말뚝 지지력 시간효과 설명

정의

말뚝 지지력은 항타 직후가 아니라 시간이 지나며 변한다.

이 변화를 시간효과라 하며, 증가하면 set-up, 감소하면 relaxation이다.

두 현상 모두 선단지지력보다 주면마찰력의 변화가 주된 원인이다.

원리

말뚝을 박으면 주변 흙이 교란되고 간극수압이 크게 올라간다.

시간이 지나 간극수압이 소산되면 유효응력이 회복되고 주면마찰력이 커진다.

이 증가가 set-up이며, 선단지지력은 거의 변하지 않는다.

구성요소 비교

말뚝 지지력은 선단지지력과 주면마찰력의 합으로 구성된다.

선단지지력은 시간에 따라 거의 변하지 않는다.

주면마찰력은 set-up으로 증가할 수 있어 시간효과의 중심이 된다.

부마찰력은 압밀이 진행되면 증가해 지지력을 떨어뜨리는 요인이다.

계산 예

가상의 말뚝으로 항타 직후 극한지지력을 계산하면 414.8kN이다.

셋업으로 주면마찰력이 1.5배가 되면 603.3kN으로 약 45% 증가한다.

주면마찰력이 절반이 되는 릴렉세이션이면 226.3kN으로 떨어진다.

이 값이 설계 하중보다 작으면 과소 설계가 된다.

직접 풀기

직접 풀어 보자.

주면마찰력이 절반이 되면 극한지지력은 얼마인가?

정답 확인

정답은 226.3kN이다.

주면마찰력이 절반이 되면 주면 항은 줄고 선단 항은 그대로 남는다.

정리

시간효과는 항타 후 지지력이 시간에 따라 변하는 현상이다.

증가는 set-up, 감소는 relaxation이며 둘 다 주면마찰력이 핵심이다.

시험에서 흔한 실수는 선단지지력 변화로 설명하는 것이다. 대책도 함께 쓴다.