• 한국해양공학회지
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• 제12권3호통권29호
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• pp.19-30
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• 1998

In this paper, the dynamic analysis of a dolphin system for mooring a floating structure such as barge mounted plant is studied. The characteristics of the soil-pile system are simplified by a set of equivalent spring elements at the mudline. To evaluate the equivalent spring constants, the finite difference method is used. Since the characteristics of the soil-pile system are nonlinear in case of soft foundation, the nonlinear dynamic analysis technique is needed. The Newmark $beta$ method incorporating the modified Newton-Raphson method(initial stiffness method) is used. A numerical analysis is performed on two mooring dolphin systems on soft foundation and rock foundation. In case of the rock foundation, the characteristics are found to be nearly linear, so the linear dynamic analysis may be sufficient to consider the foundation effect. But in case of soft foundation, the non-linearity of the foundation appears to be very signigicant, so the nonlinear dynamic analysis si needed.

• Geomechanics and Engineering
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• 제10권3호
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• pp.315-324
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• 2016

Frictional forces between soil and structural elements are of vital importance for the foundation engineering. Although numerous studies were performed about the soil-structure interaction in recent years, the approximate relations proposed in the first half of the 20th century are still used to determine the frictional forces. Throughout history, wood was often used as friction piles. Steel has started to be used in the last century. Today, alternatively these materials, FRP (fiber-reinforced polymer) piles are used extensively due to they can serve for long years under harsh environmental conditions. In this study, various ratios of low plasticity clays (CL) were added to the sand soil and compacted to standard Proctor density. Thus, soils with various internal friction angles (${\phi}$) were obtained. The skin friction angles (${\delta}$) of these soils with FRP, which is a composite material, steel (st37) and wood (pine) were determined by performing interface shear tests (IST). Based on the data obtained from the test results, a chart was proposed, which engineers can use in pile design. By means of this chart, the skin friction angles of the soils, of which only the internal friction angles are known, with FRP, steel and wood materials can be determined easily.

• 한국지진공학회논문집
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• 제1권3호
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• pp.1-10
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• 1997

구조물 동적거동이 지반과 기초 특성에 따라 영향을 받는다는 것은 인식되었지만, 구조물 내진설계를 위한 설계규준이 지반의 본질적인 복잡성과 기초-지반체계에 대한 체계적인 연구부족으로 지반특성을 부분적으로만 반영하고 있어 불안전하거나 너무 안전한 결과를 초래한다. 이 연구에서는 전단파속도, 지반깊이, 기초 근입깊이 및 말뚝기초의 영향을 평가하여 구조물 내진해석을 위한 기초-지반체계의 운동학적 상호작용 영향을 고찰하였으며, 지반과 기초 특성을 고려한 합리적 내진해석을 위해 지반체계에 대한 수정된 분류기준을 제안하였다. 말뚝기초를 포함한 중형이나 대형 묻힌기초의 경우, 지초-지반체계의 운동학적 상호작용 영향을 고려하기 위해서는 기토밑 지반깊이를 최소한 60m 까지 고려해야하고, 말뚝유무에 관계없이 기초-지반체계의 회전운동도 구조물 내진해석에 포함되어야 한다.

• 대한조선학회논문집
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• 제55권5호
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• pp.438-447
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• 2018

For a fixed jacket type offshore structure directly supported by the seabed, the structural behavior of offshore structure depends on the soil properties. Soil properties affect on the stiffness of the piles and the boundary condition in the structural analysis. The structural analysis is performed using PSI (Pile-Soil Interaction) suggested in the code and design rule. PSI analysis of the jacket structure is carried out after various soil types are selected according to the soil properties like internal friction angle, undrained shear strength, unit weight and so on. Three types of soil are selected by varying strength for a clay and sand, respectively. The structural analysis of the jacket structure is performed using these soils. The results about axial and lateral reaction force and the stress and displacement on the structure are compared. As a results, the structural response is smaller as the soil becomes more stiff. In conclusion, it is confirmed that the structural response of fixed jacket type offshore platform supported by seabed is sensitive to the change of soil properties.

• 한국지진공학회논문집
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• 제20권5호
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• pp.285-293
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• 2016

Soil-foundation-structure interaction (SFSI) is one of the important issues in the seismic design for evaluating the exact behavior of the system. A seismic design of a structure can be more precise and economical, provided that the effect of SFSI is properly taken into account. In this study, a series of the dynamic centrifuge tests were performed to compare the seismic response of the single degree of freedom(SDOF) structure on the various types of the foundation. The shallow and pile foundations were made up of diverse mass and different conjunctive condition, respectively. The test specimen consisted of dry sand deposit, foundation, and SDOF structure in a centrifuge box. Several types of earthquake motions were sequentially applied to the test specimen from weak to strong intensity of them, which is known as a stage test. Results from the centrifuge tests showed that the seismic responses of the SDOF structure on the shallow foundation and disconnected pile foundation decreased by the foundation rocking. On the other hand, those on the connected pile foundation gradually increased with intensity of input motion. The allowable displacement of the foundation under the strong earthquake, the shallow and the disconnected pile foundation, have an advantage in dissipating the earthquake energy for the seismic design.

• Wind and Structures
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• 제14권2호
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• pp.85-112
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• 2011

Wind turbine structures are long slender columns with a rotor and blade assembly placed on the top. These slender structures vibrate due to dynamic environmental forces and its own dynamics. Analysis of the dynamic behavior of wind turbines is fundamental to the stability, performance, operation and safety of these systems. In this paper a simplied approach is outlined for free vibration analysis of these long, slender structures taking the soil-structure interaction into account. The analytical method is based on an Euler-Bernoulli beam-column with elastic end supports. The elastic end-supports are considered to model the flexible nature of the interaction of these systems with soil. A closed-form approximate expression has been derived for the first natural frequency of the system. This new expression is a function of geometric and elastic properties of wind turbine tower and properties of the foundation including soil. The proposed simple expression has been independently validated using an exact numerical method, laboratory based experimental measurement and field measurement of a real wind turbine structure. The results obtained in the paper shows that the proposed expression can be used for a quick assessment of the fundamental frequency of a wind turbine taking the soil-structure interaction into account.

• 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.

• 한국지반공학회논문집
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• 제38권9호
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• pp.5-17
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• 2022

최근, 잔교식 말뚝 구조물의 응답스펙트럼해석 시 지반-말뚝 상호작용을 모사하기 위해 가상고정점(virtual fixed point) 및 탄성지반스프링(elastic soil spring) 방법에 관한 몇몇 연구가 수행되어 왔다. 그러나, 가상고정점 방법 및 탄성지반스프링 방법의 경우 지진 가속도 크기에 따라 변하는 지반 스프링 강성을 적절히 고려할 수 없으며, 현재까지 이를 고려한 잔교식 말뚝 구조물의 응답스펙트럼해석에 관한 연구는 부족한 실정이다. 그러므로 본 연구에서는 지진 가속도 크기에 따라 변하는 지반 스프링 강성을 고려하여 응답스펙트럼해석을 수행하였으며, 기존에 제시된 가상고정점 및 탄성지반스프링 방법과의 비교를 통해 잔교식 말뚝 구조물의 동적 거동을 평가하였다. 실험 및 해석을 비교한 결과, 가상고정점 모델의 경우 모멘트 차이가 최대 117% 발생하였고, Terzaghi(1955) 탄성지반스프링 모델의 경우 모멘트 차이가 최대 21% 발생하였다. 반면, API(2000) p-y 곡선을 바탕으로 지진 가속도 크기에 따라 변하는 지반 스프링 강성을 고려하여 응답스펙트럼해석을 수행하는 경우 실험 및 해석의 모멘트 차이가 최대 4% 미만으로 도출되어 실험모델의 응답을 가장 적절히 모사하는 것으로 나타났다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.416-422
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• 2009

Offshore wind turbine are subjected to more various loads than general land structures and the stability of structures is supported by the piles driven deeply in the subsoil. So it is more important for offshore structures to consider seabed soil-structure interaction than land structures. And the response of a fixed offshore structure supported by pile foundations is affected by resist dynamics lateral loading due to wave forces and ocean environmental loads. In this study, offshore wind tower response are calculated in the time domain using a finite element package(ANSYS 11.0). Several parameters affecting the vibration characteristics of the natural frequency and mode shape and the tower response have been investigated.

• 한국지반공학회논문집
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• 제35권11호
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• pp.25-36
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• 2019

차량이 도로를 이탈하여 성토부로 추락하는 것을 방지하기 위해 설치되는 연성 차량방호울타리는 사면부 시작점 근처에 도로방향으로 일렬로 근입된 무리말뚝과 무리말뚝 위에 부착되는 가드레일로 구성되어 있다. 차량방호울타리에 차량 충돌 시, 충돌에너지의 일부는 가드레일의 변형에 의해 흡수되며, 나머지 에너지는 가드레일을 지지하는 말뚝과 지반의 상호작용으로 저항하게 된다. 본 논문에서는 충격하중에 대한 말뚝과 지반의 상호작용을 원심모형실험을 수행하여 분석하였다. 풍화토로 다져진 경사지반에 설치된 단말뚝의 충격하중에 대한 극한지지력 및 거동특성을 분석하고자 하였다. 이를 위해 말뚝에 충격하중을 모사할 수 있는 하중재하시스템을 설계 및 구축하였다. 구축된 원심모형실험체 및 하중재하시스템을 이용하여 하중 및 지반조건에 대한 매개변수연구를 수행하였다. 최종적으로, 말뚝의 하중재하점에서 나타나는 하중-변위 곡선을 계측하여 충격극한지지력을 분석하였다. 또한, 휨모멘트 분포도로부터 산정된 지반반력 분포도를 도출하였고, 선행 연구결과와 비교하여 차량 방호울타리 지지말뚝의 지지거동을 분석하였다.