• 한국지반공학회논문집
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• 제30권1호
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• pp.75-91
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• 2014

횡하중이 작용하는 짧은말뚝의 지지거동에 영향을 미칠 수 있는 인자들에 대한 분석을 문헌과 사례를 통해 제시하였다. 가상고정점은 $1/{\beta}$를 일률적으로 적용하는 것보다 지반의 강성에 따라 적용되어야 하고, Chang(1937)법과 P-Y 해석법이 유사한 고정점 위치를 예측하였다. 점성토의 수평지지력은 실내와 현장이 다른 특성을 보였고, 평가방법은 실내시험에서는 모두 과소예측을 하였고, 현장은 과소 또는 과대 예측을 한다. 현장실험에서는 Hansen(1961)법이 비교적 실측에 근접한 예측결과를 제시하였다. 사질토의 수평지지력 평가법은 실내시험에서는 과대예측을 하였고, 현장도 대부분 과대예측한다. 경험적 수평지지력 분포도를 사용한 Zhang(2005)법이 비교적 실측에 근접한 예측 결과를 보였다. 본 연구에서는 점성토 지반에 대하여 극한수평지지력 분포도 및 산정방법을 제안하였다. 제안법은 다른 방법에 비해 실측과 가장 근접한 결과를 추정하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제35권11호
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• pp.25-36
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• 2019

차량이 도로를 이탈하여 성토부로 추락하는 것을 방지하기 위해 설치되는 연성 차량방호울타리는 사면부 시작점 근처에 도로방향으로 일렬로 근입된 무리말뚝과 무리말뚝 위에 부착되는 가드레일로 구성되어 있다. 차량방호울타리에 차량 충돌 시, 충돌에너지의 일부는 가드레일의 변형에 의해 흡수되며, 나머지 에너지는 가드레일을 지지하는 말뚝과 지반의 상호작용으로 저항하게 된다. 본 논문에서는 충격하중에 대한 말뚝과 지반의 상호작용을 원심모형실험을 수행하여 분석하였다. 풍화토로 다져진 경사지반에 설치된 단말뚝의 충격하중에 대한 극한지지력 및 거동특성을 분석하고자 하였다. 이를 위해 말뚝에 충격하중을 모사할 수 있는 하중재하시스템을 설계 및 구축하였다. 구축된 원심모형실험체 및 하중재하시스템을 이용하여 하중 및 지반조건에 대한 매개변수연구를 수행하였다. 최종적으로, 말뚝의 하중재하점에서 나타나는 하중-변위 곡선을 계측하여 충격극한지지력을 분석하였다. 또한, 휨모멘트 분포도로부터 산정된 지반반력 분포도를 도출하였고, 선행 연구결과와 비교하여 차량 방호울타리 지지말뚝의 지지거동을 분석하였다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제12권6호
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• pp.5-20
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• 1996

본 논문은 말뚝의 선단과 두부조건이 자유이며 수평하중을 받고 있는 수직말뚝의 모형실험에 대한 결과를 보여주고 있다. 모형실험은 원심모형실험기(동경공업대학 Markll)를 이용하여 현장응력상태하의 사질토지반에서 실시되었으며, 중력가속도, 휭강성, 그리고 지반의 상대밀도를 달리하여 실험을 실시하였다. 본 연구의 목적은 Toyoura모래에 근입된 말뚝의 거동에 대해 중력가속도, 횡강성, 그리고 상대밀도의 영향과 여러학자(Murchison & O'Neill, Reese et at., Scott, Det Norske Vertas, Kondner)들에 의해 제안된 p-y곡선의 적용성 검토에 있다. p-V곡선에 의해 프로그램이 만들어졌으며, 이 프로그램으로 말뚝의 수평변위와 모멘트 그리고 지반반력 분포를 예측할 수 있다. 실측된 거동과 예측된 거동의 비교에서, Murchison & O'Neill과 Kondnor에 의해 제안된 p-y곡선식의 결과가 다른 식들보다 실측결과와 일치하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권1C호
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• pp.41-51
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• 2008

본 논문은 말뚝 및 기초지반의 강성이 수평재하말뚝의 거동에 미치는 영향을 알아보고자 주문진 표준사와 김해점토를 기초지반으로 수평재하말뚝에 대한 실내실험을 실시하였다. 또한 실험 결과를 바탕으로 영향계수를 정량화 할 수 있는 경험식을 산정하였다. 말뚝과 지반의 강성을 고려하기 위하여 길이가 다른 3개의 알루미늄 모형말뚝을 제작하였으며 이를 사질토와 점성토 지반에 설치한 후 기초지반의 상대밀도(사질토 지반) 및 비배수전단강도(점성토 지반)를 변화시켜가며 수평재하 실내실험을 수행하였다. 실험을 통하여 산정된 p-y 곡선의 초기기울기는 사질토와 점성토 지반 모두에서 깊이와 말뚝-지반의 강성에 비례하였으나 점성토 지반의 경우 사질토 지반에 비하여 깊이에 따른 초기기울기의 증가율이 작은 경향을 나타내었다. 또한 극한 지반반력의 경우 모든 지반 조건에서 수평지반반력계수와 유사하게 깊이와 지반강성에 비례하여 증가하였으나 말뚝 강성에 대한 영향은 적게 나타났다. 이와 같은 특성을 고려하여 본 논문에서는 p-y 곡선의 초기기울기 산정 식을 실험결과와 가장 유사한 형태를 지니는 쌍곡선으로 지반 조건에 따라 제시하였으며 제안된 식을 기존의 연구 및 현장재하시험과 비교하여 제안 식의 적용성을 검증하였다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제15권5호
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• pp.1101-1111
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• 2018

This study aims to present accurate soil modeling and validation of a single roadside guardrail post as well as a single concrete pile installed near cut slopes or compacted sloping embankment. The conventional Winkler's elastic spring model and p-y curve approach for horizontal ground cannot directly be applied to sloping ground where ultimate soil resistance is significantly dependent on ground inclination. In this study, both grid-based 3-D FE model and particle-based SPH (smoothed particle hydrodynamics) model available in LS-DYNA have been adopted to predict the static behavior of a laterally loaded guardrail post. The SPH model has potential to eliminate any artificial soil stiffness due to the deterioration of the node-connected Lagrangian soil mesh. For this purpose, this study comprises two parts. Firstly, only 3-D FE modeling has been tested to show the numerical validity for a single concrete pile in sloping ground using Mohr-Coulomb material. However, this material option cannot be implemented for SPH elements. Nevertheless, Mohr-Coulomb model has been used since this material model requires six input soil data that can be obtained from the comparative papers in literatures. Secondly, this work is extended to compute the lateral resistance of a guardrail post located near the slope using the hybrid approach that combines Lagrange FE elements and SPH elements by the suitable node-merging option provided by LS-DYNA. For this analysis, the FHWA soil material developed for application to road-base soils has been used and also allows the application of SPH element.

• Geomechanics and Engineering
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• 제7권4호
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• pp.459-475
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• 2014

In this study, a CPT-based p-y analysis method was proposed for the displacement analysis of laterally loaded piles. Key consideration was the continuous soil profiling capability of CPT and cone resistance profiles that do not require artificial assumption or simplification for input parameter selection. The focus is on the application into offshore mono-piles embedded in clays. The correlations of p-y function components to the effective cone resistance were proposed, which can fully utilize CPT measurements. A case example was selected from the literature and used to validate the proposed method. Various parametric studies were performed to examine the effectiveness of the proposed method and investigate the effect of property profile and its depth resolution on the p-y analysis. It was found that the calculation could be largely misleading if wrongly interpreted sub-layer condition or inappropriate resolution of input soil profile was involved in the analyses. It was also found that there is a significant influence depth that dominates overall load response of pile. The soil profile and properties within this depth range affect most significantly calculated load responses, confirming that the soil profile within this depth range should be identified in more detail.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제14권4호
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• pp.129-137
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• 2015

최근 해상풍력발전 단지 조성은 많은 양의 에너지를 창출할 수 있어 그 기대는 점차적으로 증가하고 있다. 특히 제주도는 풍황이 우수하여 해상풍력발전 시스템 운영을 위한 최적의 대상지이기는 하나, 화산활동에 의해 형성된 지형으로 육지부와 달리 현무암층 사이에 연약층인 화산쇄설물 및 공동이 불규칙하게 발달된 층상구조로 이루어져 있다. 이에 본 연구에서는 프레셔미터 시험으로부터 제주 현무암에 근입된 수평재하말뚝의 p-y 곡선을 유도하기 위하여 프랑스석유협회(IFP, 1983)과 Briaud et al.(1983)의 방법을 이용하였다. 이들의 방법을 이용하여 유도된 p-y 곡선을 LPILE 프로그램에 입력하여 말뚝두부에서 하중-변위 관계를 분석한 후 재하시험으로 측정된 하중-변위 곡선과 비교하였다. 결과, pressuremeter test로부터 제주 현무암에 근입된 수평재하말뚝의 p-y 곡선을 유도할 때 IFP 방법은 매우 합리적인 결과를 도출할 수 있을 것으로 판단된다.

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

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제17권1호
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• pp.127-137
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• 2018

쇄석다짐말뚝(Gravel Compaction Pile, 이하 GCP)는 느슨한 사질토지반이나 연약한 점토지반에 쇄석을 다지고 압입하여 원지반에 말뚝을 조성함으로써 지반을 개량하는 공법이다. 국내 GCP공법은 많은 연구자들이 실내실험, 현장실험 등을 이용해 GCP 복합지반의 응력거동을 분석하였으나, GCP 복합지반의 상부에 재하되는 매트기초의 강성 차이에 따른 거동분석은 다소 미미한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 수치해석을 통해 기초의 강성 차이에 따라 응력분담비를 규명하고자 하였다. 이를 위해 유한요소 해석프로그램인 ABAQUS를 이용하여 치환율을 변화시켜 모델링하고, 강성 차이에 따라 복합지반의 응력분담비와, 침하량 및 최대 수평변위량을 분석하였다. 분석 결과, 강성기초의 하중재하시 응력분담비는 연성기초의 하중재하보다 높게 평가되었으며, 연성하중재하조건에서의 침하량은 강성조건에서 보다 다소 높은 경향이 나타났다. 이는 상부기초의 강성 차이에 대한 응력거동 특성을 명확히 규명해야 할 필요성이 있다고 판단된다. 또한, 최대 수평변위는 강성의 차이에 상관없이 일정한 위치에서 최대 변위가 발생하였다.