• 한국지반신소재학회논문집
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• 제4권4호
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• pp.13-21
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• 2005

본 논문에서는 계단식 보강토 옹벽의 거동에 미치는 기초지반 침하의 영향에 관한 연구내용을 다루었다. 이를 위해 국내에서 기 시공된 현장 계단식 보강토 옹벽의 설계단면을 일반화하여 기본적인 설계단면을 설정하고, 검증된 유한요소모델을 이용하여 기초지반의 조건 및 상단의 이격거리에 대한 매개변수연구를 실시하였다. 그 결과 기초지반의 강성저하로 인해 기초지반의 침하와 아울러 보강토체의 강체이동이 발생하며, 이는 외적안정성을 감소시켜 벽체의 수평변위 및 유발인장력이 증가되는 원인으로 작용할 뿐만 아니라 하단옹벽의 내적안정성 저하의 원인으로도 작용하는 것으로 나타났다. 또한 상단의 이격거리가 증가함에 따라 하단의 벽체 변위와 유발인장력은 감소하는 양상을 나타냈으나 이격거리가 크지 않은 경우 상단옹벽 처리기준의 차이에도 불구하고 그 감소폭이 적어 상단옹벽의 영향평가 기준에 대한 추가 연구가 필요한 것으로 나타났다. 본 고에서는 이러한 연구 결과를 토대로 현 FHWA 설계기준설계기준의 타당성을 검토하였으며, 해석적 결과에 근거하여 불량한 기초 지반 조건하에 시공되는 옹벽에 대한 설계 주안점을 제시하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제8권1호
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• pp.31-40
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• 2006

최근 부각되고 있는 환경친화적인 설계의 결과로서 터널 입출구의 구조물이 연약한 지반(붕적층) 에 불가피하게 건설 되곤 한다. 그런 터널 공사의 경우, 주변 지반뿐만 아니라 라이닝 지보재의 충분한 지지력을 확보해야 한다. 이와 관련하여, 높은 강성을 갖는 H형 강지보재가 라이닝을 지지하기 위해 흔히 사용되었다. 그러나 수치해석에 의한 구조적인 안정성을 평가하는데 있어서 그 효과는 무시되는 젓이 관례였다. 본 연구에서는 붕적층에 적용된 터널에 대하여 강지보재로 사용된 H형강을 수치해석 모델에서 강성 적용을 0%, 50%, 75%, 100%로 반영하여 3차원 유한요소해석을 수행하였고, 각 강성 적용율에 따른 숏크리트 용력 감소효과를 비교 검토하였다. 수치해석으로부터 얻어진 데이터는 현장계측결과와 비교하였다, 연구 결과로부터 강지보재의 숏크리트에 대한 효과가 검증되었고 적절한 강성률은 50~75%의 범위 내에서 적절한 것으로 판단되었다.

• 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.

• 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.

• 한국지반공학회논문집
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• 제22권1호
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• pp.35-44
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• 2006

일반적으로 현장지반은 대부분 일정량의 세립분을 포함하고 있으므로 세립분 함유량을 고려한 지반 거동에 관한 연구가 요구된다. 이와 더불어, 기초 지반은 하중초기단계부터 상당한 비선형 거동특성을 나타내고 있어, 응력단계에 따른 지반의 비선형성 또한 매우 중요한 고려사항이다. 본 연구에서는 일련의 실내시험을 수행하여 지반의 전단강도 및 비선형 감쇠 특성을 도출하고자 하였으며, 수정 Hyerbolic 모델을 적용하여 분석된 실트질 모래 지반의 비선형 거동특성은 실트함유량과 상대밀도에 의해 정량화되었다. 실트질 모래 시료의 응력-변형률 곡선을 도출하기 위해 세립분 함유량을 변화시켜가며 일련의 삼축압축시험이 수행되었다. 또한 비선형 특성의 정규화에 요구되는 미소변형률 구간의 초기전단탄성계수의 도출을 위해서 삼축압축시험의 시료조건과 유사한 시료에 대해 공진주시험이 수행되었다. 또한 실트함유량별로 도출된 비선형 특성치는 상대밀도의 영향이 가장 큰 것으로 나타났으며, 상대밀도 증가에 따라 파괴시의 탄성계수의 비인 f값은 감소하고, 지반강성도 감쇠율을 나타내는 9의 경우 증가하는 경향을 나타내었다. 이와 더불어 비선형 특성치를 상대밀도 $D_R$을 간극비로 환산한 절대적 간극비 $e_{sk}$에 따른 정량화 결과의 경우, $e_{sk}$의 증가에 따라 f값은 증가하고 g값은 감소하는 경향을 나타내었다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제17권1호
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• pp.33-43
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• 2018

2열 겹침말뚝벽체는 30m 이상의 대심도에 적용 가능한 고강성의 주열말뚝으로서 동시에 연속성을 확보하여 차수벽이 되는 흙막이 벽체를 목표로 현재 개발 중에 있는 공법이다. 본 연구에서는 그러한 2열 겹침말뚝벽체의 최적 단면을 결정하는데 필요한 기초 데이터를 확보할 목적으로 여러 조건으로 가능한 시공 단면에 대하여 이론적 방법과 수치해석을 통해 각각의 휨 강성 특성을 조사하고, 이를 기존의 전형적인 CIP 및 SPW 단면의 휨 강성과 비교, 분석하였다. 그 결과, 말뚝 간 겹침길이가 커질수록 휨 강성이 감소하나 말뚝 주열수, 즉 1열과 2열 말뚝 간 휨 강성의 현저한 차이에 비해서는 그 차이가 미미한 것으로 나타났고 또한, 2열 겹침말뚝에서 보강재 종류와 말뚝개당 사용 개수가 휨 강성 크기에 미치는 영향은 겹침길이 차이에 따른 영향보다도 작은 것으로 나타났다. 따라서, 벽체의 구조적 성능 관점에서 본다면 2열 겹침말뚝벽체는 말뚝 간 겹침부 크기와 사용 보강재의 종류, 갯수에 크게 상관없이 대심도용 흙막이 벽체로 기존 공법인 CIP나 SPW 등에 비해 월등히 우수한 성능을 갖춘 것으로 파악되었다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제6권2호
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• pp.35-46
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• 1990

본 연구에서는 강성벽체가 됫채움 모래로부터 바깥쪽으로 수평이동할 경우에, 다양한 이동단계 에서 발생되는 정적 및 동적수평토압의 크기를 예측키 위해 Sokolovskii의 한계평형이론을 변형한 해석방법을 제시하였다. 제시된 해석방법을 토대로 얻어진 결과치와 Fang및 Sherif등이 밝힌 실험치가 벽체의 다양한 이동단계에서 잘 일치하고 있음을 알 수 있었고, 또한 벽체뒷면을 연직으로 하는 대신에 됫채움쪽으로 일정한 각도만큼 경사지게 하였을때 예상되는 정적 및 동적수평토압 합력의 감소효과도 분석하였다. 이외에도, 옹벽설계에 중요시 되는 벽마찰각 및 됫채움 모래의 내부마찰각 크기등이 정적수평토압 및 동적수평주동토압의 합력에 미치는 영향도 검토하였다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제7권1호
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• pp.41-52
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• 1991

본 연구에서는 말뚝 기초로 지지된 상부 구조물의 동적 해석을 하였다. 구조물 해석에는 반무한체 방법을 이용하였으며, 이 방법의 입력자료가 되는 임퍼 던스 함수를 구하는 방법과 각 방법으로 구한 상부구조물의 거동을 상호 비교해 보았다. 먼저 단말뚝에 대한 임피던스 함수를 Equivalent Cantilever 방법, Novak이 제안한 방법, Gazetas가 제안한 방법, Kuhlemeyer가 제안한 방법으로 구하였으며, 군 효과는 Novak에 의 해 제안된 방법, 군 효과 비(Group Efficiency Ratio, GER), Poulos가 제안한 정적영향계수를 이용한 방법, Kaynia 8E Kausel이 제안한 동적영향계수를 이용한 방법 등을 이용하였으며, 구조물의 상부 변위, 저 면에서의 전단력과 휨모우먼트에 대한 상호 비교를 하였다. 본 연구에서 얻은 결론은 다음과 같다. 1. 각 방법으로 구한 강성과 감쇠 값은 그 차이가 상당히 크게 나타났으며, Novak이 제안한 방법이 가장 작고, Kuhlemeyer가 제안한 방법이 가장 크게 나타났다. 또한,각 방법에 의한 군효과를 비교, 분석해 본 결과 강성효과는 비교적 유사한 결과를 보이나, 감쇠의 경우 군효과의 차이가 큼을 알 수 있었다. 2.말뚝의 설치로 인해 상부변위는 200A이상 감소하였으며,반면에 말뚝 설치로 인한 강성 증가 효과로 인해 저면에서의 전단력과 휭모우먼트는 크게는 2배 이상 커짐을 알 수 있으며, 공명 현상을 일으키는 frequency가 약 2배 이상 증가함을 알 수 있다. 3. 말뚝 시스템의 강성과 감쇠의 산정시 주파수 종속값과 독립간을 사용한 차이로 인한 상부변 위,저 면에서의 전단력,횝모우먼트의 변화는 비교적 적은 것으로 나타났다. 4. 지진가속도가 커짐에 따라 말뚝의 설치에 의한 상부변위 감소 효과가 더욱 커짐을 알 수 있다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제25권1호
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• pp.27-41
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• 2023

수중터널은 내륙 간 연결을 위해 지반에 접속되어야 한다. 지반 접속부에 연결된 지중터널과 수중터널이 보이는 변위 불균형은 응력 집중을 야기할 수 있으며, 이를 해결하기 위한 방법으로 탄성 조인트를 활용할 경우에는 정적 하중 조건에서 지반 접속부의 응력 집중은 해소시킬 수 있음이 선행 연구에서 확인되었다. 그러나, 지속적으로 거동하는 수중터널의 구속조건을 고려했을 때 지반 접속부의 동적 거동과 안정성에 탄성 조인트의 활용이 미치는 영향이 검토되어야 한다. 본 연구에서는 동적 하중 조건의 수중터널 및 지반 접속부를 수치해석적 방법을 통해 모사하였으며, 동일 상황을 모사한 축소 모형시험을 통해 수치해석 모델을 검증하였다. 다양한 물성의 탄성 조인트가 설치될 경우에 대한 수치해석적 모사를 통해 탄성 조인트 강성에 따른 수중터널의 고유진동수 변화와 공진 거동을 분석하였다. 그 결과, 조인트의 강성과 고유진동수가 멱함수 관계를 가짐이 확인되었다. 낮은 강성의 조인트로 지반 접속부가 설계될 경우, 수중터널의 고유진동수는 감소하여 낮은 진동수의 동하중이 가해지는 해양 환경에서 공진의 위험이 증가할 뿐만 아니라 공진 발생 시 최대 속도가 크게 증가하였다. 그러므로, 수중터널 지반 접속부의 응력 집중 해소와 공진 방지를 동시에 고려하여 지반 접속부를 설계해야 할 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제20권2호
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• pp.15-26
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• 2004

반복삼축시험에 의한 반복하중 후 강도 및 강성의 예측법을 이용하여, 세립토에 대해서 직접단순 전단시험에서도 그 방법의 사용 가능성을 확인하여 보았다. 사용한 흙은 실트질 점토, 소성 실트와 비소성 실트이다. 반복삼축시험을 통해서 얻은 강도 및 강성 예측법을 직접단순 전단시험에 맞게 수정하여 시험 결과와 비교하였다. 특히, 세립토의 소성지수와 초기전단응력(ISSS)의 영향이 강조되었다. 연구결과는 (i) 세립토의 액상화강도비는 소성지수의 감소와 초기전단응력의 증가에 따라 감소한다. (ii)등가강성과 전단변형률의 관계에 미치는 소성지수와 초기전단응력의 영향은 그리 크지 않다. (iii) 정규화한 과잉간극수압의 증가에 따른 강도비의 저하는 세립토의 소성지수가 증가할수록 느리다. (iv) 활성도가 큰 소성실트의 강성은 과잉간극 수압의 증가에 따라 급속히 감소한다. (v) 반복삼축시험 결과를 이용한 반복하중후 강도 및 강성의 예측법을 이용하여 직접단순 전단시험 결과에 수정한 방법은 시험결과와 잘 어울리는 것으로 나타났다.