• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2010년도 추계 학술발표회
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• pp.349-356
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• 2010

In this study, a new design method of pile bent structure considering plastic hinge was proposed on the basis of the beam-column model. Based on the analysis results, it is found that the positioning of plastic hinge on the pile bent structure was influenced by nonlinear behavior of material and p-$\Delta$ effect. Moreover, concrete cracking began to occur at the joint section between the pile and column in case of pile bent structure with different cross-sections. The plastic hinge can be developed on the pile bent structure when large displacement was occurred, and pile bent structures can be maintained well only if it is developed on the column part. Therefore, in this study, the optimized cross-section ratio between column and pile was analyzed to induce the plastic hinge at the joint section between the pile and column. Based on this, the optimized diameter ratio of pile and column can be obtained below the inflection point of the bi-linear curve depending on the relations between column-pile diameter ratio($D_c/D_p$) and normalized lateral cracking load ratio($F/F_{Dc=Dp}$). And through this study, it is founded that in-depth limit($L_{As}$=0.4%) normalized by the pile length($L_P$) are proportionally decreased as the pile length($L_P/D_P$) increases up to $L_P/D_P$=17.5, and beyond that in-depth limit converges to a constant value. Finally, it is found that the proposed limit depth by taking into account the minimum concrete-steel ratio would be more economical design of the pile bent structure.

• 대한토목학회논문집
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• 제7권3호
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• pp.175-181
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• 1987

개단 강관말뚝의 선단지지력은 폐색 효과에 의하여 발생되는데 이 폐색 효과는 말뚝의 직경에 대한 관입깊이의 비 즉, 상대 관입깊이와 밀접한 관계가 있는 것으로 알려져 있다. 이에 본 연구에서는 폐색 효과를 종합적으로 평가하기 위하여 지반의 상대밀도와 모형말뚝의 상대 관입 깊이를 달리하여 재하시험을 수행하였으며 개단 말뚝의 유효직경을 축소시킬 목적으로 십자 모양의 칸막이 판을 선단에 부착한 모형말뚝에 대한 시험도 병행하였다. 그 결과로서 개단 말뚝은 말뚝의 극한 지지력을 기준으로 폐색효과를 평가할 때 말뚝 타설 지반이 단단할수록 작은 상대관입깊이에서 큰 폐색효과를 얻을 수 있으나 100%의 폐색효과는 지반의 상대밀도에 상관없이 대략 상대관입깊이 25 정도에서 발휘된다는 사실을 알았다. 그리고 칸막이 판의 설치로 인한 폐색효과의 증대는 기대하기 어려운 것으로 판단된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권7호
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• pp.4588-4594
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• 2014

본 연구에서는 연약지반에서의 경량콘크리트포장을 적용할 때의 안전성 평가를 위해 실제 포장체 사이즈의 1/30으로 축소한 모형을 이용하여 모래지반에서 실험을 실시하였다. 모형토조를 이용하여 지반을 조성하였고, 표준 말뚝재하시험(완속재하시험방법)을 이용하였다. 수직하중이 적용되는 말뚝기초의 슬래브의 중심에서 가까운 순으로 Case A, Case B, Case C로 구분하였고, 각각의 말뚝의 간격은 8cm로 하였다. 말뚝기초 모형시험결과 사질토지반에서 수직하중을 1.5kg에서 12kg로 증가시킬 때 포장체가 전체적으로 침하하였고, 최대 침하량은 0.4mm로 측정되었다. Case A의 경우 압축력을 받는 것으로 나타났으며, Case B는 수직하중이 증가함에 따라 말뚝에 압축력과 함께 인장력도 같이 받는 것으로 보이며, Case C는 하중단계가 증가할수록 인장변형이 증가하는 경향을 나타내었다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제14권6호
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• pp.153-166
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• 1998

본 논문은 균질 및 비균질 낙동강 사질토 지반에서 수평 및 경사하중을 받은 강관 말뚝의 수평거동에 대한 모형실험 결과들을 고찰하였다. 비균질 지반은 상부와 하부층의 2개층으로 이루졌다. 본 연구의 목적은 말뚝의 수평거동에 대한 경사하중$(Q_\beta)$, 말뚝 근입길이에 대한 하부지반의 높이비 (H/S), 그리고 상.하부지반의 지반반력계수비$(E_{h1}E_{h2})$의 영향에 관하여 실험적인 연구를 수행하고 이러한 영향들을 정량화 할 수 있는 실험결과를 얻었다. 모형실험 결과들에 의하면, 비균질 지반에서 수평거동은 다른 인자들보다 $E_{h1}E_{h2}$에 더 의존하는 것으로 나타났다. 균질지반에 대한 비균질 지반의 수평변위비$(y_{H/L}/y_{H/L=0}$)와 말뚝 근입길이에 대한 하부지반의 높이비(H/L)의 관계는 지수 함수식으로 회귀분석 되었다. 경사하중을 받는 경우의 휨 모멘트-깊이 관계는 수평하중을 받는 말뚝의 경우와 상이하게 나타났으며, 상대밀도 90%에서는 최대 휨모멘트 발생깊이는 수평하중을 받는 경우보다 약 70% 깊어졌다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제35권2호
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• pp.19-27
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• 2019

본 논문에서는 테이퍼 말뚝의 좌굴 거동을 평가할 수 있는 해석모델을 제안하였다. 말뚝의 변단면과 주면마찰, 지반의 비균질성을 고려하는 지반-말뚝 시스템의 좌굴을 지배하는 미분방정식을 유도하였다. 이 지배방정식을 Runge-Kutta 법을 이용하여 직접 수치 적분하였고, 미분방정식의 고유치인 좌굴하중은 Regula-Falsi 법을 이용하여 산정하였다. 원통형 말뚝에 대한 문헌값과 이 연구의 좌굴하중을 비교하여 연구의 타당성을 검증하였고, 지반-말뚝에 관련된 무차원변수가 좌굴하중, 좌굴모드, 좌굴응력에 미치는 영향을 분석하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제24권10호
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• pp.17-24
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• 2008

본 연구에서는 전면지지 말뚝기초의 비선형적 거동을 보다 간편하게 모사할 수 있는 2차원 유한요소기법을 개발하였다. Raft는 Mindline 이론에 근거한 평판유한요소로 모델링 하였으며, 하중 재하에 따른 말뚝의 비선형적 거동을 모사할 수 있는 말뚝거동 모델을 제안하였다. 전면지지 말뚝기초의 비선형적 침하거동에 대한 개발된 수치기법의 적용성을 검증하기 위하여 실내실험 계측자료와 유한요소 해석결과와 비교하였으며, 비선형적 침하거동을 잘 모사할 수 있음을 확인하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제32권4호
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• pp.41-49
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• 2016

해상구조물을 지지하는 말뚝기초는 바람, 조류, 파랑 등의 영향으로 횡방향 반복하중을 지배적으로 받는다. 본 연구에서는 횡방향 반복하중이 말뚝의 횡방향 극한지지력에 미치는 영향을 평가하기 위하여, 서로 다른 세 가지 상대밀도(40%, 70%, 90%)로 조성된 모래지반에서 모형말뚝시험을 수행하였다. 상대밀도 40%로 조성 된 모래지반에서는 횡방향 반복재하 시 말뚝 주변 지반이 조밀해짐에 따라 횡방향 극한지지력이 증가하였다. 반면, 상대밀도 70%와 90%로 조성 된 모래지반에서는 횡방향 반복재하 시 말뚝 주변 지반의 교란효과로 인하여 횡방향 극한지지력이 감소하였다. 이러한 횡방향 극한지지력의 증가 및 감소효과는 횡방향 반복하중의 크기가 커질수록 더욱 명확하게 나타났으며, 모래지반의 포화 여부에는 큰 영향을 받지 않았다. 모형시험 결과를 활용하여 모래지반의 상대밀도, 횡방향 반복하중의 크기에 따른 말뚝의 횡방향 극한지지력 산정 식을 제안하였고, 이를 횡방향 반복하중을 지배적으로 받는 말뚝의 설계 시 활용 가능하도록 하였다.

• 산업기술연구
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• 제25권A호
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• pp.67-73
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• 2005

In this research, centrifuge model experiments and numerical approach of finite element method to analyze experimental results were performed to investigate the behavior of improved ground with sand compaction piles. One of typical clay minerals, kaolinite powder, were prepared for soft ground in model tests. Jumunjin standard sand was used to sand compaction pile installed in the soft soil. In order to investigate the characteristics of mechanical behavior of sand compaction piles with low replacement ratios, centrifuge model experiments with the replacement ratio of 40%, changing the width of improved area with respect to testing results the width of surcharge loads, were carried out to obtain of bearing capacity, characteristics of load-settlement, vertical stresses acting on the sand pile and the soft soil failure mechanism in improved ground.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제54권5호
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• pp.829-853
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• 2015

This is an experimental study to investigate the behaviour of piled raft system in different types of sandy soil. A small scale "prototype" model was tested in a sand box with load applied to the foundation through a compression jack and measured by means of load cell. The settlement was measured at the raft by means of dial gauges, three strain gauges were attached on piles to measure the strains and calculate the load carried by each pile in the group. Nine configurations of group ($1{\times}2$, $1{\times}3$, $1{\times}4$, $2{\times}2$, $2{\times}3$, $2{\times}4$, $3{\times}3$, $3{\times}4$ and $4{\times}4$) were tested in the laboratory as a free standing pile group (the raft not in contact with the soil) and as a piled raft (the raft in contact with the soil), in addition to tests for raft (unpiled) with different sizes. It is found that when the number of piles within the group is small (less than 4), there is no evident contribution of the raft to the load carrying capacity. The failure load for a piled raft consisting of 9 piles is approximately 100% greater than free standing pile group containing the same number of piles. This difference increases to about 4 times for 16 pile group. The piles work as settlement reducers effectively when the number of piles is greater than 6 than when the number of piles is less than 6. The settlement can be increased by about 8 times in ($1{\times}2$) free standing pile group compared to the piled raft of the same size. The effect of piled raft in reducing the settlement vanishes when the number of piles exceeds 6.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제46권1호
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• pp.53-73
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• 2013

Prediction of prestressed concrete girder integral abutment bridge (IAB) load effect requires understanding of the inherent uncertainties as it relates to thermal loading, time-dependent effects, bridge material properties and soil properties. In addition, complex inelastic and hysteretic behavior must be considered over an extended, 75-year bridge life. The present study establishes IAB displacement and internal force statistics based on available material property and soil property statistical models and Monte Carlo simulations. Numerical models within the simulation were developed to evaluate the 75-year bridge displacements and internal forces based on 2D numerical models that were calibrated against four field monitored IABs. The considered input uncertainties include both resistance and load variables. Material variables are: (1) concrete elastic modulus; (2) backfill stiffness; and (3) lateral pile soil stiffness. Thermal, time dependent, and soil loading variables are: (1) superstructure temperature fluctuation; (2) superstructure concrete thermal expansion coefficient; (3) superstructure temperature gradient; (4) concrete creep and shrinkage; (5) bridge construction timeline; and (6) backfill pressure on backwall and abutment. IAB displacement and internal force statistics were established for: (1) bridge axial force; (2) bridge bending moment; (3) pile lateral force; (4) pile moment; (5) pile head/abutment displacement; (6) compressive stress at the top fiber at the mid-span of the exterior span; and (7) tensile stress at the bottom fiber at the mid-span of the exterior span. These established IAB displacement and internal force statistics provide a basis for future reliability-based design criteria development.