부주면마찰력(Negative Skin Friction)

Ⅰ. 정 의

지반의 침하량과 말뚝의 침하량을 비교하여 지반침하량이 말뚝침하량보다 작은 경우는 상향의 주면마찰력이 발생하지만 지반침하량이 말뚝침하량보다 큰 경우는 말뚝을 아래로 끌어내리는 하향의 주면마찰력이 발생한다. 이와같이 하향의 주면마찰력(Drag Down Force)을 부주면마찰력이라 한다.

 

Ⅱ. 발생원리

1. 지반침하와 말뚝침하

 

2. 중립점

1) 지반침하와 말뚝침하의 량이 같아서 상대적 이동이 없는 지점

2) 굳은 지지말뚝 : n = 1

3) 마찰말뚝 : n = 0.8

4) 모래, 자갈지반 : n = 0.9

 

 

3. 주면마찰력과 부주면마찰력

1) 주면마찰력

① 중립축 하면

② 지반침하량 ＜ 말뚝침하량 인 경우 발생

③ 상향의 주면마찰력이 발생된다.

④ 말뚝의 지지력으로 작용한다.

2) 부주면마찰력

① 중립축 상면

② 지반침하량 ＞ 말뚝침하량 인 경우 발생

③ 하향의 주면마찰력이 발생된다.

④ 말뚝에 하중으로 작용한다.

Ⅲ. 부주면마찰력 발생조건

1. 지반조건

1) 느슨한 사질지반

2) 침하량이 많은 지반

3) 지하수의 변동이 심한 지반

2. 기초조건

1) 표면적이 큰 말뚝

2) 이음부에 요철이 많은 말뚝

3) 표면이 거칠은 말뚝

3. 주변 여건변화(상재하중)

 

 

1) 말뚝 주변에 상재하중이 작용하는 경우

2) 주변공사로 인한 영향(진동) 범위내

 

Ⅳ. 부의주면 마찰력 발생시 예상되는 문제점

1. 말뚝침하 유발 2. 말뚝의 지지력 감소

3. 말뚝의 변형 4. 구조물침하 및 파손

 

Ⅴ. 부의주면 마찰력을 적게하는 대책

1. 조사 - 지반조건(지질, 지층, 지하수) 조사 철저

2. 공법선정 - 표면적이 적은 말뚝 사용(H-형말뚝)

3. 시공대책

1) 말뚝 타입전 큰구멍 뚫고 벤토나이트등의 Slurry를 넣고 말뚝 박어서 마찰력을 감소

2) 선행압밀침하, 지반개량 실시

3) 말뚝표면에 윤활유 도포

4) 말뚝이음부의 요철 제거

4. 주변공사시 대책수립

1) 지하수 변동 억제

2) 진동 차단 대책

 

Ⅵ. 결론

말뚝의 부주면마찰력은 주로 지반침하에 따른 영향에 의해 발생되며 설계시 부주면마찰력을 고려하지 않은 경우 말뚝파손까지 이르는 심각한 피해를 유발할 수 있음으로 기초 설계시에는 철저한 선행조사를 실시하여야 하며 설계시에는 부주면마찰력이 발생될 수 있다는 가정하에서 말뚝의 강성 및 지지력을 산정하여야 한다.