말뚝 부마찰력

부마찰력의 정의

말뚝 부마찰력은 주변 지반이 말뚝보다 많이 침하할 때 생기는 힘이다.

보통 주면마찰력은 말뚝을 위로 받쳐 주지만, 방향이 뒤집히면 말뚝을 아래로 끌어내린다.

이 힘은 연약지반 위 지지말뚝에서 특히 문제가 되는 핵심 주제다.

중립점과 부마찰력의 방향

말뚝 주변 흙이 말뚝보다 더 침하하는 경우를 살펴본다.

중립점 위쪽에서는 흙이 말뚝을 아래로 끌어내리는 부마찰력이 작용한다.

중립점 아래쪽에서는 말뚝이 더 침하하여 정의 주면마찰력이 위로 작용한다.

중립점은 말뚝과 지반의 상대 변위가 0이 되는 깊이이며, 여기서 축력이 최대가 된다.

예제 계산

가상의 예로 직경 0.4 m 말뚝 한 본의 부마찰력을 계산해 본다.

주변장은 πD로 1.257 m이고, 부마찰력이 작용하는 길이는 10 m, 평균 강도는 20 kPa이다.

부마찰력의 합은 주변장, 작용 길이, 평균 강도를 곱해 구한다.

그 결과 부마찰력은 약 251.4 kN이며, 이 값은 설계 하중에 가산하여 검토한다.

부마찰력과 주면마찰력 비교

헷갈리기 쉬운 두 힘은 부마찰력과 정방향 주면마찰력이다.

두 힘은 방향이 반대이며, 중립점을 경계로 작용 방향이 바뀐다.

답안에서 가장 많이 나오는 실수는 부마찰력을 지지력의 증가 요인으로 쓰는 것이다.

따라서 부마찰력은 설계 하중에 가산하여 검토하고, 지지력 감소로 이해한다.

발생 원인과 저감 대책

부마찰력의 발생 원인은 연약 압밀층, 상재 성토, 지하수위 저하, 지표 과적재다.

저감 대책으로는 지반 개량과 선행재하, 말뚝 표면의 마찰 저감을 쓴다.

말뚝 표면은 역청 피복이나 이중관 말뚝으로 마찰을 줄일 수 있다.

지하수위 관리와 지표 하중 제한, 시공 순서 조정도 함께 고려한다.

시험 포인트와 확인 문제

시험에서는 1교시 용어형과 4교시 논술형으로 반복해서 출제된다.

논술형은 개요, 중립점, 검토 조건, 문제점, 대책 순으로 목차를 잡는다.

부마찰력이 주로 문제가 되는 말뚝 형태를 직접 골라 보자.

정답은 지지말뚝이다. 지지력 감소와 말뚝 손상을 함께 기억한다.