발생기구에 적합한 수평하중을 받는 말뚝에 대한 명백한 구분과 정리

『수평하중말뚝』은 ‘홍원표의 지반공학 강좌’ 중 「말뚝공학편」의 첫 번째 강좌이다. 원래 말뚝은 연직하중을 지지하기 위해 사용되었다. 그러나 구조물의 기능이 다양해지면서 수평하중을 지지하기 위해 말뚝을 사용하게 되었으며 이런 말뚝을 수평하중말뚝이라 부른다. 현재는 수평하중을 받는 말뚝의 종류가 대단히 많이 증가하여 이 부분의 내용을 정리할 필요성이 크게 부각되었다.

수평하중말뚝은 말뚝과 지반 중 어느 것이 움직이는 주체인가에 따라 주동말뚝(active pile)과 수동말뚝(passive pile)의 두 가지로 대별할 수 있다. 원래 말뚝을 설계할 때는 말뚝에 작용시킬 하중을 미리 알고 이 하중을 말뚝머리에 가한 조건에서 말뚝해석을 실시한다. 이런 수평하중말뚝을 주동말뚝이라 부른다. 그러나 지반이 움직인 결과로 측방토압이란 수평하중이 발생되고 그 수평토압이 말뚝에 가하여 진다면 움직이는 주체가 지반이 되므로 종래의 수평하중말뚝과는 설계가 달라진다. 이런 수평하중말뚝을 수동말뚝이라 부른다. 지금까지의 말뚝 관련 서적에서 수평하중말뚝은 주로 주동말뚝만을 취급하였다.

본 서적은 모두 6장으로 구성되어 있다. 제1장에서는 수평하중을 받는 말뚝의 개념을 설명한다. 여기서 주동말뚝과 수동말뚝의 개념을 구분·설명한다. 이에 앞서 금세기에 들어 제기되는 말뚝 관련 문제점 중에 연약지반 속에 말뚝이 설치되어 있을 때 발생하는 많은 문제점을 설명한다. 제2장에서는 수동말뚝의 피해사례를 열거 설명한다. 산사태 억지말뚝의 파손사례부터 여러 가지 원인에 의해 피해를 입은 수동말뚝의 사례를 열거 설명한다.

그리고 제3장과 제4장에서는 주동말뚝에 관련된 내용이 취급되며 제5장과 제6장에서는 수동말뚝에 관련된 내용을 취급한다. 먼저 주동말뚝에 대하여는 제3장에서 극한수평저항력의 산정법이 자세히 설명하고 제4장에서는 주동말뚝의 해석법을 설명한다. 특히 중앙대학교 대학원 석사과정의 박래웅 군의 연구는 주동말뚝의 극한수평저항력 산정식의 유도에 크게 기여하였다.

다음으로 수동말뚝에 대하여는 제5장에서 수동말뚝에 작용하는 측방토압의 산정 이론이 자세히 유도 설명되며 제6장에서는 수동말뚝의 해석법이 설명된다. 수동말뚝에 작용하는 측방토압에 관한 연구는 필자의 박사논문과 그 이후의 후속 연구결과를 정리·수록하였다.

끝으로 수평하중말뚝의 해석법은 주동말뚝과 수동말뚝의 두 가지로 구분하여 현제 통용되는 이론을 함께 정리·수록하였다.

CHAPTER 01 수평하중을 받는 말뚝
1.1 서 론
1.2 연약지반 속의 말뚝기초
1.3 주동말뚝과 수동말뚝
1.4 수평하중말뚝 해석의 기존 연구
1.5 수평지반반력 접근법

CHAPTER 02 수동말뚝의 피해사례
2.1 서 론
2.2 산사태 억지말뚝
2.3 성토에 의한 피해사례
2.4 뒤채움에 의한 피해사례
2.5 야적에 의한 피해사례
2.6 말뚝관입에 의한 피해사례
2.7 지진에 의한 피해사례

CHAPTER 03 주동말뚝의 극한수평저항력
3.1 서 론
3.2 지반의 극한수평반력
3.3 말뚝의 극한수평저항력

CHAPTER 04 주동말뚝의 해석
4.1 서 론
4.2 지반반력해석법
4.3 비선형해석( 곡선)
4.4 탄성해석법

CHAPTER 05 수동말뚝에 작용하는 측방토압
5.1 서 론
5.2 수동말뚝에 작용하는 측방토압의 거동
5.3 줄말뚝 주변지반변형
5.4 원주공동확장이론에 의한 측방토압산정
5.5 한계평형원리에 의한 측방토압산정
5.6 측방토압산정 이론식에 대한 고찰

CHAPTER 06 수동말뚝의 해석법
6.1 서 론
6.2 기존해석법
6.3 지반아칭개념을 고려한 수동말뚝해석법
6.4 도해법에 의한 수동말뚝 거동해석
6.5 수동말뚝해석법의 적용 예