연약 지반에 시공된 말뚝의 주면마찰력 산정 간편법

A Simplified Method for the Calculation of Skin Friction on Piles in Soft Clay

본 연구에서는 연약지반에 시공한 단독말뚝에서 발생하는 주변마찰력과 이로 인해 유발되는 축하중 해석방법을 개발하고 해석결과를 유한요소해석 프로그램에 의한 예측결과 및 현장 실험값과 비교 분석하였다. 이때 말뚝과 지반의 접촉면에 국부파괴가 발생하는 경우(slip case)와 발생하지 않는 경우(no slip case)에 대해 고려하였다. 본 연구에서 말뚝의 지지층은 암반인 경우를 고려하였고 해석모형의 물성으로는 말뚝, 연약 지반, 암반층에 대하여 모두 일반적인 값들을 적용하였다. 해석결과를 유한요소해석 및 현장 실측값과 비교 분석한 결과, 말뚝에 발생하는 주면마찰력은 압밀도가 커짐에 따라 증가하며, 주면마찰력에 의해 유발되는 축하중은 압밀이 완료되는 시기에 최대의 값을 갖는다는 결론을 얻었다. 또한 복잡한 2차원 또는 3차원 비선형 거동 해석외에 간단한 1차원 압밀 이론을 적용한 해석 역시 비교적 정확한 결과를 얻을 수 있음을 알았다.

The skin friction on single piles was investigated by using an analytical study and a numerical analysis. The emphasis was given to the variation of skin friction on piles based on the load transfer mechanism developed for the consolidation of a surrounding soft clay. Local yield or slip at the pile-soil interface was taken into account by specifying a limiting value of shear stress. The response of a single pile was analyzed and compared to the results of field case study. Based on the results obtained, it is shown that the skin friction on a pile increases as the degree of consolidation increases and the ultimate axial forces result from the long term behavior of clay corresponding to the end of the consolidation. It is also found that the analysis using one-dimensional consolidation theory as well as two or three-dimensional non-linear analysis gives relatively reasonable results.