• 한국지반신소재학회논문집
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• 제19권4호
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• pp.21-32
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• 2020

세계적으로 대규모 인프라 구조 건설 시장이 확대됨에 따라 극한지 및 극서지와 같은 극한 환경에서의 토목 구조물 시공이 계획 혹은 시공 중에 있다. 이에 따라 구조물의 지지력 확보를 위한 말뚝 기초의 시공이 필수적이나 극한지 및 극서지의 지반 변형 가능성으로 인해 말뚝 기초의 안정성 및 기능 상실이 우려된다. 따라서 본 연구에서는 새로운 형식의 말뚝 기초를 개발함으로써 지반 변형에 대응하고자 하며, 극한지 및 극서지에서 발생 가능한 지반 변형을 크게 융기 및 침하로 구분하였다. 지반 변형 대응형 말뚝은 강관 말뚝 내부에 수축 및 팽창이 가능한 실린더가 삽입된 형태로 융기 및 침하 과정에서 실린더의 거동에 따른 말뚝 영향을 수치해석적으로 분석하였다. 수치해석 결과 지반 융기는 말뚝의 과도한 인장응력을 발생시켰으며, 실린더의 팽창 조건은 말뚝에 작용하는 인장 응력을 분담해 주어 전체적으로 말뚝에 작용하는 축 응력을 감소시켰다. 지반 침하는 부주면 마찰력 발생에 따른 말뚝의 압축응력을 증가시켜 주었는데, 실린더는 중립점 이하에 위치하여 수축 거동 시 최적의 효율을 보여주었다. 하지만 지반 변형 대응형 말뚝 시공 시 수축 및 팽창량은 상부 구조체의 허용 변위 범위를 준수하여야 하며, 설계 시 이에 따른 고려가 필요할 것으로 판단된다.

• 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.

• 한국지반공학회논문집
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• 제20권5호
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• pp.117-126
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• 2004

최근 건축구조물이 대형화됨에 따라 현장타설말뚝을 이용한 Top-Down공법이 공기단축 및 경제성 등의 이유로 자주 채택되고 있다. Top-Down 기초로 시공되는 현장타설말뚝의 경우 설계하중이 크다는 이유로 인해 품질확인용 재하시험을 생략하는 경우가 대부분이며, 대규모 설계하중을 검증하기 위한 전통적인 재하시험 방법 또한 적용하기 곤란한 경우가 많다. Top-Down 공법에 있어 건축구조물의 대형화에 의한 현장타설말뚝의 사용하중이 증대됨에 따라 현장타설말뚝에 대한 품질확인은 점차 중요시되고 있으며, 이에 대한 대안으로서 축소모형말뚝을 이용한 시험방법의 적용이 가능할 것으로 판단된다. 본 연구에서는 대구경 현장타설말뚝의 지지력 측정시 전통적인 재하시험 방법의 한계를 극복하기 위하여 축소모형말뚝을 이용하는 방안을 제시하였으며 특히, 시험결과의 해석을 위해 암반에 근입된 현장타설말뚝의 치수효과에 관한 분석 방법을 제안하고 평가해 보았다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제16권2호
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• pp.64-74
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• 2004

SCP공법(Sand Compaction Pile Method)은 안벽구조물 하부 지반이 연약할 경우에 압밀침하 속도를 증가시키고, 침하를 감소시키며, 지지력을 증가시키기 위하여 널리 적용되어 왔다. 연약지반에 타설 된 모래말뚝과 주변 연약지반으로 구성된 SCP 개량지반 상부에 상부 캐이슨과 상치구조물이 설치됨에 따라, SCP 복합지반에서는 모래말뚝에 의한 즉시침하와 함께 주변 점토지반의 압밀침하가 복합적으로 유발하게 된다. 본 연구에서는 SCP 복합지반에 대한 기존의 탄성침하 및 압밀이론에 근거하여 침하 예측기법을 제안하였다. 제안된 침하모델의 모델정수값들의 산정하기 위하여 유전자 알고리즘에 근거한 역해석 기법을 적용하여 최적화 과정을 수행하였다. 국내 SCP 복합지반에 대한 예제해석을 수행하여 제안된 침하예측기법의 적용성을 검토하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제18권5호
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• pp.195-207
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• 2002

동제련 과정에서 부산되는 동슬래그는 국내에서 연간 70여만톤에 이르나, 그 활용분야가 제한되어 사용량이 미약하여 그 처리방안이 시급히 요청되고 있는 실정이다. 이에 본 연구는 동슬래그의 입도가 0.15~5mm의 조립상태로 분포하여 환경적으로도 안정된 유리질이라는 점에 착안하여 연약지반개량공법 중의 하나인 모래다짐말뚝의 모래대체재로서의 활용방안을 모색하였다. 실내 물리.역학시험 및 모형토조시험에 의한 동슬래그의 지반공학적 재료특성을 파악하고 현장시험시공을 통해 동슬래그의 모래다짐말뚝의 모래대체재로서의 현장 적용 가능성을 일반모래와 비교.검토하였다. 그 결과 동슬래그의 재료특성이 양호하고 지지력, 침하저감효과 그리고 주변지반 개량효과면에서 동슬래그 또는 동슬래 그다짐말뚝이 우수한 것으로 나타나, 모래다짐말뚝의 모래대체재로 동슬래그를 적용할 경우 천연골재의 고갈에 따른 대체골재원으로서 산업부산물의 재활용이라는 측면에서 경제적.환경적으로 활용가치가 높으리라 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제23권5호
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• pp.63-75
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• 2007

Piled raft 기초는 연약지반상에서 과도한 침하와 raft 및 말뚝의 지지력 산정 문제 등으로 적합한 기초는 아닌 것으로 알려져 왔으나 최근 국내외에서 연약지반내 구조물 시공이 증대되면서 연약지반상 piled raft 기초에 대한 관심이 커지고 있다. 이에 본 연구에서는 연약지반에 시공된 piled raft기초의 거동을 분석하였으며 이를 위해 ABAQUS를 이용한 3차원 유한요소 해석을 실시하였다. 해석 시 하중은 등분포하중과 집중하중을 각각 적용하였으며 동일한 조건의 군말뚝과 piled raft 기초 및 다양한 말뚝 배치를 갖는 piled raft 기초를 대상으로 수행하였다. 본 연구결과, 하중형태, 다양한 말뚝 배치 및 근입 깊이에 대한 각각의 침하 및 하중분담특성을 비교, 분석하였으며 이를 통해 연약지반상의 piled raft 기초의 특성을 파악하였다.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2010년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.880-894
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• 2010

고속철도교의 기초로 많이 사용되고 있는 매입말뚝에서 천공으로 이완된 지반과 말뚝 사이의 충전재로서 기존 포틀랜드 시멘트계는 쏘일시멘트 강도가 낮고 시멘트 용출로 인한 지하수 오염, 희석 및 일수현상으로 인한 지표부 지반의 이완, 수평 저항성의 감소 및 내구성의 저하, 하중분담효과의 저하 등 안정성 확보 문제와 환경오염 문제를 내포하고 있었다. 특히, 고속철도교의 경우 열차진동, 급정거시 충격수평력 작용, 지진 등 일반 구조물 기초와는 달리 다양한 측면에서 안정성 확보가 필요하며, 기초 시공 분야도 저탄소 녹색성장이라는 친환경 기조의 시대적 요구사항을 고려해야 하는 실정이다. 더불어 경제성 및 공기 단축 등 시공성 확보까지 가능한 새로운 미래형 친환경 기초공법의 개발이 필수적이다. 따라서 기존 공법의 내구성 및 내진성, 내수평성을 개선하고, 환경오염을 최소화 할 수 있도록 새로운 충전재료의 개발과, 시공방법의 개선을 통해 구조적 안전성과 환경적 저해요소를 최소화하기 위한 다양한 시험 및 기초연구를 실시하였다, 이를 위해 수중불분리성과 고유동성, 고점성, 고침투성, 조강성 등을 동시에 가지는 신개념의 고성능 다기능의 충전재를 활용하여 기존의 시멘트계 충전재와의 적용성 비교시험을 실시하였다. 그 결과 기존 매입말뚝 공법 및 마이크로 파일 기초에 적용하였을 경우 연직지지력, 수평저항력 등 많은 측면에서 뛰어난 적용성을 보이고 있어 향후 다양한 추가 연구를 통해 새로운 친환경 기초로의 개발도 기대할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제14권11호
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• pp.5906-5914
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• 2013

최근 국내에서 철도부지 상부에 인공지반을 구축하고, 인공지반 위에 복합주거타운을 건설하는 정책이 추진되고 있다. 이에 상부 구조물 및 인공지반을 지지할 수 있는 적합한 기초형식이 요구되는데, 철로와 철로 사이의 좁은 공간에 급속 시공 가능한 기초 형식 중 가장 대표적인 방법은 마이크로파일로 알려져 있다. 그러나 주기초로 마이크로파일이 사용될 경우 기초 시공비가 크게 증가하게 된다. 따라서 본 연구에서는 마이크로파일의 경제성 및 지지력을 향상시키면서 철도상부 인공지반에 적합한 신개념 마이크로파일을 제안하였다. 신개념 마이크로파일은 지반을 Jet Grouting 공법을 이용하여 지반의 일정 영역을 고결시킨 뒤 강봉을 시공하는 방법에 Jet Grouting 시 말뚝체를 파형(waveform)의 형상으로 시공하여 지지력을 향상시키고 기존 마이크로파일 대비 말뚝의 전체 길이를 줄여 경제성을 높이고자 한 방법이다. 본 연구에서는 2차원 축대칭 유한요소해석을 수행하여 이러한 파형 마이크로 파일의 지지거동을 분석하였다. 해석 결과 파형 마이크로파일은 일반 마이크로파일에 비해 길이가 15% 정도 감소하였음에도 불구하고 동일한 설계하중에서 변위가 감소하여 지지력 및 경제성 측면에서 효과가 있는 것으로 나타났다. 또한, 파형 마이크로파일의 요철에 의한 주면 마찰력 증가효과는 상대적으로 연약한 토층에서 큰 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제17권6호
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• pp.53-67
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• 2001

본 연구에서는 침하가 발생한 연약지반에 대하여 저유동성 몰탈에 의한 주입공법인 CGS공법의 적용성과 침하억제 효과를 확인하기 위하여 시험시공을 실시하고 그 결과를 분석하였다. 시험시공 현장은 파일에 의하여 지지된 기 시공 된 아파트의 주변지반으로서 사전에 sand drain공법으로 지반에 대한 처리를 실시하였으나 이후에도 지속적인 침하가 발생하고 있는 연약지반이다. CGS주입 전. 후의 지반개량특성을 파악하기 위하여 현장 및 실내토질시험과, 주입시공 중 거동특성을 파악하기 위하여 계측관리와 FDM해석을 실시하였다. 분석결과 연약지반의 지반침하 방지를 주목적으로 하는 CGS공법은 지반조건에 적합한 설치직경, 간격, 심도, 주입재, 주입압 등 다양한 조건으로부터 시공관리가 가능하며, 따라서 설치된 CGS구체는 파일의 지지효과와 더불어 주변지반을 압축강화시켜 복합적으로 지반을 개량시키므로 N치가 평균 2.1 증가하는 등 지반의 지지력 증대 및 침하억제에 효과가 있었다. 또한 적용성 있는 다양한 현장에 일반적으로 사용하게 될 경우 개량효과와 더불어 경제성이 확보될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국건축시공학회지
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• 제9권5호
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• pp.95-101
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• 2009

최근 건축물의 고층화에 따라 양중 계획의 중요성이 증대되고 있다. 타워크레인은 중요한 양중 장비로서의 역할을 수행하고 있으나, 구조적 안전사고 발생 시 그 피해가 매우 크므로 철저한 안정성검토가 선행되어야 한다. 타워크레인은 구조적 안정성을 확보하기 위해 횡지지 보강과 독립기초 및 파일기초 설계 등 안정성확보에 대한 고려가 매우 중요하며, 그 중 현장의 특수한 상황으로 인해 지내력 확보가 곤란하거나 더 이상 기초 사이즈를 증가시킬 수 없을 때 파일기초를 사용한다. 파일기초를 사용할 경우 독립기초 사용 시 보다 더 많은 안정성 검토 항목을 고려 해야하므로 체계적이고 철저한 검토가 필요하다. 본 연구는 파일기초 설계 시 파일기초의 기본적인 안정성 확보 뿐 만 아니라 최소의 비용 발생을 위한 최적설계 알고리즘 개발이 목적이며, 파일기초를 사용하는 고정식 트롤리타입의 타워크레인으로 연구 범위를 제한하여 진행한다. 타워크레인 파일 기초의 안정성 검토 항목과 절차, 최적설계에 관한 연구 결과물을 토대로 관련 업무 담당자의 업무 효율성을 향상 시킬 수 있을 뿐 아니라 파일 기초 설계에 투입되는 시간 및 비용의 절감효과를 기대 할 수 있다.