항만설계 시 마찰계수 값

마찰계수

이번 시간에는 항만설계 시 사용되는 마찰계수에 대하여 알아보겠습니다.
 
작성될 내용을 좀 더 자세히 알아보고 싶으신 분들은 관련 설계기준을 다운 및 확인할 수 있는 아래 사이트를 확인하시기 바랍니다.!!
 
항만기술기준 정보시스템 (portcals.go.kr)
 
 
구조물의 활동에 대한 마찰저항력의 계산에 사용되는 재료의 마찰계수는 정지마찰계수로 하는 것을 기준으로 합니다. 이 경우에 있어서 재료의 마찰계수는 대상으로 하는 구조물의 특성, 재료의 특성 등을 감안하여 설정합니다.
 

 

 
 
안정계산에 사용하는 일반적인 정지마찰계수는 아래 표와 같습니다. 마찰은 동일조건을 바탕으로 반복마찰계수를 실측하는 경우, 일반적으로 흐트러짐이 많은 것에 주의하여야 합니다. 아래 표에서 나타낸 값은 이전부터 경험적으로 사용한 것이지만 여기에서 명기하지 않은 것은 실험을 하여 정하는 것이 가장 바람직합니다.

아래 표의 값은 구조물 전체에서의 활동(Sliding)에 대한 안정계산에서 사용하는 값이고 말뚝의 지지력 계산 값은 말뚝주변과 흙과의 마찰계수, 경사제의 안정계산에서의 마찰계수, 경사로에 의한 케이슨의 진수계산에서의 마찰계수, 토압계산에서의 벽면마찰각 등과 같이 구조물의 부분적인 설계계산에서의 마찰계수로는 적용하지 않습니다.

즉, 아래 표에서 나타낸 값은 구조물에 상시의 외력이 작용할 때의 정지마찰계수이지만 지진 시와 같이 진동상태에서는 적절한 자료가 없기 때문에 아래 표의 값을 사용하고 있습니다.

주) 수중콘크리트와 암반의 경우 표준조건으로는 0.8입니다. 단, 기반암에 균열이 많은 경우 기반암을 덮고 있는 모래의 이동이 심할 경우 등을 그 조건에 따라 0.7정도까지 내립니다.

 
일반적으로 마찰증대용 매트를 사용하는 경우 재료의 내구성, 구조물의 중요도, 해상조건 및 경제성 등을 충분히 고려하여 재료를 선정하고 마찰계수에 관한 실험결과를 충분히 검토하는 것이 중요합니다. 마찰증대용 매트로 아스팔트재료, 고무재료 등을 사용하는 경우 마찰계수는 0.75로 적용할 수 있습니다.
 
정지마찰계수의 값 중 콘크리트 관련에 대하여는 프리캐스트 콘크리트냐 현장치기 콘크리트냐에 따라 그 값이 변화한다고 생각할 수 있지만 실제로는 현장치기 콘크리트의 경우도 상기표를 사용하고 있는 예가 많습니다.

 

 

 
 
해저의 암반에 프리팩트콘크리트를 쳐서 방파제나 접안시설을 축조하는 공법이 채택되기도 합니다. 이와 같이 매시브한 구조물의 활동에 대한 저항력은 암반과 프리팩트콘크리트의 부착력 양자 간의 마찰저항, 암반의 요철에 의한 암반 및 프리팩트콘크리트의 전단저항 등 복잡한 내용으로 구성됩니다. 한편, 이와 같은 구조물의 활동에 대한 저항력은 시공지점의 기반암 재질, 그것을 덮고 있는 저질, 주입 모르타르의 품질, 시공의 정도, 시공시의 해상조건 등에 따라 좌우됩니다.

기존구조물의 실적 등을 감안하고 여러 관점에서 고찰한 결과 편의적으로는 마찰에 의한 활동의 저항이라고 보고 암반과 프리팩트콘크리트 사이의 마찰계수는 위 표와 같은 값을 사용할 수 있으며 프리팩트콘크리트 이외의 수중콘크리트에서도 동일하게 적용할 수 있습니다.
 

 

 
다음은 기타 재질의 마찰계수입니다.
돌과 금속 : 0.3~0.4   /   나무와 돌 : 0.4
나무와 금속 : 0.6(건), 0.2(습)   /   고무와 고무 : 0.5
모래와 철 : 0.4~0.7   /   모래와 콘크리트 : 0.5~0.6
 

 

 
 
지금까지 마찰계수에 대하여 알아보았습니다. 구조물의 활동에서 마찰저항력은 중요한 인자입니다. 이번 시간에 알게된 내용을 통해 대상 구조물에 맞게 마찰계수를 적용해 보시면 좋을 것 같습니다. 그럼 다음 주제로 뵙겠습니다. ~~!!