면 정지토압에 가깝다.

정지토압 계산 예제

가상의 예로, 상재하중 없는 사질토 굴착을 정지토압 기준으로 검토한다.

깊이 z에서 수평토압은 K0·γ·z로 구하며, 저면에서는 54kN/m²이다.

토압은 삼각형 분포이고, 합력은 162kN/m이며 저면에서 2m 위에 작용한다.

변위 형태별 토압 비교

앞 문제의 답은 깊이 3m에서 0.5×18×3 = 27kN/m²이다.

벽체 변위 상태에 따라 토압은 주동, 정지, 수동 중 어디에 가까운지로 구분된다.

토압 크기는 주동토압이 가장 작고, 수동토압이 가장 크다.

산정방법 세 가지

연성벽체 토압은 산정방법에 따라 이론식, 겉보기 토압도, 수치해석으로 구한다.

이론식은 변위가 충분한 자립식에, 겉보기 토압도는 버팀대와 앵커 굴착에 쓴다.

세 방법 모두 벽체 변위 조건을 먼저 확인하고, 실무에서는 두 방법을 함께 쓴다.

헷갈리는 포인트 정리

연성벽체에는 Rankine·Coulomb 토압을 그대로 적용하지 않고, 겉보기 토압분포를 쓴다.

굴착 중에는 단계별 굴착 깊이 기준 토압을, 완료 후에는 최종 구조계 기준 토압을 쓴다.

상재하중은 이격거리가 멀어질수록 수평토압이 줄어든다는 점을 설명해야 한다.

마지막으로 점성토 배면의 인장균열을 확인해 보자.