• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제25권3호
• /
• pp.1-12
• /
• 2021

이 논문의 목적은 말뚝식 계류시설의 지반-말뚝 및 잔교-크레인의 동적거동 특성을 파악하여 현행 응답스펙트럼 해석법의 적용성에 대해 연구하는 것이다. 이를 위하여 다양한 지반종류, 말뚝-지반 모델링과 구조물 고유주기 등을 설계변수로 Abaqus를 활용한 시간이력해석을 수행하고, 잔교-크레인의 다양한 연결조건과 구조물 고유주기 등을 변수로 시간이력해석을 수행하여 응답스펙트럼 해석결과와 비교 분석하였다. 연구 결과 말뚝식 계류시설의 지반-말뚝 및 잔교-크레인 동적거동 특성을 고려할 경우 현행 응답스펙트럼 해석법에 문제가 있으며 개선이 필요하다는 것을 확인하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제24권5호
• /
• pp.27-36
• /
• 2020

이 논문의 목적은 말뚝식 계류시설에 대해 현행 실무에서 주로 적용하고 있는 응답스펙트럼 해석법에서 표준설계응답스펙럼의 적용성에 대해 연구하는 것이다. 이를 위하여 다양한 지층조건을 고려한 Proshake 1차원 부지응답을 수행하여 현행 표준설계응답스펙트럼과 비교하고, Abaqus를 활용한 지반-말뚝 모델링으로 시간이력해석을 수행하여 지반-말뚝 동적거동 특성을 분석하였으며, 잔교시설이 설치되는 경사지반에 대해 Abaqus를 활용한 2차원 부지응답해석을 수행하여 응답스펙트럼의 기준면 선정방안을 검토하였다. 연구 결과 말뚝식 계류시설의 지반-말뚝 동적거동 특성과 경사지반의 특성을 고려할 경우 현행 표준설계응답스펙트럼의 적용성에 문제가 있으며 개선이 필요하다는 것을 확인하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
• /
• 제24권9호
• /
• pp.33-40
• /
• 2023

지진 시 상부구조물을 지지하는 말뚝기초에 가해지는 수평 하중은 상부구조물의 관성력과 지반의 운동력으로 구분된다. 상부구조물의 관성력과 지반의 운동력은 서로 다른 복잡한 메커니즘을 통해 말뚝기초에 피해를 입힐 수 있기 때문에 지반-말뚝-구조물의 상호작용을 적절히 예측하고 평가하는 것이 말뚝기초의 안전한 내진설계를 위해 필요하다. 지반-말뚝-구조물의 상호작용은 구조물의 동적특성, 말뚝의 길이, 두부 경계조건 및 지반의 상대밀도에 영향을 받는다. 지반의 상대밀도가 달라지면 그에 따른 구속압 및 지반 강성이 변화하며 결과적으로 지반반력계수도 각 시스템에 따라 달라지게 된다. 말뚝기초의 수평방향 지지거동 및 극한 지지력은 수평방향 하중조건 및 모래지반의 상대밀도에 따라 다르게 나타난다. 이에 본 연구에서는 건조된 모래지반의 상대밀도가 상부구조물을 지지하는 무리말뚝의 동적거동에 미치는 영향을 확인하기 위해 1g 진동대 모형실험을 수행하였다. 그 결과 상대밀도가 증가함에 따라 상부구조물의 가속도는 증가하고 말뚝캡의 가속도는 감소하는 것으로 확인되었으며, 말뚝의 p-y 곡선의 기울기는 감소하는 것으로 확인되었다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제39권11호
• /
• pp.41-51
• /
• 2023

설치 경사각도에 따른 삼축내진말뚝의 동적 거동 특성을 파악하기 위해 3차원 수치해석을 수행하였다. FLAC3D를 통해 3차원 수치모델을 구축하였으며, 동적 원심모형실험과의 비교를 통해 검증하였다. 수치해석 결과, 경사각도에 따라 말뚝의 동적 거동이 확연히 달라짐을 확인하였다. 실지진파 조건(Capetown EQ, San Fernando EQ)에서는 경사각도가 15도 일 때, 다른 경사각도(0도, 30도)에 비해 말뚝의 휨모멘트 및 침하량이 적음을 알 수 있었다. 반면 인공지진파 조건(Sine 2Hz EQ)에 대해서는 경사각도가 0도 일 때 가장 적은 부재력(휨모멘트, 축력) 및 침하량을 보여 지진파의 특성에 따라 동적 거동이 달라짐을 확인하였다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제23권4호
• /
• pp.79-90
• /
• 2007

모래지반에 대하여 계측기를 부착한 강널말뚝을 진동항타하고 항타과정을 통해서 계측된 자료를 분석하여 진동항타시 강널말뚝의 진동항타거동을 살펴보았다. 특히, 강널말뚝에 대한 진동항타시 말뚝에 작용하는 응력, 이론적인 항타력과 실제 말뚝에 전달되는 힘의 차이를 반영하는 효율계수, 강널말뚝의 강체거동 여부, 지반의 동적 저항특성, 강널말뚝의 관입특성 등을 분석하였다. 강널말뚝의 진동관입시 말뚝은 거의 강체로 거동하였으며 말뚝머리부에 작용하는 응력의 최대값은 재료의 인장강도보다 상당히 작았다. 진동관입중 실제 말뚝머리부에 전달되는 최대하중은 이론식에 의해 계산된 값의 72% 정도였다. 가속도-시간이력곡선으로부터 4개의 관입깊이에 대해 유도된 변위-시간이력곡선에서의 변위진폭값은 진동기 공운전시의 진폭값의 약 16$\sim$75% 정도인 것으로 나타났다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제29권3B호
• /
• pp.281-287
• /
• 2009

본 연구에서는 우리나라 인천 남구 시화호 연안의 퇴적토를 가토제(containment dyke)내에 펌핑 매립한 인천 LNG 인수기지 조성부지 내의 준설지반과 인근 시화호 조성공사 지역의 해성퇴적토에 대해 토질시험을 실시하여 토질정수를 산정하고, 돌핀 기초말뚝의 배열 조건을 달리하여 태풍 내습 시 돌핀에 작용하는 최대 파고에 의한 돌핀 기초말뚝의 변위, 전단력과 모멘트에 대한 거동 특성을 해석하였다. 수치해석 결과, 최대 심해설계파와 만내발생파의 파력에 의한 돌핀구조물의 거동은 일반적으로 준설토와 퇴적토의 지반반력계수 보다는 말뚝 직경의 크기에 더 큰 영향을 받는 것으로 나타나고 있다. 또한 돌핀구조물 기초말뚝을 직항으로 모델링한 경우와 경사말뚝을 조항으로 모델링한 경우, 조항이 직항보다 돌핀에 작용하는 외력에 대해 수십 배 이상의 저항효과가 있는 것으로 나타나고 있다.

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

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제38권5호
• /
• pp.5-17
• /
• 2022

말뚝(pile)은 연약한 지반에 구조물을 설치하기 위하여 지중에 관입시키는 매개체로서, 특히 PHC말뚝은 설계기준강도 80MPa 이상의 고강도 콘크리트를 사용하여 제작하므로 압축력과 휨모멘트에 대한 저항성이 우수하다. 또한 강관 말뚝 대비 경제성에서 유리하며 공장에서 생산되므로 품질확보 및 관리가 용이하다. 하지만 PHC말뚝의 설계 시 지지력에 영향을 미치는 주면마찰력은 단순히 경험식 또는 N값 등을 이용한 추정치에 의한 설계가 이루어지고 있으며, 특히 최근 빈도수가 급증하고 있는 국내 지진에 대하여 PHC말뚝 주면부에 형성되는 지반과의 접촉면 동적거동에 관한 실험적 연구 사례는 미미한 실정이다. 또한 지반 내 지하수의 pH 값과 같은 지반환경적 요소 역시 고려되지 않고 있다. 본 연구에서는 지하수의 pH 값을 고려하여 산성, 중성, 염기성 용액에 1개월간 수침시킨 콘크리트 시료를 점토의 구성광물인 카올리나이트 시료와 접촉시키고, 반복 단순전단시험을 수행하였다. 반복 단순전단시험은 상재압 0.2MPa 및 0.4MPa에 대하여 각각 수행하였고 그 결과를 비교하였다. 또한 접촉면의 동적 거동을 합리적으로 표현하기 위하여 교란상태개념(Disturbed State Concept)을 도입하여 교란상태함수를 구성하는 매개변수를 도출하였다. 그 결과 염기성 수침시료에 대하여 접촉면의 교란도가 가장 급격히 증가하였고 구속압이 작을 경우 보다 작은 누적 전단변형률에서 조기에 접촉면이 파괴상태에 근접하는 결과를 나타내었다. 또한 이러한 경향을 정량적으로 표현하는 교란상태함수의 매개변수를 새로이 제시하였다.

• 한국지진공학회논문집
• /
• 제1권3호
• /
• pp.1-10
• /
• 1997

구조물 동적거동이 지반과 기초 특성에 따라 영향을 받는다는 것은 인식되었지만, 구조물 내진설계를 위한 설계규준이 지반의 본질적인 복잡성과 기초-지반체계에 대한 체계적인 연구부족으로 지반특성을 부분적으로만 반영하고 있어 불안전하거나 너무 안전한 결과를 초래한다. 이 연구에서는 전단파속도, 지반깊이, 기초 근입깊이 및 말뚝기초의 영향을 평가하여 구조물 내진해석을 위한 기초-지반체계의 운동학적 상호작용 영향을 고찰하였으며, 지반과 기초 특성을 고려한 합리적 내진해석을 위해 지반체계에 대한 수정된 분류기준을 제안하였다. 말뚝기초를 포함한 중형이나 대형 묻힌기초의 경우, 지초-지반체계의 운동학적 상호작용 영향을 고려하기 위해서는 기토밑 지반깊이를 최소한 60m 까지 고려해야하고, 말뚝유무에 관계없이 기초-지반체계의 회전운동도 구조물 내진해석에 포함되어야 한다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제36권11호
• /
• pp.7-20
• /
• 2020

본 연구에서는 말뚝기초를 대상으로 지반조건을 고려한 동적 수평지반반력계수를 제안하기 위하여 수치해석을 수행하였다. 3차원 유한차분 프로그램을 사용하여, 다양한 지반의 전단파 속도에 따라 동적수치해석을 수행하였다. 수치해석 결과로부터 동적 p-y 곡선을 도출하여 동적 수평지반반력계수를 계산하는 데 필요한 보정계수(α)를 산정하였다. 분석결과, 본 연구에서 산정된 보정계수(α)는 기존 도로교 설계기준(2015)에 제시된 획일적인 값(α=2)이 아니라 지반의 전단파 속도와 구속압에 매우 큰 영향을 받는 것을 알 수 있었으며 이를 고려한 함수식으로 제안하였다. 제안된 α의 적용성 분석을 위해 서로 다른 해석 기법(등가정적해석방법과 동적해석방법)에서의 적용성을 비교하였다. 그 결과, 제안된 보정계수(α)를 사용하는 방법은 기존 동적 수평지반반력계수를 사용하는 방법에 비해 지반-말뚝 시스템의 수평거동 특성을 비교적 적절하게 예측함을 알 수 있었다.