토압 아치 효과는 말뚝과 토양 상호작용에 대한 이론 연구의 중요한 근거이지만, 다양한 단면 형태의 미끄럼 저항 말뚝에 대한 토압 아치 효과 작용 메커니즘 연구가 부족하여 미끄럼 저항 말뚝 설계에는 주로 전통적인 단면 형태가 사용된다. 전통적인 직사각형 미끄럼 저항 말뚝의 토압 아치 효과 형성의 한계를 고려하여 사다리꼴 단면 최적화된 미끄럼 저항 말뚝 단면 형태가 제안되었다. 재료역학 이론을 기반으로 축 압축 부재의 경사 단면 응력 계산 모델을 이용하여 사다리꼴 말뚝 측면 지반 아치 하단 압축 영역의 응력 상태를 유도하고, 모어-쿨롱 강도 기준을 결합하여 사다리꼴 말뚝 측면 극한 지지력을 도출하였다. 사례 비교 분석을 통해 사다리꼴 말뚝과 직사각형 말뚝 측면 토압 아치 극한 지지력을 비교하고, 수치 해석 분석과 결합하여 이론과 계산 결과를 검증하였다. 연구 결과에 따르면 사다리꼴 단면 말뚝의 측면 극한 지지력은 직사각형 단면보다 현저히 향상되었으며, 최대 약 2.5배에 달한다. 동일 조건에서 사다리꼴 단면 말뚝 간 토양 변위 및 전단 변형률 증가는 더 작고, 응력 집중 현상이 더 뚜렷하여 사다리꼴 단면 말뚝이 토압 아치 효과의 형성과 발전에 더 유리하다.

토압 아치 효과; 미끄럼 저항 말뚝 단면; 사다리꼴 미끄럼 저항 말뚝; 수치 해석