• 한국지진공학회:학술대회논문집
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• 한국지진공학회 2002년도 추계 학술발표회 논문집
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• pp.106-113
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• 2002

In this study, a numerical analysis method for soil-pile interaction in frequency domain problem is presented. The total soil-pile interaction system is divided into two parts so called near field and far field. In the near field, beam elements are used for a pile and plain strain finite elements for soil. In the far field, dynamic fundamental solution for multi-layered half planes based on boundary element formulation is adopted for soil. These two fields are coupled using FE-BE coupling technique In order to verify the proposed soil-pile interaction analysis, the dynamic responses of pile on multi-layered half planes are simulated and the results are compared with the experimental results. Also, the dynamic response analyses of interface spring elements are performed. As a result, less spring stiffness makes the natural frequency decrease and the resonant amplitude increase.

• 한국지진공학회:학술대회논문집
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• 한국지진공학회 2000년도 춘계 학술발표회 논문집 Proceedings of EESK Conference-Spring
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• pp.443-450
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• 2000

In this study a numerical method for soil-pile interaction analysis buried in multi-layered half planes is presented in frequency domain using FE-BE coupling. The total soil-pile interaction system is divided into two parts so called far field and near field beam elements are used for modeling a pile and coupled with plain strain elements for soil modeling. Boundary element formulation using the multi-layered dynamic fundamental solution is adopted to the far field and coupled with near field modeled by finite elements. In order to verify the proposed soil-pile interaction analysis method the dynamic responses of a pile on multi-layered dynamic fundamental solution is adopted to the far field and coupled with near field modeled by finite elements. In order to verify the proposed soil-pile interaction analysis method the dynamic responses of a pile on multi-layered half-planes are performed and compared with experiment results. Through this developed method the dynamic response analysis of a pile buried in multi-layered half planes can be calculated effectively in frequency domain.

• 한국지진공학회:학술대회논문집
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• 한국지진공학회 2002년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.117-124
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• 2002

The major purpose of this study is to determine the dynamic behavior of soil-pile-structure interaction system considering the underground cavity. For the analysis, a numerical method fur ground response analysis using FE-BE coupling method is developed. The total system is divided into two parts so called far field and near field. The far field is modeled by boundary element formulation using the multi-layered dynamic fundamental solution that satisfied radiational condition of wave. And this is coupled with near field modeled by finite elements. For the verification of dynamic analysis in the frequency domain, both forced vibration analysis and free-field response analysis are performed. The behavior of soil non-linearity is considered using the equivalent linear approximation method. As a result, it is shown that the developed method can be an efficient numerical method to solve the seismic response analysis considering the underground cavity in 2D problem.

• 한국지반공학회논문집
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• 제24권12호
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• pp.33-40
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• 2008

본 연구에서는 유한요소해석을 이용하여 암반에 근입된 현장타설말뚝의 말뚝-지반 상호작용즉, 지반의 연속성을 고려한 하중전이해석을 수행하였다. 이를 위하여 주면 하중전이함수를 사용자 정의의 경계면 모델(FRIC)로 구현하여 말뚝지반의 미끄러짐 거동과 하중전이 거동을 모델링 하였다. 본 연구결과, 주면마찰력에 의해 발생되는 선단침하량으로 대변되는 지반 연속성 영향은 주면마찰력이 극한상태로 도달할 때까지 증가함을 알 수 있었으며, 말뚝직경과 암반계수의 비(D/$E_{mass}$), 전체하중에서 주면마찰력의 비($R_s$/Q)에 영향을 받는 것으로 나타났다. 현장재하시험 사례와의 비교분석 결과, FRIC을 이용한 유한요소해석방법은 말뚝의 하중전이 거동과 말뚝-지반 상호작용 효과(coupling effect)를 적절히 나타낼 수 있었으며, 말뚝의 거동을 예측하는데 크게 개선되었음을 확인하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제13권4호
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• pp.437-448
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• 2000

본 연구에서는 외부의 동하중에 의한 다층 지반-말뚝 상호작용계의 해석을 위한 동적 유한요소-경계요소 조합 주파수 응답해석 알고리즘을 개발하였다. 전체 상호작용계를 내부영역과 외부영역으로 나누고, 내부영역에 보요소를 도입하여 말뚝을 모형화 하고 평면변형률 요소로 모형화된 지반과 조합하였다. 말뚝머리 절점에 집중질량을 이용하여 상부구조물을 고려하므로써 전체 지반-말뚝 상호작용계의 내부영역을 형상화하였다. 외부영역에 동적 기본해를 이용한 경계요소 해석을 도입하고 유한요소로 구성된 내부영역과 조합하므로써 반무한체에 대한 방사조건을 만족시키고 내부의 복잡한 기하학적 성질과 다양한 물성의 고려가 가능한 수치해석 기법을 개발하였다. 개발된 지반-말뚝-구조물계의 상호작용 해석법에 대한 타당성을 알아보기 위해 다층반무한 지반에 근입되어진 말뚝에 조화하중을 가하여 동적 응답해석을 실시하고 기존의 연구결과 및 실험값과 비교 검증하였다. 또한 상호작용계의 주요 인자들의 변화를 통한 다양한 해석을 수행하므로써 다층 반무한 지반에 근입되어진 말뚝의 동적 특성을 고찰하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제23권9호
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• pp.39-49
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• 2007

본 연구에서는 수치해석을 통해 말뚝캡의 강성에 따른 거동차이를 분석하였다. 따라서 강성캡과 연성캡을 선정하여 상부교각과 하부군말뚝기초를 일체화하여 일련의 해석을 수행하였다. 해석 시 캡강성에 영향을 주는 캡의 탄성계수와 두께, 상부 교각길이, 지반반력, 그리고 말뚝직경 등을 고려하였다. 본 연구결과 군말뚝내 개별말뚝에 작용하는 하중은 말뚝캡의 강성에 크게 좌우되었으며 그 결과, 연성캡 해석결과는 강성캡에 비하여 수평하중과 휨모멘트가 상대적으로 크게 발생하므로 좀 더 보수적인 설계가 가능하리라 판단된다.

• 한국음향학회지
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• 제35권6호
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• pp.480-490
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• 2016

풍력터빈의 대형화와 경량화에 따라 풍력터빈에 작용하는 동하중에 의한 진동 응답이 크게 발생할 수 있다. 특히 공진에서는 큰 진동 응답이 발생하므로 설계 시 정확한 고유진동수의 예측이 요구된다. 이를 위해 풍력터빈 지지구조와 지반에 대한 연성해석이 요구되는데, 일반적으로 유한요소에 기반한 수치적인 방법이 주로 이용된다. 그러나 유한요소 해석은 파일-지반 모델링 및 연산에 많은 노력과 시간을 요구하므로 초기 설계 단계에서는 활용에 많은 제약이 따른다. 반면, 지반을 선형화한 이론 해석은 모델이 단순하고 연산 시간이 매우 짧으므로, 해석의 신뢰성이 확보된다면 지반-지지구조의 거동 특성을 초기에 예측하는데 유용한 도구가 될 수 있다. 본 논문에서는 이론 해석을 이용해 지반에 인입된 파일에 대한 파일-지반 연성해석을 수행하였다. 해석 시 지반의 변형은 탄성 범위 이내에 있다고 단순화하여 파일은 보로, 지반은 연속체로 모델링하였다. 본 연속체 모델을 이용해 파일 상단에 수평 하중 또는 모멘트가 작용할 때 발생하는 파일의 횡변형을 구하고, 파일의 세장비에 따른 영향계수를 도출하였다. 그리고 이를 유한요소해석을 기반으로 한 문헌의 결과와 비교함으로써 해석 결과의 신뢰도를 평가하였다. 이를 통해 연속체 모델의 해석은 세장비가 큰 파일에 대해서는 유효한 반면 약 3 이하의 낮은 세장비를 가지는 파일에서는 신뢰성이 떨어짐을 확인하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권6C호
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• pp.359-366
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• 2008

말뚝의 하중전이거동 및 변형특성 해석을 위해 하중전이함수법이 널리 사용된다. 본 연구에서는 말뚝-지반의 상효작용 즉, 지반의 연속성을 고려한 하중전이해석에 고찰하였으며, Mindlin 해를 이용하여 이를 고려함으로써 말뚝의 실제 거동에 보다 부합되도록 수정된 하중전이 해석방법을 제안하였다. 이를 통해 말뚝-지반 상호작용의 영향인자인 말뚝직경-지반계수의 비$(D/E_s)$과 주면마찰력-재하하중의 비$(R_s/Q)$를 고려할 수 있었다. 제안된 하중전이함수법의 타당성을 검증하기 위하여 현장재하시험 사례와의 비교분석 결과, 제안된 해석방법은 암반 근입 현장타설말뚝의 하중-침하 거동 및 하중전이특성을 적절히 예측함을 알 수 있었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제17권3호
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• pp.295-308
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• 2004

본 연구에서는 기 개발된 유한요소-경계요소 조합을 통한 지반구조물 상호작용해석기법을 이용하여 주파수 특성이 다른 여러 가지 지진파를 이용한 수치해석을 통하여 지진파에 따른 거동특성을 분석하였다. 사용한 기본해의 검증을 위하여 적용된 다층 반무한 해를 Estorff 등의 연구결과와 비교하였으며, 기본해를 이용하여 개발된 지반-구조물 상호작용해석기법의 검증을 위하여 자유장해석을 수행하였다. 자유장 해석결과는 1차원 파전달 이론에 의하여 개발된 자유장응답해석 프로그램인 SHAKE의 결과와 비교하여 그 타당성을 검증하였다. 검증된 해석기법을 이용하여 특성이 다른 3종류의 지진파가 적용된 2차원 평면상의 지반-구조물 상호작용해석을 수행함으로써 지진파와 말뚝유무에 따른 지반-구조물 상호작용거동특성을 분석하였다. 해석결과 지진이 작용할 때는 말뚝기초를 사용하는 것이 반드시 유리한 결과를 주지는 않는다는 것을 알았으며, 지반의 비선형성을 고려 할때는 말뚝의 유무가 지진응답결과에 큰 영향을 미치지 않는다는 것을 알 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제24권11호
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• pp.61-70
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• 2008

본 연구에서는 국내 4개 지역에서 시공된 총 10본의 대구경 암반 근입 현장타설말뚝의 양방향 말뚝 선단재하시험과 일반적인 말뚝두부 재하시험을 토대로 하중 재하방식에 따른 말뚝의 침하거동 및 하중전이 거동 특성을 분석하였다. 이로부터 양방향 재하하중을 받는 현장타설말뚝의 등가 말뚝 두부하중침하 거동을 고찰하곤 기존 등가 두부하중침하 곡선 산정방법과의 비교분석을 통하여 주면하중에 의해 추가적인 선단침하량의 영향정도를 분석하였다. 본 연구결과, 주면하중에 의해 발생되는 선단침하량을 고려한 하중전이해석(coupled load transfer analysis)을 통한 하중-침하량 예측값은 정재하 시험결과를 적절히 예측하는 것으로 나타났으나, 근사적 해석법을 통한 등가 하중-침하 곡선 및 일반적인 하중전이해식(uncoupled load transfer analysis)의 예측값은 정재하 시험결과에 비해 침하량을 과소 평가할 수 있음을 알 수 있었다. 하지만, 시험말뚝 근입부분의 암반층이 매우 단단할 경우 주면하중에 의한 선단침하량이 매우 작은 것으로 나타났다.