• 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.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2005년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.25-32
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• 2005

Modeling techniques of piled pier were reviewed and the influences of pile cap's boundary conditions were analyzed in this study. Among various modeling techniques, equivalent cantilever method seems relatively simple for modeling pile groups and it has some problems to determine the virtual fixed points. Through the analyses, it was found that the method of nonlinear p-y model with soil springs was more appropriate than equivalent cantilever method. The method modeling a pile group using stiffness matrix seems useful for practical design, which can represent the nonlinear three-dimensional behavior of a piled pier. In this study, the stiffness matrix of a pile group could be estimated efficiently and precisely using three-dimensional nonlinear analysis programs of pile groups (FBPier 3.0, YSGroup).

• 한국지반공학회논문집
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• 제19권1호
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• pp.31-40
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• 2003

현행 무리말뚝 설계에서는 하나의 무리효율을 이용하여 개별말뚝의 지지력으로부터 전체 무리말뚝의 지지력을 산정하고 있다. 그러나, 무리말뚝의 지지 거동은 말뚝 시공 방법, 말뚝지반말뚝 상호작용, 캡-지반말뚝 상호작용 등의 복합적인 영향을 받으며, 따라서 하나의 무리효율만으로 이렇게 다양한 영향 요소들을 합리적으로 고려하는 것은 불가능하다. 본 논문에서는 다양한 효율을 도입하여, 이들 영향 요소들을 분리하여 고려할 수 있는 무리말뚝 설계 방법을 제안하였다. 제안된 방법에서는 이 외에도 말뚝의 하중 전이 특성과 위치에 따른 말뚝 거동의 차이를 고려할 수 있으며, 침하 기준을 이용한 효율의 산정을 통해 침하 관점의 설계가 이루어질 수 있다. 기존의 모형실험 결과로부터 제안된 설계 방법에 적용할 수 있는 효율을 산정하여 제시하였으며, 이를 이용하여 또 다른 모형 실험의 지지력을 산정하고 시험결과와 비교함으로써 제안된 방법의 유효성을 평가하였다.

• Interaction and multiscale mechanics
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• 제2권4호
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• pp.397-411
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• 2009

The effect of soil-structure interaction on a simple single storeyed and two bay space frame resting on a pile group embedded in the cohesive soil (clay) with flexible cap is examined in this paper. For this purpose, a more rational approach is resorted to using the three dimensional finite element analysis with realistic assumptions. The members of the superstructure and substructure are descretized using 20 node isoparametric continuum elements while the interface between the soil and pile is modeled using 16 node isoparametric interface elements. Owing to viability in terms of computational resources and memory requirement, the approach of uncoupled analysis is generally preferred to coupled analysis of the system. However, an interactive analysis of the system is presented in this paper where the building frame and pile foundation are considered as a single compatible unit. This study is focused on the interaction between the pile cap and underlying soil. In the parametric study conducted using the coupled analysis, the effect of pile spacing in a pile group and configuration of the pile group is evaluated on the response of superstructure. The responses of the superstructure considered include the displacement at top of the frame and moments in the superstructure columns. The effect of soil-structure interaction is found to be quite significant for the type of foundation used in the study. The percentage variation in the values of displacement obtained using the coupled and uncoupled analysis is found in the range of 4-17 and that for the moment in the range of 3-10. A reasonable agreement is observed in the results obtained using either approach.

• 한국지반공학회논문집
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• 제21권2호
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• pp.47-55
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• 2005

본 연구에서는 점토지반에서 수평력을 받는 군말뚝과 단말뚝의 수평저항력을 파악하기 위하여 유한요소 해석프로그램인 ABAQUS를 이용하여 수치해석을 행하였다. 수치해석은 말뚝직경(1.0, 0.5m), 말뚝길이(7, 10m) 그리고 두부조건(두부자유와 말뚝캡을 적용한 두부구속조건)을 변수로 하여 실시하였다. 수평력 작용시 선말뚝(leading pile)의 캡에 의한 영향과,군말뚝내의 각각의 말뚝에 대한수평저항력의 크기와 분포를 평가하기 위하여 1$\times$3 군말뚝을 사용하였다. 점토지반은 Cam-clay 모델을 사용하였고, 말뚝은 원형의 콘크러트로 탄성모델을 사용하여 3차원 해석을 수행하였다. 해석결과 말뚝캡의 크기는 단말뚝의 수평저항력에 영향을 미치는 것으로 나타났으며, 군말뚝내의 선말뚝은 군말뚝의 효과에 의해 수평저항력이 증가하면서 Brown이 제안한p-multiplier 값이 1보다 크게 평가되었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제10권5호
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• pp.69-73
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• 2009

본 연구에서는 수평력을 받는 캡과 연결된 무리말뚝의 거동을 파악하고 상호작용계수(p-multiplier)를 산정하기 위하여 $1{\times}3$ 말뚝에 대하여 말뚝간격(s)을 3D, 4D, 5D로 변화시키면서 3차원 수치해석을 수행하였다. 이때 모델링은 해석시간을 줄이기 위하여 대칭경계조건을 사용하였고 콘크리트 말뚝은 탄성모델을 적용하였으며 흙의 경우는 Druker-Prager 모델을 이용하였다. 화강풍화토에서 수평력을 받는 무리말뚝의 수치해석결과를 이용하여 말뚝간격에 따른 수평저항력을 외말뚝의 해석결과와 비교 분석하여 p-y 곡선을 구하였고, 이를 이용하여 수평력을 받는 무리말뚝의 각 열에 대해 상호작용계수를 산정하였다. 그 결과 말뚝간격이 증가함에 따라 상호작용계수 값도 증가하였으나 그림자효과에 의해 1.0보다 작은 값으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제23권6호
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• pp.53-66
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• 2007

말뚝과 토목섬유로 지지된 성토지반의 아칭효과를 규명하기 위하여 일련의 모형실험을 실시하였다. 모형실험에서는 단독캡 말뚝을 상하이동이 가능한 철판 사이에 일정간격으로 설치하고, 토목섬유를 포설한 후 성토를 실시하였다. 모형실험에서는 침하판을 하강시킴으로써 연약지반의 침하를 모사하였으며, 침하판이 하강함에 따라 성토지반에 지반아칭이 발휘되었다. 성토지반과 토목섬유의 변형거동은 카메라로 관찰하였다. 또한 계측시스템을 통하여 말뚝캡에 작용하는 하중과 토목섬유의 인장변형률을 측정하였다. 모형실험결과 연약지반부의 침하가 발생할 때, 지반아칭효과로 인하여 말뚝으로 전이되는 성토하중이 급격히 증가하는 것으로 나타났다. 이때 토목섬유가 설치되지 않은 경우는 말뚝에 작용하는 하중이 최대값에 도달한 후 감소하는 반면, 토목섬유로 복합지지된 경우는 침하에 따라 말뚝하중이 점진적으로 증가하면서 일정한 값으로 수렴한다. 이것은 토목섬유에 의한 보강이 성토지반의 변형 억제에 효과적임을 나타내는 것이다. 한편, 침하유발시 말뚝캡 사이의 토목섬유는 원호형태로 변형을 일으키는 것으로 나타났다. 말뚝과 토목섬유로 지지된 성토지반에서 말뚝캡으로 전이되는 성토하중은 지반아칭효과와 토목섬유의 인장변형률을 고려함으로써 모형화할 수 있다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제20권4호
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• pp.333-343
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• 2020

Preventing or reducing the damage impact of lateral soil movements on piled foundations is highly dependent on understanding the behavior of passive piles. For this reason, a detailed experimental study is carried out, aimed to examine the influence of soil density, the depth of moving layer and pile spacing on the behavior of a 2×2 free-standing pile group subjected to a uniform profile of lateral soil movement. Results from 8 model tests comprise bending moment, shear force, soil reaction and deformations measured along the pile shaft using strain gauges and others probing tools were performed. It is found that soil density and the depth of moving layer have an opposite impact regarding the ultimate response of piles. A pile group embedded in dense sand requires less soil displacement to reach the ultimate soil reaction compared to those embedded in medium and loose sands. On the other hand, the larger the moving depth, the larger amount of lateral soil movement needs to develop the pile group its ultimate deformations. Furthermore, the group factor and the effect of pile spacing were highly related to the soil-structure interaction resulted from the transferring process of forces between pile rows with the existing of the rigid pile cap.

• International Journal of Concrete Structures and Materials
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• 제8권3호
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• pp.239-249
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• 2014

In this paper, the analysis of a numerical study of pile-soil interaction subjected to axial and lateral loads is presented. An analysis of the composite pile-soil system was performed using the finite difference (FD) software LPILE. Two three dimensional, finite element (FE) models of pile-soil interaction have been developed using Abaqus/Cae and SAP2000 to study the effect of lateral loading on pile embedded in clay. A lateral displacement of 2 cm was applied to the top of the pile, which is embedded into the concrete pile cap, while maintaining a zero slope in a guided fixation. A comparison between the bending moments and lateral displacements along the depth of the pile obtained from the FD solutions and FE was performed. A parametric study was conducted to study the effect of crucial design parameters such as the soil's modulus of elasticity, radius of the soil surrounding the pile in Abaqus/Cae, and the number of springs in SAP2000. A close correlation is found between the results obtained by the FE models and the FD solution. The results indicated that increasing the amount of clay surrounding the piles reduces the induced bending moments and lateral displacements in the piles and hence increases its capacity to resist lateral loading.

• 한국지진공학회:학술대회논문집
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• 한국지진공학회 2001년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.136-143
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• 2001

In this study, a numerical analysis for soil-pile interaction systems in multi-layered half planes under a forced vibration is presented. The soil-pile interaction system is divided into two parts, so called near field and far field. The near field soil using finite elements and piles using beam elements are modeled. The far field soil media is implemented using boundary elements those can automatically satisfy the condition of wave radiation. These two fields are numerically coupled by imposing displacement compatibility condition at the interface between the near field and the far field. For the verification, the forced vibration test was simulated and the response under horizontal and vertical harmonic loads at the pile cap in the layered half plane was determined. The results are compared to the theoretical and experimental results of the literatures to verify the proposed soil-pile interaction analysis formulation.