• Geomechanics and Engineering
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• 제5권6호
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• pp.519-540
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• 2013

This paper presents an optimal design method for determining pile lengths of piled raft foundations. The foundation settlement is evaluated by taking into account the raft-pile-soil interaction. The analysis of settlement is simplified by using Steinbrenner's equation. Then the total pile length is minimized under the settlement constraint. An extended sequential linear programming technique combined with an adaptive step-length algorithm of pile lengths is used to solve the optimal design problem. The accuracy of the simplified settlement analysis method and the validity of the obtained optimal solution are investigated through the comparison with the actual measurement result in existing piled raft foundations.

• Geomechanics and Engineering
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• 제14권1호
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• pp.43-50
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• 2018

Applicability of constructing piled raft foundations on soft clay has been given attention in recent years. Lack of sufficient stiffness for soil and thus excessive settlements to allow higher contribution of piles is the major concern in this regard. This paper presents a numerical investigation of performance of piled-raft foundations on soft clay with focusing on a case study. A 3D FEM numerical model is developed using ABAQUS. The model was calibrated by comparing physical and numerical modeling results of other researchers. Then the possibility of using piled-raft system in construction of foundation for a water storage tank in Sarbandar, Iran is assessed. Soil strength parameters in the numerical model were calibrated using the instrumentation data of a heavily instrumented preloading project at the construction site. The results indicate that choosing the proper combination of length and spacing for piles can lead to acceptable differential and total settlements while a high percentage of total bearing capacity of piles can be mobilized, which is an efficient solution for the project. Overall, the construction of piled-rafts on soft clays is promising as long as the total settlement of the structure is not imposing restrictions such as the common 25 mm allowable settlement. But instead, if higher allowable settlements are adopted, for example in the case of rigid steel tanks, the method shall be applicable with considerable cost savings.

• 한국지반공학회논문집
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• 제28권8호
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• pp.43-53
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• 2012

말뚝지지 전면기초는 무리말뚝 기초뿐만 아니라 전면기초까지도 연직력에 대하여 효과적으로 저항하기 때문에 지지력의 증가, 부등침하의 감소, 전체 침하량 억제 등의 장점이 있어 경제적인 기초형식으로 간주될 수 있다. 그러나 실제 말뚝지지 전면기초의 설계 및 설계 기준에 있어 전면기초의 지지력을 고려하고 있지 않기 때문에 전면 기초에 의한 지지력 증가 및 침하량 억제 효과는 고려되지 못하는 실정이다. 본 연구에서는 말뚝지지 전면기초의 거동특성을 분석하고 전면기초에 의한 지지력 증대효과를 정량화하기 위하여 원심모형시험을 수행하였다. 이를 위해 말뚝지지 전면기초, 무리말뚝기초, 전면기초, 단독 말뚝기초 등 각 기초형식에 대해 별도의 실험을 수행하였으며, 말뚝지지 전면기초의 지지력 특성 변화를 분석하고 다른 기초형식의 지지력 특성변화 분석 결과와 비교하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제24권10호
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• pp.17-24
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• 2008

본 연구에서는 전면지지 말뚝기초의 비선형적 거동을 보다 간편하게 모사할 수 있는 2차원 유한요소기법을 개발하였다. Raft는 Mindline 이론에 근거한 평판유한요소로 모델링 하였으며, 하중 재하에 따른 말뚝의 비선형적 거동을 모사할 수 있는 말뚝거동 모델을 제안하였다. 전면지지 말뚝기초의 비선형적 침하거동에 대한 개발된 수치기법의 적용성을 검증하기 위하여 실내실험 계측자료와 유한요소 해석결과와 비교하였으며, 비선형적 침하거동을 잘 모사할 수 있음을 확인하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제22권4호
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• pp.95-104
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• 2006

최근 경제적이고 안전한 기초 설계를 위하여 말뚝지지 전면기초(Piled raft) 또는 말뚝보강기초(Disconnected piled raft)에 대한 설계가 관심을 모으고 있다. 본 연구는 국내에서 연구가 미진한 말뚝보강기초의 거동과 그 효과를 실내 모형 시험을 대신하는 삼축압축시험을 통하여 규명하였다. 주문진 표준사와 탄소봉을 각각 지반과 말뚝으로 사용하여 삼축압축시험기에 보강 지반을 성형한 후 구속응력 상태에서 재하 시험을 실시하였다. 말뚝 보강에 따른 거동 차이를 규명하기 위하여 말뚝 개수, 말뚝 직경 및 말뚝 길이 등의 변화를 주어 하중-침하 관계를 도시하고 그 결과를 분석하였다. 시험 결과 기초지반 면적에 대한 보강 말뚝 면적비를 보강률이라 정의할 때 말뚝 수평단면 보강률이 약 18%이고, 수직단면 보강률이 약 70%일 경우 침하량은 무보강시에 비하여 약 80%까지 감소되는 것으로 나타났다. 또한 수평단면 보강률 및 수직단면 보강률에 따른 말뚝보강기초 지반의 변형계수 변화는 각각 직선식 E(Mpa) = 8.3p(%)+121.2와 E(Mpa) = 1.8p(%)+105.5로 나타났다. 본 연구의 결과 말뚝보강기초에서 소구경, 소량의 말뚝 보강으로도 비교적 큰 기초지반 침하 억제 효과가 있는 것으로 나타났다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제55권1호
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• pp.161-189
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• 2015

Soil-pile raft-structure interaction is recognized as a significant phenomenon which influences the seismic behaviour of structures. Soil structure interaction (SSI) has been extensively used to analyze the response of superstructure and piled raft through various modelling and analysis techniques. Major drawback of previous study is that overall interaction among entire soil-pile raft-superstructure system considering highlighting the change in design forces of various components in structure has not been explicitly addressed. A recent study addressed this issue in a broad sense, exhibiting the possibility of increase in pile shear due to SSI. However, in this context, relative stiffness of raft and that of pile with respect to soil and length of pile plays an important role in regulating this effect. In this paper, effect of relative stiffness of piled raft and soil along with other parameters is studied using a simplified model incorporating pile-soil raft and superstructure interaction in very soft, soft and moderately stiff soil. It is observed that pile head shear may significantly increase if the relative stiffness of raft and pile increases and furthermore stiffer pile group has a stronger effect. Outcome of this study may provide insight towards the rational seismic design of piles.

• 한국해양공학회지
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• 제18권3호
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• pp.20-25
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• 2004

For the structural foundation above the soft clay layer conditions, the design charts are first presented for the evaluation of both bearing capacity and total settlement in the basic raft foundation system. wad settlement relationship curves are used to evaluate the ultimate soil bearing capacity. The total settlement is evaluated by applying various traditional factors into the ultimate bearing capacity. Then, the parametric studies are carried out for the piled-raft foundation system. In the numerical analysis, the elasto-pastic finite element model(Mohr-Coulomb model) is used to present the foundation response and design charts, which enable the determination of the raft size and pile length and spacing.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제8권3호
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• pp.67-75
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• 2007

본 연구에서는 말뚝지지 전면기초의 거동특성을 파악하기 위하여 사질토 지반에서 실내 모형실험을 실시하였으며, 그 결과를 수치해석 및 해석적 방법과 비교 검토하는 연구를 수행하였다. 실내 모형실험에서는 동일한 지반조건, 말뚝조건 및 하중조건에서 말뚝지지 전면기초와 비접촉 무리말뚝에 대한 모형실험을 수행하였으며, 단말뚝과 래프트에 대해서도 동일한 조건으로 모형실험을 실시하였다. 그리고 말뚝간격과 길이, 말뚝배열 및 지반조건을 변화시켜 래프트의 하중부담률을 조사하였다. 모형실험 결과들은 말뚝지지 전면기초의 해석프로그램인 DEFPIG, 해석적 방법과 Phung 방법의 결과들과 비교 및 검토하였다. 본 연구 결과에 의하면, 래프트의 하중분담률은 말뚝간격과 길이 및 지반의 상대밀도에 따라 변화하며, Phung 방법의 결과가 모형실험 결과와 가장 유사한 것으로 평가되었다.

• Coupled systems mechanics
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• 제5권1호
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• pp.41-58
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• 2016

The study deals with physical modeling of a typical building frame resting on pile raft foundation and embedded in cohesive soil mass using finite element based software ETABS. Both- the elements of superstructure and substructure (i.e., foundation) including soil is assumed to remain in elastic state at all the time. The raft is modelled as a thin plate and the pile and soils are treated as interactive springs. Both- the resistance of the piles as well as that of raft base - are incorporated into the model. Interactions between raft-soil-pile are computed. The proposed method makes it possible to solve the problems of uniformly and large non-uniformly arranged piled rafts in a time saving way using finite element based software ETABS. The effect of the various parameters of the pile raft foundation such as thickness of raft and pile diameter is evaluated on the response of superstructure. The response included the displacement at the top of the frame and bending moment in columns. The soil-structure interaction effect is found to increase displacement and increase the absolute maximum positive and negative moments. The effect of the soil- structure interaction is observed to be significant for the type of foundation and soil considered in the present study.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제13권11호
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• pp.43-50
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• 2012

본 연구에서는 국내외 적용 중인 압밀지수의 값을 조사하고 조사된 표준편차 범위를 분석하였으며, 편차에 따른 침하량을 계산하였다. 또한 지반에서 내재한 불확실성 변수인 압축지수가 연약지반 처리공법 하에서 미치는 영향을 분석하였다. 수치해석을 통해 프리로딩 공법, 배수촉진 공법, 치환 공법을 적용하여 성토단계별 침하거동을 분석하였고, 추가적으로 장기적인 침하에 안정적인 Piled Raft 공법을 추가로 분석하여 침하거동을 파악하였다. 그 결과, 최종침하량에 따른 평균분석 결과는 해석 값의 평균, 해석값의 최대 최소의 중간값, 평균 압축지수(Cc=0.35)를 사용할 경우에 발생된 침하량이 상이한 것으로 나타났다. 최종침하량에 따른 변동계수의 비교 분석 결과, 각 공법별로 시간에 따라 변동계수의 차이를 보였다. 그 중 Piled Raft 공법이 시간의 경과와 상관없이 일정한 변동계수 값을 보이며, 다른 공법보다 낮은 값으로 불확실성 지반정수의 압축지수에 영향이 가장 적은 것으로 확인되었다.