말뚝 부마찰력

정의

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

이 힘은 말뚝에 더해지는 추가 하중이라 말뚝의 지지력을 떨어뜨린다.

연약지반 위에 말뚝 기초를 시공할 때 특히 자주 문제가 되는 개념이다.

발생 원리와 중립점

연약층이 압밀로 가라앉으면 흙이 말뚝 주면을 아래로 끌어내린다.

이 하향 마찰력이 부마찰력이며, 말뚝에 더해지는 추가 하중이다.

지반과 말뚝의 상대 변위가 0인 깊이를 중립점이라 한다.

중립점 위쪽에서는 부마찰력이, 아래쪽에서는 정마찰력이 작용한다.

부마찰력 계산 예

부마찰력 합은 단위 주면 부마찰력, 주변장, 구간 길이를 곱해 구한다.

가상의 예로 말뚝 직경 0.4m, 압밀층 두께 10m, 중립점 계수 0.8을 가정한다.

중립점 깊이는 nH이므로 0.8 × 10 = 8m가 된다.

이 구간의 부마찰력 합은 약 201kN으로, 말뚝 하중 약 20tf 규모다.

지지말뚝과 마찰말뚝

말뚝 형식에 따라 부마찰력의 발생 여부가 달라진다.

지지말뚝은 선단이 견고한 층에 놓여 부마찰이 쌓이기 쉽다.

마찰말뚝은 하중 대부분을 주면에서 받아 영향이 상대적으로 작다.

가장 흔한 실수는 부마찰력을 지지력 증가 요인으로 쓰는 것이다.

정리

부마찰력은 지반이 말뚝보다 더 침하할 때 주면에 하향으로 작용하는 힘이다.

원인은 압밀층 관통, 연약지반 성토, 지하수위 하강 등이다.

영향은 지지력 감소와 구조물 침하·균열이며, 대책은 지반 개량과 이중관 말뚝 등이다.

설계에서는 부마찰력을 하중에 더해 지지력을 다시 검토한다.