토목기사 실기 · 18/50 · 계산형
토목기사 실기 빈출 18 | 말뚝 부마찰력
압밀층의 말뚝 주면적에 평균 하향 전단을 곱해 부마찰력과 중립면 최대축력을 계산하는 문제다.
문제
무엇을 답해야 하나요?
직경 D=0.50 m인 원형 말뚝이 침하하는 압밀층 8.0 m를 관통한다. 이 구간의 평균 부마찰 단위주면력은 22 kPa이고 π=3.1416을 사용한다. 말뚝머리 사용하중이 900 kN일 때 ① 총 부마찰력, ② 중립면 부근 최대축력, ③ 부마찰 발생기구, ④ 저감대책 3가지를 구하시오.
출제 의도 보기
주변지반-말뚝 상대침하로 전단방향이 바뀌는 원리와 부마찰력이 구조하중에 더해짐을 이해하는지 확인한다.
시험장 답안
먼저 채점답안을 완성하세요
선택 학습 답안 후보
문제에서 요구한 개수만큼 서로 다른 항목을 골라 외우세요.
- 말뚝 시공 전 선행재하·연직배수로 압밀 선행
- 성토하중 경감·경량성토로 추가침하 감소
- 말뚝 표면 역청도포로 주면전단 감소
- 슬립 슬리브·이중관으로 침하층과 말뚝 분리
- 지하수위 저하 제한·재충전으로 추가압밀 억제
- 연약층 개량으로 압축성과 상대침하 감소
- 압밀층 구간의 원주×길이로 주면적을 계산한다.
- 부마찰력을 사용하중에 더하고 중립면·저감대책을 함께 설명한다.
- 선택 학습 후보: [선택 답안] 말뚝 시공 전 선행재하·연직배수로 압밀 선행, 성토하중 경감·경량성토로 추가침하 감소, 말뚝 표면 역청도포로 주면전단 감소, 슬립 슬리브·이중관으로 침하층과 말뚝 분리, 지하수위 저하 제한·재충전으로 추가압밀 억제, 연약층 개량으로 압축성과 상대침하 감소. 지문의 요구 수량과 후보군의 짝을 유지한다.
상세 풀이
답이 만들어지는 순서
주면적
원형 말뚝의 압밀층 접촉면적은 πDL이다.
A_s=3.1416×0.50×8.0확정: A_s=12.5664 m²
부마찰력과 축력
평균 단위주면력 22 kPa를 곱하고 사용하중에 더한다.
Q_nf=12.5664×22=276.4608; N_max=900+Q_nf확정: Q_nf=276.46 kN, N_max=1,176.46 kN
발생기구와 대책
중립면 위에서 지반이 말뚝보다 더 내려가 하향 전단이 생긴다.
상대침하 제어확정: 표면차단·선행압밀/개량·케이싱 적용
선택 학습 후보군 — 선택 답안
대책은 후속 압밀을 먼저 끝내거나 하중·지하수 원인을 줄이는 방법과, 침하가 남아도 말뚝 주면의 전단전달을 차단하는 방법으로 나뉜다.
후보 6개 중 요구 수량 3개확정: 말뚝 시공 전 선행재하·연직배수로 압밀 선행 / 성토하중 경감·경량성토로 추가침하 감소 / 말뚝 표면 역청도포로 주면전단 감소 / 슬립 슬리브·이중관으로 침하층과 말뚝 분리 / 지하수위 저하 제한·재충전으로 추가압밀 억제 / 연약층 개량으로 압축성과 상대침하 감소
채점 핵심
이 표현은 답안에 남기세요
- 총 부마찰력 Q_nf=276.46 kN
- 최대축력=1,176.46 kN
- 중립면 위의 하향 주면전단 발생기구
- 계산값 또는 부마찰 발생기구의 필수 채점요소다.
- 말뚝 시공 전 선행재하·연직배수로 압밀 선행
- 성토하중 경감·경량성토로 추가침하 감소
- 말뚝 표면 역청도포로 주면전단 감소
- 슬립 슬리브·이중관으로 침하층과 말뚝 분리
- 지하수위 저하 제한·재충전으로 추가압밀 억제
- 연약층 개량으로 압축성과 상대침하 감소
- 대책은 후속 압밀을 먼저 끝내거나 하중·지하수 원인을 줄이는 방법과, 침하가 남아도 말뚝 주면의 전단전달을 차단하는 방법으로 나뉜다.
감점 방지
자주 틀리는 지점
부마찰은 주면에 작용하므로 πDL을 사용한다.
하향 부마찰은 축력을 증가시키므로 사용하중에 더한다.
변형 문제 학습
변형 대비
문제가 바뀌어도 적용하는 기준
지층별 단위주면력이 다르면 각 층의 πD L_i τ_i를 계산해 합산한다.
지반이 더 내려가면 말뚝을 끌어내리고, 축력은 더해진다.
현행 기준 주의: 부마찰력과 정주면마찰력의 방향, 중립면, 침하층 두께, 유효응력, 군말뚝 효과, 최대축력 위치, 활하중·일시하중 조합과 액상화 조건을 구분한다.