지반 연직 말뚝 상호 작용 soil pile interaction

영신컨설턴트 (02) 529 8803 ystcha@naver.com 2020 4

 

 

말뚝시공 시 시공 조건에 따라 말뚝에 작용하는 normal stress은 달라집니다. 천공 후 말뚝을 천공 홀에 넣는 경우 normal stress 정지토압계수보다 작고, 항타 시공하는 경우 normal stress는 정지토압계수보다 큽니다.

전단시험에서 연직응력 일정 강성 조건 contant normal stiffness CNS (Ks < ∞)의 마찰각은 일정하중 조건 constant normal stress CNL (Ks=0)보다 큽니다. 

말뚝에 작용하는 연직응력 조건에 맞게 마찰각 측정이 가능합니다. 

 

interface shear 전단상자 상부 지반 하부 말뚝 재질 (철, 콘크리트) 삽입

 

말뚝주면의 지반강성 (constant normal stiffness K)

 

Boulon and Foray (1986) performed a laboratory test of pile – soil interface which could be interpreted as an interface shear test under constant normal stiffness (CNS) condition. In this approach, the soil adjacent to the pile induces a normal stiffness (K), depending on the shear modulus of soil (G ) and the diameter of pile (D ), which can be expressed as;

 

normal stiffness (K), K= 4G/D G 지반전단탄성계수, D 말뚝직경

Δσn : 말뚝연직응력의 변화 the variation of normal stress

Δu : 연직변형의 변화 the variation of normal displacement.

 

 

Ks ( 토압계수 ) = sigma h / sigma v

 

일정응력 조건 constant normal stress (CNL, ), Ks = 0 Ks < Ko (정지토압계수)

일정변형률 조건 constant volume (CV, ) Ks < ∞, Ks = Kp (passive earth pressure)

일정 강성 조건 constant normal stiffness (CNS, ). 0 < Ks < ∞, Ko < Ks 

 

Characterization of cyclic variables in stress plane (after Pra-ai & Boulon, 2017). 

 

 

 Monotonic interface tests with three different values of normal stiffness ( K )

 

 

 

Stress paths of monotonic interface direct shear tests with K = 0, 212 and 628 kPa/mm: 

 

 

Typical cyclic test result on dense sand – steel plate

with σn0 = 200 kPa, 20 < shear stress < 60 kPa, K = 628 kPa/mm.

 

참고문헌

Laboratory investigations of sand-smooth steel interface under monotonic and cyclic loadings

 

 

 

 

지중 매설 강관 해석 시 K = Δσn /Δu 사용

Soil and pipe-soil interaction parameters Value

Undrained axial friction factor, FA/W'op = Uud 0.4

Drained axial friction factor, FA/W'op = Ud 0.8

Mobilization distance, x mob (mm) 10

Volumetric stiffness ratio, K = Δσn /Δu = 0.1

Coefficient of consolidation, cv (m2/yr) 0.2