• 한국지반공학회논문집
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• 제29권7호
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• pp.57-74
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• 2013

본 연구에서는 단일 현장타설말뚝의 가상고정점 해석과 기둥과 말뚝을 3차원 전체 모델링한 해석을 비교 분석하여 가상고정점 해석의 적정성을 평가하였다. 또한, 가상고정점 해석을 보완하기 위하여 단일 현장타설말뚝의 기둥과 말뚝을 분리하여 등가 지반면 스프링 모델을 적용한 분리해석을 수행하였다. 이 때 지반조건, 하중, 말뚝직경 등의 주요 영향인자에 따라 그 거동을 분석하였다. 본 연구결과, 가상고정점을 고려한 해석에서의 침하량과 수평 변위는 전체 모델링한 해석과 비교하여 작게 발생했으나, 축력과 휨모멘트는 크게 나타났다. 따라서 가상고정점을 통한 해석법은 실제 구조물 거동과 다른 단부조건으로 단일 현장타설말뚝의 정확한 거동을 파악하기엔 무리가 있음을 알 수 있었다. 또한, 기둥과 말뚝을 단일부재로 모델링하는 일체해석과 기둥-말뚝의 상호작용을 고려한 분리해석의 결과에는 서로 차이가 없었으며, 이를 통해 기둥-말뚝의 상호작용을 고려한 분리해석은 가상고정점 해석에서 상하부 일체해석으로 넘어가는 중간단계의 비교적 정확하고 경제적인 설계법임을 알 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제22권5호
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• pp.69-81
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• 2006

직경 $150\sim300mm$ 정도의 보링공에 강봉 또는 강관을 삽입하여 그라우팅 재료로 주입 압력을 가하는 소구경 현장 타설 말뚝의 일종인 마이크로파일 공법은 기계의 소형화, 저진동, 저소음 등의 장점으로 도심지의 협소한 공간에서의 적용 범위가 점차 확대되고 있다. 마이크로파일은 지지력 증가, 지반 변위억제를 통한 구조물 안정성 확보 등에 주로 적용되어져 왔고, 향후 공법의 유효성과 잠재성으로 다양한 방면에 활용될 것으로 예상된다. 본 연구에서는 마이크로 파일과 지반과의 상호작용에 초점을 두고 기초의 인접지반(지반보강 개념) 보강을 실시하였으며, 실험 결과 및 지반변형 분석을 통해서 보강 효과(지지력 증가효과 및 침하억제 효과)를 정성적 정량적으로 분석하여 설계 및 시공에서의 효율성과 적용성을 높이고자 한다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제27권9호
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• pp.87-98
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• 2011

본 연구에서는 1g 진동대 실험을 통해 지진시 액상화 지반에 근입된 말뚝에 작용하는 동적 토압의 크기 및 위상 변화를 분석하였다. 건조 사질토 지반에 설치된 말뚝의 경우 말뚝 상부 하중 관성력의 영향으로 지표면 가까이에서 동적 토압이 크게 작용하고 깊이가 깊어질수록 동적 토압이 감소하는 데 비해, 액상화 지반에 설치된 말뚝의 경우 동적 토압의 크기 및 발생 양상은 지반 내에 발생한 과잉간극수압의 크기 및 발생 양상과 유사하였으며, 관성력의 영향은 거의 없는 것으로 나타났다. 또한, 건조 사질토 및 포화 사질토에서 액상화가 발생하지 않는 경우 말뚝에 작용하는 동적 토압과 상부 하중의 관성력은 서로 반대 방향으로 작용하다가, 액상화 발생시에는 지표면 가까이에서 동일한 방향으로 작용하는 것으로 나타났으며, 액상화 후에는 관성력 영향이 소멸되어 동적 토압 크기가 크게 감소하였다. 끝으로 액상화 발생시 말뚝에 작용하는 동적 토압의 진동 성분의 크기는 안벽 구조물의 동적 수압을 산정하는 Westergaard 식으로 산정한 값의 약 50% 정도였다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제24권1호
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• pp.29-42
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• 2021

The utilization of buildings can be improved by extending them vertically. However, the added load of the extension might require building foundations to be underpinned; otherwise, the loads on the foundations might exceed their bearing capacity. In this study, a preloading method was presented aiming at transferring partial loads from existing piles to underpinning piles. A pneumatic-type model preloading device was developed and used to carry out centrifuge experiments to evaluate the load-displacement behavior of piles, the pile-soil interaction during preloading, and the additional loading caused by vertical extension. The results showed that the preloading devices effectively transfer load from existing piles to underpinning piles. In the additional loading test of group piles, the load-sharing ratio of a pile increased with its stiffness. The load-sharing ratio of a preloaded micropile was less than that of a non-preloaded micropile as a result of the reduction in axial stiffness caused by preloading before additional loading. Therefore, a slight reduction of the load-sharing capacity of an underpinning pile should be considered if the preloading method is applied. Further, two full scale preloading devices was developed. The devices preload underpinning piles and thereby produce reaction forces on a reaction frame to jack existing piles upward, thus transferring load from the existing piles to the underpinning piles. Specifically, screw-type and hydraulic-jack type devices were developed for the practical application of foundation underpinning during vertical extension, and their operability and load transfer effect verified via full-scale structural experiments.

• 한국지반공학회논문집
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• 제39권12호
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• pp.47-60
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• 2023

현재 국내에 경사지에 설치된 태양광 발전시설에 대해서 강우 혹은 태풍과 같은 자연재해로 매년 태양광 발전시설의 강우에 의해 토사가 유출되어 기초부에 손상을 입거나, 풍하중에 의해 기초부가 이탈하는 등 피해사례가 발생하여 이와 관련된 문제가 대두되고 있다. 하지만 위와 같은 실정에도 지반과 구조물의 상호작용은 고려하지 않고, 외부 하중에 따른 구조물 자체의 안정성만 분석을 시행하며, 설비 부지의 안정성 검토는 태양광 구조물을 제외한 사면에 대한 안정성 검토만 진행중이다. 따라서 본 논문에서는 각 영향인자에 대해서 말뚝의 횡방향변위와 휨응력, 경사지의 안전율의 변화양상을 검토하기 위해 지반과 말뚝의 거동을 모사할 수 있는 유한차분법 해석을 실시하였다. 영향인자는 말뚝의 지름, 말뚝 사이의 간격, 말뚝의 근입 깊이, 풍하중, 건기와 우기 조건 등의 인자를 가정하였으며, 횡방향 변위와 휨응력, 경사지의 안전율에 큰 영향을 미치는 인자를 검토하였다. 말뚝의 횡방향 변위와 휨응력은 말뚝 사이의 간격과 풍하중에 큰 영향을 받는 것으로 나타나았으며, 경사지의 안전율의 경우 말뚝의 근입 깊이에 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. 또한 해석을 실시한 조건에서 일부분은 국내의 설계기준을 만족하지 못하는 것으로 검토되었다.

• Coupled systems mechanics
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• 제9권4호
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• pp.359-379
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• 2020

Due to susceptibility of bridges in the past earthquakes, vulnerability assessment and strengthening of bridges has gained a particular significance. The objective of the present study is to employ an analytical method for the development of fragility curves, as well as to investigate the effect of strengthening on the RC box-girder bridges. Since fragility curves are used for pre-and post-earthquake planning, this paper has attempted to adopt the most reliable modeling assumptions in order to increase the reliability. Furthermore, to acknowledge the interaction of soil, abutment and pile, the effect of different strengthening methods, such as using steel jacketing and FRP layers, the effect of increase in the bridge pier diameter, and the effect of vertical component of earthquake on the vulnerability of bridges in this study, a three-span RC box-girder bridge was modeled in 9 different cases. Nonlinear dynamic analyses were carried out on the studied bridges subjected to 100 ground motion records via OpenSEES platform. Therefore, the fragility curves were plotted and compared in the four damage states. The results revealed that once the interaction of soil and abutment and the vertical component of the earthquake are accounted for in the calculations, the median fragility is reduced, implying that the bridge becomes more vulnerable. It was also confirmed that steel jackets and FRP layers are suitable methods for pier strengthening which reduces the vulnerability of the bridge.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권3C호
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• pp.191-200
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• 2006

직경 100~300mm 정도의 보링공에 강봉 또는 강관을 삽입하여 그라우팅 재료로 주입 압력을 가하는 소구경 현장 타설 말뚝의 일종인 마이크로파일 공법은 기계의 소형화, 저진동, 저소음 등의 장점으로 도심지의 협소한 공간에서의 적용 범위가 점차 확대되고 있다. 마이크로파일은 지지력 증가, 지반 변위억제를 통한 구조물 안정성 확보 등에 주로 적용되어져 왔고, 향후 공법의 유효성과 잠재성으로 다양한 방면에 활용될 것으로 예상된다. 본 연구에서는 마이크로파일과 지반과의 상호작용에 초점을 두고 기초의 하부지반(구조물 지지개념) 보강을 실시하였으며, 모형실험 결과 및 지반 변형 분석을 통해서 보강 효과(지지력 증가효과 및 침하억제 효과)를 정성적 정량적으로 분석하여 설계 및 시공에서의 효율성과 적용성을 높이고자 한다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제15권5호
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• pp.759-767
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• 2003

This paper presents the simplified but more rational analysis method for the prediction of additional internal forces induced in integral abutment bridges. These internal forces depend upon the degree of restraint provided tc the deck by the backfill soil adjacent to the abutments and piles. In addition, effect of the relative flexural stiffness ratio among pile foundations, abutment, and superstructure on the structural behavior is also an important factor. The first part of the paper develops the stiffness matrices, written in terms of the soil stiffness, for the lateral and rotational restraints provided by the backfill soil adjacent to the abutment. The finite difference analysis is conducted and it is confirmed that the results are agreed well with the predictions obtained by the proposed method. The simplified spring model is used in the parametric study on the behavior of simple span and multi-span continuous integral abutment PSC beam bridges in which the abutment height and the flexural rigidity of piles are varied. These results are compared with those obtained by loading Rankine passive earth pressure according to the conventional method. From the results of parametric study, it was shown that the abutment height, the relative flexural rigidity of superstructure and piles, and the earth pressure induced by temperature change greatly affect the overall structural response of the bridge system. It may be possible to obtain more rational and economical designs for integral abutment bridges by the proposed method.

• 한국지반공학회논문집
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• 제19권1호
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• pp.21-29
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• 2003

본 논문에서는 원심모형실험 결과와 국내.외 현장자료를 바탕으로 연약지반에 시공된 교대말뚝기초의 측방이동 발생 가능성을 판정할 수 있는 기준을 비교.검토하였다. 이를 위해 교대말뚝기초의 측방이동에 가장 중요한 영향을 미치는 변수로서 지반조건과 성토지반 시공속도를 선정하여 총 6 종류의 원심모형실험을 실시하였다. 본 실험에서는 점성토 지반의 과잉간극수압과 지표 침하량, 교대말뚝기초의 수평변위와 휨변형, 교대말뚝기초에 작용하는 측방유동압을 성토하중 재하단계와 성토 후 80% 이상 압밀이 진행된 단계에서 측정하였으며 그 결과를 토대로 교대말뚝기초의 측방이동 판정기준을 분석하였다. 또한 원심모형실험 결과와 더불어 국내.외 현장자료를 조사 및 수집하여 교대말뚝기초의 측방이동 판정기준으로 일본 도로공단에서 제시한 측방이동지수(F)와 한국도로공사에서 제시한 수정 I지수($M_I$)에 대하여 그 타당성을 검토하였다. 그 결과 교대말뚝기초의 측방이동 판정기준으로 측방이동지수(F)는 0.03, 수정 I지수($M_I$)는 2.00으로 한계값을 수정하는 것이 타당한 것으로 나타났다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 춘계 학술발표회 제20권1호
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• pp.69-72
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• 2008

최근 기술적인 발전과 더불어 경제적이고 신속한 시공성 그리고 내진성능 향상을 위하여 별도의 말뚝캡을 설치하지 않고 말뚝과 기둥을 하나의 부재로 사용하는 이른바 말뚝기초-교각의 일체화구조(Pier-Shafts)가 국 내외에서 많이 적용되고 있다. Pier-Shafts의 경우, 기초부분이 기존의 기초형식과는 달리 고정화되어 있지 않기 때문에 가상고정점 또는 탄성지반상의 보 이론에 기초한 해석법 등 종전의 단순해석법이 적용되지 않으며, 구조물과 지반 사이의 상호작용을 고려하는 것이 매우 중요하다. 또한, 상 하부의 일체화에 따른 연속성 등 구조적인 특성으로 인해 큰 수평 변위가 발생될 수 있기 때문에 횡방향 거동에 관한 정밀한 검토가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 철근콘크리트 구성모델, 지반 구성모델 및 두께를 갖는 탄소성 경계면 모델을 적용한 유한요소해석 프로그램을 이용하여 다양한 지반층을 고려한 Pier-Shafts의 거동을 분석하였으며, 기존의 실험 및 해석결과와 비교.검토하여 해석기법의 타당성을 검증하였다. 또한, 지진하중을 받는 Pier-Shafts의 내진성능을 평가하기 위하여 지반을 고려한 전체 Pier-Shafts 시스템에 대한 내진해석을 실시하였다.