• 한국지반신소재학회논문집
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• 제18권1호
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• pp.39-53
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• 2019

현장에서의 양방향재하시험은 극한지지력을 판단할 수 있는 하중재하 단계까지의 재하시험이 실시되지 않기 때문에 항복하중 및 극한하중을 정확하게 알 수 없는 문제점이 있다. 그리고 정적압축재하시험과 달리 주면과 선단이 분리되어 하중이 전이되고, 주면부의 하중재하 방향이 반대이기 때문에 실제 말뚝의 거동과 다른 결과를 나타낼 우려가 있다. 따라서 본 연구에서는 대구경 현장타설말뚝인 바렛말뚝의 현장 양방향재하시험 결과로부터 3차원 유한요소해석을 실시하고, 재산정된 설계정수를 정적압축재하시험의 3차원 유한요소해석에 적용하여 수치해석을 실시하였으며, 그 결과로부터 현장타설말뚝의 실제 거동을 추정하는 방법을 제안하였다. 먼저, 현장타설말뚝의 현장 양방향재하시험 결과를 이용하여, 상 하향으로의 하중재하에 따른 하중-변위 분석을 실시하였다. 그리고 양방향재하시험을 3차원 유한요소해석을 통해 모사하고 역해석을 실시하여 재산정된 설계정수들을 정적압축재하시험의 3차원 유한요소해석에 적용하였으며, 이 결과로부터 양방향재하시험을 통한 정적압축재하시험의 거동을 분석하였다. 양방향재하시험을 통한 정적압축재하시험의 3차원 유한요소해석 결과를 {정적압축재하시험과 양방향재하시험의 지지력 비(y)} ~ {기준침하량과 말뚝주면장 비(x)}의 관계식으로 나타내었고, 10.0mm, 15.0 mm, 25.4mm일 때의 기준침하량에 따라 각각 구분하여 제안하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제14권11호
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• pp.5906-5914
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• 2013

최근 국내에서 철도부지 상부에 인공지반을 구축하고, 인공지반 위에 복합주거타운을 건설하는 정책이 추진되고 있다. 이에 상부 구조물 및 인공지반을 지지할 수 있는 적합한 기초형식이 요구되는데, 철로와 철로 사이의 좁은 공간에 급속 시공 가능한 기초 형식 중 가장 대표적인 방법은 마이크로파일로 알려져 있다. 그러나 주기초로 마이크로파일이 사용될 경우 기초 시공비가 크게 증가하게 된다. 따라서 본 연구에서는 마이크로파일의 경제성 및 지지력을 향상시키면서 철도상부 인공지반에 적합한 신개념 마이크로파일을 제안하였다. 신개념 마이크로파일은 지반을 Jet Grouting 공법을 이용하여 지반의 일정 영역을 고결시킨 뒤 강봉을 시공하는 방법에 Jet Grouting 시 말뚝체를 파형(waveform)의 형상으로 시공하여 지지력을 향상시키고 기존 마이크로파일 대비 말뚝의 전체 길이를 줄여 경제성을 높이고자 한 방법이다. 본 연구에서는 2차원 축대칭 유한요소해석을 수행하여 이러한 파형 마이크로 파일의 지지거동을 분석하였다. 해석 결과 파형 마이크로파일은 일반 마이크로파일에 비해 길이가 15% 정도 감소하였음에도 불구하고 동일한 설계하중에서 변위가 감소하여 지지력 및 경제성 측면에서 효과가 있는 것으로 나타났다. 또한, 파형 마이크로파일의 요철에 의한 주면 마찰력 증가효과는 상대적으로 연약한 토층에서 큰 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제31권7호
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• pp.29-39
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• 2015

버킷기초에 작용하는 수직하중의 일부는 내부 흙을 통해 저면으로 나머지는 스커트 외주면과 지반 사이로 전달된다. 사질토 지반에 설치된 버킷기초의 설계를 위해서는 수직 하중전이 특성을 명확하게 규명해야 하나 아직 이에 대한 연구가 수행되지 않았다. 본 연구에서는 2차원 축대칭 유한요소해석을 수행하여 사질토 지반에 설치된 버킷기초의 수직하중에 대한 지반의 응답을 계산하였다. 극한 상태에서 버킷기초의 선단지지력은 얕은기초의 지지력보다 크며 주면마찰력은 말뚝의 설계식에 비하여 작은 것으로 나타났다. 선단지지력은 스커트 외주면에 작용하는 전단응력이 파괴면을 아래로 밀어내어 파괴면이 확장되기 때문에 얕은기초에 비하여 큰 것으로 분석되었다. 반면 주면마찰력은 침하가 진행되면서 버킷기초 하부의 흙이 수평방향으로 밀려 이동하면서 스커트에 작용하는 수평응력이 감소하기 때문에 작은 것으로 나타났다. 버킷기초의 극한지지력은 얕은기초의 선단지지력과 주면마찰력 설계식을 합한 값보다 큰 것으로 계산되었다. 이는 주면마찰력은 설계식보다 작지만 크기가 선단지지력에 비하여 매우 작아 지지력에 큰 영향을 미치지 않는 반면 선단지지력은 주면마찰력에 비하여 증가폭이 크기 때문이다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제16권4호
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• pp.141-148
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• 2000

방글라데시의 자무나 강을 가로지르는 길이 4.8km 교량의 교각기초에 대구경 개단 강관말뚝 2본 또는 3본이 사용되었다. 총 50개의 교각과 시험용 말뚝 2본을 포함한 123본의 말뚝이 강 하저에서 정규압밀된 모래층을 지나 자갈층 위까지 항타하여 설치되었다. 두께 40mm 내지 60mm의 변단면을 갖는 직경 3.15m와 2.50m의 짧은 말뚝 2, 3개를 연결하여 69m에서 74m 깊이까지 6:1의 경사로 항타하여 시공하였다. 전체 123본의 말뚝에 대하여 항타후 관내토 길이를 측정하였고, 이중 24본의 말뚝들에 대해서는 항타시 동재하시험을 수행하였다. 말뚝 항타완료후 측정한 결과에 의하면, 선단부 근처에서는 주동 관내토(Active Plug)가 주면마찰력 발현에 크게 기여한 것으로 나타났다. 시험한 모든 말뚝들은 약 90% 정도의 지지력이 주면마찰력에 기인하는 주면마찰지지형 말뚝으로 나타났다. 현장모래지반에서의 탄성변형량(Quake)값과 감쇠계수(Smith Damping)값은 직경에 상관없이 일정하게 나타났는데, 이는 주변 지반의 균질함이 잘 반영된 것으로 판단되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제21권5호
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• pp.197-205
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• 2005

이 논문에서는 속채움 재료로 입도조정 쇄석을 사용하고 해저 연약지반에 말뚝을 조성하되 말뚝의 외벽을 토목섬유 (PE Mat)로 팩을 만들어 보강하는 공법을 개발하여 이를 소개하고자 한다. 이 공법은 주로 해저 연약지반 개량에 적용하고자 해상 대구경 팩 말뚝(Marine Large Pack Pile)이라 명하였으며, 그 적용성을 검토하기 위하여 부산 신항만 현장에서 시험시공을 수행하고, 시공된 해저 지반에서 국내에서는 최초로 해상 구조물 기초 보강지반에 대하여 재하시험을 실시하였다. 또한, 실내 모형시험을 실시하여 압밀 특성 및 팩 말뚝의 자립압축강도를 파악하였다. 시험결과, MLPP 공법은 기존의 SCP나 GCP공법에 비하여 침하저감과 응력분담 측면에서 탁월한 효과를 갖는 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제20권1호
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• pp.37-47
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• 2004

본 연구에서는 암반에 근입된 현장타설말뚝의 지지력을 높이기 위해 말뚝 주면에 soil nail을 정착한 타설말뚝의 축하중 해석을 수행하여 그 거동을 파악하였으며, soil nail의 유ㆍ무에 따른 보강효과를 분석하였다. 이를 위해 Beam-Column모델을 이용하여 현장타설말뚝과 지반을 모델링하고 하중전이곡선을 사용하여 말뚝지반의 상호작용을 고려하였다. 무보강 말뚝의 경우, 서해대교 현장재하시험결과 및 범용 프로그램인 Shaft 4.0의 해석결과와 비교ㆍ분석을 수행하였다. 보강형 말뚝의 경우에는 말뚝이 타설되는 지반을 [사질토+풍화암], [사질토+연암], [사질토+경암]으로 나누어 지반조건에 따른 soil nail의 보강효과를 파악하였다. 본 해석결과와 현장 실측치, SHAFT 4.0의 해석결과를 분석한 결과 제안된 주면하중전이함수 중 사질토에서는 Vijayvergiya의 함수, 암반에서는 O'Neill-Hassan의 함수가 암반에 근입된 현장타설말뚝의 거동을 비교적 적절히 예측함을 알 수 있었다. 이를 토대로 예측한 보강형 현장타설말뚝의 보강효과는 soil nail까지 하중전이가 나타나는 풍화암층에서 가장 크고, 암질이 양호한 연암과 경암층에서는 그 효과가 그다지 크지 않음을 알 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제32권12호
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• pp.79-91
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• 2016

토목섬유를 보강한 성토지지말뚝(GRPS) 공법은 연약지반 상부에 건설되는 성토구조물의 잔류침하를 억제하고, 공사기간을 단축할 수 있는 방법으로 그 적용성이 확대되고 있다. 이에, 세계 각국에서는 다양한 연구를 통해 설계방법을 제안해왔지만, 동적하중을 고려한 시스템의 거동은 확실하게 규명되지 않은 실정이다. 본 논문에서는 섬유보강 지지말뚝 성토체내의 동적하중 전이 특성을 분석하기 위하여 실물크기의 시스템을 조성한 후, 반복재하 실험을 수행하였다. 실험은 토목섬유를 설치하지 않은 무보강, 토목섬유를 1겹 설치한 보강, 2겹 설치한 보강을 조건으로 총 3가지 경우로 나누어 진행하였다. 말뚝과 토목섬유 상부에 각각 하중계를 설치하여 반복재하 횟수에 따른 수직하중을 측정한 결과, 토목섬유의 보강효과를 제외하고 아칭효과에 의해서만 전이되는 반복하중은 오히려 인장력이 큰 토목섬유로 보강할수록 감소하는 경향이 나타났다. 그러나 최종 말뚝으로 전달되는 반복하중의 크기는 토목섬유를 보강하지 않은 경우와 1겹, 2겹 보강한 경우에서 모두 비슷한 것으로 평가되었다. 이는 토목섬유의 보강이 말뚝으로 집중되는 하중을 증가시킨다는 기존의 연구와는 상반된 결과로, 이를 바탕으로 반복하중 전이 메커니즘의 상관관계를 분석하고자한다 또한, 반복하중 재하 초기 말뚝으로의 하중전달 효과가 감소하는 경향이 보였으며, 이는 반복하중에 의한 아칭효과 감소에서 기인한 것으로 판단된다.

• 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.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제11권7호
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• pp.15-24
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• 2010

말뚝 항타로 인한 소음 진동공해는 건설현장 주변에 피해를 주고 민원을 발생하게 하여 심한 경우에는 공사가 중단되는 사태까지 발생하게 된다. 이를 해결하기 위해 건설 기술자들은 저소음 저진동말뚝공법의 개발을 위해 부단한 노력을 해왔다. 이러한 노력 중의 하나인 무소음 무진동을 위한 스크류콘크리트말뚝공법은 말뚝 본체를 회전 압입시켜 지중에 말뚝을 관입시키는 방법으로 소음과 진동의 발생이 거의 없고 지지력을 극대화 할 수 있는 장점을 가지고 있다. 무소음 무진동을 위한 기성스크류말뚝공법은 국내 외에서 개발되어 있지 않으며 본 연구진에 의해 시제품 제작을 완료하였고 두차례 시험시공을 통하여 시공법을 설정하였다. 본 논문에서는 무소음 무진동을 위한 스크류콘크리트말뚝공법의 특징에 대해 설명하였고 두차례 시험시공 및 이를 통한 시공법 설정에 대하여 설명하였다. 그리고 이러한 시험시공 결과를 토대로 근입깊이와 지반조건에 따라 스크류콘크리트말뚝을 지중에 관입시키는 시공방법에 관한 연구를 수행하였다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제12권2호
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• pp.19-32
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• 1996

시간영역의 지진 가속도-시간 이력을 주파수 영역의 courier 진폭-주파수 이력으로 변화시키는 Trifunac의 경험적 모델을 기초로 하여 지진 관측소에서 측정된 임의 규모의 실제 지진기록들을 필요한 규모의 지진기록으로 유사화시키는 지진 확대 (scaling) 기법을 제안하였다. 또한, 지진 규모(M) 5.6의 지진기록을 이용하여 지진 규모(M) 8.0의 유사지진을 작성하여 동적 재하 시험 장치에 적용가능하도록 하였다. 지진 확대 (scaling) 기법은 MMI(modified mercalli intensity), 지진기록 부지의 조건,진앙거리,지진 가속도 성분의 방향, 해석의 신뢰도 등을 고려할 수 있으며, 다양한 지진 기록들에 적용가능하였다.유사지진은 수평방향의 성분들만을 고려하여 작성되었다. 압력토조내에 설치된 모형인장말뚝과 개단압출말뚝에 대한 유사지진 진동에 의한 동적 말뚝재하시험이 가능하였다. 정적 말뚝재하시험시 인장말뚝과 압축말뚝의 거동은 매우 상이하였는데, 인장말뚝은 2~3회의 급작스런 미끄러짐 변위를 수반하였다. 또한, 유사 지진 진동중 인장말뚝과 개단압축말뚝의 거동특성은 매우 상이하였으며, 지지력 감소특성도 크게 달랐다.