• Geomechanics and Engineering
• /
• 제33권5호
• /
• pp.463-475
• /
• 2023

Tunnel construction activity, conducted mainly in mountains and within urban centres, causes soil settlement, thus requiring the relevant management of slopes and structures as well as evaluations of risk and stability. Accordingly, in this study we performed a three-dimensional finite element analysis to examine the behaviour of piles and pile cap stability when a tunnel passes near the bottom of the foundation of a pile group connected by a pile cap. We examined the results via numerical analysis considering different conditions for reinforcement of the ground between the tunnel and the pile foundation. The numerical analysis assessed the angular distortion of the pile cap, pile settlement, axial force, shear stress, relative displacement, and volume loss due to tunnel excavation, and pile cap stability was evaluated based on Son and Cording's evaluation criterion for damage to adjacent structures. The pile located closest to the tunnel under the condition of no ground reinforcement exhibited pile head settlement approximately 70% greater than that of the pile located farthest from the tunnel under the condition of greatest ground reinforcement. Additionally, pile head settlement was greatest when the largest volume loss occurred, being approximately 18% greater than pile head settlement under the condition having the smallest volume loss. This paper closely examines the main factors influencing the behaviour of a pile group connected by a pile cap for three ground reinforcement conditions and presents an evaluation of pile cap stability.

• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제19권3호
• /
• pp.389-407
• /
• 2017

본 연구는 단독말뚝 또는 군말뚝 형태의 기초 하부를 터널이 근접통과할 경우 말뚝의 거동을 파악하기위해 3차원 유한요소해석을 수행하였다. 이때 터널과 말뚝기초 사이의 지반보강 조건별로 수치해석을 수행하여 결과를 분석하였다. 수치해석에서는 터널굴착으로 인해 유발된 말뚝침하, 축력, 전단응력 및 터널 주변지반의 전체변위를 고찰하였다. 단독말뚝의 두부침하는 지반보강의 범위가 가장 넓은 경우 지반보강을 고려하지 않은 말뚝에 비해 약 16% 감소하며, 말뚝의 최대 축력 또한 지반보강을 고려하지 않은 말뚝에 비해 약 30% 감소하는 것으로 분석되었다. 터널굴착에 따른 말뚝의 거동은 지반보강길이 (종방향 보강)보다는 보강각도(횡방향 보강)에 대해 더 크게 영향을 받는 것으로 분석되었다. 한편 오직 기초판 보강만을 실시한 군말뚝의 경우 선단부근 지반의 변위는 보강을 고려하지 않은 조건의 지반 변위와 비슷하게 나타났다. 이에 비해 말뚝두부에서는 기초판이 말뚝을 크게 구속하여 타 조건 말뚝의 경우에 비해 말뚝상부에서 축력이 약 2.5배 증가하는 것으로 분석되었다. 본 연구를 통해 보강조건에 따른 단독말뚝 및 군말뚝의 거동에 영향을 미치는 주요인자를 심도 있게 고찰하였다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
• /
• 한국지반공학회 2008년도 추계 학술발표회
• /
• pp.1232-1238
• /
• 2008

From the result of analysis using finite element method for the Pile Slab reinforcement length through embankment of height, soft ground and the change of cohesion following results were acquired. 1. The higher embankment of height is, the deeper depth of soft ground is, the smaller cohesion is, Pile Slab reinforcement length increased almost straight. 2. The reinforcement length is controlled by the depth of soft ground, cohesion, embankment of height and the like. Among these, cohesion of soft ground is affected the most. 3. The reinforcement length of Pile Slab is determined using by calculated formula.

• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제26권3호
• /
• pp.169-189
• /
• 2024

본 연구에서는 Shield TBM 터널 근접 시공으로 인한 기 존재하는 단독말뚝 및 군말뚝의 공학적 거동을 파악하기 위해 다양한 보강조건을 고려한 3차원 유한요소해석을 수행하였다. 수치해석에서는 말뚝 절단, 지반보강 및 기초판 보강을 고려하여 말뚝의 거동을 분석하였으며, 터널굴착으로 유발되는 지반침하, 말뚝두부 침하, 말뚝의 축력 및 말뚝-지반 사이 경계면에서 발생하는 전단응력을 고찰하였다. 말뚝선단이 풍화암에 지지되는 모든 말뚝에서는 전단응력의 분포가 비슷한 경향을 보였으며, 말뚝선단이 절단되는 말뚝의 경우 말뚝의 상대적 위치에 따라 인장력 혹은 압축력이 동시에 발생하는 것으로 나타났다. 또한, 말뚝선단이 풍화암에 지지된 경우 약 70%가 주면마찰력에 지지되며, 나머지 약 30%가 말뚝선단에 지지되는 것으로 분석되었다. 추가적으로 보강을 고려하지 않은 말뚝의 경우 그라우팅 보강을 실시한 말뚝에 비해 최종침하가 약 70% 크게 발생하였다. 말뚝선단 절단 및 보강조건 유무에 따라 지반 침하와 말뚝 침하가 큰 영향을 받는 것으로 조사되었으며, 본 연구를 통해 말뚝절단, 지반보강 및 기초판 보강 조건에 따른 단독말뚝 및 군말뚝의 거동에 영향을 미치는 주요인자를 심도있게 고찰하였다.

• 한국해안·해양공학회논문집
• /
• 제22권1호
• /
• pp.1-9
• /
• 2010

말뚝 상부에서 수평력 대부분을 저항한다는 매커니즘을 활용하여, 횡방향 하중이 대부분인 항만 및 해양구조물에 효율적으로 적용할 수 있는 새로운 말뚝 형식을 고안하였다. 이번 연구에서는 버켓 기초식 보강기법, 팽이 기초식 보강기법, 그라우팅식 보강기법 등 3가지 형태의 보강기법을 활용한 상부 확대형 횡방향 지지 증대 말뚝에 대한 3차원 유한요소해석을 수행하였다. 이를 통해 지반의 종류를 비롯하여, 각 보강 기법의 종류, 말뚝의 종류 및 길이, 지반의 심도 등 다양한 변수가 말뚝의 횡방향 지지 거동에 미치는 영향을 검토하였다. 해석 결과, 버켓 기초를 활용한 경우 팽이기초나 그라우팅 기법 등 전반적으로 다른 보강기법을 활용한 경우에 비해 횡방향 지지력 효율이 상대적으로 가장 뛰어난 것으로 나타난다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
• /
• 한국지반공학회 2010년도 추계 학술발표회 2차
• /
• pp.122-130
• /
• 2010

In recent days, the foundations of huge structures in general and mega foundations of grand bridges in particular are required in geotechnical engineering. However, previous design method based on virtual fixed point theory cannot adequately predict Pile-Bent structure‘s physical behavior. Therefore, this paper describes a new analysis and design of Pile-Bent structure for grand bridges. A detailed analysis was performed for column-pile interactions using FB-Pier program and Midas program. As a result, the behavior of a column-pile is estimated and highlighted. Moreover, based on this study, it is found that the minimum reinforcement ratio(=0.4%) is applicable for plastic behavior of columns.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제26권2호
• /
• pp.181-188
• /
• 2014

이 연구에서는 기존의 가상고정점 모델을 통한 단일 현장타설말뚝 설계를 보완하고자, 등가 지반면 스프링 모델을 바탕으로 한 기둥과 말뚝의 상호작용을 고려한 해석법을 제시하였으며, 이를 토대로 주요 영향인자에 따라 말뚝의 최소철근비 적용성을 분석하였다. 나아가, 기둥과 말뚝 조건을 고려하여 말뚝에 철근비별 적용 가능한 한계깊이를 제안하였다. 이 연구 결과, 기둥-말뚝의 상호작용을 고려한 해석은 가상고정점 모델 해석에서 전체 모델링 해석으로 넘어가는 중간단계의 비교적 정확하고 경제적인 설계법임을 알 수 있었으며, 이 해석법을 통해 최소철근비 적용성을 평가한 결과, 말뚝의 최대 휨모멘트는 말뚝재료의 균열모멘트 이내에서 모두 발생하는 것으로 나타나 말뚝에는 최소철근비(0.4%)를 적용하여도 만족하는 것을 알 수 있었다. 이를 토대로, 현장사례를 통해 철근비별 적용 가능한 한계깊이($L_{As=x%}$)를 제안하였으며, 정규화된 철근비별 적용 가능한 한계깊이 ($L_{As=x%}/L_P$)는 정규화된 말뚝길이($L_P/D_P$)에 따라 선형적으로 감소하여 일정한 값에서 수렴함을 알 수 있었다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제24권1호
• /
• pp.71-78
• /
• 2012

이 논문에서는 기존 PHC말뚝의 전단성능을 향상시키기 위하여 전단철근과 내부충전 콘크리트로 보강한 ICP 말뚝을 제안하였다. 허용응력 설계법을 바탕으로 전단철근 및 내부충전 콘크리트를 설계하였으며, 이를 바탕으로 2종류의 시험체를 제작하여 KS규격에 따라 전단시험을 수행하였다. 전단시험 결과, KS규격에 의거한 시험방법으로는 전단파괴를 얻을 수 없었으나, 제안된 방법에 의한 전단보강효과는 충분히 검증할 수 있었다. ICP말뚝 시험체의 전단 저항력은 기존 PHC말뚝에 비하여 평균 2배 이상으로 증진되는 것으로 나타났다. 또한 축방향 철근을 추가 보강한 ICP말뚝 시험체의 전단 저항력은 기존 PHC말뚝에 비하여 평균 2.5배 이상 증진되었다. 한편 허용응력설계법에 따라 결정된 ICP 말뚝의 허용 전단력에 비하여 시험으로 측정된 전단강도는 약 2.9 이상의 안전율을 갖는 것으로 나타났다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
• /
• 한국콘크리트학회 2003년도 가을 학술발표회 논문집
• /
• pp.380-383
• /
• 2003

Deep pile caps usually contain no transverse shear reinforcement and only small percentages of longitudinal reinforcement. The current design procedures including ACI 318-02 for the pile caps do not provide engineers with a clear understanding of the physical behavior of deep pile caps. In this study, the failure strengths of nine pile cap specimens tested to failure were evaluated using 3-dimensional strut-tie models. The analysis results obtained from the present study were compared with those obtained from several design methods, and the validity of the present method implementing 3-dimensional strut-tie models was examined.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제27권5호
• /
• pp.33-43
• /
• 2011

본 연구에서는 등가 지반면 스프링 모델을 적용한 단일 현장타설말뚝의 간편해석(기둥-말뚝의 상호작용을 고려한 분리해석)을 수행하였다. 이 때 지반조건, 하중, 말뚝직경 등의 영향인자에 따라 검증하였으며, 단일 현장타설말뚝에 적용된 철근량을 분석하여 말뚝의 최소 철근비 적용성을 평가하였다. 본 연구결과, 기존 기둥과 말뚝을 단일부재로 모델링하는 일체해석과 기둥-말뚝의 상호작용을 고려한 분리해석의 결과에는 서로 차이가 없었으며, 이를 통해 가상,고정점을 통한 해석법은 단일 현장타설말뚝의 정확한 거동파악이 어려움을 알 수 있었다. 또한 재료의 비선형성을 고려한 해석결과, 말뚝부에서 발생하는 휨모멘트는 말뚝재료의 균열모멘트 이내에서 모두 발생하였으며, 수평변위도 허용 수평변위 기준을 만족하는 것으로 나타났다. 따라서 단일 현장타설말뚝의 말뚝부에는 최소철큰비 기준인 0.4% 철근량만을 배근하여도 안정성이 확보되는 것을 알 수 있었으며, 기둥-말뚝의 상호작용을 고려한 분리해석은 상하부 일체해석으로 가는 중간단계의 비교적 정확하고 경제적인 설계법임을 알 수 있었다.