• 한국지반신소재학회논문집
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• 제17권3호
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• pp.1-8
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• 2018

모래다짐말뚝은 연약 지반에 조립질 재료로 채워진 말뚝 형태의 치환재료 시공을 통해 지반의 안정성을 확보하기 위한 목적으로 활용되는 지반개량 공법이다. 육상 및 해상의 연약지반 개량을 목적으로 꾸준히 사용되고 있는 모래다짐말뚝의 거동 특성은 지반 조건, 설치 방법 및 시공 형태에 따른 치환율 등에 의해 결정된다. 그러므로 모래다짐말뚝의 지지력 및 거동특성에 따른 안정성을 확보하기 위해서는 기존의 설계 식뿐만 아니라 시공 현장의 특성 및 영향 인자 등을 고려해 종합적으로 검토되어야 할 필요가 있다. 본 논문에서는 모래다짐말뚝 시공 중 예상치 못한 말뚝의 과다 변위가 발생한 국내 현장의 호안 축조 현장조건을 바탕으로 수치해석을 수행하고, 모래다짐말뚝의 치환율에 따른 지반의 변위 특성을 기존 제안식과 비교하였다. 해석결과 모래다짐말뚝의 치환율이 증가하여도 호안 구조물의 수평변위가 교대 말뚝 변위의 기준값을 초과할 수 있는 것으로 나타났으며, 이러한 지반 치환율에 따른 구조물의 거동 특성은 기존의 모래다짐말뚝 지지력 산정식에는 반영되지 못함을 확인하였다. 그러므로 모래다짐말뚝 시공 후에는 현장 시공성 확인을 병행하여 SCP 복합지반의 안정성을 검토해야 할 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제17권4호
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• pp.269-278
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• 2001

국내 30개의 교대측방이동 사례현장에 대하여 교대기초말뚝의 사면안정효과와 교대의 실측측방변위를 고려한 사면안정해석을 실시하였다. 해석결과 사면안전율은 말뚝의 효과를 무시한 경우 1.5이상, 말뚤의 효과를 고려한 경우 1.8이상 되어야 안전함을 알 수 있다. 그리고, 교대의 실측측방변위와 사면안전율과의 상관관계로부터 교대의 허용측방변위 설계기준은 5cm보다 1.5cm로 함이 더 합리적임을 알 수 있다. 사면안정해석결과와 교대의 실측측방변위를 토대로 기존에 제안된 교대측방이동 판정기준의 국내 적용여부를 검토한다. 이를 위하여 교대의 사면안정해석결과 및 실측측방변위와 교대측방이동 관련지수와의 상관관계를 조사한다. 그 결과 실측된 교대의 측방변위와 이를 고려한 사면안전율은 교대의 측방유동지수, 측방이동판정지수 및 지반의 안정계수와 무관한 경우도 많이 존재하는 것으로 나타났다. 이는 결국 이들 경험적인 지수만으로 교대측방이동을 판정하는 것은 불충분함을 의미한다. 따라서, 교대측방이동을 판정할 경우에는 반드시 교대의 측방변위를 고려한 사면안정해석이 실시되어야 한다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제34권12호
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• pp.93-103
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• 2018

볼트 수직이음 PHC말뚝 및 용접이음 PHC말뚝에 대한 휨강도시험을 실시하여 각 이음 PHC말뚝의 성능을 비교 분석하였다. $200N{\cdot}m$이상의 토크치로 체결한 볼트 수직이음 PHC말뚝에서는 가장 낮은 하중단계인 20kN에서도 볼트 수직이음구에서 좌우로 꺾인 변형 양상(직선 v형 라인)이 나타났으며 PHC말뚝 본체는 완전한 직선 형태를 유지하고 있었으므로 볼트 수직이음 PHC말뚝은 말뚝의 가장 중요한 성능인 일체화 거동을 하지 않았다. 체결토크가 풀린 즉, $20N{\cdot}m$의 토크치로 체결한 볼트 수직이음 PHC말뚝은 각 하중 단계에서 이음부위에 대하여 양쪽으로 대칭된 직선 V형 상태의 변위 양상을 나타내고 있었다. 각 하중 단계에서 하중 제거 시 이음말뚝은 하중 재하 전의 상태로 돌아가지 않았으므로 탄성 재료 거동을 나타내지도 않았다. 재하단계에 따른 이음부 변위 및 재하 하중 제거 후의 잔류 변위, 이음 PHC말뚝의 파괴하중 및 3가지 기본 성능 등을 비교한 결과 볼트 수직이음 PHC말뚝의 이음 품질은 용접이음 PHC말뚝의 이음 품질에 크게 미달하였다. 따라서 $200N{\cdot}m$ 이상의 토크치로 체결한 볼트 수직이음 PHC말뚝이나 체결토크가 풀린 볼트 수직이음 PHC말뚝은 이음말뚝의 기본 성능에 크게 미달하는 것으로 나타났다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제10권5호
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• pp.59-67
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• 2009

본 연구에서는 단독말뚝의 주변에서 실시되는 터널의 굴착이 지반 및 말뚝에 미치는 영향을 3차원 수치해석을 통하여 분석하였다. 수치해석에서는 말뚝과 주변지반 사이에 경계면요소를 이용하여 소성항복 발생조건을 모델링하였다. 수치해석을 통하여 풍화토 및 풍화암에 시공된 터널과 말뚝의 상호거동에 대한 분석을 실시하였다. 수치해석을 통해 말뚝의 침하, 말뚝과 지반 경계면에서의 상대변위, 전단응력 및 말뚝의 축력변화를 분석하였다. 특히 터널의 굴착과 관련된 전단응력의 전이과정에 대한 심도있는 분석을 실시하였다. 터널굴착에 의한 말뚝-지반 경계면에서 상대변위의 변화로 인하여 말뚝에 작용하는 전단응력 및 축력의 분포가 변하게 된다. 말뚝 본체 대부분에서는 상향의 전단응력이 발생하는 반면(Z/L=0.0-0.8), 말뚝선단부근에서는(Z/L=0.8-1.0) 하향의 전단응력이 발생하여 말뚝에 인장력이 발생된다. 수치해석을 통해서 터널굴착이 말뚝 거동에 미치는 영향을 상세하게 분석하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제26권11호
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• pp.29-38
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• 2010

강관합성말뚝은 외부 강관의 합성 구속효과에 의해 말뚝강도가 커지고, 연성파괴 거동이 발생한다. 본 연구에서는 해상 지반에 근입된 무리말뚝에 대하여 말뚝재료의 항복거동 및 지반의 탄소성 거동을 함께 고려할 수 있는 3차원 수치해석을 수행하여 하중-변위 거동 및 강관합성말뚝의 보강효과를 분석하였다. 이를 위하여 강관, 콘크리트, 강관합성말뚝에 대하여 각각 말뚝간격, 말뚝직경 그리고 재하방향을 달리한 변수연구를 수행하였다. 그 결과 수직방향지지력의 경우 강관합성말뚝은 강관말뚝과 비교하여 평균 90% 큰 것으로 나타났고, 콘크리트 말뚝에 대하여는 평균적으로 동일하게 나타났다. 그러고 허용변위 기준에서의 수평방향 지지력의 경우 강관합성말뚝은 강관말뚝보다 평균 50%, 콘크리트 말뚝보다 평균 22% 더 큰 것으로 나타났다.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권5호
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• pp.1915-1933
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• 2013

본 연구에서는 단일 현장타설말뚝의 가상고정점을 고려한 해석과 기둥-말뚝을 3차원 전체 모델링한 해석을 비교 분석하여 가상고정점 해석법의 적정성을 평가하였다. 또한, 말뚝 길이, 기둥 및 말뚝 직경, 철근비, 지반조건 등 주요 영향인자에 따라 단일 현장타설말뚝의 거동 평가를 수행하였으며, 이를 통해 가상고정점 해석을 보완한 최적 기둥-말뚝 길이비를 분석하였다. 본 연구결과, 가상고정점을 고려한 해석은 전체 모델링한 해석과 비교하여 침하량과 수평변위를 작게 예측하였으나, 반대로 축력과 휨모멘트는 가상고정점을 고려한 해석에서 크게 나타났다. 따라서 가상고정점을 통한 해석법은 실제 구조물 거동과 다른 단부조건으로 단일 현장타설말뚝의 정확한 거동을 파악하기엔 무리가 있음을 알 수 있었으며, 이에 단일 현장타설말뚝의 정확한 설계를 위해서는 3차원 전체 모델링한 해석이 필요한 것으로 판단되었다. 또한 본 연구에서는 하부 말뚝 길이와 말뚝의 허용 수평변위 관계를 통해 최적 기둥-말뚝 길이비를 분석하였으며, 이를 통해 가상고정점을 고려한 설계를 다소 보완한 경제적이고 개선된 단일 현장타설말뚝 설계를 수행할 수 있을 것으로 기대되었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제19권3호
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• pp.389-407
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• 2017

본 연구는 단독말뚝 또는 군말뚝 형태의 기초 하부를 터널이 근접통과할 경우 말뚝의 거동을 파악하기위해 3차원 유한요소해석을 수행하였다. 이때 터널과 말뚝기초 사이의 지반보강 조건별로 수치해석을 수행하여 결과를 분석하였다. 수치해석에서는 터널굴착으로 인해 유발된 말뚝침하, 축력, 전단응력 및 터널 주변지반의 전체변위를 고찰하였다. 단독말뚝의 두부침하는 지반보강의 범위가 가장 넓은 경우 지반보강을 고려하지 않은 말뚝에 비해 약 16% 감소하며, 말뚝의 최대 축력 또한 지반보강을 고려하지 않은 말뚝에 비해 약 30% 감소하는 것으로 분석되었다. 터널굴착에 따른 말뚝의 거동은 지반보강길이 (종방향 보강)보다는 보강각도(횡방향 보강)에 대해 더 크게 영향을 받는 것으로 분석되었다. 한편 오직 기초판 보강만을 실시한 군말뚝의 경우 선단부근 지반의 변위는 보강을 고려하지 않은 조건의 지반 변위와 비슷하게 나타났다. 이에 비해 말뚝두부에서는 기초판이 말뚝을 크게 구속하여 타 조건 말뚝의 경우에 비해 말뚝상부에서 축력이 약 2.5배 증가하는 것으로 분석되었다. 본 연구를 통해 보강조건에 따른 단독말뚝 및 군말뚝의 거동에 영향을 미치는 주요인자를 심도 있게 고찰하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제27권5호
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• pp.33-43
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• 2011

본 연구에서는 등가 지반면 스프링 모델을 적용한 단일 현장타설말뚝의 간편해석(기둥-말뚝의 상호작용을 고려한 분리해석)을 수행하였다. 이 때 지반조건, 하중, 말뚝직경 등의 영향인자에 따라 검증하였으며, 단일 현장타설말뚝에 적용된 철근량을 분석하여 말뚝의 최소 철근비 적용성을 평가하였다. 본 연구결과, 기존 기둥과 말뚝을 단일부재로 모델링하는 일체해석과 기둥-말뚝의 상호작용을 고려한 분리해석의 결과에는 서로 차이가 없었으며, 이를 통해 가상,고정점을 통한 해석법은 단일 현장타설말뚝의 정확한 거동파악이 어려움을 알 수 있었다. 또한 재료의 비선형성을 고려한 해석결과, 말뚝부에서 발생하는 휨모멘트는 말뚝재료의 균열모멘트 이내에서 모두 발생하였으며, 수평변위도 허용 수평변위 기준을 만족하는 것으로 나타났다. 따라서 단일 현장타설말뚝의 말뚝부에는 최소철큰비 기준인 0.4% 철근량만을 배근하여도 안정성이 확보되는 것을 알 수 있었으며, 기둥-말뚝의 상호작용을 고려한 분리해석은 상하부 일체해석으로 가는 중간단계의 비교적 정확하고 경제적인 설계법임을 알 수 있었다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제13권5호
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• pp.59-74
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• 1997

본 논문은 낙동강 유역의 사질토 지반에서 수평하중을 받는 강관 말둑의 수평거동을 모형실첨을 통해 관찰하였다. 븐 연구의 목적은 말뚝의 수평거동(하중-변위 잔계,지반내 말뚝의 모멘트 분포, 최대 모멘트-변위 관계 등)에 대한 말뚝의 강성, 말뚝의 근입길이, 지반의 상대밀도, 하중 재하속도, 말뚝두부의 구속조건, 그리고 지반내의 비균질토의 영향에 관하여 실험적인 연구를 수행하고 이러한 영향들을 정량화 할 수 있는 결과들을 얻고자 한다. 비선형적인 하중-변위 관계는 모형실험의 결과들로부터 2차 곡선방정식으로 회귀분석하여 구하였으며, 임의 수평 변위에 대한 수평하중, 항복하중, 극한하중 그리고 최대 휭모멘트와 항복쉽모멘트는 상대밀도를 포함하는 지수함수식의 형태로 회귀분석하여 구하였다. 수평 극한하중에 관한 Brom's의 이론 결과와 실험결과 비교에서, 짧은 말뚝과 긴 말뚝의 결과가 서로 반대로 나타난 것은 가정한 지반반력이 깊은 지점에서 낙동강 사질토의 지반반력보다 작아서 나타나는 것으로 판단된다. 균질충과 비균질토 지반의 수평거동 비교에서, 하부지반의 상 대밀도보다 상부지반의 상대 밀도가 하중-변위관계에 더 큰 영향을 끼치고 있으며, 하부와 상부 지반의 상대밀도 차가 클수록 그런현상은 뚜렷하게 나타났다.

• 생물환경조절학회지
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• 제26권1호
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• pp.27-34
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• 2017

본 연구에서는 간척지에서 플라스틱 온실의 기초안전성을 평가하기 위하여 강재 나선말뚝기초를 갖는 폭 6m 연동하우스 1개동과 강재 나선말뚝기초와 파이프줄기초를 각각 적용한 폭 8.2m 단동하우스 2개동을 SPT N값이 2인 간척지 시험포장에 설치하여 플라스틱 온실의 인발량 및 침하량을 측정하였다. 또한 플라스틱 온실에 적용된 나선말뚝기초 3종(${\phi}50$, ${\phi}75$ 및 ${\phi}100$)을 인근의 간척지 시험포장에 설치하여 인발저항특성을 시험하였다. 평가 기간 중 플라스틱 온실의 수직변위 움직임이 관측되었지만 온실의 규모와 비교하여 그 변위는 무시할만한 수준이었다. 평가 기간 중의 최대 수직변위는 나선말뚝 기초를 적용한 연동하우스의 경우 +9.0mm(인발)~-11.5mm(침하), 나선말뚝기초를 적용한 단동하우스의 경우 +1.3mm~-7.7mm, 파이프줄기초를 적용한 단동하우스의 경우 +0.9mm~-11.2mm로 나타났다. 나선말뚝기초의 허용인발력은 모두 극한하중 판정기준에 의해 판단할 수 있었으며 ${\phi}50mm$, ${\phi}75$와 ${\phi}100$ 나선말뚝기초의 최종 허용인발력은 각각 0.40kN, 1.0kN과 2.5kN으로 산정할 수 있었다. 평가기간 중 나선말뚝기초를 적용한 플라스틱 온실의 기초안전성을 최종적으로 판단하기에는 다소 무리가 있다고 판단되나 강재 나선말뚝기초를 간척지 플라스틱 온실의 기초로 사용하더라도 큰 문제는 없을 것으로 판단되었다.