• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제16권12호
• /
• pp.8128-8139
• /
• 2015

최근 구조물 기초 분야에 대한 한계상태설계법이 국제적인 기술표준으로 요구됨에 따라 연구기반이 미약한 연약지반 개량공법에 대한 하중저항계수설계법 개발의 필요성이 대두되었다. 본 연구는 신뢰성 분석을 통해 항타강관말뚝의 목표신뢰성지수 및 저항계수를 산정하여 기초 구조물에 대한 LRFD code를 개발하고자 하였다. 프로그램의 검증을 위해 광양지역 16개의 항타말뚝 재하시험 결과와 2008년 한국건설기술연구원에서 이용된 57개의 항타말뚝 재하시험 결과를 취합하였다. 구조물기초설계기준에서 제안하고 있는 두가지 정역학적 설계공식에 대해서 대표 측정지지력과 설계지지력을 비교함으로써 저항편향계수를 평가하였고, 저항편향계수의 통계특성을 이용하여 일차신뢰도법 및 몬테카를로 실뮬레이션에 의한 신뢰성 분석을 실시하였다. 그 결과, 항타강관말뚝의 목표 신뢰성지수 2.0, 2.33, 2.5에 대해서 선단부 N치 50이하인 경우 두 지지력 공식의 저항계수는 각각 0.611~0.684, 0.821~0.537, 선단부 N치 50이상인 경우 각각 0.608~0.545, 0.749~0.643으로 제안되었다. 본 연구결과는 향후 다양한 기초구조물 및 지반구조물의 하중저항계수설계법 개발을 위한 자료로서 그 활용성이 있을 것이다.

• Earthquakes and Structures
• /
• 제12권6호
• /
• pp.629-641
• /
• 2017

Foundation plays a significant role in safe and efficient turbo machinery operation. Turbo machineries generate harmonic load on the foundation due to their high speed rotating motion which causes vibration in the machinery, foundation and soil beneath the foundation. The problems caused by vibration get multiplied if the soil is poor. An improperly designed machine foundation increases the vibration and reduces machinery health leading to frequent maintenance. Hence it is very important to study the soil structure interaction and effect of machine vibration on the foundation during turbo machinery operation in the design stage itself. The present work studies the effect of harmonic load due to machine operation along with earthquake loading on the frame foundation for poor soil conditions. Various alternative foundations like rafts, barrette, batter pile and combinations of barrettes with batter pile are analyzed to study the improvements in the vibration patterns. Detailed computational analysis was carried out in SAP 2000 software; the numerical model was analyzed and compared with the shaking table experiment results. The numerical results are found to be closely matching with the experimental data which confirms the accuracy of the numerical model predictions. Both shake table and SAP 2000 results reveal that combination of barrette and batter piles with raft are best suitable for poor soil conditions because it reduces the displacement at top deck, bending moment and horizontal displacement of pile and thereby making the foundation more stable under seismic loading.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제27권11호
• /
• pp.71-81
• /
• 2011

동착강도는 동토지반 말뚝기초 설계시 지지력을 결정하는 주요 설계정수이다. 동착강도는 동결온도, 구속응력, 말뚝표면 특성, 토사종류 등 다양한 인자들에 의해 동시다발적인 영향을 받는 것으로 보고되고 있다. 하지만 동착강도에 대한 연구는 소수의 인자들만 반영할 수 있는 실험연구를 중심으로 수행되어온 경향이 있으며, 설계정수로서 동착강도를 산정하기 위한 방법들은 동결온도, 말뚝재료 등의 주요 인자들만을 고려할 수 있는 한계가 있어 왔다. 본 연구는 인공신경망 이론을 동착강도 산정에 활용함으로서 다양한 영향인자 조건에서 동착강도를 예측할 수 있는 방안을 모색하기 위한 목적으로 수행되었다. 인공신경망 학습을 위하여 총 5종류의 연구사례로부터 137개의 자료를 수집하였으며, 그 중 100개를 학습자료로, 37개를 실증자료로 구분하였다. 연구결과 단계적 인공신경망 학습을 통하여 동착강도 산정 시 다양한 영향인지를 다차원적으로 고려하여 예측하는 방법이 병행되어야 할 필요성을 확인하였으며, 5개 영향인자를 동시에 고려하여 동착강도를 예측할 수 있는 신뢰성 높은 학습결과를 도출 및 검증하였다. 또한, 매개변수 연구결과 동착강도는 동결온도와 말뚝재료의 변화에 가장 민감하게 반응하는 것으로 나타났고 수직응력에 의한 영향은 일부 온도구간에서만 뚜렷하게 나타나며 토사종류와 재하속도의 변화에 따라 동착강도가 증가하는 경향이 변화하는 특성을 나타내었다.

• 한국지반신소재학회논문집
• /
• 제21권3호
• /
• pp.49-59
• /
• 2022

본 연구는 현장타설말뚝의 합리적인 적정설계를 알아보기 위하여 수행하였다. 즉, 현장타설말뚝의 지지층 변경에 따른 극한지지력변화를 알아보기 위하여 현장타설말뚝에 대해 실시된 양방향 말뚝재하시험을 이용하여 역해석을 수행하였다. 역해석된 자료를 바탕으로 두부재하하중에 대한 수치해석을 진행하여 대상 지반에서의 극한지지력을 Davisson 판정법으로 평가하였다. 말뚝 단부가 풍화암층 상단에 안착된 1개의 경우와 풍화토 내 서로 다른 위치에 근입된 3개의 경우에 대한 수치해석 결과, 모든 경우에서 충분한 극한지지력을 확보하는 것으로 나타났다. 즉 말뚝의 단부가 풍화암 근입이 아닌 풍화암층 상단에 안착된 경우와 풍화토 내에 근입된 현장타설말뚝도 충분한 지지력을 가지고 있어 현장타설말뚝의 지지층으로 활용할 수 있음을 알 수 있다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제23권8호
• /
• pp.107-116
• /
• 2007

하중저항계수설계법(LRFD)은 세계적으로 지반공학적 설계의 실무에서 사용이 증가하고 있으며 머지않아 현재의 허용응력설계법(ASD)을 완전히 대체할 것으로 예상된다. 하중저항계수설계법은 신뢰도해석(Reliability analysis)을 바탕으로 파괴확률을 정량화하여 상부구조물과 하부구조물을 일관된 신뢰도 수준으로 설계할 수 있게 하는 장점을 가지고 있다. 현재 암반에 근입된 현장타설말뚝의 저항계수는 단지 무결암 상태일 경우에 대하여 AASHTO에 의해 제시되어 있다. 그러나 국내의 경우, 말뚝이 근입되는 대부분의 기반암은 심하게 풍화되어 있다. 따라서 본 연구에서는 풍화암(흔히 IGM)에 대한 저항계수를 산정하고자 하였다. 이를 위해 국내 풍화암에 근입된 현장타설말뚝의 저항계수를 산정하기 위하여 신뢰도 해석을 수행하였다. 4개 현장에서 수행된 21본의 재하시험자료가 분석에 사용되었으며, 말뚝지지력을 계산하는 방법에 따라 저항계수는 $0.1{\sim}0.6$의 범위 내에서 산정되었다.

• Geomechanics and Engineering
• /
• 제31권1호
• /
• pp.1-14
• /
• 2022

Urban deep excavation will affect greatly on the deformation of adjacent existing buildings, especially those with shallow foundations. Isolation piles has been widely used in engineering to control the deformation of buildings adjacent to the excavation, but its applicability is still controversial. Based on a typical engineering, numerical calculation models were established and verified through monitoring data to study the influence characteristics of isolation piles on the deformation of existing shallow foundation buildings. Results reveal that adjacent buildings will increase building settlement δ_v and the deformation of diaphragm walls δ_h, while the isolation piles can effectively decrease these. The surface settlement curve is changed from "groove" type to "double groove" type. Sufficiently long isolation pile can effectively decrease δ_v, while short isolation piles will lead to a negative effect. When the building is within the range of the maximum settlement location P, maximum building rotation θ_m will increase with the pile length L and the relative position between isolation pile and building d/D increase (d is the distance between piles and diaphragm walls, D is the distance between buildings and diaphragm walls), instead, θ_m will decrease for buildings outside the location P, and the optimum was obtained when d/D=0.7.

• Geomechanics and Engineering
• /
• 제5권5호
• /
• pp.379-399
• /
• 2013

In practice, analysis of laterally loaded piles is carried out using beams on non-linear Winkler springs model (often known as p-y method) due to its simplicity, low computational cost and the ability to model layered soils. In this approach, soil-pile interaction along the depth is characterized by a set of discrete non-linear springs represented by p-y curves where p is the pressure on the soil that causes a relative deformation of y. p-y curves are usually constructed based on semi-empirical correlations. In order to construct API/DNV proposed p-y curve for clay, one needs two values from the monotonic stress-strain test results i.e., undrained strength ($s_u$) and the strain at 50% yield stress (${\varepsilon}_{50}$). This approach may ignore various features for a particular soil which may lead to un-conservative or over-conservative design as not all the data points in the stress-strain relation are used. However, with the increasing ability to simulate soil-structure interaction problems using highly developed computers, the trend has shifted towards a more theoretically sound basis. In this paper, principles of Mobilized Strength Design (MSD) concept is used to construct a continuous p-y curves from experimentally obtained stress-strain relationship of the soil. In the method, the stress-strain graph is scaled by two coefficient $N_C$ (for stress) and $M_C$ (for strain) to obtain the p-y curves. $M_C$ and $N_C$ are derived based on Semi-Analytical Finite Element approach exploiting the axial symmetry where a pile is modelled as a series of embedded discs. An example is considered to show the application of the methodology.

• 한국지반환경공학회 논문집
• /
• 제4권2호
• /
• pp.5-13
• /
• 2003

국내의 경우 암반에 근입된 현장타설말뚝의 지지력을 계산하는데 있어 일축압축강도를 이용하는 경험적인 방법으로 설계를 수행하고 있다. 이러한 경험적인 설계방법들은 설계시 상당한 불확실성을 내포하는 것으로 나타났다. 최근에는 암반에 근입된 현장타설말뚝의 주면저항에 영향을 주는 모든 인자를 고려하는 설계법도 제안되었다. 암반에 근입된 현장타설말뚝의 지지력에 영향을 미치는 인자에는 여러 가지가 있는데 이중 굴착면의 거칠기는 암반에 근입된 말뚝의 전단거동에 중요한 역할을 하는 것으로 알려졌다. 따라서 본 연구에서는 국내 현장타설말뚝의 암반부 굴착벽면의 거칠기 특성을 조사, 분석하여 설계에 적용할 수 있는 거칠기 정수를 제안하였다.

• Coupled systems mechanics
• /
• 제9권5호
• /
• pp.433-454
• /
• 2020

In-place analysis for offshore platforms is essentially required to make proper design for new structures and true assessment for existing structures. The structural integrity of platform components under the maximum and minimum operating loads of environmental conditions is required for risk assessment and inspection plan development. In-place analyses have been executed to check that the structural member with all appurtenances robustness and capability to support the applied loads in either storm condition or operating condition. A nonlinear finite element analysis is adopted for the platform structure above the seabed and the pile-soil interaction to estimate the in-place behavior of a typical fixed offshore platform. The analysis includes interpretation of dynamic design parameters based on the available site-specific data, together with foundation design recommendations for in-place loading conditions. The SACS software is utilized to calculate the natural frequencies of the model and to obtain the response of platform joints according to in-place analysis then the stresses at selected members, as well as their nodal displacements. The directions of environmental loads and water depth variations have important effects on the results of the in-place analysis behavior. The result shows that the in-place analysis is quite crucial for safe design and operation of offshore platform and assessment for existing offshore structures.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제21권5호
• /
• pp.111-122
• /
• 2005

암반에 근입된 대구경 현장타설말뚝에 대한 하중-침하량 특성을 조사하기 위하여 35개소에서 실시된 말뚝재하시험 결과를 분석하였다. 일반적으로 단단한 암반에 근입된 대구경 현장타설말뚝의 침하량은 대단히 미소하여 말뚝의 설계 시방서상에 제시된 말뚝의 전체침하량이나 잔류침하량에 대한 규정을 적용하여 극한하중을 결정할 수가 없다. 따라서 암반에 근입된 대구경 현장타설말뚝의 항복하중을 결정하기 위하여 항타말뚝을 대상으로 이전에 제시된 P-logS분석법을 적용하여 보았다. 적용결과, 이 방법은 기존의 다른 분석법인 P-S, logP-logS, S-logt 및 P-S분석법에 비하여 항복하중결정이 비교적 간편하고 정확하였다. 그리고 암반에 근입된 대구경 현장타설말뚝의 하중이 항복하중에 도달하기 전까지의 말뚝의 하중-침하량 관계를 나타낼 수 있는 회귀분석식이 제시되었다. 또한, 지지층의 종류와 암반 근입심도에 따른 말뚝의 침하거동특성도 조사하였다. 끝으로 현장말뚝재하시험결과에 대한 고찰을 통하여 암반에 근입된 현장타설말뚝의 항복하중을 결정할 수 있는 새로운 침하량 기준값이 제시되었다.