말뚝 시간경과효과

정의

말뚝은 항타 후 시간이 지나면서 지지력이 변하는 경우가 많다.

지지력이 커지면 셋업, 줄어들면 릴랙세이션이라 한다.

이 구분은 설계 지지력과 재하시험 시점을 정할 때 반드시 고려해야 한다.

주면마찰력이 핵심

말뚝을 박으면 주변 흙이 교란되고 간극수압이 상승한다.

시간이 지나 간극수압이 소산되면 말뚝과 흙 사이 마찰이 커진다.

반면 선단지지력은 시간에 따른 변화가 거의 없다고 알려져 있다.

따라서 셋업은 대부분 주면마찰력의 증가로 나타난다.

셋업과 릴랙세이션

셋업과 릴랙세이션은 시간경과에 따른 지지력 변화의 두 방향이다.

셋업은 지지력이 증가하는 경우이며 원인은 주면마찰력의 증가다.

릴랙세이션은 지지력이 감소하는 경우로 마찰 저항이 줄어드는 현상이다.

두 현상 모두 주면마찰력이 지배 요인이므로 이 값을 먼저 확인한다.

계산 예제

가상의 예로 설명한다. 항타 직후 동재하시험에서 극한지지력 1,200kN을 얻었다고 하자.

14일 뒤 같은 말뚝을 다시 측정하니 극한지지력이 1,500kN이 나왔다.

변화율은 (1,500−1,200)÷1,200×100으로 구하며 결과는 25%다.

25% 증가이므로 셋업으로 해석된다. 계산 결과가 음수면 릴랙세이션이다.

재하시험 시점과 직접 풀기

재하시험 시점도 시간효과를 반영하도록 정해야 한다.

재하 시점이 짧으면 셋업 효과가 빠져 과소 평가가 생긴다.

반대로 릴랙세이션 지반에서 시간을 두지 않으면 과대 평가가 된다.

그럼 시간효과를 직접 적용하는 문제를 풀어 보자.

정답 확인과 정리

앞에서 낸 두 문제의 정답을 확인해 보자.

첫째 문제의 답은 25%다. 두 측정값의 차이를 기준값으로 나눈 값이다.

둘째 문제의 답은 주면마찰력이다. 셋업은 주로 이 성분의 증가로 나타난다.

정리하면 주면마찰력을 먼저 보고, 재하시험 시점을 충분히 두어야 한다.