말뚝의 부마찰력 (Negative Skin Friction) (출처 : 핵심구조상식)

말뚝의 부마찰력 (Negative Skin Friction) (출처 : 핵심구조상식)

 

말뚝에 생기는 부마찰력(Negative Skin Friction)의 개념을 이해하고 발생이 예상되는 경우와 이에 대한 대책을 알아봄


1. 정마찰력 및 부마찰력의 개념

1) 정마찰력

정마찰력

 

(1) 하중(건물중량)은 말뚝선단의 지반 지지력과 말뚝과 말뚝주면지반 사이의 마찰력에 의해 지반으로 전달됨.

(2) 말뚝에는 건물중량에 의해 압축변형이 생기나 말뚝주면지반에는 변형이 생기지 않는 상태가 되므로 말뚝을 침하하게 하지 않으려는 힘이 상향을 발생

(3) 이를 정마찰력이라 함.



2) 부마찰력

부마찰력

 

(1) 말뚝주면지반의 침하로인하여 말뚝의 침하량< 지반의 침하량인 경우 발생.

(2) 말뚝주면지반이 하향으로 침하하므로 정마찰력과는 반대로 말뚝을 끌고 내려가려는 하향의 마찰력 발생.

(3) 이 마찰력을 부마찰력 또는 부주면마찰력이라 함.


2. 부마찰력이 발생한 말뚝

 

 

 

3. 부마찰력 발생시 문제점

1) 부마찰력을 과소평가하여 설계할 경우, 말뚝 침하에 따른 부등침하 발생으로 급수관 사용불능, 구조균열, 창 문의 개폐불능 등과 같은 장해를 일으킬 수 있음.

2) 심할 경우에는 말뚝 자체의 파손이나 지지층의 파괴를 초래할 수 있음.



4. 부마찰력 발생이 예상되는 경우

1) 정성적 평가

(1) 연약지반 상부에 매립층이 있는 경우

(2) 압밀침하가 우려되는 연약지층 하부에서 지하수를 양수하는 경우

(3) 연약 압밀층에 말뚝을 항타한 인근에서 지하수위 저하공법을 적용할 경우 (일반적으로 지하수위 저하가 4m 이상 일 때)

(4) 연약지반 윗쪽에 매립을 하였거나 말뚝 항타후 매립토층을 제거하더라도 연약압밀층에 말뚝을 항타함으로써 과잉간극수압이 발생하고 시간이 경과함에 따라 과잉간극수압이 소산하는 경우

(5) 연약지반 개량공법으로 1차 압밀이 완료되었지만 장기적으로 2차 압밀에 의해 상당한 침하가 발생하는 경우



2) 정량적 평가 

(1) 지표면의 총 침하량이 100mm이상 예상될 경우

(2) 항타 후 지면 침하량이 10mm이상 예상될 경우

(3) 연약층 위에 성토될 높이가 2m를 초과할 경우

(4) 연약층의 두께가 10m이상일 경우

(5) 지하수위 저하가 4m이상일 경우

(6) 말뚝의 길이가 25m보다 길 경우

5. 부마찰력 발생에 대한 대책

1) SL(Slip Layer)재를 말뚝표면에 도장하여 말뚝 주면에 미끄러운 층을 두는 방법

2) 말뚝 주위에 침하용 관을 설치하는 방법

3) 선행하중을 가하거나 성토재의 중량을 줄여 지반 침하을 감소시키는 방법

4)  군말뚝으로 설계하여 말뚝 자체의 그룹 효과를 이용하는 방법 


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