• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제14권3호
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• pp.29-34
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• 2013

본 연구에서는 연약지반 상에 Piled Raft 기초의 지지력 특성과 침하 및 말뚝의 거동 특성을 분석하기 위해 수치해석을 실시하였다. 그 결과, 단말뚝에서 군말뚝으로 갈수록 선단지지력 증가율이 증가하여 군말뚝의 효과를 입증할 수 있었다. Piled Raft의 중앙에 위치한 말뚝의 하중이 다른 곳에 위치하고 있는 말뚝의 하중보다 큰 값을 나타내며, 말뚝수량이 증가함에 따라 하중의 증가가 크게 나타남을 알 수 있었다. 이는 선단지지력과 마찰단면적의 증가의 영향으로 보인다. 또한 말뚝의 항복하중 이후의 하중지지가 말뚝에서 Raft로 전이되는 것으로 나타났으며, 말뚝의 항복 후에도 Raft가 하중을 추가적으로 지지할 수 있는 것으로 판단되었다. 말뚝의 근입깊이에 따른 횡방향 변위를 분석해 본 결과 단일 말뚝일 경우 횡방향 변위가 없었으며, 군말뚝일 경우 근입깊이가 깊어질수록 횡방향 변위는 크게 일어남을 확인할 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제21권5호
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• pp.15-24
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• 2005

본 논문에서는 교량 말뚝기초의 모델링기법에 관한분류 및 단부 지점조건의 영향을 분석하였다. 연성스프링 방법은 모델링 형태가 간편하면서도 복잡한 군말뚝 거동을 효과적으로 나타낼 수 있으므로 실제 설계에 유용한 방법이다. 다양한 말뚝 배열, 말뚝 간격, 선단지지조건, 그리고 하중크기에 따라 3차원 해석기법(YSGroup)을 통해 영향인자 분석을 수행하였으며, 그 결과 횡방향 변위, 최대 말뚝 휨응력, 그리고 군말뚝의 횡방향 스프링강성을 산정, 이를 비교$\cdot$분석하였다. 영향인자 분석을 통해 3차원 해석기법(YSGroup)을 통해 횡방향 스프링강성을 산정한 경우는 다른 단독말뚝 해석을 통해 산정한 경우에 비하여 복잡한 군말뚝 거동을 보다 적절히 예측함을 알 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제23권9호
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• pp.39-49
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• 2007

본 연구에서는 수치해석을 통해 말뚝캡의 강성에 따른 거동차이를 분석하였다. 따라서 강성캡과 연성캡을 선정하여 상부교각과 하부군말뚝기초를 일체화하여 일련의 해석을 수행하였다. 해석 시 캡강성에 영향을 주는 캡의 탄성계수와 두께, 상부 교각길이, 지반반력, 그리고 말뚝직경 등을 고려하였다. 본 연구결과 군말뚝내 개별말뚝에 작용하는 하중은 말뚝캡의 강성에 크게 좌우되었으며 그 결과, 연성캡 해석결과는 강성캡에 비하여 수평하중과 휨모멘트가 상대적으로 크게 발생하므로 좀 더 보수적인 설계가 가능하리라 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제38권4호
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• pp.47-58
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• 2022

동적 하중 재하시 지반-구조물 상호작용 확인을 위해 최근까지 단말뚝을 고려한 진동대 실험이 많이 시행됐다. 그러나, 실제 구조물의 대부분은 군말뚝 기초로 지지되는 기둥 형태의 다자유도 구조물이므로 본 연구에서는 이를 고려하여 대형 진동대 실험 및 수치해석을 통해 지반-구조물 상호 작용을 분석하였다. 연구 결과, 다자유도 기둥 구조물은 가속도의 증가 및 구조물의 고유 진동수와의 일치 여부에 따라 말뚝의 모멘트는 증가하였다. 또한, 동적 p-y 곡선의 기울기는 가속도 및 입력 진동수의 변화에 상관없이 일정한 기울기를 나타내었다. 다자유도 기둥 구조물의 동적 p-y 중추 곡선 및 군말뚝의 모멘트에 대한 분석 결과, 반복하중에 의해 배후말뚝 조건인 양 측면말뚝보다 선두말뚝의 중심말뚝에서 큰 지반 저항력을 나타내며, 군말뚝 효과는 기존 연구와는 상이하게 7D 이상에서도 발현되는 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제17권6호
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• pp.5-14
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• 2001

본 연구에서는 사면안정 확보를 위해 설치된 억지말뚝과 보강사면의 안전율을 산정할 수 있는 간편설계 법을 제안하였다. 억지말뚝-지반간 상호작용은 하중전이법으로, 사면의 안전율은 Bishop의 간편법을 이용하여 산정하였다. 말뚝 간격에 따른 군말뚝 효과를 고려하기 위해 실내모형실험 및 유한요소해석을 수행하였으며 이 결과를 토대로 군말뚝 상호작용계수를 제안하였다. 제안된 군말뚝 상호작용계수는 말뚝중심간격이 좁아질수록 감소하였으며, 두부조건이 자유단인 경우가 다른 구속조건에 비해 큰 폭으로 감소하였다. 개발된 억지말뚝의 설계기법은 본 연구에서 수행한 원심모형실험, 현장시험 및 기존 유한요소해석결과와 비교.분석하였다. 본 해석프로그램은 3차원 유한요소해석에 비해 쉽고 간단하면서도 말뚝-지반간 상호작용에 의해 매우 복잡한 거동을 나타내는 억지말뚝을 비교적 적절히 설계 할 수 있음을 알 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권5C호
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• pp.199-210
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• 2012

본 연구에서는 3차원 탄-소성 유한차분해석을 통해 기존재하는 단독말뚝, $3{\times}3$및 $5{\times}5$ 군말뚝의 바로 아래 풍화암 지반에서 실시된 터널시공으로 인한 말뚝의 거동을 분석하였다. 수치해석에서는 터널굴착으로 인한 말뚝의 거동을 규명하기 위하여 지반/말뚝의 침하 및 전단응력전이(shear stress transfer) 메커니즘을 심도있게 분석하였다. 터널굴착으로 유발된 지반의 침하와 말뚝-지반 사이 경계면에서의 상대변위 발생으로 인해 말뚝에 작용하는 전단응력 및 축력의 분포가 매우 크게 변화하였다. 계산된 결과에 의하면 터널굴착으로 인해 말뚝의 두부로부터 말뚝길이의 약 80%에 해당되는 위치까지는 상향의 전단응력이 발생하였고, 그 하부에서는 하향의 전단응력이 발생하였다. 이로 인해 말뚝의 축력이 터널의 굴착에 따라 지속적으로 감소하고, 순수한 터널의 시공으로 인하여 말뚝에는 인장력이 발생하였는데 이로 인해 말뚝에는 최대 $0.36P_a$의 인장력이 발생하였다, 여기서 $P_a$는 터널굴착이전에 말뚝두부에 작용하는 설계하중이다. 말뚝의 거동은 경계면에서의 전단강도 발현 정도에 가장 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. 군말뚝의 경우 일반적으로 말뚝의 숫자가 증가할수록 터널의 시공에 의해 말뚝의 침하가 증가하는 것으로 나타났으며, 이와는 반대로 말뚝의 축력변화는 군효과(shielding effect)로 인해 단독말뚝의 경우에 비해 작은 것으로 분석되었다. 터널굴착으로 인한 말뚝침하의 증가로 인한 겉보기지지력(apparent pile capacity) 감소는 단독말뚝에 비해 군말뚝에서 두드러지는 것으로 분석되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제26권7호
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• pp.49-58
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• 2010

흙의 입자 크기에 따른 지반-말뚝 시스템의 동적 거동 차이를 알아보기 위해, 단말뚝 및 군말뚝에 대한 1g 진동대모형 실험을 수행하였다. 지반 조성에 사용된 시료는 주문진 표준사와 호주산 세사이며, 흙의 입자 크기에 따른 영향을 알아보기 위해 다른 실험 조건은 동일하게 하였다. 단말뚝 실험 결과 말뚝의 횡방향 변위는 말뚝 직경의 1%인 탄성 영역 이내로 발생하였다. 단말뚝의 p-y 거동을 살펴보면 동일 변위에서 주문진 표준사 모형 지반의 지반 반력 값이 호주산 세사 모형 지반에서의 지반 반력보다 더 크게 나타났으며, 이는 주문진 표준사 모형 지반에서의 초기 탄성 강성이 더 크게 평가됨을 의미한다. 이러한 입자 크기에 따른 초기 지반 강성 차이는 공진주 실험 및 삼축압축실험을 통해서 확인하였다. 또한 외삽을 통해 단말뚝의 동적 p-y 중추 곡선을 산정한 결과 동적 p-y 중추곡선의 강성이 주문진 표준사 지반에서 호주산세사 지반보다 더 크게 산정되었다. 그러므로 사질토 지반에서 입자크기에 관계없이 동일한 p-y곡선을 적용하여 말뚝의 동적 거동을 예측하는 방법에 오류가 있을 수 있다. 군말뚝 실험에서는 단말뚝 실험과 같은 실험 조건에서 말뚝 직경의 1% 이상의 횡방향 변위가 발생하였으며, 모형 지반 종류와 상관없이 유사한 p-y 거동이 나타났다. 이는 변형율이 큰 비선형 영역에서는 주문진 표준사와 호주산 세사의 강성 차이가 크지 않기 때문이다. 이러한 일련의 단말뚝 및 군말뚝 실험 결과로 볼 때, 군효과를 평가하기 위해 단말뚝의 p-y 곡선에 단순히 p-승수(p-multiplier)를 곱하여 군효과를 고려하는 방법에 오류가 있을 수 있다고 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제19권3호
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• pp.65-74
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• 2003

본 연구에서는 말뚝이 근입된 연약지반의 탄소성 해석을 수행하여 말뚝에 작용하는 하향력을 산정하였다. 이때 단독말뚝과 군말뚝(3$\times$3, 5$\times$5)을 대상으로 각각 2차원과 3차원 유한요소해석을, 말뚝주면에서 slip의 유무에 따라 수행하여 그 영향정도를 파악하였다. 하향력의 발생정도는 말뚝주면에서의 마찰계수, 지표면과 말뚝두부에 작용하는 상재하중에 큰 영향을 받는다. 이와 같은 영향인자를 토대로 수치해석 결과, 하향력은 no-slip의 경우가 slip의 경우에 비해서 상당히 과대하게 산정되었으며, 또한 말뚝두부에 하중이 증가함에 따라 하향력은 감소하는 것을 알 수 있었다. 한편 그룹효과가 있는 군말뚝의 하향력은 단독말뚝의 하향력에 비해서 크게 감소 하는 것으로 나타났으며, 수치 및 사례분석을 통해 slip 해석의 적절함을 확인하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제15권6호
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• pp.239-249
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• 1999

본 논문에서는 측방변형을 받는 수동 군말뚝의 거동특성을 연구하기 위해 말뚝의 휨강성, 말뚝중심간격, 상대밀도와 두부구속조건을 변화시킨 단독말뚝과 말뚝 중심간격이 말뚝직경(D)의 2.5, 5.0, 7.0배가 되는 1열 군말뚝에 대한 모형실험을 실시하였다. 실내모형실험은 주문진 표준사와 화강 풍화토에 근입된 수동말뚝에 직사각형 형태의 측방변위를 점진적으로 가하여 주문진 표준사에 대해 총 32회, 화강풍화토에 대해 총 16회의 실험을 실시하였다. 주문진 표준사에 대해서는 알루미늄과 PVC말뚝을, 화강풍화토에 대해서는 PVC 말뚝만을 사용하였다. 그 결과 수동말뚝에서 발생하는 최대 휨모멘트와 말뚝변위는 말뚝의 휨강성, 말뚝중심간격, 지반조건, 두부구속조건에 따라 크게 영향을 받는다는 것을 알 수 있었다. 1열 군말뚝은 두부 구속조건에 상관없이 말뚝중심간격 7.0D 이하에서 그룹효과가 나타났으며, 7.0D에서 거의 단독말뚝과 같은 거동을 보임을 알 수 있었다. 말뚝의 간격이 좁아짐에 따라 말뚝의 변위와 휨모멘트 모두 감소하였다. 아울러 말뚝의 휨강성이 클수록 휨모멘트는 증가하나 변위는 감소하고, 상대밀도가 클수록 휨모멘트와 변위는 커지는 경향을 보였다. 상대밀도에 대한 휨모멘트의 크기 변화는 고정단에 의한 실험보다 자유단에 의한 실험에서 더 크게 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제15권1호
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• pp.79-98
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• 1999

본 연구에서는, 강관스커트 보강 조립토 군말뚝에 초점을 두고, 상부 매트기초와 하부기초지반 사이의 접촉면 각 지점별 불균등 침하량 예측을 위한 간편 유한요소해석기법과 이에 근거한 각 말뚝 인접지반의 하중분담비 평가방법 및 극한지지력 평가절차 등을 제시하였다. 또한 제시하고자 하는 기법의 적합성과, 이를 토대로 한 극한지지력 예측결과의 타당성을 확인하기 위해, $PENTAGON_{3D$ 유한요소 프로그램을 이용한 해석결과와의 비교.분석이 수행되었다. 이외에도, 강관스커트 보강유형에 따른 거동특성 분석과 스커트 보강에 의한 극한지지력 증대효과를 관련 설계변수와 연계한 분석 등을 수행하였다.