토압의 종류 및 이론

옹벽, 교대 등 수평방향으로 토압을 받는 구조물을 설계할 경우 토압의 크기와 분포 형태를 결정하는 것이 필수적이다.

1. 토압의 종류

토압(earth pressure)이란 지반 내부에서 생기는 응력과, 흙과 구조물의 접촉물 사이에서 생기는 모든 힘을 말한다.

(1) 주동토압(active earth pressure, Pa)
: 옹벽이 뒤채움 흙의 압력에 의해 전방으로 전도하려는 경우에 작용하는 토압. 옹벽이 앞면으로 이동한 경우에 수평방향으로 작용하는 토압, 지표면이 가라앉는다.

(2) 수동토압(passive earth pressure, PP)
: 벽체가 외력을 받아서 뒤채움 흙 쪽으로 눌려 뒤채움 흙이 파괴가 일어날 때 작용하는 토압. 즉, 옹벽이 뒤쪽으로 이동한 경우에 수평방향으로 작용하는 토압 으로 지표면이 부풀어 오른다.

(3) 정지토압(earth pressure at rest, Po)
: 흙의 한 요소가 횡방향으로 변위가 없는 상태에서 수평방향으로 작용하는 토압. 즉, 흙막이 구조물에 항복을 일으키지 않고 수평방향 변이가 발생하지 않는 상태의 토압

※ 토압의 크기 : PP(수동토압) > Po(정지토압) > Pa(주동토압)


2. 토압 이론

(1) Rankine의 토압론 : 소성론(벽의 마찰각을 무시, δ = 0)

(2) Coulomb의 토압론 : 강체 역학에 기초를 둔 흙쐐기 이론(벽의 마찰각을 고려)

(3) Boussinesq의 토압론 : 탄성체이론(지반을 탄성체로 파악)

(4) Culmann의 토압론 : 도해법(Coulomb의 이론을 도해적으로 해석)