부마찰력 설명

부마찰력이란

부마찰력은 주변 지반이 말뚝보다 많이 침하할 때 말뚝 주면에 하향으로 작용하는 마찰력이다.

말뚝 기초는 주면 마찰력으로 하중을 지반에 전달하며, 이 마찰력은 원래 위로 작용한다.

지반 침하가 말뚝 침하보다 커지면 마찰력의 방향이 뒤집혀 아래로 작용한다.

발생 원리와 중립점

흙이 말뚝보다 더 가라앉으면 흙이 말뚝을 아래로 끌고 내리는 힘이 생긴다.

주된 원인은 연약층의 압밀침하다. 지하수위가 낮아지면 유효응력이 커져 압밀침하가 생긴다.

이 힘은 말뚝에 추가 하중으로 더해져 지지말뚝의 축하중을 키운다.

지반과 말뚝의 침하가 같아지는 점이 중립점이다. 부마찰력은 지표에서 중립점까지 작용한다.

계산 예제

가상의 예로 말뚝 직경 0.5 m, 압밀층 10 m, 중립점 계수 0.8인 경우를 본다.

중립점 깊이는 nH이므로 0.8에 10을 곱해 8 m가 된다.

부마찰력 합은 주변장, 중립점 깊이, 마찰 응력을 곱해 구한다.

말뚝 1본에 251.2 kN의 하향 하중이 추가되며, 이 값은 설계 하중에 더해진다.

단위는 m × m × kN/m² 이므로 결과는 kN이다.

방지 대책 비교

부마찰력 대책은 말뚝 표면 처리, 지반 처리, 말뚝 구조 개선으로 나눈다.

말뚝 표면 처리는 역청 도포나 슬리브로 주면 마찰력을 낮춘다. 장기 내구성과 부식 문제가 있다.

지반 처리는 치환, 재하, 배수공법으로 압밀침하를 억제한다. 공사비와 공기가 한계다.

말뚝 구조 개선은 이중관 말뚝으로 상대 변위를 흡수한다. 시공 난이도가 높다.

근본 원인을 줄이는 것은 지반 처리다. 표면 처리만으로는 지반 침하를 막지 못한다.

지지말뚝과 마찰말뚝

시험에서는 지지말뚝과 마찰말뚝의 차이를 구분하는 것이 중요하다.

부마찰력은 주로 지지말뚝에서 문제가 된다. 선단이 견고한 층에 닿아 침하 차이가 커지기 때문이다.

마찰말뚝은 말뚝과 지반이 함께 침하해 이 문제가 작다.

정리와 정답 확인

앞의 문제 정답은 지지말뚝이다.

정리하면 부마찰력은 지반 침하가 말뚝 침하보다 클 때 주면에 하향으로 작용하는 마찰력이다.

발생 조건은 연약 압밀층, 상재하중, 지하수위 저하다. 발생 범위는 중립점 위다.

논술은 개요, 발생원인, 영향, 방지대책, 결론 순서로 정리한다.