• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제20권3호
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• pp.25-32
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• 2016

말뚝머리-확대기초 접합부는 상부구조물의 하중을 말뚝으로 전달하는 연결부분으로서 부재의 단면과 강성의 급격히 변화하는 부위이기 때문에 응력이 집중되고 작용하는 휨모멘트와 전단력이 큰 취약부분이다. 이 연구에서는 제작조건에 따른 PHC말뚝 및 합성 PHC말뚝과 확대기초 접합부의 구조성능을 평가하는데 목적이 있다. 반복가력 하중 조건하에서의 균열패턴, 하중-변위관계, 연성비, 초기 회전강성 및 에너지소산 특성을 각각 평가하였다. 접합부 초기 회전강성은 확대기초 내부로 삽입되는 말뚝삽입 깊이와 축방향철근 배근위치에 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. 또한 접합부 강도, 연성비 및 누적 에너지소산 등의 접합부 거동은 말뚝의 종류와 축방향 철근 배근 위치에 영향을 받는 것으로 나타났다.

• 한국지진공학회:학술대회논문집
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• 한국지진공학회 2003년도 추계 학술발표회논문집
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• pp.98-106
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• 2003

To construct pile-supported wharf structures that must support heavy horizontal loads, both vertical piles and batter piles are used. Batter piles are used to secure the bearing capacity against the horizontal loads. However, past case histories have shown that the heads of batter piles are vulnerable because these heads are subjected to excessive axial loads during earthquakes. Therefore, the aseismatic reinforcement method must be developed to prevent batter pile heads from breaking due to excessive seismic loads. Two different connecting methods of either inserting rubber or ball-bearing between batter pile head and upper plate were proposed to improve the aseismatic efficiency. Three large-scale pile head models(rubber type model, ball-bearing type model, and fixed type model) were manufactured and horizontal loading tests were peformed for these models. The results showed that the force-displacement relationship of the fixed type model was linear, but that of the rubber type model and the ball-bearing type model was bilinear. The increase in the horizontal displacement led to the increase in the horizontal stiffness of the rubber type models and the decrease in that of the ball-bearing type model. Compared with the values for fixed type model, the damping ratios of the rubber type model and the ball-bearing type model increased about 33~185％ and 263~269％, respectively.

• 한국지반공학회논문집
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• 제15권6호
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• pp.239-249
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• 1999

본 논문에서는 측방변형을 받는 수동 군말뚝의 거동특성을 연구하기 위해 말뚝의 휨강성, 말뚝중심간격, 상대밀도와 두부구속조건을 변화시킨 단독말뚝과 말뚝 중심간격이 말뚝직경(D)의 2.5, 5.0, 7.0배가 되는 1열 군말뚝에 대한 모형실험을 실시하였다. 실내모형실험은 주문진 표준사와 화강 풍화토에 근입된 수동말뚝에 직사각형 형태의 측방변위를 점진적으로 가하여 주문진 표준사에 대해 총 32회, 화강풍화토에 대해 총 16회의 실험을 실시하였다. 주문진 표준사에 대해서는 알루미늄과 PVC말뚝을, 화강풍화토에 대해서는 PVC 말뚝만을 사용하였다. 그 결과 수동말뚝에서 발생하는 최대 휨모멘트와 말뚝변위는 말뚝의 휨강성, 말뚝중심간격, 지반조건, 두부구속조건에 따라 크게 영향을 받는다는 것을 알 수 있었다. 1열 군말뚝은 두부 구속조건에 상관없이 말뚝중심간격 7.0D 이하에서 그룹효과가 나타났으며, 7.0D에서 거의 단독말뚝과 같은 거동을 보임을 알 수 있었다. 말뚝의 간격이 좁아짐에 따라 말뚝의 변위와 휨모멘트 모두 감소하였다. 아울러 말뚝의 휨강성이 클수록 휨모멘트는 증가하나 변위는 감소하고, 상대밀도가 클수록 휨모멘트와 변위는 커지는 경향을 보였다. 상대밀도에 대한 휨모멘트의 크기 변화는 고정단에 의한 실험보다 자유단에 의한 실험에서 더 크게 나타났다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제23권1호
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• pp.71-77
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• 2019

지지력이 큰 하부지반에 구조물의 하중을 전달하기 위한 방안으로 말뚝기초가 대부분 적용되고 있다. 이 연구에서는 접합부에 보강되는 철근량에 따라 반복하중 하에서 프리캐스트공법과 철근 및 속채움 콘크리트로 말뚝머리부를 보강한 철근콘크리트 말뚝(HPC)과 기초 접합부 거동을 실험을 통해 평가하였다. 철근량에 변화에 따라 제작된 두 종류의 접합부 실험체의 균열패턴과 파괴거동은 유사한 수준으로 평가되었다. 철근량 1.77배 증가에 기인하여 BS-H25 실험체는 BS-H19 실험체에 비해 최고하중은 약 1.47배 증가하였지만 연성비는 정가력시 76%, 부가력시 70% 수준을 나타내었다. 강성감소는 접합부 철근 항복 이후 BS-H19 실험체와 BS-H25 실험체는 정가력시 초기강성의 약 66% ~ 71% 수준으로 부가력시 54% ~ 57% 수준으로 감소되었고 BS-H25 실험체가 평균 13% 높은 강성값을 나타내었다. 극한하중 상태에서의 BS-H19와 BS-H25 실험체의 누적 에너지 소산량은 사용하중 상태에 비해 약 5.5배 및 6.6배 큰 값으로 측정되었다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제46권1호
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• pp.53-73
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• 2013

Prediction of prestressed concrete girder integral abutment bridge (IAB) load effect requires understanding of the inherent uncertainties as it relates to thermal loading, time-dependent effects, bridge material properties and soil properties. In addition, complex inelastic and hysteretic behavior must be considered over an extended, 75-year bridge life. The present study establishes IAB displacement and internal force statistics based on available material property and soil property statistical models and Monte Carlo simulations. Numerical models within the simulation were developed to evaluate the 75-year bridge displacements and internal forces based on 2D numerical models that were calibrated against four field monitored IABs. The considered input uncertainties include both resistance and load variables. Material variables are: (1) concrete elastic modulus; (2) backfill stiffness; and (3) lateral pile soil stiffness. Thermal, time dependent, and soil loading variables are: (1) superstructure temperature fluctuation; (2) superstructure concrete thermal expansion coefficient; (3) superstructure temperature gradient; (4) concrete creep and shrinkage; (5) bridge construction timeline; and (6) backfill pressure on backwall and abutment. IAB displacement and internal force statistics were established for: (1) bridge axial force; (2) bridge bending moment; (3) pile lateral force; (4) pile moment; (5) pile head/abutment displacement; (6) compressive stress at the top fiber at the mid-span of the exterior span; and (7) tensile stress at the bottom fiber at the mid-span of the exterior span. These established IAB displacement and internal force statistics provide a basis for future reliability-based design criteria development.

• Geomechanics and Engineering
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• 제5권2호
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• pp.119-142
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• 2013

Pile load tests using Osterberg cells (O-cell) were conducted on cast-in-place concrete piles founded in oil sand fill and in situ oil sand at an industrial plant site in Fort McMurray, Alberta, Canada. Interpreted pile test results show that very high pile shaft resistance (with the Bjerrum-Burland or Beta coefficient of 2.5-4.5) against oil sand could be mobilized at small relative displacements of 2-3% of shaft diameter. Finite element simulations based on linear elastic and elasto-plastic models for oil sand materials were used to analyze the pile load test measurements. Two constitutive models yield comparable top-down load versus pile head displacement curves, but very different behaviour in mobilization of pile shaft and end bearing resistances. The elasto-plastic model produces more consistent matching in both pile shaft and end bearing resistances whereas the linear elastic under- and over-predicts the shaft and end bearing resistances, respectively. The mobilization of high shaft resistance in oil sand under pile load is attributed to the very dense and interlocked structure of oil sand which results in high matrix stiffness, high friction angle, and high shear dilation.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제18권5호
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• pp.5-16
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• 2017

본 연구에서는 압밀을 고려한 고등 3차원 유한요소해석을 통하여 압밀이 진행중인 지반에 근입된 단독말뚝의 거동을 지배하는 주요인자에 대한 검토를 실시하였다. 일반적으로 실무에서 고려되는 최소 및 최대 범위의 성토고 및 연약지반의 탄성계수를 가정하여 단독말뚝을 고려하였다. 성토고가 높을수록 그리고 점토의 탄성계수가 작을수록 말뚝에 작용하는 부마찰은 증가하는 것으로 나타났으며, 부마찰력 및 침하는 성토고 보다는 점토의 탄성계수에 더 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. 부마찰에 의한 말뚝의 부마찰력 및 침하는 압밀 초기 단계에서 비교적 빠르게 발생하는 것으로 분석되었다. 정마찰은 압밀 초기에는 발현되지 않았다가 압밀도 50% 이후부터 급격하게 증가하였다. 말뚝이 압밀이 상당히 진행된 압밀도 50% 이상인 지반에 설치되어도 비교적 큰 크기의 부마찰이 말뚝에 발생할 수 있는 것으로 분석되었다. 한편 부마찰이 발생 중인 말뚝에 하중을 작용시키면 그렇지 않은 경우에 비해 말뚝의 최종침하가 최대 약 95% 증가하는 것으로 나타났다. 부마찰이 작용하는 말뚝의 설계지지력은 부마찰이 작용하지 않는 말뚝에 비해 약 4-11% 감소하는 것으로 분석되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제15권2호
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• pp.3-16
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• 1999

현재 국내에서는 부유식 구조물을 이용하여 소각로 및 담수화 공장을 해상에 축조하는 BMP(Barge Mounted Plant) 시스템에 관한 연구를 수행중에 있다(한국기계연구원 1997). 본 논문에서는 이러한 BMP의 계류 돌핀(mooring dolphin) 구조물하부의 말뚝기초의 거동을 모델하는 기법에 관하여 다루었다. 지반-말뚝계의 축하중 및 횡하중에 대한 거동은 지반을 비선형 스프링으로 모델하고 말뚝을 일축부재 및 보로 모델하여 유한차분적으로 해를 구하는 비선형 지반반력해석을 수행한다. 이러한 말뚝두부에서의 하중-변위관계로부터 지반-말뚝계의 등가강성을 산정할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 거제도 주변 해역을 대상으로 지반조사를 수행하였고 이를 토대로 지반의 깊이에 따른 축방향 및 횡방향 하중전이 관계를 도출하였다. 그리고 돌핀하부의 말뚝에 대하여 축하중 및 횡하중에 대한 지반반력해석을 수행하였다. 이러한 해석과정을 통하여 대상지역에 적합한 말뚝의 관입깊이 및 단면을 합리적으로 산정할 수 있었다. 결국 말뚝두부에서의 하중-변위관계로부터 지반-말뚝계의 강성을 모델함으로써, 지반조건을 고려하여 돌핀구조물의 동적해석을 합리적으로 수행할 수 있었다. 해석결과 지반-말뚝계의 강성을 고려할 경우에는 강체로 고려한 경우에 비하여 변위 진폭이 상당히 크게 나타났다. 그리고 돌핀의 케이싱 상부의 모멘트가 더 크게 나타나고 해저지표 말뚝두부에 전달되는 모멘트는 더 작게 나타남을 알 수 있었다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제28권1호
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• pp.21-32
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• 2024

This study performed the seismic response analysis of an LNG storage tank supported by a disconnected piled raft foundation (DPRF) with a load transfer platform (LTP). For this purpose, a precise analytical model with simultaneous consideration of Fluid-Structure Interaction (FSI) and Soil-Structure Interaction (SSI) was used. The effect of the LTP characteristics (thickness, stiffness) of the DPRF system on the seismic response of the superstructure (inner and outer tanks) and piles was analyzed. The analytical results were compared with the response of the piled raft foundation (PRF) system. The following conclusions can be drawn from the numerical results: (1) The DPRF system has a smaller bending moment and axial force at the head of the pile than the PRF system, even if the thickness and stiffness of the LTP change; (2) The DPRF system has a slight stiffness of the LTP and the superstructure member force can increase with increasing thickness. This is because as the stiffness of the LTP decreases and the thickness increases, the natural frequency of the LTP becomes closer to the natural frequency of the superstructure, which may affect the response of the superstructure. Therefore, when applying the DPRF system, it is recommended that the sensitivity analysis of the seismic response to the thickness and stiffness of the LTP must be performed.

• 한국지반공학회논문집
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• 제26권11호
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• pp.39-46
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• 2010

본 연구에서는 Strain Wedge 해석모델을 이용하여 수평하중이 작용하는 단독말뚝의 수평저항력 산출식을 제시하였고, 이를 모형실험, 현장 실험의 결과와 기존의 문헌에서 제시된 수평저항력 산정식과 비교 분석하였다. 그 결과 모형 실험의 시험 결과보다 조금 작게 나타났고, 현장 재하실험 결과와는 말뚝 두부의 변위가 작을 경우 상당히 잘 일치하고 있으나, 말뚝 두부의 변위가 증가할 수록 결과 값의 차가 조금씩 발생하였다. 그리고 기존의 산출식과 비교 검토한 결과 유한차분법과 잘 일치하였다.