• 토지주택연구
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• 제3권4호
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• pp.451-456
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• 2012

최근에 건설되는 고층 건물들은 지하 3층 이상의 깊은 지하층을 갖는 경우가 일반적이며, 이 경우에 국내 지반의 특성상 기반암 깊이가 얕아 지하층하부가 암반에 장착되거나 지중에 위치하는 경우가 많다. 현행 우리나라 내진설계기준의 지진하중은 자유장인 지표면에서의 응답을 바탕으로 하고 있어 말뚝이 매설된 기초 하부 지반에서의 지진하중과 상이하므로 비교 및 검증이 요구된다. 이를 위하여 본 연구에서는 2차원 동적(2D Dynamic) 수치해석 기법을 이용하여 말뚝기초가 기반암에 근입될 때 말뚝 강성효과에 의한 기초저면에서의 지진하중 감소를 확인하였으며 경제적인 내진설계를 수행할 수 있는 가능성을 확인해 보았다. 현행 내진 설계기준에 따른 자유장 지표면 가속도를 설계 지진 하중산정 과정에서 말뚝 강성을 고려한 지진 하중 저감효과를 평가하기 위해 PLAXIS 2D 프로그램을 사용하여 말뚝 개수 4개, 8개, 12개인 세가지 말뚝 배치 경우에 대하여 지중 및 기초상부의 최대 지진 가속도와 동일 깊이의 자유장 최대 지진 가속도를 수치해석을 통하여 비교한 결과, 지반내 매설된 말뚝 기초에 의해 20~25%가량의 지진하중 저감효과가 있는 것을 확인하였다. 그러나 말뚝의 개수 및 콘크리트 기초의 크기는 지진응답 특성에 큰 영향을 미치지 않는 것으로 평가되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제22권8호
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• pp.25-31
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• 2006

압밀이 진행 중인 지반에 근입된 기초판으로 연결된 말뚝의 거동과 관련된 연구는 기초판으로 연결되지 않은 군말뚝의 거동에 관한 연구에 비하여 매우 부족한 실정이다. 본 논문에서는 일련의 3차원 수치해석을 통해서 압밀이 진행중인 지반에 근입된 군말뚝의 거동에 대한 연구를 수행하였다. 말뚝-지반 경계면에서의 항복(slip)을 고려하지 않은 탄성해석 및 slip을 고려한 탄-소성 해석을 실시하였다. 본 연구 결과, 기초판과 연결된 말뚝의 경우 인장력이 외곽부 말뚝 두부부근에서 발생하는 것으로 나타났고, 탄성이론에 의한 해석 및 slip을 고려하지 않은 해석은 이러한 인장력을 과대평가하는 것으로 해석되었다. 또한 외곽부 말뚝의 인장력 발생은 말뚝의 간격보다는 군말뚝 내의 말뚝개수에 더 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. 향후 부마찰의 영향을 받는 말뚝의 설계시 말뚝-기초판 결합부의 파손을 방지하기 위해, 외곽부 말뚝에 작용하는 인장력을 고려해야 할 것으로 분석되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제28권8호
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• pp.43-53
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• 2012

말뚝지지 전면기초는 무리말뚝 기초뿐만 아니라 전면기초까지도 연직력에 대하여 효과적으로 저항하기 때문에 지지력의 증가, 부등침하의 감소, 전체 침하량 억제 등의 장점이 있어 경제적인 기초형식으로 간주될 수 있다. 그러나 실제 말뚝지지 전면기초의 설계 및 설계 기준에 있어 전면기초의 지지력을 고려하고 있지 않기 때문에 전면 기초에 의한 지지력 증가 및 침하량 억제 효과는 고려되지 못하는 실정이다. 본 연구에서는 말뚝지지 전면기초의 거동특성을 분석하고 전면기초에 의한 지지력 증대효과를 정량화하기 위하여 원심모형시험을 수행하였다. 이를 위해 말뚝지지 전면기초, 무리말뚝기초, 전면기초, 단독 말뚝기초 등 각 기초형식에 대해 별도의 실험을 수행하였으며, 말뚝지지 전면기초의 지지력 특성 변화를 분석하고 다른 기초형식의 지지력 특성변화 분석 결과와 비교하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제35권12호
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• pp.35-44
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• 2019

본 연구에서는 수직증축 공동주택 하부 신설 보강말뚝의 축강성(K_vr)을 기존말뚝의 열화를 고려한 이론적인 접근과 수치해석을 통하여 산정하였다. 3차원 유한요소 수치해석을 수행하는 과정에서, 이론적인 접근과 38본의 시험 말뚝계측 결과를 통하여 제안된 열화를 고려한 기존말뚝 축강성(K_ve)의 상한 값을 적용하였다. 이를 통해, 수직증축 리모델링으로 인하여 증가된 하중을 안정적으로 지지하기 위한 신설 보강말뚝의 최소 축강성을 산정하였다. 신설 보강말뚝의 축강성 제안은 선단지지 말뚝과 마찰말뚝에 대해 수행하였고, 다양한 세장비(L/D)에 따라 제안하였다. 해석기법은 기존말뚝의 설계 당시의 양호한 상태를 고려한 말뚝지지 전면기초 거동 해석과 열화가 고려된 기존말뚝의 축강성을 적용한 말뚝지지 전면기초 거동 해석을 수행하였다. 두 해석기법에 대한 검증을 수행한 결과 말뚝지지 전면기초 거동해석이 가능한 것으로 확인되었고, 이를 통하여 기존말뚝의 열화가 발생하였을 때 선단지지 신설 보강말뚝 축강성이 44 - 67% 증가되어야 수직증축 구조물의 안정성이 확보됨을 알 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제36권8호
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• pp.61-72
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• 2020

수직증축 리모델링시 상부 구조물의 구조적 안정성 확보를 위해서는 기초의 안정성이 우선적으로 확보되어야 한다. 수직증축형 리모델링 구조기준 고시(2014)에 따라, 수직증축시 기존 말뚝과 보강 말뚝의 강성에 따라 상부 하중을 분담하여 지지한다. 하지만, 국내에서는 증축시 활용할 수 있는 기초 보강공법 등에 대하여 연구 주제가 집중되어 있으며, 기존 기초와 보강 기초의 강성 차이에 의한 하중 분담율에 대한 연구는 미비하다. 따라서, 본 연구에서는 현장 재하시험을 통해 수직증축 리모델링시 기존 말뚝과 보강 말뚝의 강성에 따른 하중 분담 거동에 대하여 분석을 수행하였다. 서로 강성이 다른 일반 및 파형 마이크로파일을 시공하여 기존 말뚝과 보강 말뚝을 모사하고, 각각의 말뚝에 대한 재하시험을 수행하여 각 말뚝의 강성을 산정하였다. 그 후, 기존 말뚝과 보강 말뚝 두부를 연결하는 기초판을 타설하고 기초판 상부에 하중을 재하함으로써 기존 말뚝 및 보강 말뚝의 강성 차이에 따른 하중 분담 거동을 분석하였다. 그 결과, 파형 마이크로파일의 강성이 일반 마이크로파일에 비해 약 2.5배 크게 산정되었으며, 이에 비례하여 하중을 분담하는 것을 확인하였다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제10권4호
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• pp.53-66
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• 1994

연약지반에 위치한 교대의 기초로서 말뚝기초를 채택할 경우 교대배면의 연약지반에는 측방유동같은 문제등이 빈번히 발생하고 있다. 지반이 측방유동을 일으킬 경우 기초말뚝은 전형적인 수동말뚝임에도 불구하고 교대기초말뚝의 설계시 수동말뚝으로 설계되지 않고 있다. 이러한 이유로는 측방유동의 정확한 판정이 어려운 점과 현재까지 합리적인 설계법이 확립되지 않은점 등을 들 수 있다. 본 연구에서는 측방이동이 발생된 우리나라의 몇몇 교대를 조사하였다. 이 조사에 의거하여 연약지반의 측방유동 판정 및 교대의 측방이동을 예측할 수 있는 판정기준을 제시하고자 한다. 본 연구결과 사면안전율이 말뚝효과를 고려할 결우 1.8이하, 말뚝효과를 무시한 경우 1.5이하에서는 교대측방이동이 발생할 수 있는 것으로 나타났다. 특히 사면안전율이 말뚝효과를 무시한 경우 1.0이하, 말뚝효과를 고려할 경우 1.1 이하에서는 과대한 교대측방이동이 발생하는 것으로 나타났다. 또한 교대의 허용측방이동량을 5cm라고 하면 사면의 소요안전율은 1.4(말뚝효과를 무시한 경우) 혹은 1.6(말뚝효과를 고려한 경우)이상이 되어야 한다.

• 한국재난정보학회 논문집
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• 제8권1호
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• pp.81-92
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• 2012

본 연구에서는 말뚝기초의 설계 및 시공과 관련하여 국내 103 개소 대형교량건설현장에 대한 실태를 조사 분석하였다. 그 결과, 지반조사 단계에서 지지층에 대한 심도확인과 조사위치 배치기준 적용이 미흡한 것으로 나타났다. 설계단계에서는 말뚝시험시공 없이 지지력을 산정하는 경우가 많았으며, 말뚝재하시험 시 재하용량 적용기준이 불명확하여 극한(또는 항복)지지력을 확인할 수 없었다. 재하시험을 수행하더라도 시험결과의 반영이 미흡하여 경제성을 검토하지 않는 등의 문제점이 나타났다. 말뚝기초 설계기준이 현장여건을 제대로 반영하지 못하여 과다설계가 될 경우 경제성을 기할 수 없다. 따라서, 말뚝기초의 지지력과 관련된 기존문헌을 고찰하고, 교량기초 설계 및 시공사례 분석을 통하여 시방서의 일부 내용을 개선하도록 제안하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제13권6호
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• pp.67-72
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• 2012

본 연구에서는 사질지반에서 말뚝전면기초와 전면기초와의 거동을 유한요소해석을 이용하여 비교하였다. 25개의 시추공의 표준관입시험의 결과를 이용하여 구한 토질정수를 유한요소해석에 사용하였다. 말뚝을 사용하지 않은 전면기초의 경우 $8m{\times}8m$ and $15m{\times}15m$의 크기의 정규화된 침하계수는 각각 1.02~1.15 and 0.64~0.81의 범위로 나타났다. 전면기초의 두께는 부등침하와 휨모멘트에 영향을 미치고 하중분담과 최대침하에는 큰 영향이 없었다. 말뚝의 간격은 최대침하와 부등침하, 휨모멘트에, 말뚝의 하중분담에 영향을 받고 반면에 부등침하와 휨모멘트는 말뚝의 길이에는 큰 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제21권5호
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• pp.65-74
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• 2005

압밀이 진행 중인 지반에 설치되는 말뚝은 부마찰력을 받으며 과도한 부마찰력은 기초 및 상부구조물의 안정에 심각한 영향을 미칠 수 있다. 본 연구에서는 큰 잔류침하가 예상되는 연약지반에 교각 기초로 시공되는 말뚝의 부마찰력을 산정하여 기초의 지지력에 대한 안정성을 평가하였다. 본 연구에서는 연약 점성토 내에 설치될 말뚝기초가 큰압밀침하가 발생하는 지역에 적합한지 여부를 판단하였는데, 이를 위해 시기별 지반조사 자료로부터 얻은 대상지반의 압밀정수와 침하 계측자료를 이용하여 현재의 압밀도와 잔류침하량을 산정하였다. 말뚝의 깊이별 침하량은 부마찰력을 고려할 수 있도록 수정된 하중전이함수법과 수치해석적 방법의 두 가지 방법으로 예측하였는데, 두 방법으로 구한 깊이별 말뚝변위와 최대 축하중은 서로 유사한 값을 나타내었으며, 중립면의 위치도 유사하게 나타났다. 부마찰력을 고려하여 말뚝의 지지력에 대한 안전성 평가를 수행한 결과 말뚝이 설계지지력에 못미치 경우에는 slip layer코팅을 적용하여 부마찰력을 감소시키거나 말뚝의 지지층 근입깊이를 늘려 지지력을 증가시키는 방안을 추천하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제32권11호
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• pp.5-19
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• 2016

본 연구에서는 해상풍력타워를 지지하는 말뚝지지중력식기초에 대한 수평거동을 분석하기 위하여 3차원 수치해석을 수행하였다. 말뚝지지중력식기초는 연약한 점토지반에 취약한 중력식기초를 보완하기 위하여 개발되었으며, 다섯본의 말뚝이 십자배열로 설치되어 수직지지력을 확보한다. 수치해석은 다음 네 가지 케이스를 모델링하여 비교하였다. 이는 a) 단말뚝 b) $3{\times}3$무리말뚝 c) 십자배열무리말뚝 d) 말뚝지지중력식기초이다. 모든 케이스는 비배수전단강도 20kPa의 단일 점토층을 모사하였으며, 수치해석결과로부터 네 가지 케이스에 대한 p-y곡선과 P-승수를 산정하였다. 말뚝 수가 증가함에 따라 무리말뚝효과가 증가하였다. 말뚝지지중력식기초의 경우, P-승수가 무리말뚝과 상이한 경향을 보였다. 응력분포를 통해 거동의 차이를 비교하였고 말뚝지지중력식기초의 수평거동은 지표면과 매트 사이의 상호 작용이 상당한 영향을 미치는 것으로 나타났다.