• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제11권1호
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• pp.27-34
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• 2010

본 연구에서는 유한요소해석을 실시하여 지반굴착으로 인해 융기(heaving)가 발생하는 지반에 사전에 근입된 말뚝의 거동에 대한 분석을 실시하였다. 수치해석에서는 말뚝과 점토사이 경계면에서의 미끄러짐(소성항복)을 고려하여 그 상호거동에 대하여 고찰하였다. 본 연구에서는 말뚝의 상향변위, 말뚝과 인접지반의 상대변위, 말뚝에 작용하는 전단응력 및 인장력을 분석하였다. 특히, 수직응력의 감소로 인해 말뚝과 인접지반에서의 전단응력이 전이되는 메커니즘에 대한 심도있는 분석을 실시하였다. 굴착에 의해 수직응력이 감소하여 말뚝과 인접지반 사이에서의 상대변위 및 전단응력이 변화하였다. 말뚝 대부분의 위치(Z/L=0.0-0.8)에서는 상향의 전단응력이 발생하였으나, 말뚝 선단부 부근(Z/L=0.8-1.0)에서는 하향의 전단응력이 발생하였고, 이로 인해 말뚝에는 인장력이 발생하였다. Z는 임의의 심도, L은 말뚝의 길이이다. 수치해석을 통해서 분석된 말뚝의 거동에 대하여 상세히 보고하였다.

• 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.

• 한국지반공학회논문집
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• 제36권1호
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• pp.5-15
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• 2020

말뚝의 동적거동은 말뚝과 지반 사이의 동적 상호작용에 큰 영향을 받는다. 특히, 경사지반에 설치된 말뚝은 진동방향에 따른 지반저항력 차이, 지반 변위 등에 의해 말뚝-지반 동적상호작용이 매우 복잡해진다. 본 연구에서는 건조 사질토 경사지반에 설치된 단일말뚝과 2×2 무리말뚝에 대하여 동적 원심모형실험을 수행하였다. 그리고, 말뚝과 지반 변위 사이의 위상차 및 동적 p-y 곡선 등을 산정하여 경사지반, 단일말뚝과 무리말뚝, 입력가속도 진폭 등의 조건이 말뚝-지반 동적 상호작용에 미치는 영향을 분석하였다. 그 결과, 지반-말뚝 사이의 운동학적 힘이 말뚝의 동적거동에 큰 영향을 주며, 동적 p-y 곡선이 지반경사, 잔류변위, 운동학적 힘의 영향 등으로 매우 복잡한 형상을 보여주는 것으로 나타났다.

• 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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• 제16권1호
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• pp.211-220
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• 2000

과압밀 점토층에 설치된 4개의 직경 305 mm 현장타설 말뚝(1개의 일반 현장타설 말뚝과 불포화 점토층에서 발생하는 주면 마찰력을 경감시키기 위해 분리형 튜브를 사용한 3개의 분리형 현장타설 말뚝)의 거동을 분석 비교하기 위한 실험적 연구를 수행하였다. 흡수력 측정을 하기 위해 말뚝 주변에 지반흡수력 측정 장치를 설치하였고 지표면 표고 변화도 측정하였다. 지표면 표고는 최고 40 mm까지 팽창하였고, 일반 말뚝은 5 mm, 분리형 말뚝은 1.5 mm 미만의 말뚝 두부 수직인발변위가 관측되었다. 분리형 말뚝에서 관측된 주면마찰력은 일반형 말뚝에 비해 미소하여 분리형 튜브를 사용한 분리형 현장타설 말뚝이 주위 지반의 팽창 수축에 의해 말뚝에 발생하는 주면 마찰력을 경감시키는데 매우 효과적이었다.

• 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.

• 한국지반공학회논문집
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• 제32권3호
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• pp.39-47
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• 2016

본 연구에서는 말뚝 설치 방법에 따른 동적 p-y 곡선의 차이를 분석하기 위하여, 1g 상태에서 지반 조성 전 설치한 말뚝과 지반 조성이 완료된 후에 1g 상태에서 압입하여 설치한 말뚝, 그리고 40g의 원심 가속도 조건에서 압입시킨 말뚝에 대해 동적 원심모형 실험을 수행하였다. 실험 결과로부터 얻은 각 모형 말뚝의 동적 p-y 곡선의 최대지반반력을 이용하여 동적 p-y 중추곡선(Backbone curve)을 쌍곡선 함수로 나타내었다. 말뚝 설치 방법에 따른 동적 p-y 중추곡선 분석 결과, 40g 조건에서 압입한 말뚝이 1g 상태에서 압입한 말뚝 및 지반 조성 전 설치 말뚝에 비해 말뚝에 작용하는 지반반력이 크게 평가되었으며, 이러한 지반반력의 차이는 깊이가 깊어질수록 작아지는 것으로 나타났다. 일련의 p-y 곡선 결과를 바탕으로 기존에 제안된 현장타설말뚝에 대한 동적 p-y 중추곡선의 적용성을 평가하고, 이를 수정한 압입 및 항타 말뚝에 대한 동적 p-y 곡선 산정식을 개발하였다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제11권4호
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• pp.111-124
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• 1995

산지나 구릉지의 개발시 생성되는 절개사면의 안정문제는 반드시 확보되어야 할 중요한 사항이다. 산사태방지대책으로 억지말뚝공을 채택하는 경우, 억지말뚝공의 사면안정효과는 말뚝 및 사면 모두의 안정이 동시에 만족되어야 한다. 이러한 억지말뚝의 사면안정효과를 확신하기 위하여 억지말뚝이 설치된 사면의 거동을 면밀히 조사.분석하여 볼 필요가 있다. 본 논문에서는 우선 우리나라에서 적용되어 오고 있는 산사태방지대책을 체계적으로 정리하였다. 그리고 한 아파트 신축부지 절개사면을 억지말뚝공으로 복구한 현장사면을 대상으로 사면과 말뚝에 각종 계측기를 설치하고 계측치를 이용하여 억지말뚝과 사면지반의 거동을 조사.분석하여 보았다. 현장계측결과 일정간격의 줄 말뚝으로 설치된 억지말뚝의 사면안정효과는 상당히 양호한 것으로 판단되었다. 억지말뚝 및 지반의 변위는 억지말뚝 전면의 사면정지 작업시 영향을 많이 받았다. 여기서 사면안정공의 시공과정은 크게 4단계로 구분된다. 즉 초기의 사면정지 작업단계와 사면하부 옹벽설치위치 및 전면의 지하주차장용 지하굴착단계 그리고 옹벽완성단계이다. 결국, 본 연구를 통하여 제안된 억지 말뚝설계법의 합리성은 충분히 확일될 수 있었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제11권2호
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• pp.23-32
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• 2010

국내에서 사회간접자본에 대한 투자가 확대되면서 말뚝기초에 대한 수요가 급증하고 있으며, 시공현장에서는 시공성 및 내구성이 우수한 강관말뚝을 주로 사용하고 있다. 그러나 최근 전 세계적으로 강관말뚝 가격의 급등으로 인해 강관말뚝과 동일한 성능이면서 재료비를 경감시킬 수 있는 새로운 말뚝기초에 대한 연구가 요구되어 지고 있다. 본 연구에서는 수평력에 의한 모멘트가 작용하는 말뚝기초 상부에는 인장응력에 유리한 강관말뚝을 적용하고 연직응력만 부담하는 하부에는 강관말뚝에 비해 경제적인 PHC말뚝을 적용한 복합말뚝에 대한 적용성을 검토하기 위하여, 국내 현장의 교량기초에 실제 시공된 복합말뚝에 대해 하중 재하 및 전이시험을 실시하였다. 현장시험결과를 기존 이론식과 비교분석하였으며, 이중 p-y 비선형해석결과와 유사하게 나타냈다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제11권3호
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• pp.111-116
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• 2011

본 연구에서는 횡방향 하중을 받는 말뚝의 해석 해를 유도하고 그로부터 말뚝의 거동분석과 더불어 긴 말뚝으로의 거동기준이 되는 임계 말뚝길이(critical pile length)를 지반조건을 달리하여 구하고 비교 분석하였다. 또한 해석 해에 의한 말뚝의 거동과 p-y곡선을 적용한 수치해석을 통해 말뚝의 거동을 비교분석하였다. 해석 해에 따르면 밀도를 달리한 지반조건에 대해 무차원 임계 말뚝길이는 해석에서 고려한 세 가지 말뚝머리 경계조건에 있어 2.3~3.2 사이였다. 해석 해에 의한 결과와 수치해석에 의한 결과를 비교하면 말뚝길이에 따른 말뚝의 변형과 모멘트 분포양상은 유사하였다. 말뚝머리 변형량은 해석에 의한 경우가 수치해석에 의한 경우보다 보수적인 값을 보여주었으며 휨모멘트의 값은 해석에 의한 값과 수치해석에 의한 값 사이에 큰 차이를 보이지 않았다.