토질역학 토압론

소개

토압론에 대한 전반적인 내용

rankine , coulomb 토압론

옹벽에 대한 ppt 자료

목차

목차

서론
토압의 종류
벽체의 변위와 토압의 관계
본론
Rankine VS Coulomb 토압론
Rankine의 토압론
Coulomb 토압론
결론

본문내용

토압의 종류
정지토압 - 수평방향으로 변위가 없을 때의 토압
주동토압 - 뒤채움 흙의 압력에 의해 벽체가 흙으로부터 멀어지는 변위를 일으킬 때 뒤채움 흙은 수평방향으로 팽창하면서 파괴가 일어날 때의 토압
수동토압 - 어떤 외력으로 벽체가 뒤채움 흙쪽으로 변위를 일으킬 때 뒤채움 흙은 수평방향으로 압축하면서 파괴가 일어날때의 토압
벽체의 변위와 토압과의 관계
토압
Pp
Po
Pa
옹벽의 경사
옹벽 (Retaining Wall)
버팀 굴착 (Braced Excavation)
앵커된 널말뚝 (Anchored Sheet Pile)
교대 (Bridge Abutment)
Rankine VS Coulomb 토압론
Rankine 토압론
연속체 역학의 원리를 이용한 이론으로 작은 입자에 작용하는 응력이 전체를 대표한다는 원리
옹벽과 흙사이의 벽면마찰을 무시한 소성론에 의한 토압이론
Coulomb 토압론 흙쐐기 이론에 근거하고 벽마찰각을 고려하는 토압이론
Rankine의 토압론 기본가정
흙은 균질한 입자, 비압축성
흙 입자는 입자간의 마찰력에 의해서만 평형 유지, 점착력은 없다.
지표면은 무한히 넓은 존재
지표면에 작용하는 하중 등분포하중
선하중, 점하중일 경우는 해석 불가능
토압은 지표면에 평행하게 작용- 마찰각무시
지반은 소성평형 상태, 중력만이 작용
Rankine의 토압계산(옹벽)
토압의 분포 정수압과 같은 삼각분포
뒤채움 부분에 상재하중이 있는 경우- 임의의 깊이에 있어서의 토압은 흙으로 인하여 발생되는 토압과 하중에 의한 토압을 합하여 구한다.
지하수위가 있는 경우의 토압계산 지하수위단면 아래에서의 토압은 정수압과 흙으로 인하여 발생되는 토압을 각각 구하여 계산
토압의 분포
뒤채움 부분에 상재하중이 있는 경우
이질층인 경우
지하수위가 있는 경우의 토압계산
Rankine의 주동토압
주동상태
옹벽이 횡방향의 압력으로 인해서 반 시계 방향으로 회전을 하거나 약간 움직인다면 뒷채움 흙은 횡방향으로 팽창을 할 것이다. 이러한 팽창이 커져서 흙이 파괴될 때의 상태
흙이 주동토압으로 파괴에 이르렀다면 옹벽 배변에 있는 전단 영역내의 흙은 아래로 침하한다.
주동토압 계수(ka) = 수평토압/연직응력
Rankine의 주동상태
흙입자의 초기응력이 왼쪽면을 밀게되면 흙입자의 수평력은 점점 감소하여 그림의 모아원에
서 응력원이 Mohr Coulomb 파괴포락선을 만날때에 주동상태의 응력이 된다. 파괴포락선을 만나면 이미 소성상태에 이르렀기 때문에 더 이상 응력이 감소할 수는 없다.
주동
수동
주동 수동
Rankine의 주동상태
※참고>
Rankine의 주동상태
Rankine의 주동상태
비점성토 : c=0 이면
Rankine의 수동상태
수동상태
어떤 힘으로 옹벽을 배면 쪽으로 밀면 뒷채움 흙이 받는 압축이 커져서
흙이 수동토압으로 파괴에 이르렀다면 옹벽배면에 있는 전단영역내의 흙은 지표면으로 부풀어 오른다.
수동토압계수(kp) = 수평응력/연직응력
Rankine의 수동상태
그림과 같이 초기에는 수평응력이 최소 주응력이 되나 수동토압 작용시에는 최대 주응력으로 변한다.
Rankine의 수동상태
비점성토 : c=0
Rankine의 수동상태
비점성토 : c=0
Rankine의 수평토압 분포 일반식
주동상태
수동상태
주동상태
수동상태
활동선의 형성 방향
Coulomb 토압론의 기본가정
파괴면은 평면
벽마찰각을 고려
가상 파괴면 내의 흙쐐기는 하나의 강체과 같이 작용
옹벽의 뒤채움 흙은 점착력이 없는 흙으로 가정
Coulomb 토압이론
Sin법칙에 의하여 다음식이 성립
흙쇄기의 무게
sin법칙에 의하여
따라서
Pa값의 최대치를 구하기 위한 의 임계값
식에 대입
여기서, Ka는 Coulomb의 주동토압 계수임.
Coulomb 토압이론
토압계산
Coulomb 의 토압론은 도해법을 이용하면 편리하며
도해법으로 Coulomb도해법이 대표적인 방법
주동토압의 계수
수동토압의 계수
Coulomb의 주동토압 도해법
Culmann(1875)은 Coulomb 토압이론에 대한 도해법 제시
합력의 작용점을 구하는 근사적인 방법
Culmann의 해의 단점 : 옹벽의 단위길이에 작용하는 주동토압의 크기는알 수 있으나 합력의 작용점은 알 수 없다
근사적인 방법으로 작용점을 구할 수 있다.
O : 쐐기 ABC의 무게중심
결론
Rankine 토압론과 Coulomb 토압론의 차이점
토압을 구하는 식의 형태는 두 이론에서는 동일하고, 토압계수를 구하는 방식은 다르다.
Rankine 토압 - 상재하중이 등분포일 경우
벽마찰 무시
Coulomb 토압 - 상재하중이 등분포, 선하중, 집중
하중일 경우
벽마찰 고려
결론
Rankine 토압론과 Coulomb토압론의 적용
Rankine 토압 : 역 T 형 옹벽, 부벽식 옹벽
옹벽 저판의 길이가 긴 경우
Coulomb 토압 : 중력식 옹벽, 반중력식 옹벽
저판 돌출부가 없거나 작은 경우

참고자료

· 토질역학의 원리 새론출판