• 한국지반공학회논문집
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• 제32권5호
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• pp.27-36
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• 2016

개단말뚝은 폐색정도에 따라 지지력이 다르게 나타나므로 개단말뚝 설계시 폐색효과를 고려하여야 한다. 이에 본 연구에서는 대변형 수치해석 기법 중 하나인 Coupled Eulerian-Lagrangian(CEL) 기법을 이용하여 말뚝의 항타 관입을 모사하여 사질토, 점성토 지반조건, 단일 지반의 탄성계수, 말뚝 선단지지 조건, 다층지반 조건에 대한 영향 분석을 수행하였다. 해석 결과 사질토 지반에서 점성토 지반보다 폐색정도가 큰 것으로 확인되었고, 사질토의 경우 지반의 강성이 클수록 폐색정도가 증가하는 것으로 나타났다. 말뚝 선단이 지지층에 근입된 경우, 그렇지 않은 경우보다 정지토압계수가 크게 나타나 폐색정도가 큰 것으로 확인되었다. 또한, 지반의 배열이 이질층인 경우 지반강성에 따라 정지토압계수가 다르게 결정됨을 알 수 있었다. 따라서 지반조건, 지층 등에 따라 정지토압계수를 다르게 적용하여 관내 내부마찰력을 산정할 필요가 있으며 이를 반영한 합리적인 지지력 산정을 할 필요가 있음을 알 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권1C호
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• pp.31-40
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• 2008

본 연구에서는 지진하중을 받는 Single Column/Shaft의 내진해석으로 의사정적해석법을 적용하였으며 해석상에서 지반의 비선형 거동특성을 나타내는 다양한 수평방향 하중전이특성(p-y 곡선, Bi-linear 곡선)를 이용하여 지반-말뚝의 상호작용을 고려하였다. 비선형 지반모델을 적용한 해석은 지반-말뚝 시스템의 지진거동을 간편히 예측할 수 있었으며 동일한 해석조건에서 응답변위법에 의한 Single Column/Shaft의 수평거동이 진도법에 근거하여 산정한 해석결과보다 크게 예측되었다. 두부경계조건과 상대강성이 Single Column/Shaft의 단면력에 미치는 영향을 분석하기 위해 다양한 지반모델에 대한 변수연구를 수행한 결과, 두부경계가 고정이고 말뚝강성이 감소할수록 수평변위가 작은 것으로 나타났으며, JRA의 Bi-linear 지반모델을 적용한 해석은 Single Column/Shaft의 수평거동을 비교적 정확히 예측하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제13권8호
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• pp.35-43
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• 2012

널말뚝을 해안지역이나 도심지역에 건설하는 경우 주변에 위치한 횡방향 재하 말뚝의 영향권 내에 존재하게 되는 경우가 발생하게 되지만, 기존 설계방법에서는 이러한 영향에 대하여 고려하고 있지 않다. 본 연구를 통해 말뚝에 횡방향 하중이 재하되는 경우 근접한 널말뚝에 미치는 영향을 정량적으로 예측할 수 있는 방법을 제안하고자 한다. 상용프로그램인 ABAQUS를 이용하여 3차원 유한요소 모델을 만들었으며 지반 구성모델로는 Drucker-Prager 모델, 널말뚝과 말뚝은 선형탄성으로 거동하도록 모사하였다. 널말뚝의 휨강성, 말뚝과 널말뚝 간의 거리, 굴착깊이, 그리고 지반의 탄성계수 등 총 4가지 변수들을 사용하여 횡방향 재하 말뚝이 주변 널말뚝에 미치는 영향을 분석해 보았다. 수치해석 결과를 이용하여 널말뚝에 발생하는 최대 횡방향 변위 및 휨모멘트를 측정할 수 있는 간단한 식을 제시하였다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제23권3호
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• pp.40-45
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• 2007

• 한국지반공학회논문집
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• 제35권11호
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• pp.97-110
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• 2019

해상풍력 구조물을 지지하는 말뚝기초는 바람, 파랑, 조류 등에 의한 횡방향 반복하중을 지배적으로 받는다. 해상풍력 구조물의 안정적인 성능확보를 위해서 횡방향 반복하중을 받는 말뚝기초의 지지거동을 적절히 평가해 설계에 적용할 필요가 있으며, 말뚝 및 지반을 각각 탄성빔과 비선형 스프링으로 가정하는 p-y 곡선방법이 가장 널리 활용되고 있다. 본 연구에서는 조밀한 포화 실트질 모래지반에 설치되어 횡방향 반복하중을 받는 말뚝기초의 p-y 거동을 평가하기 위해서, 1g 모형말뚝시험을 수행했다. 모형시험 결과, 말뚝에 횡방향 반복하중 재하 시 p-y 곡선의 강성(초기기울기 및 최대지반반력)이 점차 감소했다. p-y 곡선의 강성감소는 반복하중의 크기가 크고 지표면에 가까운 위치에서 더 명확하게 나타났는데, 상기조건에서 말뚝 주변지반의 교란효과가 크게 발생해 지반의 지지능력이 더욱 크게 감소했기 때문이다. 모형시험 결과를 활용해 조밀한 포화 실트질 모래지반에 설치되어 횡방향 반복하중을 받는 말뚝기초의 p-y 곡선을 제안했다. 등가정적해석을 통해 예측된 말뚝거동을 모형시험결과와 비교한 결과, 제안된 식을 통해 비교적 조밀하고 포화된 실트질 모래지반에서 반복하중을 받는 말뚝의 횡방향 지지거동을 적절히 평가할 수 있음을 확인했다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제19권3호
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• pp.53-64
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• 2003

사면을 포함한 경사지에 설치된 송전탑, 교각, 고층빌딩 등을 지지하는 말뚝은 풍하중, 지진, 차량 등에 의한 수평하중을 고려하여 설계되어야 한다. 이러한 사면이나 경사지에 설치된 수평하중을 받는 말뚝은 편평한 지반에 비하여, 수평지지력이 감소하기 때문이다. 그러므로 이러한 구조물은 일반적으로 강성이 높고, 대구경의 기초인 피어기초가 사용된다. 수평하중을 받는 피어기초는 일반적으로 장대말뚝과 다른 거동을 한다. 즉, 수평하중에 의하여 말뚝 자체의 회전이 발생하고, 그 회전의 중심점 상부의 사면측의 수동토압에 의존하여 지반파괴가 발생한다는 측면에서 짧은 강성 말뚝과 유사한 거동을 한다. 본 논문은 모래사면의 언덕 근처에 설치된 짧은 말뚝의 수평하중의 영향에 대한 실험 및 수치해석 결과를 포함한다. 대부분을 모형실험과 3차원 탄소성 유한요소해석의 비교, 결과를 기술하였다. 먼저, 사면 언덕에서 모형말뚝까지의 거리를 3종류로 구분하여 단항의 모형실험과 군항말뚝의 수평하중 특성을 파악하기 위하여 수평지반과 사면지반(경사 30$^{\circ}$)에 대하여 말뚝중심간의 거리를 각2종류로 모형실험을 실시하였다. 동시에 3차원 탄소성 유한요소법에 의한 수치해석을 통하여 모형실험의 결과와의 비교를 시도하였다. 사용된 모래지반은 배수조건하에서 삼축압축실험으로 재현하였다. 3차원 탄소성 유한요소해석에서 완전탄소성모델의 파괴기준은 Mohr-Coulomb식, 소성 포텐셜은 Drucker-Prage식을 이용한 MC-DP모델을 적용하였다. 연구결과, 3차원탄소성 유한요소법이 사질토 지반에 설치된 짧은 말뚝의 수평거동을 파악하는데 유효하다는 것을 확인하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제13권5호
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• pp.223-234
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• 1993

일반 PC 말뚝과는 달리 제작시 실리카(silica) 재료를 사용하고 증기양생후 고온, 고압의 추가양생(autoclave curing) 실시함으로써 말뚝자체의 강성을 높인 PHC 말뚝의 항타시공성과 지지력 특성을 파동이론에 근거한 수치해석과 실재현장에서의 항타기록 및 재하시험을 통하여 파악하였다. 임의의 지반조건에 대하여 항타장비에 따른 수치해석과 현장시험의 결과는 PHC 말뚝이 PC 말뚝에 비해 말뚝의 재질강도가 60% 정도 크므로 항타장비에 의해서 발휘되는 타격에너지에 대해 보다 큰 저항력을 가지기 때문에 설계지지력을 보다 크게 얻을 수 있으며 항타장비의 선정에 있어서도 보다 큰 효율을 지닌 장비의 선정이 가능하여 경제적인 항타작업을 수행하는데 유리함을 보였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제18권4호
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• pp.285-294
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• 2002

연약지반상에 제방 성토시 예상되는 연약지반의 측방유동을 적극 억지할 수 있는 성토지지말뚝공법은 말뚝두부에 캡을 설치하는 형태에 따라 크게 말뚝슬래브공법, 캡보말뚝공법 및 단독캡말뚝공법으로 구분할 수 있다. 이들 공법중 캡보말뚝공법 및 단독캡말뚝공법에서는 성토지지말뚝과 지반간의 상대적인 강성차이로 인해 성토지반 속에 지반아치가 발생하게 되고, 대부분의 성토하중은 발달된 지반아치를 통해 말뚝으로 전달된다. 두 공법에서 발생되는 지반아치의 차이는 그 형태가 캡보말뚝공법의 경우 터널의 형태와 유사하게 2차원적이고, 단독캡말뚝공법에서는 돔의 형태와 유사하게 3차원적이라는 것이다. 따라서 이 두 경우의 지반아치로 인한 성토지지말뚝의 하중분담효과에 관한 이론식을 각각 유도 제안하여 비교하였으며, 두 이론식의 타당성을 입증하기 위한 일련의 모형실험을 수행하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제15권5호
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• pp.157-170
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• 1999

본 연구에서는 억지말뚝을 이용한 점성토지반 절토사면에 대한 새로운 설계법이 제안된다. 이 설계법에서는 사면의 기울기와 높이, 억지말뚝열의 수와 설치위치, 말뚝의 간격과 강성 등의 요소를 체계적으로 선택할 수 있게 되어 있다. 이 설계법은 줄말뚝을 포함한 사면의 안정해석법에 근거하여 확립될 수 있다 말뚝으로 사면을 안정시킬 수 있는 기본적인 개념은 줄말뚝이 산사태와 같은 측방변형지반속에 설치되어 있을 경우 말뚝사이의 지반이 지반아칭현상에 의하여 억지 될 수 있다는데 있다. 줄말뚝을 포함한 사면의 전체안정을 검토하기 위하여 말뚝안정해석과 사면안정해석이 동시에 실시되어야 한다. 제안된 설계법에 따라 설계된 점성토지반 절토사면에 계측기를 설치하여 말뚝 및 말뚝사이 지반의 거동을 면밀히 관찰하였다. 이를 통하여 점성토지반 절토사면에 설치된 억지말뚝의 사면안정효과를 확인할 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제21권10호
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• pp.73-83
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• 2005

최근 사용이 증대되고 있는 말뚝지지 전면기초(piled raft foundation) 개념의 기초 설계에서는 지지력을 증대시키기 위한 목적 보다는 주로 침하를 감소시킬 목적으로 말뚝이 사용된다. 콘크리트궤도가 연약한 지반에 설치되는 경우에는 일반적으로 지지력 측면에서의 문제는 없으나, 과도한 침하가 발생할 수 있다. 이 경우 소수의 소구경 말뚝을 궤도하부에 적절히 배치하여 설치하면 침하를 효과적으로 감소시킬 수 있을 것으로 예측된다. 본 논문에서는 말뚝 설치로 인한 콘크리트궤도의 침하감소 효과를 수치해석을 통해 평가하였다. 3차원 유한차분해석법을 이용하여 말뚝이 설치된 콘크리트궤도를 모델링 하였으며, 지반 강성과 말뚝 배치의 변화에 따른 침하량 감소 효과의 차이를 분석하였다. 해석 결과로 부터 말뚝설치를 통해 콘크리트궤도의 침하를 효과적으로 감소시킬 수 있는 것을 확인하였으며, 경제적인 설계를 위한 지반조건에 따른 합리적인 말뚝 열수와 간격을 제시하였다. 또한, 지반 조건과 말뚝 배치의 변화에 따른 말뚝의 하중분담 특성을 분석함으로써, 콘크리트궤도 하부에 설치된 말뚝의 지지 메커니즘을 파악하였다.