개념 한 쪽
말뚝의 총 지지력은 말뚝 끝에서 작용하는 선단저항력과 말뚝 옆면에서 작용하는 주면마찰력의 합으로 정의한다. 말뚝의 분류는 지반과의 상호작용 방식에 따라 선단지지말뚝과 마찰지지말뚝로 구분한다. 여러 본을 묶어 사용하는 군말뚝은 개별 말뚝 지지력의 단순 합보다 작아지므로 효율을 고려하여 산정해야 한다. 부마찰력은 주변 흙이 말뚝보다 더 많이 침하할 때 말뚝을 아래로 끌어당기는 힘으로 작용하여 지지력에 불리하게 작용한다.
이 개념을 문제로 확인하고 싶으면 이 개념 문제 10개 풀기 회원용
가입 없이 오늘의 10문제 바로 풀기 →
출제기준 단원 「말뚝기초 지지력」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 말뚝 지지력 구성 요소 판별 | 1 | 선단저항력과 주면마찰력의 합으로 지지력을 설명하는지 가르기 |
| 군말뚝 지지력 특성 평가 | 1 | 군말뚝에서 전체 지지력이 개별 합계보다 작아지는 이유를 묻기 |
| 부마찰력 영향 판별 | 1 | 부마찰력이 말뚝 지지력에 미치는 영향과 발생 조건을 구별하기 |
말뚝의 정역학적 지지력(P)은 선단저항력(Qp)과 주면마찰력(Qs)의 합으로 표현한다(P=Qp+Qs)라는 기본 원리를 이해해야 한다. 선단저항력은 말뚝 끝과 지반이 접촉하는 부분에서 발생하는 압력 저항이며, 주면마찰력은 말뚝 옆면과 지반 사이의 마찰로 발생하는 힘이다. 이 두 성분의 합이 말뚝이 실제로 지지할 수 있는 총 하중을 결정한다.
말뚝의 분류는 지반 조건에 따라 결정한다. 말뚝 끝이 단단한 암반이나 강한 층에 닿아 지지력이 주로 선단에서 발생하면 선단지지말뚝로 분류하고, 말뚝 전체 길이에 걸쳐 주면마찰이 주요 지지 메커니즘이면 마찰지지말뚝로 분류한다. 간단히 '끝이 단단하면 선단, 옆면이 마찰하면 마찰'로 기억한다.
군말뚝을 사용하는 경우에는 말뚝 간섭으로 인해 개별 말뚝 지지력이 단독 시공 시보다 감소하는 경향이 있다. 따라서 군말뚝의 전체 지지력은 개별 지지력 합계에 효율계수를 곱한 값으로 산정해야 한다는 점을 유의한다. 효율계수는 말뚝 간격과 지반 조건에 따라 달라지므로 단순 합계 접근은 금물이다.
부마찰력은 주변 지반이 말뚝보다 더 많이 침하하면 말뚝 표면에 아래쪽으로 작용하는 마찰력으로서 성토나 지하수위 저하 등으로 지반이 압밀될 때 발생하며, 말뚝에 추가 하중으로 작용하여 유효 지지력을 감소시키므로 설계 시 반드시 고려해야 한다.
말뚝 지지력 산정 방법에는 현장 재하시험과 여러 경험식·공식이 존재한다. 재하시험이 가장 정확한 방법으로 평가하지만, 항타 공식 등은 근사치를 제시하므로 공식에 따른 안전율과 한계를 인지하고 적용해야 한다.
대표적인 개념 문제는 다음과 같다. 말뚝 지지력의 구성 요소를 묻는 문항에서는 P=Qp+Qs를 기준으로 선단저항력과 주면마찰력의 역할을 구분해야 한다. 군말뚝 관련 문항에서는 '개별 합계보다 작아진다'는 성질을 확인하여 단순 합계를 오답이라고 판정해야 한다. 부마찰력 관련 문항에서는 '말뚝을 아래로 끌어당기는 힘'이라는 이미지로 접근하여 지지력 감소를 정답으로 선택해야 한다.
계산형 예시는 단순화하여 다음과 같이 설명한다. 단독말뚝의 선단저항력 Qp와 주면마찰력 Qs가 주어지면 총 지지력 P는 P=Qp+Qs로 계산한다. 군말뚝의 경우 총 계산값에 군효율계수(보통 1 미만)를 곱하여 전체 지지력을 산정해야 한다는 점을 덧붙인다.
말뚝에 관한 다음 설명 중 옳은 것은?
정답 ③ · 문항은 말뚝의 지지력 구성과 무리말뚝의 특성 등에 대해 옳은 진술을 찾도록 하고 있다. 말뚝의 총 지지력은 선단저항력과 주면마찰력의 합으로 정역학적으로 정의되므로 이 설명은 옳다.
말뚝 지지력은 선단저항력과 주면마찰력의 합으로 정의되며, 지반 조건에 따라 마찰말뚝과 선단말뚝으로 구분된다.
말뚝기초를 시공하는데 있어서 유의해야 할 사항 중 옳지 않은 것은?
정답 ② · 문제는 말뚝기초 시공 시 고려사항 중 옳지 않은 진술을 찾는 것이다. 말뚝을 좁은 간격으로 시공하면 단항인지 군항인지 구분하고 군항이면 개별 말뚝 지지력의 단순 합이 아니라 간섭으로 인한 효율 저하를 고려해야 하며, 점토 지반을 관통하는 경우 부마찰력 검토가 필요하고 말뚝간격이 너무 좁으면 응력 영향이 깊게 미치는 점도 검토 대상이다.
군말뚝은 말뚝 간섭으로 개별 지지력의 합보다 작아지므로, 단순 합계로 지지력을 산정하면 안 된다.
부마찰력에 대한 설명이다. 틀린 것은?
정답 ④ · 문제는 부마찰력에 대한 설명 중 틀린 내용을 고르는 것이다. 부마찰력은 연약지반의 압밀이나 지하수 저하 등으로 말뚝 주변 지반이 침하할 때 발생하며, 말뚝 표면에 아래쪽으로 작용하는 마찰력으로 설계상 불리하게 작용하여 말뚝의 유효지지력을 감소시킨다.
부마찰력은 말뚝을 아래로 누르는 힘이므로 지지력을 감소시키는 요인이다.
건설재료시험기사 풀이 세트에서 이 개념의 문제 10개를 바로 풀어 보세요.