Skin Friction between Various Soils and Construction Materials

Abstract

Synopsis Until recently the values of skin friction used for design purposes were the average values obtained by field tests, with only qualitative reference to such factors influencing their magnitude as type of soil, type of construction material, and surface finish, moisture content of the soil, etc. The modern trend is to establish skin friction coefficients through laboratory experiments in which the factors influencing the results may be controlled quantitatively. Several hundred experiments were carried out by the Author to determine the magnitude of skin friction, in which the following variables were considered:— (1) Various construction materials: steel, wood, concrete. (2) For each material two surface conditions were used: smooth and rough; which are described in such a way that they may be reproduced by anyone with a reasonable degree ofaccuracy. (3) Various types of soil. (4) Strictly controlled moisture content. (5) Variation of the normal load between the friction surfaces. The test results show that for cohesive soils both cohesion and internal friction should be considered in evaluation of skin friction. The results include ratios of adhesionto cohesion, and of angle of skin friction to the angle of internal friction for definite types of soil, moisture content, various construction materials and their surface finishes; so that for practical application it is necessary to test the soil in shear and tomake a sieve analysis. From the shear test data skin friction can then be evaluated by use of the given coefficients. Jusqu'à présent les valeurs employeés pour le frottement superficiel, en ce qui concerne les projets, ont été les valeurs moyennes obtenues par desessais de chantier, avec référence qualitative sculement quant aux facteurs qui influencent la grandeur de ces valeurs, facteurs tels que: catégories de sols, sortes de matériaux de construction et leur fini superficiel et la teneur d'eau des sols. La tendence moderne est de déterminer les coefficients de frottement superficiel par des expériences en laboratoire dans lesquelles les facteurs influençant la valeurdes coefficients peuvent être contrôlés quantitativement. Plusieurs centaines d'expériences furent effctuées par l'auteur en vue de déterminer la valeur des frottements superficiels en considérant les facteurs variables suivants: (1) Différents matériaux de construction: acier, bois, béton. (2) Pour chaque matériel, deux conditions de surface: lisse et rude; lesquelles sont décrités d'une telle manièere n'imposte qui peut les réproduire avec une certaine degré de précision. (3) Plusieurs catégories de sols. (4) Teneur d';eau rigoureusement côntrolée. (5) La charge normale fut aussi variée. Les résultats de ces expériences ont démontré que pour les sols cohérents tant la cohésion que le frottement interne doivent être considéréspour l'évaluation du frottement superficiel. Les résultats contiennent de plus, certains rapports tel que le rapport entre l'adhésion etla cohésion. et le rapport entre l'angle de frottement superficiel et l'angle de frottement interne pour certaines catégories de sols bien déterminés. II y en a d'autres également, ayant trait, ceux-ci, aux diverses teneurs d'eau, aux différents matériaux de construction et à leurs finis superficiels. Si bien que pour pratiquer une application utile des présents résultats, il est nécessaire de fair suhir à un sol donné un essai de cisaillement, ainsi qu'une analyse granulométrique. Partant des résultats obtenus dans un essai de cisaillement, on peut évaluer le frottement superficiel en employant les coefficients donnés.