• 한국지반공학회논문집
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• 제32권12호
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• pp.79-91
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• 2016

토목섬유를 보강한 성토지지말뚝(GRPS) 공법은 연약지반 상부에 건설되는 성토구조물의 잔류침하를 억제하고, 공사기간을 단축할 수 있는 방법으로 그 적용성이 확대되고 있다. 이에, 세계 각국에서는 다양한 연구를 통해 설계방법을 제안해왔지만, 동적하중을 고려한 시스템의 거동은 확실하게 규명되지 않은 실정이다. 본 논문에서는 섬유보강 지지말뚝 성토체내의 동적하중 전이 특성을 분석하기 위하여 실물크기의 시스템을 조성한 후, 반복재하 실험을 수행하였다. 실험은 토목섬유를 설치하지 않은 무보강, 토목섬유를 1겹 설치한 보강, 2겹 설치한 보강을 조건으로 총 3가지 경우로 나누어 진행하였다. 말뚝과 토목섬유 상부에 각각 하중계를 설치하여 반복재하 횟수에 따른 수직하중을 측정한 결과, 토목섬유의 보강효과를 제외하고 아칭효과에 의해서만 전이되는 반복하중은 오히려 인장력이 큰 토목섬유로 보강할수록 감소하는 경향이 나타났다. 그러나 최종 말뚝으로 전달되는 반복하중의 크기는 토목섬유를 보강하지 않은 경우와 1겹, 2겹 보강한 경우에서 모두 비슷한 것으로 평가되었다. 이는 토목섬유의 보강이 말뚝으로 집중되는 하중을 증가시킨다는 기존의 연구와는 상반된 결과로, 이를 바탕으로 반복하중 전이 메커니즘의 상관관계를 분석하고자한다 또한, 반복하중 재하 초기 말뚝으로의 하중전달 효과가 감소하는 경향이 보였으며, 이는 반복하중에 의한 아칭효과 감소에서 기인한 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제39권11호
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• pp.7-22
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• 2023

최근 지하안전에 관한 특별법이 시행(2022년 1월)되었으며, 지하안전영향평가를 통해 계획단계부터 지하안전에 관한 사전검토가 실시되고 있다. 지하굴착을 위해서는 가설 흙막이의 구조 안전성을 확보하는 것이 중요하므로 지하안전 검토는 더욱 강화되고 있다. 본 연구에서는 토사지반에서 Soil-Cement 흙막이의 벽체 두께를 확대하고 H-pile의 선택과 설치간격을 자유롭게 할 수 있는 MFS(Multi-axis Flat Continuous Soil Cement Earth Retaining Wall) 흙막이 벽체 공법의 거동 특성을 분석하였다. 실내모형실험을 통해 MFS 공법의 H-pile 설치간격에 따른 벽체에 작용하는 하중-변위 거동을 확인하였으며, MFS 흙막이 벽체의 두께별 H-pile 설치간격 및 크기 변화에 따른 하중-변위를 3차원 수치해석으로 분석하여 벽체에 작용하는 아칭효과 높이를 산정하였다. MFS 공법에서 산정한 최대 아칭높이를 기존의 부재력 검토 방법에 적용하여 벽체에 작용하는 축력, 전단력을 정량적으로 분석하는 설계방법을 제시하였다. 그 결과 MFS 흙막이 벽체에 적용되는 H-pile 설치 간격 및 크기에 따른 축력 및 전단력이 24.6~62.9%가 저감하는 것을 확인하였다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2008년도 추계 학술발표회
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• pp.455-465
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• 2008

In this study, the load distribution and deformation of rock-socketed drilled shafts subjected to axial load are investigated based on small scale model tests. In order to analyze the effects of major influencing factors of end bearing capacity, Hoek-cell triaxial tests were performed. From the test results, it was found that the initial slope of end bearing load transfer (q-w) curve was highly dependent on rock mass modulus and pile diameter, while the ultimate unit toe resistance ($q_{max}$) was influenced by rock mass modulus and the spacing of discontinuities. End bearing load transfer function of drilled shafts socketed in rock was proposed based on the Hoek-cell triaxial test results and the field loading tests which were performed on granite and gneiss in South Korea. Through the comparison with pile load tests, it is found that the load-transfer curve by the present study is in good agreement with the general trend observed by field loading tests, and thus represents a significant improvement in the prediction of load transfer of drilled shaft.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제13권4호
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• pp.25-36
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• 1997

기존의 매입말뚝공법이 갖고 있는 문제들, 즉 지지력의 약화와 소음 진동의 발생을 해결하기 위하여 나선돌기형 매입말뚝공법과 선단확대형 매입말뚝공법을 개발하였다. 이들 공법의 시공성과 지지력 증대효과를 알아보기 위하여 현장시험을 실시하였다. 시험결과 극한지지력은 말뚝에 성형된 돌기에 의한 주면마찰력의 증가로 인하여 침설방식보다 약 44%증가하였으며, 주면마찰력은 돌기의 형상과 돌기간의 간격에 의하여 영향을 받는 것으로 밝혀졌다. 그리고 전체지지력에서 주면마찰력이 차지하는 비율은 침설방식의 경우가 74~80%이고 나선돌기 형과 선단확대형의 경우가 81~86% 매입말뚝의 지지력에서 선단지지력이 차지하는 비율은 매우 작았다. 또한 동일 하중에 대한 침하량을 비교한 결과 침설방식보다는 나선돌기형과 선단확대형 매입말뚝의 침하량이 작게 측정되었다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제43권5호
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• pp.637-655
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• 2012

In this study, stochastic responses of a cable-stayed bridge subjected to the spatially varying earthquake ground motion are investigated by the finite element method taking into account soil-structure interaction (SSI) effects. The considered bridge in the analysis is Quincy Bay-view Bridge built on the Mississippi River in between 1983-1987 in Illinois, USA. The bridge is composed of two H-shaped concrete towers, double plane fan type cables and a composite concrete-steel girder deck. In order to determine the stochastic response of the bridge, a two-dimensional lumped masses model is considered. Incoherence, wave-passage and site response effects are taken into account for the spatially varying earthquake ground motion. Depending on variation in the earthquake motion, the response values of the cable-stayed bridge supported on firm, medium and soft foundation soil are obtained, separately. The effects of SSI on the stochastic response of the cable-stayed bridge are also investigated including foundation as a rigidly capped vertical pile groups. In this approach, piles closely grouped together beneath the towers are viewed as a single equivalent upright beam. The soil-pile interaction is linearly idealized as an upright beam on Winkler foundation model which is commonly used to study the response of single piles. A sufficient number of springs on the beam should be used along the length of the piles. The springs near the surface are usually the most important to characterize the response of the piles surrounded by the soil; thus a closer spacing may be used in that region. However, in generally springs are evenly spaced at about half the diameter of the pile. The results of the stochastic analysis with and without the SSI are compared each other while the bridge is under the sway of the spatially varying earthquake ground motion. Specifically, in case of rigid towers and soft soil condition, it is pointed out that the SSI should be significantly taken into account for the design of such bridges.

• 한국지반공학회논문집
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• 제25권11호
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• pp.17-26
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• 2009

마이크로파일이 직접기초시스템으로 활용되는 경우 말뚝 캡이 설치되어 말뚝지지 전면기초의 래프트와 같은 역할을 수행하지만 마이크로파일 기초시스템의 하중분담 거동에 관한 연구는 미미한 실정이다 이에 본 연구에서는 말뚝캡이 씌워진 실물 크기의 마이크로파일 재하시험 자료를 바탕으로 3차원 비선형 유한요소해석을 실시하여 마이크로 파일과 래프트의 하중분담 거동을 분석하고 각각의 변수들이 하중분담 거동에 미치는 영향을 파악하였다. 해석 결과 $2{\times}1$ 마이크로파일 기초시스템의 경우 최종하중단계에서 약 50%의 하중을, 그리고 $2{\times}2$ 마이크로파일 기초시스템의 경우 약 30%의 하중을 캡이 분담하고 있는 것으로 나타났다. 또한 마이크로파일의 간격 및 경사각이 증가할수록 캡의 하중분담이 커지는 것을 알 수 있다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제26권6호
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• pp.45-56
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• 2010

본 논문에서는 강관버팀보로 지지되는 흙막이 굴착 시스템의 거동에 관한 수치해석 연구내용을 다루었다. 최근 들어 적용성이 점차 늘고 있는 강관버팀보로 지지되는 흙막이 시스템의 거동특성에 관한 이해 증진의 일환으로 본 연구에서는 강관버팀보가 적용된 실제 현장 단면에 대한 3차원 해석을 수행하였으며 그 결과를 토대로 흙막이 벽체 및 버팀보, 브레이싱 시스템에 대한 3차원 거동 메카니즘을 고찰하였다. 이와 아울러 동일한 굴착단면에 대해 H-형강 버팀보 적용 조건에 추가해석을 통해 강관버팀보 적용 단면과의 직접적인 비교를 시도하였다. 그 결과 강관버팀보 적용단면의 경우 H-형강 단면과 비교하여 수평간격이 넓음에도 불구하고 거의 대등한 거동을 보이는 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제17권6호
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• pp.181-191
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• 2001

조립토 다짐말뚝 공법은 자갈이나 쇄석 등의 조립질 재료를 진동기로 다지면서 지중에 조립토 말뚝을 형성하여 지반을 보강하는 공법으로 연약한 기초지반의 지지력 증가와 침하량 감소 및 압밀배수에 의한 지반개량 효과 등이 있으나, 국내에서는 아직 널리 활용되고 있지 않은 공법이다. 본 연구에서는 정방형 대칭형태 뿐만 아니라 다양한 임의의 배치형태로 설치된 무리형태의 조립토 다짐말뚝에 대해서도 극한지지력의 평가가 가능한 방법을 제시하였으며, 탄소봉을 이용한 실내모형실험을 통해 무리형태의 조립토 다짐말뚝에 대한 파괴메커니즘의 규명과 조립토 다짐말뚝의 중심간격이 좁아짐에 따른 지지력의 변화양상에 대한 규명이 이루어졌다. 탄소봉을 이용한 조립토 다짐말뚝의 모형실험결과, 무리형태의 조립토 다짐말뚝에 있어서 파괴형상은 팽창파괴의 중심점을 서로 연결할 때 중심부로 갈수록 깊어지는 원추형태의 양상을 나타냈으며, 말뚝의 중심간격이 좁아짐에 따라 원추형태의 경사각도는 급해지는 경향을 알 수 있었다. 또한 탄소봉실험에 있어서 모형말뚝의 중심간격이 좁아짐에 따라 인접한 말뚝에 의한 구속효과 및 변형억제 등의 상호작용 효과로 지지력이 증가하였다. 본 연구에서 제안한 극한지지력 평가방법을 이용하여 무리 형태의 조립토 다짐말뚝에 대한 최적 배치형태를 검토한 결과, 지지력 측면에서 조립토 다짐말뚝의 최적배치형태는 중앙부에 집중적으로 설치된 경우로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제28권1호
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• pp.29-39
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• 2012

본 연구에서는 암반근입 현장타설말뚝의 선단지지력에 영향을 미치는 주요 영향인자들과 이들 영향인자에 따른 선단지지력의 변화특성을 수치해석을 통하여 분석하였다. 수치해석은 일반적으로 널리 사용되는 연속체해석 중 유한차분해석(FDM)과 암반에 존재하는 불연속면(절리, 단층 등)의 특성을 고려할 수 있는 불연속체해석 중 개별요소해석(DEM)을 병행함으로서 해석의 정확도를 높였다. 그 결과, 암반에 근입된 현장타설말뚝의 선단지지력($q_{max}$)은 암반의 탄성계수($E_m$), 불연속면의 간격($S_j$)에 비례하여 증가하였으며, 말뚝의 직경(D)에는 반비례하는 것을 확인할 수 있었다. 또한 불연속면의 경사($i_j$)에 대해서는 불연속면의 경사($i_j$)가 $0^{\circ}$ < $i_j$ < $60^{\circ}$일 때의 선단지지력은 그 외 경사의 선단지지력에 비해 최대 약 50%까지 감소하였으며 이는 말뚝으로부터 전해진 하중에 의하여 말뚝하부 암반 자체 보다 암반의 불연속면에서 먼저 전단파괴가 발생하였기 때문인 것으로 판단된다. 불연속면의 경사($i_j$)가 불연속면의 내부마찰각(${\phi}_j$)과 근접할 때 선단지지력이 최소치에 가까운 것으로 나타났으며, 따라서 불연속면의 경사가 일반적인 암반 및 암반 불연속면 내부마찰각의 범위인 $20^{\circ}{\sim}40^{\circ}$에 존재할 때는 선단지지력의 산정 시 반드시 불연속면 경사의 영향을 고려해야하는 것으로 나타났다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제20권3호
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• pp.543-560
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• 2018

도심지 지하공간의 개발과 운행선 하부를 저토피로 입체 교차화하는 시설 증가에 따라 비개착식 공법의 수요는 점차 증가추세에 있으나 대다수의 공법은 중대구경 강관을 압입하여 루프를 형성하고 내부를 굴착하는 파이프루프(Pipe roof) 계열의 공법이 주로 적용되고 있다. 강관 압입 시 발생되는 이완영역 및 하중은 여러 인자의 영향을 받게 되나 가장 큰 요소는 압입하는 강관의 크기에 좌우되며 이는 강관 루프 내 지중구조물에 작용하는 하중의 크기로 볼 수 있다. 지반의 교란 및 이완하중 발생을 최소화시키기 위해 개발된 SEM공법(Super Equilibrium Method)은 기존의 중대구경 강관 대신 ${\Phi}114mm$ 내외의 소구경 강관을 사용한다. 이 소구경 강관을 SEM파일로 명명하였으며 강관의 선 압입 및 그라우팅 보강을 실시한 후 지반의 침하나 융기 없이 지반 내 횡단구조물을 유압잭을 이용하여 압입하게 된다. 이와 같이 SEM공법의 구성 중 지보역할을 하는 SEM파일은 선단부 굴착 시 지반의 붕락을 방지하고 상재하중을 지지하기 위한 길이 5 m 내외의 Fore poling 파일이며 이 파일의 배치간격, 시공연장, 부재의 강성 등을 산정하기 위해서는 이완영역의 적절한 산정이 필수적이다. 본 논문은 SEM공법의 최적설계를 위하여 SEM파일 압입 시 발생되는 이완하중 산정 값을 비교분석하였다. 이완영역 산정에 근거한 주요 이론식 및 경험식들의 영향인자를 고려하여 분석하고 FEM analysis (유한요소 해석)를 수행하여 SEM파일에 적합한 이완하중 산정을 검토하였다. 또한 실제 SEM파일 압입 및 굴착 시 발생되는 지반이완을 확인하기 위해 강관압입 축소모형실험을 수행하였으며 토피고/강관(H/D)에 따른 지표침하 및 지반이완을 정량적으로 검토하였다.