말뚝의 파동이론과 지지력 Wave Mechanics

 

말뚝의 파동이론과 지지력 Wave Mechanics

 

영신컨설턴트 02 529 8803

 

 

파동이론   파동은 해머 항타에 의한 말뚝의 변형과 응력의 변화로 발생한다.   f : 변형률이 - g : 변형률(ε) +

 

변형률 ε = 입자의 속도 v / 압축파의 속도 c   ε = v / c   힘(F=ε x A x E )과 속도(F=Zv) 의 비례성

 

dL : 압축파의 이동거리 dL= c dt   c : 말뚝의 압축파 속도 A : 말뚝의 단면적 E : 말뚝의 탄성계수   응력의 압축과 입자의 하향은 + 응력의 인장과 입자의 상향은 - 로 표시

 

wave down 하향 wave  up 상향 변형 + - 입자방향 + - 응력 압축 인장

 

Z = AE/C impedance 일정   C= root (E/ 밀도)

 

해머 항타시 말뚝의 작용하는 변형률과 입자의 속도를 시간에 대하여 측정한다.

 

말뚝내의 하향과 상향의 힘과 속도를 측정

 

하향과 상향 방향의 속도를 중첩한다.   하향힘과 상향 힘을 측정된 변형률과 입자속도로 계산한다.

 

Z= AE/C

 

t1 (첫번째 최대 점의 시간)에서 Ft1=5,500kN Vt1=5.75m/s 일때   t1에서 하향 상향힘과 속도은 ?   Ft1 down = (Ft1 + Zvt1)/2   Vt1 down = Ft1 / Z   Ft1 up = (Ft1 - Zvt1)/2   vt1 up = Ft1 up / Z

 

상단 동재하 힘과 속도 시간   하단 하향힘과 상향힘 시간

 

선단지지력이 큰 경우 t2(=2L/c)에서 Ft2은 커지고 (+) vt2은 작아진다(0이거나 -)   선단지지력 작은 경우 위의 반대

 

어느 심도에서 주면마찰력 R이 발생하면   R= 측정된 wave up/ 2   R /2은 상향으로 게이지에 압축력이 생기고   주면마찰력R은 말뚝하부에 R/2의 인장력이 발생시킨다.

 

상 가속도 a1과 가속도 a2 2개가 일정   하 변형률 SX2 변형률 SX2 편타에 따라 2개가 다르다.

 

상 Ft1 = ε t1 x A x E FMX. : 평균최대힘   하 VMX. 평균최대 입자속도

 

해머 에너지 측정   EMX.

 

CSX. : 평균 응력 = 변형률 x 탄성계수   CSI. : 2개중 최대 응력

 

DMX. 최대 변위   DFN. : 관입량 set

 

어느 심도의 말뚝은 하향과 상향힘의 중첩으로 계산된다.

 

말뚝심도(X) 에서 힘   시간 2(L-x)/C 이후에서 상향힘과 이전에서 하향힘의 합

 

인장력 CTN=Ft2 up + Fmin t3 down   t1 < t3 < t2 일때 wave down이 t2이전에서 최소 일때   TSN=CTN/A

 

선단응력   CFB = Ft2 up + Ft1 down - 주면마찰력   CSB = CFB/A

 

선단지지력이 작을 때 인장파열 주의

 

선단지지력이 클 때 인장파열 주의

 

말뚝의 손상   말뚝의 손상은 인장반사파를 발생시킨다.   손상심도 X = C x t /2   t : 손상측정된 시간

 

손상되면 말뚝길이(2L/C)내에서 Ft3 < Vt3   t3 :손상된 시간

 

말뚝 건전도 지수 BTA

 

 

속도가 영 일 시간(t0)의 힘

 

RTN(전체지지력) = Fu2 + Fd1 = 주면마찰력 + 선단지지   t2에서 상향힘 Fu2= Fd1 - 주면마찰력 - 선단지지력

 

두부 입자속도 Vt1 = 2 Fd1 /Z   선단입자속도 Vtoe = (2Fd1-RTN)/Z