• 한국지반공학회논문집
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• 제16권1호
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• pp.117-129
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• 2000

본 논문은 균질 및 비균질 지반에서의 군말뚝수평거동에 관하여 고찰하였다. 본 연구는 군말뚝수평거동에 대한 말뚝중심간격, 말뚝 배열, 말뚝 중심 간격비, 말뚝 선단 구속조건, 편심하중 그리고 지반조건의 영향들에 관하여 실험적인 연구를 수행하였다. 주동말뚝에서의 군말뚝 효율과 수평변위는 말뚝중심간격과 말뚝수에 상당히 의존함을 알 수 있다. 말뚝중심간격이 6D이고 $3\times3$배열 말뚝인 경우, 선단고정말뚝의 수평 지지력은 선단자유말뚝의 경우보다 40-100%크게 나타났다. 모형실험의 결과들에 근거하여, 군말뚝의 개개 말뚝이 단일말뚝과 동일하게 거동하는 말뚝 중심간격은 상대밀도 61.8%와 32.8%의 경우 6D 로 나타났으나, 상대밀도 90%의 조밀한 지반에서는 8D 간격으로 추정할 수 있다. 본 연구에서는 군말뚝 효율에 대하여 말뚝 중심간격, 말뚝 수, 그리고 지반상대밀도의 변수로 표현되는 실험식을 제안하였다. 3$\times$3 배열의 군말뚝에서 앞행(lead row) 말뚝의 하중 분담율은 말뚝 중심간격 3D인 경우에 41.6%-52.4% 정도 그리고 6D인 경우에 34%-40%정도로 나타났다. 군말뚝에서 중첩효과(shadowing effect)는 하중 직각방향보다는 하중 재하방향에서 더 크게 발생하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제26권8호
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• pp.77-88
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• 2010

본 연구에서는 다양한 상대밀도의 건조, 포화 사질토 지반을 조성하고, 군말뚝의 중심 간격을 말뚝 지름의 3배, 5배, 7배로 조정하며 1g 진동대 실험을 수행하였다. 실험으로 얻은 동적 p-y 곡선을 분석하여, 말뚝중심간 간격, 군말뚝 내말뚝의 위치, 지반의 상대밀도, 그리고 진동 중 발생하는 과잉간극수압에 따라 군말뚝의 동적 p-y 곡선이 달라지는 것을 확인하였다. Yang 등(2009)이 제시한 단말뚝의 동적 p-y 중추곡선과 군말뚝의 동적 p-y 곡선을 비교하여 동적 p-승수를 산정해본 결과, 입력가속도 진폭과 지반의 상대밀도가 증가할수록 p-승수의 값이 증가하였으며, 말뚝 중심 간격이 말뚝지름의 7배가 되었을 경우 군말뚝 효과가 사라지는 것으로 나타났다. 기존의 연구자들이 제안한 정적, 동적 p-승수 값들과 우리나라 기준서에서 제안하고 있는 p-승수 값들은 살험값과 비교하여 최대 0.7(약 70%) 정도까지 차이를 보였으며 이에 본 연구에서는 말뚝 중심 간격과 지반의 상대밀도를 기준으로 동적 p-승수 값을 새롭게 제안하였다.

• 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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• 제17권6호
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• pp.193-205
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• 2001

본 연구에서는 수직 및 수평하중을 받는 군말뚝의 배열 및 중심간격을 고려한 실내모형실험을 수행하여 군말뚝기초의 거동특성을 분석하였다. 모형말뚝은 PVC말뚝을 사용하였으며 모형지반은 주문진표준사를 이용해 조밀한 사질토 지반(Dr=73%)으로 조성하였다. 말뚝의 배열은 $2\times2,\; 3\times3$ 배열, 말뚝중심간격은 말뚝직경의 2.5, 5.0, 7.5 배인 경우를 고려하였다. 실험결과 수직하중을 받는 말뚝에서는 두부에서의 수직하중-침하량곡선, 하중전이함수인 주면마찰락력-변위곡선(t-z 곡선)과 선단지지력-변위곡선(q-z 곡선)을 구하였으며, 수평하중을 받는 말뚝에서는 두부에서의 수평하중-수평변위곡선, 하중전이함수인 지반반력-변위곡선(p-y곡선)을 구하였고 이를 토대로 말뚝의 배열 및 중심간격에 따른 군말뚝계수를 제안하였다. 또한 수평하중을 받는 군말뚝의 각 열에 대해 상호작용계수(P-multiplier)를 산정하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제18권2호
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• pp.39-49
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• 2002

본 연구에서는 지반-말뚝 상호작용을 고려한 동해석을 위한 해석기법의 제안과 이의 검증을 위한 진동실험을 실시하였다. 일정한 가속도에서 단독말뚝과 중심간격 2.5d(d=직경)인 2$\times$2 군말뚝의 휨모멘트 값을 측정한 결과 주파수에 관계없이 지표면으로부터 깊이 4d 미만에서 단독말뚝과 군말뚝의 휨모멘트값이 최대가 되었으며 그 값은 단독, 군말뚝 모두 일치하였으나 지표면으로부터 깊이 4d이하에서는 단독말뚝은 군말쪽에 비해 휨모멘트 값이 커지는 경향을 보였다. 진동대 실험에서 측정한 입력가속도를 수치해석에서 지진가속도로 하여 해석한 결과 단독말뚝과 군말뚝 모두 지표면으로부터 4d 미만의 상부부분에서는 실험값과 비슷한 결과를 얻었으나 군말뚝의 경우 지표면으로부터 4d 이상의 부분에서는 실험 값과는 상이한 결과를 얻었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제5권1호
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• pp.13-25
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• 2004

조립토 다짐말뚝 공법은 비교적 강성이 큰 쇄석, 자갈 및 모래 등과 같은 조립질 재료를 사용하여 원지반을 치환하여 보강하는 공법으로, 기초지반의 침하를 감소시키며, 연약지반의 지지력 증가 및 압밀배수를 촉진하고, 또한 지진에 의한 액상화의 방지에도 효과가 큰 공법으로 알려져 있으나, 국내에서는 아직 널리 사용되지 않고 있다. 본 연구에서는 유전자 알고리즘을 이용하여 군형태의 조립토 다짐말뚝에 대한 최적배치 기법을 제시하고자 한다. 분석결과, 조립토 말뚝의 배치가 중앙부에 집중될 때 조립토 군말뚝의 지지력은 증가하는 것으로 나타났다. 또한 경제적인 측면을 고려하여 조립토 군말뚝의 총중량에 대한 최적설계를 수행하였으며, 조립토 군말뚝 설계변수의 변화가 최적설계에 미치는 영향을 알아보기 위해 parametric study를 수행하였다.

• 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.

• 대한토목학회논문집
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• 제14권2호
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• pp.343-354
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• 1994

본 연구에서는 군말뚝에서 말뚝의 상대적인 위치에 따라 다른 downdrag 하중분포를 발생시키는 그룹효과를 이론적인 해석과 수치해석을 통하여 연구 검토하였다. 3차원 비선형 유한요소 해석으로 말뚝 간격과 개수에 따른 군말뚝에서의 상호작용계수를 산정하였다. 연구결과 그룹안의 개개 말뚝들은 단독말뚝에 비해서 말뚝 간격에 따라 현저한 상호작용계수의 변화를 보였다. 또한 본 논문에서 제안된 방법에 의한 그룹안에서 말뚝들의 위치에 따른 downdrag 하중산정을 계산예를 통하여 그 외 여러 해석적인 방법들과 비교 검토하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제17권3호
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• pp.95-102
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• 2001

본 연구에서는 말뚝-지반, 말뚝-캡 상호작용을 고려한 군말뚝 거동을 해석하는 효율적인 알고리즘을 제안하였다. 단독말뚝의 말뚝-지반 상호작용은 하중전이법을 사용하여 비선형적인 특성을 갖는 지반스프링(p-y, t-z, q-z 곡선등)을 이용하여 모델링하였으며 Beam-column 방법을 이용하여 말뚝-지반 시스템을 수치적으로 모델링하였다. 좀 더 실제적인 군말뚝의 해석을 위해서 지반-말뚝-지반 상호작용에 의한 그룹효과와 더불어 군말뚝 내에서 말뚝의 위치 및 말뚝과 말뚝캡의 결합조건에 따른 말뚝-캡 상호작용에 의한 효과를 고려하였다. 본 연구에서는 말뚝-캡의 상호작용에 중점을 두었으며 Beam-column 방법을 이용하여 이를 해석할 수 있는 타당한 수치해석적 방법을 개발하고자 하였다. 개발된 알고리즘을 수치해석 예제를 통해 비교, 검증하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제15권2호
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• pp.165-180
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• 1999

모형 압력 토조에 개단, 폐단, 관내토 그라우팅, 그리고 선단 하부지반 그라우팅 말뚝들을 설치하여 수행된 재하실험을 통해 그 지지력을 비교하였고, 유사화된(Simulated) 해진시 말뚝의 설치깊이를 변화시켜 선단 하부지반 그라우팅 말뚝의 안정성을 검토하였다. 또한, 재하실험과 해진 실험은 2개와 4개로 된 군말뚝에 대해서도 수행되었다. 관내토 선단부만 그라우팅한 말뚝의 지지력은 선단 지반 교란으로 인한 선단지지력 감소로 개단말뚝에 비해 극한지지력이 약 11.2~30.8%정도 작았다. 관내토 선단 하부지반 그라우팅한 말뚝의 지지력은 개단말뚝의 지지력보다 약 23.8~33.9%정도 증가하였으며, 이는 폐단말뚝의 지지력과 비슷하였다. 선단 하부지반 그라우팅된 군말뚝은 개단 군말뚝에 비해 증가하였는데, 2개의 군말뚝의 경우에는 14.6~31.8%만큼 지지력이 증가하였으며, 4개의 군말뚝의 경우는 15.3~22.4%만큼 증가하였다. 심해에서 발생된 해진시 관내토 선단 하부지반 그라우팅된 개단말뚝의 안정성은 말뚝의 설치 형태와 말뚝의 지중관입 길이에 따라 달라졌다. 외말뚝의 경우에는 지중 관입 깊이가 20m보다 깊어지면 안정한 상태를 유지할 수 있었으나, 12m보다 짧은 말뚝은 파괴될 수 있었고, 12m보다 긴 말뚝의 경우에는 가동(Mobility) 상태를 유지할 수 있었다. 군말뚝의 경우에는 지중 관입깊이가 7m이상이면 지지력의 일부만 감소하여 약간 변위하는 "Mobility" 상태를 유지할 수 있었다.유지할 수 있었다.