• Geomechanics and Engineering
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• 제16권6호
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• pp.589-597
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• 2018

Centrifuge model tests were used to simulate pile-raft composite foundation and pile-geogrid composite foundation with different pile spacing for researching the time effect of negative skin friction of rigid piles in high-speed railways. The research results show that the negative skin friction has a significant impact on the bearing capacity of composite foundation. Pile-raft composite foundation has higher bearing capacity compared to pile-geogrid composite foundation to reduce the effect of negative skin friction on piles. Both the foundation settlement and negative skin friction have significant time effect. The distribution of skin friction can be simplified as a triangle along the pile. The neutral point position moves deeper in the postconstruction stage at larger pile spacing. For pile-geogrid composite foundation, the setting of pile-cap affects the position of neutral point in the post-construction stage. Reinforced cushion with geotextile may promote the better performance of cushion for transmitting the loads to piles and surrounding soils. Arching effect in the cushion of the composite foundation is a progressive process. The compression of the rigid piles contributes less than 20% to 25% of the total settlement while the penetration of the piles and the compression of the bearing stratum below the pile tips contribute more than 70% of the total settlement. Some effective measures to reduce the settlement of soils need to be taken into consideration to improve the bearing capacity of pile foundation.

• 한국지반공학회논문집
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• 제26권8호
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• pp.27-37
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• 2010

해상 매립 간척지와 같은 지반에서는 말뚝기초에서 주변 지반이 말뚝보다 상대적으로 많이 침하함에 따라 하향력이 발생하게 되며, 이 하항력은 말뚝의 침하량과 말뚝재료의 응력을 증가시켜서 기초의 안전 및 상부구조물의 사용성에 영향을 미치게 된다. 현재 국내에서는 부주면마찰력을 고려한 말뚝의 허용압축지지력 공식이 존재하나 그 적용성에 있어서 정확한 기준이 없는 것이 현실이다. 이에 본 연구에서는 수치해석을 실시하여 부주면마찰력이 작용하는 말뚝의 거동 특성을 분석하고 지지력 산정식의 적용성 검토를 수행하였다. 국내 대표적 해양 매립 간척지라고 할 수 있는 연세대 송도국제화복합단지의 지반과 말뚝 조건을 모델링하여 선단지지 여부에 따른 수치해석을 수행하여, 그에 따른 부주면마찰력의 발생 특성에 대한 경향을 파악하였다. 또한 수치해석을 통하여 얻어진 하중-침하 곡선을 통하여 극한하중을 산정하고 그에 따른 두부하중 작용 시 발생하는 부주면마찰력을 고려하여 허용지지력 공식의 적용성을 검토하였다. 그 결과 부주면마찰력 발생이 지반의 지지력에 미치는 영향은 미미하나, 침하량 및 말뚝 재료의 허용응력에는 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 극한지지력에 안전율 3을 적용해 산정된 허용지지력과 비교시 부마찰력을 고려한 허용지지력산정법에 안전율 3을 사용한 경우 과소평가하는 경향을 보였으나 2를 적용한 경우 말뚝종류에 따라 유사하게 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제21권5호
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• pp.123-131
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• 2005

우리나라에서는 최근 해안 매립지역에서의 건설공사가 증가하고 있는 추세이다. 이러한 경우 말뚝기초에서는 부마찰력과 관련된 안정성 평가가 중요한 설계요소가 된다. 그럼에도 불구하고 말뚝의 부마찰력 문제는 많은 지반 기술자들에게 충분한 이해가 부족한 실정이다. 그 이유는 부마찰력이 말뚝의 침하와 관련된 문제임에도 불구하고 대부분의 설계기준들은 안전율에 의한 말뚝의 지지력 산정에만 초점을 맞추고 있기 때문이라고 생각된다. LRFD 설계법은 말뚝의 지지력과 관련된 극한한계상태해석 외에 침하량과 관련된 사용성해석을 고려하므로 전통적인 국내 설계기준을 보완하는 방법이 될 수 있다. 본 논문에서는 부마찰력이 작용하는 말뚝에서 LRFD 설계기법을 적용하는 방법에 대해 논의하고 이를 전통적인 설계기법과 비교하여 보았다. 또한, 말뚝 재하시험을 통한 실제 사례분석을 통하여 각 설계기법의 적용성을 비교분석 하였다. 이러한 분석을 통해 부마찰력이 작용하는 말뚝의 안정성 분석 시 접하는 문제를 해결하기 위해 몇 가지 대안을 제시하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제21권8호
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• pp.15-27
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• 2020

본 연구에서는 말뚝에 작용하는 부마찰과 관련된 원심모형실험 및 실규모 현장실험 등 기발표 자료에 대한 고등3차원 유한요소해석을 수행하였다. 이를 통해 기존연구에서는 충분히 고려되지 못했던 부마찰이 작용하는 말뚝의 거동 특성을 상세히 분석하였다. 즉 수치해석을 통해 기존연구에서는 고려하지 못했던 부마찰에 의한 말뚝의 침하와 군효과, 군말뚝에서 희생말뚝의 영향과 말뚝두부와 기초판 사이의 상호거동, 말뚝-인접지반의 경계면 요소(interface element)의 유무 및 시간 의존적인 부마찰의 발생특성 등 다양한 요소들을 분석할 수 있었다. 원심모형실험의 경우 중력가속도가 1g에서 특정한 값으로 증가하는 경우 흙의 자중 증가로 인해 말뚝에 비교적 큰 부마찰이 발생하는 것을 확인하였다. 군말뚝의 경우 희생말뚝 유무 및 말뚝두부와 기초판과의 연결여부에 따라 말뚝의 거동이 크게 영향을 받는 것으로 나타났다. 특히 부마찰은 압밀과 관련된 시간의존적 특성을 가지므로 압밀이 진행 중인 말뚝의 거동을 분석할 경우 압밀을 고려한 해석을 수행하는 것이 합리적인 것으로 분석되었다. 이러한 일련의 고찰을 통하여 기존연구의 한계를 적절하게 보완하면서 부마찰을 받는 말뚝의 거동을 명확히 분석할 수 있었다.

• 유체기계공업학회:학술대회논문집
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• 유체기계공업학회 2006년 제4회 한국유체공학학술대회 논문집
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• pp.397-400
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• 2006

In this study, we experimentally investigate the possibility of skin-friction drag reduction by series of transverse cavities in a turbulent boundary layer flow. The effects of cavity depth (d), cavity length (l) and cavity spacing (s) on the skin friction drag are examined in the range of $Re_{\theta}\;=\;4030\;{\sim}\;7360$, $d/{\theta}_0\;=\;0.13\;{\sim}1.03$, l/d = 1 ~ 4 and s/d = 5 ~ 20. We perform experiments for twenty different cavity geometries and directly measure total drag force using in-house force measurement system. In most cases, the skin friction drag is increased. At several cases, however, small drag reduction is obtained. The variation of the skin ftiction drag is more sensitive to the cavity length than to the cavity depth or cavity spacing, and drag is reduced at $s/l\;{\geq}\;10$ and $l/{\theta}_0\;{\leq}\;0.26$ irrespective of the cavity depth. At $l/\bar{\theta}_0\;=\;0.13$ and s/l = 10, maximum 2% drag reduction is achieved. When the skin friction drag is reduced, there is little interaction between the flows inside and outside cavity, and the flow changed by the cavity is rapidly recovered at the following crest. A stable vortex is formed inside a cavity in the case of drag reduction. This vortex generates negative skin friction drag at the cavity bottom wall. Although there is form drag due to the cavity itself, total drag is reduced due to the negative skin friction drag.

• 한국지반공학회논문집
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• 제26권11호
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• pp.99-110
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• 2010

연구에서는 부주면마찰력이 발생하는 3개 지역 총 16본 말뚝의 현장 계측 자료들을 바탕으로 국내 지반 특성에 맞는 주면마찰계수($\alpha$, $\beta$ 계수)의 분포범위를 압밀도(U)와 역청재(S.L) 도포 유무에 따라 역산정하였다. 역청재 도포 말뚝의 부주면마찰력 저감효과는 50~90% 정도인 것으로 나타났으며, 기존 설계에 사용되던 제안 값과의 비교를 통해, 본 연구에서 산정된 $\alpha$와 $\beta$계수가 적정 범위에 있으며, 그 결과 국내지반조건을 반영한 말뚝의 장, 단기 주면마찰력을 예측할 수 있는 기본자료를 제시하였다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2006년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.1269-1278
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• 2006

These days the construction of extra-long piles increases. It is not unusual to install piles whose length exceed 45m. In such cases, the estimated value of negative skin friction becomes larger, often larger than the design load. In order to be sure of the safety of the super structure, the magnitude of the positive skin friction and the base bearing capacity should be known. In practice dynamic pile loading tests using PDA is the only possible measure to meet this requirement. However the analysis of dynamic pile loading test for such extra-long piles requires a thorough understanding of the pile-soil behaviour. In this paper, a new method to evaluate the positive skin friction and end bearing capacity from the normally performed PDA test is proposed. The proposed method was verified by performing specially designed pilot testings.

• 유체기계공업학회:학술대회논문집
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• 유체기계공업학회 2006년 제4회 한국유체공학학술대회 논문집
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• pp.195-198
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• 2006

The possibility of skin friction reduction in laminar channel flow is investigated when the flow is subjected to stationary distributed surface blowing and suction. Blowing and suction provided at the channel walls is steady in time but varies as a sine function along the streamwise direction. The skin friction changes depending on the wavelength and amplitude of the actuation. Especially, the skin friction is reduced below that of fully developed laminar flow as the wavelength decreases and amplitude increases. The optimal wavelength of producing minimum skin friction is $\pi/2{\delta}$, where $\delta$ is the channel half-height It is observed that the distributed blowing and suction induces strong negative Reynolds shear stress in the near-wall region at the end of the suction part.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제18권5호
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• pp.5-16
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• 2017

본 연구에서는 압밀을 고려한 고등 3차원 유한요소해석을 통하여 압밀이 진행중인 지반에 근입된 단독말뚝의 거동을 지배하는 주요인자에 대한 검토를 실시하였다. 일반적으로 실무에서 고려되는 최소 및 최대 범위의 성토고 및 연약지반의 탄성계수를 가정하여 단독말뚝을 고려하였다. 성토고가 높을수록 그리고 점토의 탄성계수가 작을수록 말뚝에 작용하는 부마찰은 증가하는 것으로 나타났으며, 부마찰력 및 침하는 성토고 보다는 점토의 탄성계수에 더 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. 부마찰에 의한 말뚝의 부마찰력 및 침하는 압밀 초기 단계에서 비교적 빠르게 발생하는 것으로 분석되었다. 정마찰은 압밀 초기에는 발현되지 않았다가 압밀도 50% 이후부터 급격하게 증가하였다. 말뚝이 압밀이 상당히 진행된 압밀도 50% 이상인 지반에 설치되어도 비교적 큰 크기의 부마찰이 말뚝에 발생할 수 있는 것으로 분석되었다. 한편 부마찰이 발생 중인 말뚝에 하중을 작용시키면 그렇지 않은 경우에 비해 말뚝의 최종침하가 최대 약 95% 증가하는 것으로 나타났다. 부마찰이 작용하는 말뚝의 설계지지력은 부마찰이 작용하지 않는 말뚝에 비해 약 4-11% 감소하는 것으로 분석되었다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2010년도 춘계 학술발표회
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• pp.1104-1113
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• 2010

In order to reduce negative skin friction uses bitumen most plentifully. But, Bitumen is expensive very of 1.5 or more times of pile material expense. The bitumen will be able to substitute it is nescessary. It was researched that it would be able to bitumen substitutions from in products which is produced from domestic in this study. This was composed with most bentonite, added some cement. When it is used this product in the model test, the reduction ratio appear of 85% or more. In this result, this product as the reduction material is confirmed that has enough ability. Additional research leads, the product according to pile construction method must verify the reduction effect of negativ skin friction in field test.