• 한국지반공학회:학술대회논문집
• /
• 한국지반공학회 1999년도 가을 학술발표회 논문집
• /
• pp.405-414
• /
• 1999

The auger and screw piles have known an important evolution during the last decade. Besides the large success of augercast (CFA) piling systems, new systems have been developed combining, to a variable extent, the classical extraction auger with especially designed displacement tools in order to develop screw piles with partial or total lateral soil displacement. These last developments cover the whole range of lateral soil displacement and are more difficult than ever to compare. The authors present the latest evolutions in auger piling systems and compare them with respect to penetration performances, bearing capacities and amount of spoil generated. A special focus is given to a new efficient system: the OMEGA(H) pile in use in Korea since 1997. The results of the Hongcheon site are presented where this R system was applied for a new investment of the Korean National Housing Corporation (KNHC). This first important experience, with the execution of some 1,500 Omega piles with diameter 410 mm, is presented. The piles were installed through loose silty sands down to very dense sands and layers of gravel. The results of full-scale load tests are analysed and show the conformity with requirements of the clients.

• Geomechanics and Engineering
• /
• 제12권2호
• /
• pp.295-312
• /
• 2017

Cast in situ and grouted concrete helical piles with 150-200 mm diameter half cylindrical ribs have become an economical and effective choice in Shanghai, China for uplift piles in deep soft soils. Though this type of pile has been successful used in practice, the reinforcing mechanism and the contribution of the ribs to the total resistance is not clear, and there is no clear guideline for the design of such piles. To study the inclusion of ribs to the contribution of shear resistance, the shear behaviour between silty sand and concrete slabs with parallel ribs at different spacing and angles were tested in a large direct shear box ($600mm{\times}400mm{\times}200mm$). The front panels of the shear box are detachable to observe the soil deformation after the test. The tests were modelled with three-dimensional finite element method in ABAQUS. It was found that, passive zones can be developed ahead of the ribs to form undulated failure surfaces. The shear resistance and failure mode are affected by the ratio of rib spacing to rib diameter. Based on the shape and continuity of the failure zones at the interface, the failure modes at the interface can be classified as "punching", "local" or "general" shear failure respectively. With the inclusion of the ribs, the pull out resistance can increase up to 17%. The optimum rib spacing to rib diameter ratio was found to be around 7 based on the observed experimental results and the numerical modelling.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
• /
• 한국지반공학회 2000년도 가을 학술발표회 논문집
• /
• pp.41-48
• /
• 2000

Most land development projects and large scale civil works require a great amount of sand. And sand is also the most favorable material for soft ground improvement. The demand for sand is soaring rapidly due to increased number of projects regardless of its limited supply. Therefore, it is not difficult to predict that sand may become depleted and no longer be available as ground improvement material in the near future. Against this backdrop, developing an inexpensive sand-substitution material with an efficient accessibility will be necessary and urgently called for. So quick lime could be recommended as the substitutional material for sand. Quick lime is now preferred by forward developed nations. If Korea is able to take advantage of its abundant supply, economical efficiency could be achieved through massive production as well as being able to take advantage of utilization of natural resources. In this respect the purpose of this paper was to estimate improvement effect of soft ground though in-situ construction of quick lime pile. In-situ construction was peformed in road construction site of soft clay and in this study quick lime from Dan-yang that was estimated prominently in aspect of engineering characteristics was used. Quick lime piles were installed by 1.5m, 2.0m, 3.0m spacing to confirm improvement effect according to spacing and installed piles are 0.4m in diameter, up to 5m in length and the density of quick piles installed is 1.4 t/㎥. Vibrating wire pore water pressure cell was installed to confirm consolidation characteristics in surrounding of quick lime piles and both laboratory test and field test were carried out to confirm strength increase. In conclusion, soft ground improvement by quick lime piles was confirmed.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제30권4C호
• /
• pp.175-183
• /
• 2010

대구경 말뚝의 수평 하중전이 거동 및 변형 해석을 위해 수평하중전이 해석법(p-y 곡선법)이 널리 사용되고 있다. 본 연구에서는, 기존 p-y 해석법의 단점을 보완하기 위하여, 지반의 연속성을 고려한 수평 지반저항력 산정법을 고찰하였으며, 3차원 유한요소 해석을 이용하여 수평하중을 받는 말뚝의 연속체 모델링을 수행하였다. 이를 바탕으로 심도별 말뚝 주변부 발생응력을 바탕으로 하중전이 함수를 산정하고 지반 연속성에 영향을 주는 인자들을 매개변수 연구를 통해 검증하였다. 현장재하시험 사례와의 비교분석 결과, 말뚝 주변부 지반응력을 이용한 유한요소 해석방법은 기존 p-y 곡선에 비해 수평하중을 받는 말뚝의 하중전이 거동을 보다 정확히 예측할 수 있음을 확인하였다. 따라서, 수평하중을 받는 대구경, 대심도 말뚝 설계 시, 신뢰성 있는 수평하중전이 함수의 산정이 중요하며, 지반연속성을 고려하면 보다 경제적인 설계를 할 수 있음을 알 수 있었다.

• 한국지반신소재학회논문집
• /
• 제22권1호
• /
• pp.53-66
• /
• 2023

본 연구에서는 대규모 지반굴착 조건에서 흙막이 벽체로 적용된 벽강관말뚝의 탄소성보 해석, 유한요소 해석 및 최적화 설계 등의 결과를 제시하였다. 본 연구를 통해 고강도 내해수강 벽강관의 경우 부식에도 유리하고 허용응력이 커 구조적으로 우수하여 흙막이 벽체로써 활용성이 높고, C-Y형 이음부의 경우 기존 P-P형 대비 인장강도와 강성이 크게 개선되었음을 알 수 있었다. 또한, 시공 중 벽체 누수나 결함이 발생하더라도 용접, 덧댐 시공 등으로 확실한 보수가 가능한 장점이 있는 것으로 조사되었다. 벽강관 연속벽의 경우 CIP나 Slurry wall 대비 변위 순응 구조임과 동시에 동일 수평변위에 대하여 허용 휨응력이 매우 커 대심도 흙막이 측면에서 가장 우수한 것으로 평가되었다. 대규모 편토압 조건에서의 지반굴착임을 고려하여 탄소성보해석 및 유한요소 해석을 실시하고, 그 결과를 상호 비교한 결과, 굴착 시 전체적인 거동, 벽체의 변위나 부재력 등 각 항목별 발생 최대값에 대해서도 두 방법간에는 정량적 수치가 유사한 것으로 나타나 추후 설계 시 두 해석방법 모두 적용가능한 것으로 나타났다. 마지막으로, 동일 직경에서 가장 두꺼운 두께의 중공형보다는 가장 얇은 두께에 콘크리트로 속채움하는 방법, 그리고 변위와 부재력의 급격한 변화가 없는 깊이 즉, 정상성 검토를 통한 근입길이 결정 시 경제적인 설계가 가능함을 알 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제19권2호
• /
• pp.207-216
• /
• 2003

본 연구에서는 철탑의 기초로 사용이 증가되고 있는 현장타설말뚝의 크기를 줄이기 위한 방안으로 말뚝주면에 가시모양의 보강재를 타설.정착시켜 지지력을 증가하는 보강형 현장타설말뚝에 대한 수치해석적 연구를 수행하였다. 보강재에 의한 지지력 증가효과의 크기를 정량적, 정성적으로 알아보기 위해 풍화토, 풍화암, 연암지반 등 국내의 대표적 지반을 대상으로 보강재의 단수, 경사 및 위치 등을 변화시켜 해석을 실시하였다. 보강재 단수변화의 경우, 풍화암과 연암지반에서는 단수증가에 따라 비례적으로 보강효과가 증가하였지만 풍화토의 경우 단수의 증가에 따라 보강효과 증가율이 작아지는 결과가 나타났다. 위치변화의 경우, 수평하중재하시 보강재가 상단에 위치한 경우가 하중을 직접적으로 지지하기 때문에 가장 보강효과가 좋은 것으로 나타났지만 압축, 인장하중의 경우 큰 차이가 나타나지 않았다. 경사변화의 경우, 연직하중일 때는 보강재 전 길이에 걸쳐 축력이 최대로 발휘되는 60$^{\circ}$의 경사일 때 보강효과가 가장 크게 나타났다. 하지만 수평하중일 때는 하중재하 방향과 일치하는 0$^{\circ}$에서 보강효과가 전반적으로 좋게 나타났다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제35권2호
• /
• pp.361-375
• /
• 2015

에너지파일은 기존의 수직밀폐형 지중열교환기를 경제적으로 대체할 수 있는 새로운 형태의 지중열교환기이다. 즉, 에너지파일은 건물의 기초 구조물과 지중열교환기의 역할을 동시에 수행하는 에너지 구조체로서, 말뚝 기초 내부에 열교환 파이프를 삽입하고 파이프를 통해 유체를 순환시켜 지반과의 열교환을 유도한다. 본 연구에서는 병렬 U형(5쌍, 8쌍, 10쌍)의 열교환 파이프를 대구경 현장타설 에너지파일에 삽입하여, 3본의 에너지파일을 실규모로 시공하였다. 또한 현장 열응답 시험(In-situ thermal response tests, TRTs)을 수행하고 시공된 현장타설 에너지파일과의 열교환 효율을 비교하기 위하여 30m 깊이의 수직밀폐형 지중열교환기를 별도로 시공하였다. 병렬 U형 현장타설 에너지파일에 대해서는 냉난방 부하를 인공적으로 주입하는 열교환 성능 평가시험을 수행하여 열교환 성능(heat exchange rate)을 평가하였다. 마지막으로 현장타설 에너지파일의 적용성 평가를 위해 산정된 상대 열교환 효율(relative heat exchange efficiency) 및 열교환 성능을 선행 연구 결과와 비교하였으며, 본 연구에서 시공된 현장타설 에너지파일은 안정적이고 효율적인 열성능을 보이는 것으로 나타났다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제33권3호
• /
• pp.1049-1061
• /
• 2013

본 연구에서는 현장타설 에너지파일의 열교환 파이프 배치 형태별 열교환율을 전산유체해석 프로그램(FLUENT)을 이용하여 평가하고, 이를 이용하여 에너지파일의 설계법을 제시하였다. 등가열교환율을 산정하기 위해 동일한 현장타설말뚝 제원에 대해 열교환파이프 배치 형태를 W-형(직렬), 복합 U-형(병렬 4쌍), 나선형의 3가지로 고려하였다. 건물측 부하조건은 여름철 냉방운용를 모사하기 위해 순환수의 에너지파일 유입온도, 즉 히트펌프 유출온도(Leaving water temperature, LWT)를 $35^{\circ}C$로 일정하게 유지하여 에너지파일 유출온도, 즉 히트펌프 유입온도(Entering water temperature, EWT) 변화를 관찰하였다. 지반에 최대 가상부하를 적용한 경우(100시간 연속 냉방부하 조건)에는 3가지 열교환기 형태가 유사한 열교환율을 보인 반면, 실제 히트펌프 가동에 의한 건물 냉방운용을 모사하기 위해 간헐적으로 일일 8시간 운용-16시간 정지를 7일간 반복 해석한 경우에는 W-형(직렬연결)과 복합 U-형(병렬 4쌍) 열교환기는 유사한 열교환율을 보이나, 나선형 열교환기는 파이프 루프 상호 간 열간섭으로 인해 복합 U-형 열교환기에 비해 약 86%의 열교환율을 갖는 것으로 평가되었다. 전산유체해석에 의해 계산된 열교환파이프 배치 형태별 에너지파일의 등가열교환율을 에너지파일 설계프로그램(PILESIM2)에 적용하여 다양한 형상의 현장타설 에너지파일에 대한 설계법과 대표적인 설계변수에 대한 설계도표를 제시하였다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제29권5A호
• /
• pp.519-529
• /
• 2009

복합소재는 화학적, 역학적인 면에서 여러 장점을 가지고 있다. 피로 저항성과 화학적 저항성이 높을 뿐 아니라, 비강도, 비강성 등이 높아서 높은 감쇠 특성을 보인다. 항만 구조물에 사용되는 파일은 압축 뿐만 아니라 휨을 받기도 하므로 이에 대한 연구가 필요하다. 본 연구는 대구경을 포함하는 콘크리트 충전 유리섬유 복합소재 파일의 압축 거동 혹은 휨-압축 거동을 분석한다. 지름 및 길이가 서로 다른 25개의 실험 파일을 제작하는데, 시편의 복합소재 튜브 내경은 165 mm에서 600 mm에 이르고, 길이는 1,350 mm에서 8,000 mm에 이른다. 수적층 및 필라멘트 와인딩 성형 공법을 모두 사용하여 튜브를 제작하여 적층의 구조가 미치는 차이를 알아보았다. 충전 콘크리트의 강도로는 27 MPa과 40 MPa를 사용하였다. 축방향 및 원주방향의 섬유의 부피비에 변화를 주어 각각의 영향을 분석하였고, 일부 시편에는 나선형 홈을 튜브 안쪽에 성형하여 충전 콘크리트와 튜브 사이의 전단변형을 줄이는데 기여할 수 있는지 분석하였다. 실험결과를 보면, 직포만을 사용하여 수적층 성형 공법으로 파일을 제작하는 것보다 필라멘트 와인딩 성형 공법을 이용하여 제작하는 것이 휨강성을 높이는데 훨씬 유리하다. 나선형 홈을 성형해서 넣더라고 휨강성은 낮은 하중단계에서 부터 지속적으로 감소하는 경향을 보이는 것으로 보아, 충전 콘크리트와 튜브 사이의 전단변형을 완전히 억제하지는 못하는 것으로 판단된다.

• Earthquakes and Structures
• /
• 제10권5호
• /
• pp.1143-1179
• /
• 2016

Offshore wind turbines are considered as a fundamental part to develop substantial, alternative energy sources. In this highly flexible structures, monopiles are usually used as support foundations. Since the monopiles are large diameter (3.5 to 7 m) deep foundations, they result in extremely stiff short monopiles where the slenderness (length to diameter) may range between 5 and 10. Consequently, their elastic deformation patterns under lateral loading differ from those of small diameter monopiles usually employed for supporting structures in offshore oil and gas industry. For this reason, design recommendations (API and DNV) are not appropriate for designing foundations for offshore wind turbine structures as they have been established on the basis of full-scale load tests on long, slender and flexible piles. Furthermore, as these facilities are very sensitive to rotations and dynamic changes in the soil-pile system, the accurate prediction of monopile head displacement and rotation constitutes a design criterion of paramount importance. In this paper, the Fourier Series Aided Finite Element Method (FSAFEM) is employed for the determination of static impedance functions of monopiles for OWT subjected to horizontal force and/or to an overturning moment, where a non-homogeneous soil profile has been considered. On the basis of an extensive parametric study, and in order to address the problem of head stiffness of short monopiles, approximate analytical formulae are obtained for lateral stiffness $K_L$, rotational stiffness $K_R$ and cross coupling stiffness $K_{LR}$ for both rough and smooth interfaces. Theses expressions which depend only on the values of the monopile slenderness $L/D_p$ rather than the relative soil/monopile rigidity $E_p/E_s$ usually found in the offshore platforms designing codes (DNV code for example) have been incorporated in the expressions of the OWT natural frequency of four wind farm sites. Excellent agreement has been found between the computed and the measured natural frequencies.