• 한국지반공학회논문집
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• 제27권2호
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• pp.81-90
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• 2011

강관말뚝의 경쟁력 향상을 위해 개발되어 현장적용되고 있는 590MPa급 고강도 강관말뚝의 항타관입성과 지지력 특성을 분석하기 위하여 인천 송도지역에 총 18본의 다양한 지름/두께 및 강도별로 강관말뚝을 시공하고 이에 대한 재하시험을 수행하였다. 항타관입성은 일반강도와 고강도간의 타격횟수, 관입깊이, 건전도 등을 확인하여 비교하였으며, 파일 지지력은 동재하시험을 수행하고 대표 말뚝에 대해서는 정재하시험을 수행하여 동재하시험의 적절성을 평가하였다. 또한 동재하시험결과를 GRLWeap 해석결과와 비교하고 입력변수에 대한 역해석을 수행하여 향후 고강도 강관말뚝을 송도지역에 시공할 때 보다 적절한 항타장비 선정 및 지지력 예측이 가능하도록 표준관입시험의 N값을 이용한 지반반력계수에 대한 보정식을 제안하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제10권7호
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• pp.159-165
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• 2009

변형률 쐐기모델은 지반의 변형과 말뚝의 복합적인 상호거동을 반영하는 효과적인 횡방향 지지력 산정방법이며, 국내에서도 근래에 들어 실무에서 그 적용성이 점차 증가하고 있다. 특히 다층지반에서의 변형률 쐐기모델은 아직까지 국내에서 검증된 바가 없어, 다층지반에서 횡방향 하중을 받는 말뚝의 거동을 변형률 쐐기모델로 이해하기 위해서는 충분한 연구가 필요하다. 이에 본 연구에서는 다층 지반에서도 변형률 쐐기모델이 지반과 말뚝의 복합거동을 모사할 수 있는 유효한 모델인지 확인하기 위하여 모형실험과 수치해석기법으로 그 적용성을 확인해 보았다. 모형말뚝을 이용하여 직접 횡방향 하중을 재하시킴으로써 말뚝의 거동특성을 평가하고, 주면 마찰저항력의 크기로 지반의 변형률을 평가하여 지반의 수동쐐기를 도출하면서 지층의 강성에 따른 수동쐐기의 상태변화를 확인함으로써 다층지반에서의 적용성을 확인하였다. 아울러 수치해석 기법을 이용하여 모형실험을 검증함으로써 모형실험의 신뢰성을 검증하여 변형률 쐐기모델의 적용성을 검증하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권2C호
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• pp.41-49
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• 2009

구조물의 대형화와 재료비의 증가로 인해 다수의 기성말뚝을 대체할 수 있는 대형 현장타설말뚝의 사용이 증가하고 있다. 특히, 지하연속벽공법이 적용된 현장의 기초시공에 따른 시공성 및 경제성을 향상시키거나 토사층이 깊게 분포한 경우 공벽의 안정성을 확보하기 위한 기초형식으로 바렛말뚝의 사용이 증가하고 있는 실정이다. 본 논문에서는 국내 4개 현장을 대상으로 바렛말뚝을 시공하고 양방향 재하시험을 실시하여 말뚝의 지지력 및 침하특성을 고찰하였다. 또한 하중전이분석을 통하여 주면마찰력의 평가를 위한 ${\beta}$값을 분석하여 비교 평가하였고 3차원 유한요소해석을 통하여 양방향재하시험에 따른 경계면 효과와 하중-침하특성을 살펴보았다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제36권3호
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• pp.259-276
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• 2024

The undrained shear strength is widely acknowledged as a fundamental mechanical property of soil and is considered a critical engineering parameter. In recent years, researchers have employed various methodologies to evaluate the shear strength of soil under undrained conditions. These methods encompass both numerical analyses and empirical techniques, such as the cone penetration test (CPT), to gain insights into the properties and behavior of soil. However, several of these methods rely on correlation assumptions, which can lead to inconsistent accuracy and precision. The study involved the development of innovative methods using extreme gradient boosting (XGB) to predict the pile set-up component "A" based on two distinct data sets. The first data set includes average modified cone point bearing capacity (q_t), average wall friction (f_s), and effective vertical stress (σ_vo), while the second data set comprises plasticity index (PI), soil undrained shear cohesion (S_u), and the over consolidation ratio (OCR). These data sets were utilized to develop XGBoost-based methods for predicting the pile set-up component "A". To optimize the internal hyperparameters of the XGBoost model, four optimization algorithms were employed: Particle Swarm Optimization (PSO), Social Spider Optimization (SSO), Arithmetic Optimization Algorithm (AOA), and Sine Cosine Optimization Algorithm (SCOA). The results from the first data set indicate that the XGBoost model optimized using the Arithmetic Optimization Algorithm (XGB - AOA) achieved the highest accuracy, with R2 values of 0.9962 for the training part and 0.9807 for the testing part. The performance of the developed models was further evaluated using the RMSE, MAE, and VAF indices. The results revealed that the XGBoost model optimized using XGBoost - AOA outperformed other models in terms of accuracy, with RMSE, MAE, and VAF values of 0.0078, 0.0015, and 99.6189 for the training part and 0.0141, 0.0112, and 98.0394 for the testing part, respectively. These findings suggest that XGBoost - AOA is the most accurate model for predicting the pile set-up component.

• Geomechanics and Engineering
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• 제24권1호
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• pp.29-42
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• 2021

The utilization of buildings can be improved by extending them vertically. However, the added load of the extension might require building foundations to be underpinned; otherwise, the loads on the foundations might exceed their bearing capacity. In this study, a preloading method was presented aiming at transferring partial loads from existing piles to underpinning piles. A pneumatic-type model preloading device was developed and used to carry out centrifuge experiments to evaluate the load-displacement behavior of piles, the pile-soil interaction during preloading, and the additional loading caused by vertical extension. The results showed that the preloading devices effectively transfer load from existing piles to underpinning piles. In the additional loading test of group piles, the load-sharing ratio of a pile increased with its stiffness. The load-sharing ratio of a preloaded micropile was less than that of a non-preloaded micropile as a result of the reduction in axial stiffness caused by preloading before additional loading. Therefore, a slight reduction of the load-sharing capacity of an underpinning pile should be considered if the preloading method is applied. Further, two full scale preloading devices was developed. The devices preload underpinning piles and thereby produce reaction forces on a reaction frame to jack existing piles upward, thus transferring load from the existing piles to the underpinning piles. Specifically, screw-type and hydraulic-jack type devices were developed for the practical application of foundation underpinning during vertical extension, and their operability and load transfer effect verified via full-scale structural experiments.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제21권6호
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• pp.19-25
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• 2020

최근 도심지 공사에 있어서는 공간부족 및 주변환경의 영향으로 기성파일의 시공이 불가능한 경우가 많다. 이러한 경우에 소형 장비로 시공이 가능하고 기존 파일의 지지능력을 발휘할 수 있는 소구경 파일 공법이 많이 사용되고 있다. 소구경 파일공법은 현장타설말뚝의 한 종류로서 파일의 직경이 75mm~300mm인 정도로 주변 구조물이나 지반 그리고 공간적인 장애물이 있는 경우에도 시공의 어려움이 거의 없으며 모든 종류의 토질조건에서 시공이 가능하다. 또한 시공과정에서 진동과 소음이 적고 건물 천장이 낮은 곳에서도 시공이 가능하므로 기존 건물의 기초보강에도 많이 이용된다. 이러한 마이크로파일이 압축력이나 인장력을 받았을 때 혹은 시공된 지반특성에 따라 변화되는 거동 특성에 대해서는 연구가 많지 않은 실정이다. 따라서 이 연구에서는 현장에 시공된 마이크로파일에 대한 현장재하시험 자료 분석을 통하여 마이크로 파일에 압축력 및 인장력을 가했을 경우 지반을 구성하는 성분과 파일의 근입조건에 따른 침하 및 지지력 특성을 규명하고 통계분석프로그램인 SAS를 활용하여 마이크로파일의 침하와 지지력에 영향을 미치는 주요한 인자에 대한 분석을 수행하였다.

• 한국항해항만학회지
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• 제30권8호
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• pp.711-719
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• 2006

본 연구는 변위억제형 Sheet pile 이 설치된 SCP복합지반의 지지력 특성에 대한 연구로서 원심모형실험과 수치해석을 통하여 SCP 복합지반의 하중-침하 관계, 응력분담특성, 최종함수비 등의 변화에 대해 알아보았다. SCP를 기초폭의 2배로 개량한 조건과 Sheet pile를 기초 한쪽 모서리에 설치한 경우, Sheet pile를 기초 양쪽 모서리에 설치한 경우 3가지에 대하여 연직하중재하 실험을 실시하였다. 한편, 원심모형실험 결과를 모사하기 위하여 상용 유한요소 프로그램인 CRISP을 이용하였으며 수치해석시 모래다짐말뚝은 탄소성모델로 점토지반은 한계평형 상태에 기초한 수정 Cam-clay 모델을 사용하였다. 원심모형실험결과 Sheet pile이 기초파괴활동을 억지하여 항복하중강도가 증가하였으며 Sheet pile 설치에 따른 응력분담비는 $2{\sim}4$의 값을 나타내었다. 또한 수치해석 결과 Sheet pile설치에 따라 지반융기량이 $20{\sim}30%$감소하였고 수평변위는 $28{\sim}43%$ 감소효과를 나타내었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제35권11호
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• pp.25-36
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• 2019

차량이 도로를 이탈하여 성토부로 추락하는 것을 방지하기 위해 설치되는 연성 차량방호울타리는 사면부 시작점 근처에 도로방향으로 일렬로 근입된 무리말뚝과 무리말뚝 위에 부착되는 가드레일로 구성되어 있다. 차량방호울타리에 차량 충돌 시, 충돌에너지의 일부는 가드레일의 변형에 의해 흡수되며, 나머지 에너지는 가드레일을 지지하는 말뚝과 지반의 상호작용으로 저항하게 된다. 본 논문에서는 충격하중에 대한 말뚝과 지반의 상호작용을 원심모형실험을 수행하여 분석하였다. 풍화토로 다져진 경사지반에 설치된 단말뚝의 충격하중에 대한 극한지지력 및 거동특성을 분석하고자 하였다. 이를 위해 말뚝에 충격하중을 모사할 수 있는 하중재하시스템을 설계 및 구축하였다. 구축된 원심모형실험체 및 하중재하시스템을 이용하여 하중 및 지반조건에 대한 매개변수연구를 수행하였다. 최종적으로, 말뚝의 하중재하점에서 나타나는 하중-변위 곡선을 계측하여 충격극한지지력을 분석하였다. 또한, 휨모멘트 분포도로부터 산정된 지반반력 분포도를 도출하였고, 선행 연구결과와 비교하여 차량 방호울타리 지지말뚝의 지지거동을 분석하였다.

• 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.