억지말뚝 사면안정

정의와 핵심 키워드

억지말뚝은 활동 예상면을 관통하여 설치된 말뚝이다.

사면 활동력을 말뚝의 휨 저항과 지반반력으로 받아 안전율을 높이는 보강공법이다.

흙이 미끄러지려는 힘을 말뚝이 옆에서 막는다고 생각하면 된다.

구조와 원리

활동 토체가 미끄러지면 활동면을 가로지르는 말뚝이 수평력을 받는다.

말뚝은 활동면 위 흙이 미는 힘을 받고, 아래 지반은 말뚝에 반력을 준다.

말뚝 하단은 활동면 아래 안정 지반에 근입되어 반력을 확보한다.

두 힘이 균형을 이루면 말뚝과 지반이 함께 안정된다.

말뚝 거동방정식

말뚝의 거동은 탄성 지반 위의 보 방정식으로 나타낸다.

E는 재료의 탄성계수, I는 단면 2차모멘트, y는 수평변위다.

k_h는 수평 지반반력계수, B는 말뚝 폭이다.

말뚝의 단면력 M은 EI d²y/dz² 로 구한다.

간격과 배치

여러 열로 배치하면 열 사이 흙이 아칭을 이뤄 하중을 나눠 받는다.

단열 말뚝은 한 열이 활동력 전체를 받아 말뚝 단면이 커진다.

간격이 좁으면 저항은 커지지만 말뚝 상호 간섭으로 개별 반력은 줄어든다.

간격비 D2/D1 는 순간격을 중심간격으로 나눈 비로, 설계에서 조정한다.

설계 절차

설계는 활동면을 가정하고 보강 전 안전율을 구하는 것으로 시작한다.

활동 토체의 수평력을 산정하고 필요한 말뚝 저항력을 정한다.

거동방정식으로 변위와 모멘트를 구한 뒤 말뚝 열을 배치한다.

마지막으로 간격비를 조정해 두 안전율을 함께 확인한다.

헷갈리는 점과 감점 요인

답안에서 자주 나오는 실수를 짚고 넘어간다.

말뚝 안정과 사면 안정을 따로 계산해 결론만 합치는 것은 감점 요인이다.

활동면 아래 근입 깊이를 빼고 말뚝 전체 높이를 저항으로 보는 것도 감점된다.

두 조건은 같은 간격에서 동시에 만족해야 한다.

정리와 직접 풀기

마지막으로 정리하고 직접 풀어 보자.

억지말뚝은 활동면을 가로질러 설치해 활동력을 말뚝 저항으로 받는다.

사면 안전율 1.3 이상과 말뚝 안전율 1.0 이상을 동시에 만족해야 한다.

두 조건을 함께 맞추는 방법을 떠올려 보자.