• 한국지반공학회논문집
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• 제24권6호
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• pp.85-93
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• 2008

대심도 연약지반에 설치되는 말뚝은 말뚝의 길이가 길어져 지반지지력이 크므로 극한 지지력의 확인이 힘들고, 부마찰력에 의해 큰 잔류하중이 발생하기 때문에 하중전이시험을 수행하더라도 정확한 하중전이곡선을 산정하기 어렵다. 본 연구에서는 연약지반에 설치된 PHC 항타 말뚝을 대상으로 선단지지력과 주면마찰력을 분리측정할 수 있고 극한 지지력을 확인하기 용이한 하중전이 양방향 재하시험을 수행하였다. 말뚝설치 직후부터 말뚝변형률을 지속적으로 계측하여 잔류하중을 결정하였다. 잔류하중의 영향을 고려하여 참지지력과 참 하중-변위 곡선을 분석하였다. 이를 바탕으로 잔류하중이 포함된 주면마찰력에 대한 하중-변위 거동모형을 제안하였다. 결과적으로, 점토지반에 설치되는 장대말뚝의 재하실험 결과에 대한 정확한 분석을 위해서는 잔류하중을 고려하여야 한다는 것을 입증하였다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제15권1호
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• pp.21-35
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• 2016

최근 철도는 고속화를 위해 콘크리트궤도를 적용하는 추세이고 연약지반 구간에 건설된 철도는 장기간에 걸친 작은 양의 침하발생으로도 침하에 민감한 콘크리트 궤도의 침하량 허용범위를 초과하여 궤도의 손상과 뒤틀림을 초래할 수 있다. 연약지반에 건설된 철도의 잔류침하를 효과적으로 제어 할 수 있는 방법으로 성토지지말뚝공법을 들 수 있으며 성토하중을 말뚝머리로 전달하기 위해 콘크리트 슬라브가 사용되기도 하나 하중이 전달되는 과정에 나타나는 성토체 내부의 아칭효과를 극대화하는 토목섬유를 이용한 방법이 보다 경제적이다. 그러나 토목섬유 등으로 인해 집중된 성토하중을 받는 성토지지용 말뚝은 일반적으로 교량구조물에 사용하는 PHC말뚝을 그대로 사용하고 있으며 이는 필요이상으로 높은 강도의 재료를 사용함으로써 재료의 효율성이 크게 떨어지고 있는 실정이다. 이에 따라 해외의 적용사례 조사를 통해 성토지지용으로 가장 적합한 말뚝의 형식으로 현장타설 콘크리트 말뚝을 선정하고 산업부산물을 이용한 배합설계와 압축강도시험을 통해 성토지지용 말뚝재료의 최적 배합조건을 도출하였다. 그리고 최적배합조건을 적용한 성토지지용 현장타설말뚝이 기존 PHC말뚝에 비해 재료의 효율성이 약 2.8배 뛰어나다는 것을 수치해석을 통해 확인하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제16권2호
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• pp.135-143
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• 2000

고강도 H말뚝은 다른 말뚝에 비해 관입성이 우수하며, 경제적으로 시공이 가능하여 도로공사 및 건축공사의 기초말뚝으로 광범위하게 전세계적으로 사용되어지고 있다. 따라서 본 논문에서는 고강도 H말뚝, 강관말뚝 및 PHC 말뚝에 정재하시험과 동재하시험을 실시하여 허용지지력을 비교 분석하였으며, 각각의 말뚝에 대한 동재하시험을 통해 시간경과효과를 평가하였다. 정재하시험과 동재하시험을 비교 분석한 결과 하중-침하곡선이 유사한 것으로 조사되었다. 또한 고강도 H말뚝, 강관 말뚝, PHC 말뚝이 지반내에 향타되었을 때의 허용지지력은 시간이 경과함에 따라 증가하는 것으로 평가되었다. 재하시험 결과 시간경과효과로 인해 지반의 허용지지력이 상승됨을 알 수 있어 앞으로 기초말뚝 설계시 참고자료로 활용할 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제22권2호
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• pp.133-140
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• 2018

본 연구에서는 중공형의 PHC말뚝과 강관말뚝을 합성한 중공형 콘크리트 충전 강관(HCFT)말뚝의 거동분석을 위한 수치해석 모델을 개발하였고 휨강도시험에 적용하여 모델의 타당성을 검증하였다. 개발된 비선형 유한요소해석 모델의 적정성을 파악하기 위해 실물 시험 결과와 비교하였고 이를 활용하여 HCFT말뚝에 적합한 접촉조건, PC강봉의 제원에 따른 효과, 콘크리트 두께에 따른 효과 등을 분석하였다. 소성응력분배법을 적용하여 HCFT말뚝의 휨강도 산정식을 제안하였고 시험 및 해석결과와 비교하여 활용성을 검증하였다. 본 연구의 결과는 HCFT말뚝의 최적설계 및 거동분석에 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권6C호
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• pp.231-239
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• 2010

본 논문에서는 지열을 이용한 PHC, 강관, 동관말뚝 형태인 에너지 파일의 지반 조건별 내부 충진재 열전도도 효율과 겨울철 열교환기 내부 순환수의 유속별(0.3m/s, 0.6m/s, 0.9m/s) 24시간 운용(8시간 운용, 16시간 대기)시너지 파일의 열전달 거동을 ABAQUS(ver 6.10)와 FLUENT(ver 6.3.26)를 사용하여 분석하였다. 분석결과 말뚝 재료와 지반조건별 열전달 효율은 동관, 강관, PHC 말뚝순으로 열전달 효율이 좋은 것으로 나타났으며, 말뚝 중 PHC 말뚝 형태의 에너지 파일을 유속별 8시간 운용에 따른 분석결과 경계조건이 일정할 때 유속 조건 중 유입속도 0.6m/s 일 때 평균 유출온도(275.4K) 및 열교환율(103.1W/m)로 경제적인 유속으로 판단되었으며, 8시간 운용 후 초기조건과 동일하게 16시간동안 지열이 에너지파일에 공급 시 정상상태와의 온도차는 0.1K 로 열량이 충분히 충전되어 에너지 파일의 겨울철 8시간운용 - 6시간대기는 운용상 적절한 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제29권5호
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• pp.5-17
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• 2013

본 논문에서는 열응력에 따른 PHC 에너지파일의 축하중과 침하량의 변화를 수치해석을 통하여 분석하였다. 이를 위해 $3{\times}3$, $5{\times}5$ 배열 군말뚝 형태의 에너지파일을 말뚝 간격과 배치, 지반조건, 말뚝의 선단지지조건 및 말뚝 캡의 강성도 등의 조건으로 구분하여 수치해석을 수행하였다. 본 연구 결과 말뚝 중심 간격이 클수록 온도변화에 따른 말뚝의 축하중 차이가 크게 나타났고, 사질토지반이 점성토지반 보다 온도변화에 의한 침하량의 변화가 크게 나타났다. 또한, 에너지파일이 모서리부에 위치할 때 말뚝의 축하중 차이가 가장 크게 나타났으며, 말뚝의 선단이 암반에 지지된 경우 온도변화에 의한 축하중 변화가 더 크게 발생하여 침하량이 감소하는 것을 확인하였다. 말뚝 캡의 강성도에 대한 영향은 말뚝 캡의 강성이 커질수록 온도변화에 의한 침하량이 감소하는 것으로 나타났다.

• 한국농공학회지
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• 제42권5호
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• pp.144-150
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• 2000

This study dealt with the comparison of lateral baring capacity for vertical PHC pile between predicted and measured values driven in weathered granite soils to build world cup gymnasium in Kwangju area. Recently, the calculation of horizontal bearing capacity of piles foundation has been considered very important for earthquake or wind resistant design in Korea. During this study , Matlock & Reese, Broms and Chang's methods were selected in prediction of lateral resistant of PHC piles. As for case study, the prediction values were compared with 5 measured ones based on ASTM. The result showed that prediction values proposed by Matlock & Reese , Chang and Broms were smaller that real values. Three proposed methods by Matlock & Reese and Chang based on lateral deflection and Broms by ultimated lateral resistance turned out valid in view of engineering practice.

• 콘크리트학회지
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• 제28권2호
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• pp.27-33
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• 2016

• 한국지반공학회논문집
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• 제32권11호
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• pp.61-72
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• 2016

구조물의 고층화가 진행됨과 동시에 효율적인 기초 설계를 위해 대구경 PHC 말뚝의 사용이 증가하고 있으며, 특히 600mm PHC 말뚝의 사용량이 급증하고 있다. 본 연구에서는 현재 사용되고 있는 설계법의 적정성을 평가하기 위하여, 직경 600mm PHC 매입말뚝에 대하여 수행된 46본의 동재하시험 결과를 분석하였다. 선단지지력은 초기항타시험의 결과를 이용하였으며 주면마찰력은 재항타시험 결과를 이용하여 각각의 허용지지력을 산정하였다. 동재하시험으로부터 산정된 허용지지력을 현재 사용되는 설계법으로 평가된 허용지지력과 비교하였다. 분석결과, 동재하시험으로 산정된 허용선단지지력은 대부분의 말뚝에서 설계기준보다 컸지만, 허용주면마찰력은 많은 말뚝에서 설계기준보다 작게 산정되었다. 이와 같은 큰 선단지지력과 작은 주면마찰력은 천공장비의 성능 향상 및 굴착 깊이의 증가 때문이며 이로 인해 전체지지력에서 선단지지력이 차지하는 비율이 높아졌기 때문이다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제38권5호
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• pp.5-17
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• 2022

말뚝(pile)은 연약한 지반에 구조물을 설치하기 위하여 지중에 관입시키는 매개체로서, 특히 PHC말뚝은 설계기준강도 80MPa 이상의 고강도 콘크리트를 사용하여 제작하므로 압축력과 휨모멘트에 대한 저항성이 우수하다. 또한 강관 말뚝 대비 경제성에서 유리하며 공장에서 생산되므로 품질확보 및 관리가 용이하다. 하지만 PHC말뚝의 설계 시 지지력에 영향을 미치는 주면마찰력은 단순히 경험식 또는 N값 등을 이용한 추정치에 의한 설계가 이루어지고 있으며, 특히 최근 빈도수가 급증하고 있는 국내 지진에 대하여 PHC말뚝 주면부에 형성되는 지반과의 접촉면 동적거동에 관한 실험적 연구 사례는 미미한 실정이다. 또한 지반 내 지하수의 pH 값과 같은 지반환경적 요소 역시 고려되지 않고 있다. 본 연구에서는 지하수의 pH 값을 고려하여 산성, 중성, 염기성 용액에 1개월간 수침시킨 콘크리트 시료를 점토의 구성광물인 카올리나이트 시료와 접촉시키고, 반복 단순전단시험을 수행하였다. 반복 단순전단시험은 상재압 0.2MPa 및 0.4MPa에 대하여 각각 수행하였고 그 결과를 비교하였다. 또한 접촉면의 동적 거동을 합리적으로 표현하기 위하여 교란상태개념(Disturbed State Concept)을 도입하여 교란상태함수를 구성하는 매개변수를 도출하였다. 그 결과 염기성 수침시료에 대하여 접촉면의 교란도가 가장 급격히 증가하였고 구속압이 작을 경우 보다 작은 누적 전단변형률에서 조기에 접촉면이 파괴상태에 근접하는 결과를 나타내었다. 또한 이러한 경향을 정량적으로 표현하는 교란상태함수의 매개변수를 새로이 제시하였다.