• 한국지반공학회지:지반
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• 제12권6호
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• pp.5-20
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• 1996

본 논문은 말뚝의 선단과 두부조건이 자유이며 수평하중을 받고 있는 수직말뚝의 모형실험에 대한 결과를 보여주고 있다. 모형실험은 원심모형실험기(동경공업대학 Markll)를 이용하여 현장응력상태하의 사질토지반에서 실시되었으며, 중력가속도, 휭강성, 그리고 지반의 상대밀도를 달리하여 실험을 실시하였다. 본 연구의 목적은 Toyoura모래에 근입된 말뚝의 거동에 대해 중력가속도, 횡강성, 그리고 상대밀도의 영향과 여러학자(Murchison & O'Neill, Reese et at., Scott, Det Norske Vertas, Kondner)들에 의해 제안된 p-y곡선의 적용성 검토에 있다. p-V곡선에 의해 프로그램이 만들어졌으며, 이 프로그램으로 말뚝의 수평변위와 모멘트 그리고 지반반력 분포를 예측할 수 있다. 실측된 거동과 예측된 거동의 비교에서, Murchison & O'Neill과 Kondnor에 의해 제안된 p-y곡선식의 결과가 다른 식들보다 실측결과와 일치하였다.

• Earthquakes and Structures
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• 제10권5호
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• pp.1143-1179
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• 2016

Offshore wind turbines are considered as a fundamental part to develop substantial, alternative energy sources. In this highly flexible structures, monopiles are usually used as support foundations. Since the monopiles are large diameter (3.5 to 7 m) deep foundations, they result in extremely stiff short monopiles where the slenderness (length to diameter) may range between 5 and 10. Consequently, their elastic deformation patterns under lateral loading differ from those of small diameter monopiles usually employed for supporting structures in offshore oil and gas industry. For this reason, design recommendations (API and DNV) are not appropriate for designing foundations for offshore wind turbine structures as they have been established on the basis of full-scale load tests on long, slender and flexible piles. Furthermore, as these facilities are very sensitive to rotations and dynamic changes in the soil-pile system, the accurate prediction of monopile head displacement and rotation constitutes a design criterion of paramount importance. In this paper, the Fourier Series Aided Finite Element Method (FSAFEM) is employed for the determination of static impedance functions of monopiles for OWT subjected to horizontal force and/or to an overturning moment, where a non-homogeneous soil profile has been considered. On the basis of an extensive parametric study, and in order to address the problem of head stiffness of short monopiles, approximate analytical formulae are obtained for lateral stiffness $K_L$, rotational stiffness $K_R$ and cross coupling stiffness $K_{LR}$ for both rough and smooth interfaces. Theses expressions which depend only on the values of the monopile slenderness $L/D_p$ rather than the relative soil/monopile rigidity $E_p/E_s$ usually found in the offshore platforms designing codes (DNV code for example) have been incorporated in the expressions of the OWT natural frequency of four wind farm sites. Excellent agreement has been found between the computed and the measured natural frequencies.

• 한국지반공학회논문집
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• 제27권7호
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• pp.47-57
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• 2011

수평하중을 받는 말뚝기초의 설계를 위하여 p-y 곡선을 이용한 해석법이 널리 사용되고 있다. 이 때, 토질 및 기초특성에 적합한 p-y 곡선의 선정이 중요함에도 불구하고 현재 p-y 곡선에 대한 연구는 매우 부족한 실정이다. 본 연구에서는 3차원 수지해석을 프로그램을 이용하여 점성토 지반에 근입된 현장타설말뚝에 대한 p-y 곡선을 산정하였다. 먼저 현장재하시험으로부터 얻어진 단일말뚝의 p-y 곡선과 수치해석으로부터 얻어진 p-y 곡선을 비교하여 수치 모델링을 검증하였다. 그리고, 단일말뚝에 대하여 말뚝직경, 말뚝 탄성계수, 말뚝두부 구속조건, 그리고 무리말뚝에 대하여 말뚝간격을 변화시거며 매개변수 연구를 수행하였다. 최종적으로, 단일발뚝과 무리발뚝의 p-y 곡선을 비교하여 무리말뚝 효과를 나타내는 p-multiplier를 산정하였다. 그 결과, 말뚝간격 3D의 p-multiplier 값은 첫 번째 열 0.86, 가운데 열 0.69, 마지막 열 0.77로서 기존에 제안된 O'Neill and Reese의 결과와 유시한 것으로 나타났다. 말뚝간격 6D 이상인 경우 무리말뚝 효과는 무시할 수 있는 것으로 나타났다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제24권9호
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• pp.33-40
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• 2023

지진 시 상부구조물을 지지하는 말뚝기초에 가해지는 수평 하중은 상부구조물의 관성력과 지반의 운동력으로 구분된다. 상부구조물의 관성력과 지반의 운동력은 서로 다른 복잡한 메커니즘을 통해 말뚝기초에 피해를 입힐 수 있기 때문에 지반-말뚝-구조물의 상호작용을 적절히 예측하고 평가하는 것이 말뚝기초의 안전한 내진설계를 위해 필요하다. 지반-말뚝-구조물의 상호작용은 구조물의 동적특성, 말뚝의 길이, 두부 경계조건 및 지반의 상대밀도에 영향을 받는다. 지반의 상대밀도가 달라지면 그에 따른 구속압 및 지반 강성이 변화하며 결과적으로 지반반력계수도 각 시스템에 따라 달라지게 된다. 말뚝기초의 수평방향 지지거동 및 극한 지지력은 수평방향 하중조건 및 모래지반의 상대밀도에 따라 다르게 나타난다. 이에 본 연구에서는 건조된 모래지반의 상대밀도가 상부구조물을 지지하는 무리말뚝의 동적거동에 미치는 영향을 확인하기 위해 1g 진동대 모형실험을 수행하였다. 그 결과 상대밀도가 증가함에 따라 상부구조물의 가속도는 증가하고 말뚝캡의 가속도는 감소하는 것으로 확인되었으며, 말뚝의 p-y 곡선의 기울기는 감소하는 것으로 확인되었다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제17권1호
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• pp.127-137
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• 2018

쇄석다짐말뚝(Gravel Compaction Pile, 이하 GCP)는 느슨한 사질토지반이나 연약한 점토지반에 쇄석을 다지고 압입하여 원지반에 말뚝을 조성함으로써 지반을 개량하는 공법이다. 국내 GCP공법은 많은 연구자들이 실내실험, 현장실험 등을 이용해 GCP 복합지반의 응력거동을 분석하였으나, GCP 복합지반의 상부에 재하되는 매트기초의 강성 차이에 따른 거동분석은 다소 미미한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 수치해석을 통해 기초의 강성 차이에 따라 응력분담비를 규명하고자 하였다. 이를 위해 유한요소 해석프로그램인 ABAQUS를 이용하여 치환율을 변화시켜 모델링하고, 강성 차이에 따라 복합지반의 응력분담비와, 침하량 및 최대 수평변위량을 분석하였다. 분석 결과, 강성기초의 하중재하시 응력분담비는 연성기초의 하중재하보다 높게 평가되었으며, 연성하중재하조건에서의 침하량은 강성조건에서 보다 다소 높은 경향이 나타났다. 이는 상부기초의 강성 차이에 대한 응력거동 특성을 명확히 규명해야 할 필요성이 있다고 판단된다. 또한, 최대 수평변위는 강성의 차이에 상관없이 일정한 위치에서 최대 변위가 발생하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제13권12호
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• pp.91-98
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• 2012

기존의 설계방식 및 유한요소법에 의해 모델링된 해상풍력 기초의 거동특성을 비교하였고, 확률론적 측면에서 기초형식에 따른 해석사례를 비교 분석하였다. 동일한 수심 및 지반조건에서 동일한 형식의 기초를 설계할 경우 가정모델에 따른 거동양상을 비교한 결과 지반의 강성을 고려하는 가상고정식과 분포 스프링식은 부재력에 차이가 크지 않은 반면, 이를 고려하지 않는 지반고정식은 상대적으로 부재력이 작게 산정됨으로써 보다 불안정한 설계를 유도하는 경향이 있었다. 다시 말해 기초와 지반의 상호관계는 해석결과에 크게 영향을 미치므로 지반의 강성을 고려함이 합리적이다. p-y 방법과 FEM 모델을 이용하여 각각 동일한 모노파일을 해석한 결과 상 하부에서 상당한 오차가 발생하였고, 특히 직경이 큰 경우에 파일 하부에서의 오차가 크게 나타남으로써 5m 이상의 대구경 모노파일 설계 시는 FEM 등 정밀해석이 병행되어야 하며, 해저지반 특성의 면밀한 고려와 공학적 판단이 필요하다. 트라이포드 및 모노파일 형식의 기초를 동일한 수심 및 지반조건에 대하여 신뢰성을 해석한 결과 트라이포드 형식의 파괴확률이 매우 작게 산정되었고, 모노파일 형식은 파괴확률이 비교적 크게 산정되어 안전도가 낮게 평가될 수 있음을 알 수 있었다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제13권5호
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• pp.59-74
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• 1997

본 논문은 낙동강 유역의 사질토 지반에서 수평하중을 받는 강관 말둑의 수평거동을 모형실첨을 통해 관찰하였다. 븐 연구의 목적은 말뚝의 수평거동(하중-변위 잔계,지반내 말뚝의 모멘트 분포, 최대 모멘트-변위 관계 등)에 대한 말뚝의 강성, 말뚝의 근입길이, 지반의 상대밀도, 하중 재하속도, 말뚝두부의 구속조건, 그리고 지반내의 비균질토의 영향에 관하여 실험적인 연구를 수행하고 이러한 영향들을 정량화 할 수 있는 결과들을 얻고자 한다. 비선형적인 하중-변위 관계는 모형실험의 결과들로부터 2차 곡선방정식으로 회귀분석하여 구하였으며, 임의 수평 변위에 대한 수평하중, 항복하중, 극한하중 그리고 최대 휭모멘트와 항복쉽모멘트는 상대밀도를 포함하는 지수함수식의 형태로 회귀분석하여 구하였다. 수평 극한하중에 관한 Brom's의 이론 결과와 실험결과 비교에서, 짧은 말뚝과 긴 말뚝의 결과가 서로 반대로 나타난 것은 가정한 지반반력이 깊은 지점에서 낙동강 사질토의 지반반력보다 작아서 나타나는 것으로 판단된다. 균질충과 비균질토 지반의 수평거동 비교에서, 하부지반의 상 대밀도보다 상부지반의 상대 밀도가 하중-변위관계에 더 큰 영향을 끼치고 있으며, 하부와 상부 지반의 상대밀도 차가 클수록 그런현상은 뚜렷하게 나타났다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2010년도 춘계 학술발표회
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• pp.163-170
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• 2010

Today, In-Situ testing for measureing geotechnical characterization are divided by Cone Penetration Test, Standard Penetration Test and Dilatometer Test, and will vary depending on soil conditions have been applied (Korea Geotechnical Engineering, 2006). However, these methods can be applied on sand or soft clay soil. Now, many studies are progressing for evaluating the stiffness characteristic of rocks and IGM. and Nam moon suk(2006) did Texas Cone Penetrometer Test for designing field penetration pile intruded at rocks and IGM. but, reliability of Texas Cone Penetration Test has confidence limits because TCPT is testing in Texas centrally, and energy dose not measure Woojin Lee, etc. (1998) did calculate Standard Penetration Test Hammer's dynamic energy efficiency by using dongjaeha analyzer. this research, we installed strain gage and accelerometer for supply existing equipment, and develop MCP that can use variety soils. this thesis, we measured energy at head and tip of Rod for evaluating energy that transport at free falling. As a result, Energy differences are occurred at head and tip of Rod.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제15권4호
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• pp.89-96
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• 2016

인천 ${\bigcirc}{\bigcirc}$지역의 연약지반에 시공된 변단면 연약지반보강기초(Variable cross-section soft ground reinforced foundation)의 연직압축거동을 분석하였다. 변단면 연약지반보강기초는 원지반과 고화재를 혼합교반하여 형성되는 고형체의 높은 강성과 강도를 이용하여 상부구조물로부터 유발되는 연약하중을 효과적으로 저항하기 위하여 시공된다. 변단면 연약지반보강기초는 군말뚝 형식으로 시공이 되는데, 정확한 연직거동을 알기 위하여 1개소의 기초에 대한 연직재하시험을 수행하였다. 변단면 연약지반보강기초의 거동을 일반적인 깊은 기초의 거동과 비교하기 위하여 유사한 천층지반조건에 시공된 PHC 파일의 재하시험 결과와 비교하여 재하하중에 따른 침하량 및 하중전이 거동특성을 분석하였다. 연직재하시험결과를 비교분석하였다. 변단면 연약지반보강기초는 제한된 범위의 연직하중에 대하여 천층에서도 효율적으로 저항하는 것으로 분석되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제28권4호
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• pp.67-78
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• 2012

철지반의 비선형성을 고려한 말뚝지지 전면기초의 3차원 해석기법(YSPR)을 개발하였다. 전면기초는 6개의 자유도를 가진 평면쉘 요소로, 말뚝은 보-기둥 요소로 모델링하여 전면기초와 결합하였다. 또한 말뚝두부 및 지반의 강성은 $6{\times}6$ 강성행렬로 모델링 하였으며, 전면기초-말뚝-지반의 상호작용은 비선형 하중전이함수를 이용하여 선형/비선형거동의 모사가 가능하도록 하였다. 기존의 단순해석기법, 유한요소해석 및 현장계측값과의 비교 분석 결과, 본 해석기법이 대단면 말뚝지지전면기초에서 말뚝의 축하중 분포와 침하량을 비교적 정확히 산정하는 것으로 판단되며, 이러한 검증을 토대로 실제 대단면 기초설계에 대한 적용 가능함을 확인할 수 있었다.