• 한국전산구조공학회논문집
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• 제26권4호
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• pp.309-318
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• 2013

본 논문에서는 일체식 교대 교량의 장대화 및 내진성능 향상을 위해 가장 중요한 역할을 하는 교대-H형 강말뚝 연결부의 성능을 향상시키기 위하여 기존의 연결부의 균열형상을 파악하고, 이를 기반으로 새로운 형태의 연결부를 제안하기 위하여 철근을 활용하여 강성을 증가시키는 방법과 강말뚝의 형상을 개선하여 연성을 개선시키는 방법을 모색하였다. 먼저, 기존 연결부의 성능을 향상시키기 위하여 연결부 주변에 PennDOT에 규정된 철근상세와 나선철근의 배치와 HSS 튜브를 사용하였으나, PennDOT의 철근 상세와 HSS 튜브는 연결부의 성능을 향상시키지 못 했으나, 나선철근은 균열을 효과적으로 차단시키는 것을 확인할 수 있었다. 하지만, 철근의 구속효과로 인해 강말뚝의 저항력이 변위에 선형적으로 비례하여 증가하므로 교량의 상부구조에 축력을 발생시키는 효과를 가져왔다. 따라서, 강말뚝의 형상을 개선하기 위하여 콘크리트 교대에 매입된 부분의 플랜지를 제거하는 방법과 콘크리트 외부에서 플랜지의 폭을 축소시키는 형태를 검토하였다. 두 가지 방안 모두 균열을 억제하는데 효과적인 방법이었으나, 플랜지를 제거하는 쪽의 연결부가 더욱 효과적이었다.

• 지질공학
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• 제30권1호
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• pp.59-69
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• 2020

CPR 시험말뚝에 대해 인발재하시험을 실시하고, 하중-변위 곡선과 하중-침하량 곡선을 분석한 후 항복하중과 허용지지력을 산정하여 주면마찰력을 평가하였다. 하중-변위 곡선으로부터 분석된 CPR 시험말뚝의 결과에 의하면, CPR 시험말뚝의 직경이 큰 경우의 항복하중과 허용지지력이 작은 경우보다 약 1.4배 이상 크게 나타났다. 하중-침하량 곡선으로 부터 분석된 결과에 의하면, CPR 시험말뚝의 직경 D500의 허용지지력이 D400보다 약 1.2~2.1배 큰 것으로 나타났다. 하지만, Fuller 분석에 의해 산정된 허용지지력은 P-S 곡선과 log P - log S 곡선에 의해 산정된 허용지지력과 큰 차이를 보여, Fuller 분석에 의한 허용지지력 산정은 적절하지 않은 것으로 판단되었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제10권7호
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• pp.159-165
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• 2009

변형률 쐐기모델은 지반의 변형과 말뚝의 복합적인 상호거동을 반영하는 효과적인 횡방향 지지력 산정방법이며, 국내에서도 근래에 들어 실무에서 그 적용성이 점차 증가하고 있다. 특히 다층지반에서의 변형률 쐐기모델은 아직까지 국내에서 검증된 바가 없어, 다층지반에서 횡방향 하중을 받는 말뚝의 거동을 변형률 쐐기모델로 이해하기 위해서는 충분한 연구가 필요하다. 이에 본 연구에서는 다층 지반에서도 변형률 쐐기모델이 지반과 말뚝의 복합거동을 모사할 수 있는 유효한 모델인지 확인하기 위하여 모형실험과 수치해석기법으로 그 적용성을 확인해 보았다. 모형말뚝을 이용하여 직접 횡방향 하중을 재하시킴으로써 말뚝의 거동특성을 평가하고, 주면 마찰저항력의 크기로 지반의 변형률을 평가하여 지반의 수동쐐기를 도출하면서 지층의 강성에 따른 수동쐐기의 상태변화를 확인함으로써 다층지반에서의 적용성을 확인하였다. 아울러 수치해석 기법을 이용하여 모형실험을 검증함으로써 모형실험의 신뢰성을 검증하여 변형률 쐐기모델의 적용성을 검증하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제24권11호
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• pp.35-41
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• 2008

쇄석말뚝은 연약지반의 침하 억제 및 지지력 보강에 사용되는 연약지반 보강공법 가운데 하나이다. 본 연구에서는 연약지반의 침하저감효과를 평가하는데 영향을 미치는 중요한 인자인 응력분담특성을 살펴보기 위하여 쇄석말뚝으로 보강된 점토지반에 대한 실내실험을 수행하였다. 상재하중 재하 시 시간경과에 따라 쇄석말뚝의 응력비 값은 감소하는 것으로 나타났다. 점토지반의 강성도가 증가함에 따라 쇄석말뚝의 응력비는 증가하는 경향성을 보였다. 또한, 쇄석말뚝으로 보강된 연약지반의 응력분담율을 간편하게 예측하기 위하여 제안된 수정된 Baumann & Bauer의 해가 계측 결과와 잘 일치되는 결과를 보여주는 것으로 나타났다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제4권2호
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• pp.11-18
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• 2005

본 연구에서는 지오그리드로 보강된 성토지지말뚝의 보강 및 아칭효과를 분석하기위하여 실대형 현장모형시험과 2차원 평면변형 수치해석을 수행하였다. 연약지반 상 지오그리드로 보강된 성토지지말뚝의 현장모형시험은 $3{\times}3$ 콘크리트말뚝을 말뚝간격변화에 따라 연약지반에 타입하고 지오그리드를 포설한 후, 침하량, 수직하중, 지오그리드의 스트레인을 계측하였다. 또한 2차원 수치해석은 범용 유한차분해석 프로그램인 FLAC 2D를 이용하여 현장모형시험에 대한 비교해석을 실시하였다. 각각의 현장모형시험 및 수치해석결과, 말뚝 보강에 의한 지반의 아칭효과는 말뚝캡 중앙부에서 가장 크게 발생하였으며, 말뚝-지반-지오그리드의 강성차이로 인하여 지오그리드에 인장력이 유발되고 지오그리드 인장력발생에 의한 하중전이로 전체 지오그리드 및 성토지지말뚝 보강지반의 부등침하가 급격히 감소하였다. 또한, 말뚝간격에 따른 보강효과는 말뚝간격 $D/b{\geq}6.0$일 경우 보강효과가 거의 없는 것으로 도출되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제20권2호
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• pp.115-124
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• 2004

조립토 다짐말뚝(granular compaction pile)공법은 비교적 강성이 크고 압축성이 작은 자갈, 쇄석 및 모래 등의 조립질 재료를 사용하여 연약한 지반에 말뚝을 조성하는 공법으로, 기초지반의 지지력 증가, 침하량 감소 및 압밀배수 촉진 등에 의한 지반개량 효과 뿐만 아니라, 사질토 지반에 적용시 지진에 의한 액상화 방지효과도 큰 공법으로 알려져 있으나 국내에서는 아직까지 널리 사용되지 않고 있다. 일반적으로 조립토 다짐말뚝은 Piled-raft system으로 시공되므로, 이 때 조립토 다짐말뚝의 극한지지력에 대한 평가는 팽창파괴 중심부의 깊이에 따라 달라지게 된다. 또한 조립토 다짐말뚝과 주변지반과의 하중분담에 대한 영향 및 지반내에서 조립토 다짐말뚝에 작용하는 구속응력의 변화를 적절하게 고려하여 조립토 다짐말뚝의 극한지지력이 결정되어야 한다. 본 연구에서는, 김 등(1998)에 의하여 연구되었면 조립토 다짐말뚝의 극한지지력 평가에 대한 해석기법을 토대로, 단일 말뚝에 대하여 상재하중의 크기, 재하면적의 크기 및 파괴깊이에 따른 수평구속응력의 변화를 고려하여 극한지지력을산정하기 위한 기법을 부시네스크 식을 이용하여 제안하였다. 또한 제안된 조립토 다짐말뚝의 극한지지력 평가 기법의 타당성을 실내모형 실험 및 수치해석 프로그램인 PFC-2D 프로그램을 이용한 수치해석 결과와의 비교, 분석을 통해 검증하였다.

• 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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• 제26권6C호
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• pp.407-419
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• 2006

현장타설말뚝이 주면저항력에 의해서만 지지되는 상황은 천공홀 바닥을 청소할 수 없어서 선단부 지지력의 반현 여부를 확신할 수 없을 때이다. 반대로, 신선한 기반암이 낮은 강도의 상부 재료 하부에 있는 경우는 암반에서의 선단지지력만으로 상부 하중을 지탱할 수 있으며, 상부 재료에서는 지지력 발현을 기대하지 않아도 된다. 그러나 신선암에서 일정 깊이 천공을 실시한 경우, 현장타설말뚝은 주면저항력과 선단지지력 모두를 기대할 수 있다. 암반에 근입된 현장타설말뚝의 거동에 관한 이론적 연구와 현장 시험을 통하여 작용 하중의 대부분이 통상 주면저항력에 의해서 지지되게 된다는 사실이 알려져 있다. 암-콘크리트 접촉면에서의 수직응력은 두 가지 기구에 의해 증가하게 된다. 먼저, 말뚝 상부에 작용하는 압축하중에 의해서 콘크리트는 탄성 다이레이션이 발생하고 두 번째로 거친 천공홀 표면에서 전단 변위를 통해서 접촉면의 역학적 다이레이션이 발생되게 된다. 수직 변위에 대한 근입부 주변 물질의 강성도가 일정하면, 작용하중이 증가함에 따라서 수직응력은 증가하게 되며 따라서, 전단강도의 증가 현상이 발생하게 된다. 본 연구에서는 수치해석을 통하여 암반에 근입된 현장타설말뚝의 주면부 거동특성을 조사하였다. 또한, 두부의 하중-침하량(선단부 침하량+말뚝의 탄성변형량) 관계가 비선형성을 띠는 원인 및 파괴기구를 충분히 조사함으로써 암반에 근입된 현장타설말뚝의 주면저항력에 영향을 미치는 요소들을 모두 고려하여 국내 풍화암 및 연암에 근입되는 현장타설말뚝의 설계차트를 제시하고 이를 검증하였다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제17권1호
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• pp.127-137
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• 2018

쇄석다짐말뚝(Gravel Compaction Pile, 이하 GCP)는 느슨한 사질토지반이나 연약한 점토지반에 쇄석을 다지고 압입하여 원지반에 말뚝을 조성함으로써 지반을 개량하는 공법이다. 국내 GCP공법은 많은 연구자들이 실내실험, 현장실험 등을 이용해 GCP 복합지반의 응력거동을 분석하였으나, GCP 복합지반의 상부에 재하되는 매트기초의 강성 차이에 따른 거동분석은 다소 미미한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 수치해석을 통해 기초의 강성 차이에 따라 응력분담비를 규명하고자 하였다. 이를 위해 유한요소 해석프로그램인 ABAQUS를 이용하여 치환율을 변화시켜 모델링하고, 강성 차이에 따라 복합지반의 응력분담비와, 침하량 및 최대 수평변위량을 분석하였다. 분석 결과, 강성기초의 하중재하시 응력분담비는 연성기초의 하중재하보다 높게 평가되었으며, 연성하중재하조건에서의 침하량은 강성조건에서 보다 다소 높은 경향이 나타났다. 이는 상부기초의 강성 차이에 대한 응력거동 특성을 명확히 규명해야 할 필요성이 있다고 판단된다. 또한, 최대 수평변위는 강성의 차이에 상관없이 일정한 위치에서 최대 변위가 발생하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제13권9호
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• pp.91-99
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• 2012

본 연구는 모래다짐말뚝으로 개량된 연약지반에 대해 수행한 원심모형시험에 대한 것이다. 부분적으로 또는 전체적으로 관입된 모래다짐말뚝에 의해 개량된 복합지반의 파괴거동을 규명하고 관입률과 치환율의 효과를 비교하기 위해 9회의 원심모형실험이 수행되었다. 실험 결과로부터 전체 관입지반의 침하감소비는 부분 관입지반의 침하감소비보다 더 큰 것으로 나타났다. 또한, 모래다짐말뚝으로 보강된 복합지반의 파괴각이 치환율 10%에서 26, 25, $34^{\circ}$ 치환율 30%에서 22, $29^{\circ}$인 것으로 나타났다. 강성재하 시험 결과, 표층변위는 관입비의 증가에 따라 감소하는 것으로 나타났다.